Bachelorprojekt Optimering af varmegenvindingen ved Forfattere: Jens Kristian Nebel Kristensen, G20111001 Stefan William Skjold Krog, E20121007 Antal normalsider: 40 (95.942 anslag) Til aflevering: d. 27.05 2015 Fredericia Maskinmesterskole
Titelblad Titel: Problemformulering: Forfattere: Optimering af varmegenvindingen ved Projektet vil undersøge, hvorvidt Nukissiorfiit kan reducere udgifterne til varmeproduktion på Varmeværk 1 ved at optimere effektoverførelsen i den til motorgenerator 7 tilhørende røggasveksler. Jens Kristian Nebel Kristensen, G20111001 Stefan William Skjold Krog, E20121007 Antal sider: 40 (95.942 anslag) Afleveringsdato: 27.05.2015 Uddannelsesinstitution: Opgave: Fredericia Maskinmesterskole Bachelorprojekt Jens Kristian Nebel Kristensen Stefan William Skjold Krog
Projektskabelon Emne Skribent Projektvirksomhed Kontaktperson Vejledere Problemstillinger Problemformulering Delopgaver Energioptimering af varmegenvinding Stefan William Skjold Krog, E20121007 Nukissiorfiit, Aasiaat Grønland Mogens Nielsen, Distriktschef Disko Ulla Jensen Klaus Kalmeyer På Nukissiorfiit s kraftvarmeværk i Aasiaat udnyttes røggassens varmeenergi ikke optimalt i røggasvekslerne, dette resulterer i et forøget brændstofforbrug på virksomhedens Varmeværk 1. Projektet vil undersøge, hvorvidt Nukissiorfiit kan reducere udgifterne til varmeproduktion på Varmeværk 1 ved at optimere effektoverførelsen i den til motorgenerator 7 tilhørende røggasveksler. Projektet vil - Redegøre for og analysere varmeproduktionen på kraftvarmeværket - Med fokus på energioptimering, analyseres udnyttelsen af røggassens varmeenergi fra motorgenerator 7 til opvarmning af fjernvarmevand. - Ud fra denne analyse, findes årsagen til den ringe udnyttelse af røggassen. - Vurdere hvorvidt kontinuerlig rensning af røgrørene kan optimerer effektoverførelsen i røggasveksleren. - Udregne en økonomisk gevinst som følge af den bedre udnyttelse af røggassens varmeenergi såfremt der anvendes kontinuerlig røgrørsrensning. Hypotese - Det forventes at den ringe udnyttelse af røggassens varmeenergi skyldes et opbygget sodlag i røggasvekslernes røgrør. - Det forventes at en kontinuerlig rensning af røgrørene under drift, vil resultere i en bedre udnyttelse af røggasvekslerne. Dette vil reducere brændstofforbruget på Varmeværk 1 da Kraftvarmeværkets fjernvarmeproduktion forøges. - Virkningen af kontinuerlig sodrensning forventes at kunne eftervises ved sammenligning med kraftvarmeværket i Maniitsoq.
Metode Til at skabe overblik over kraftvarmeværkets varmegenvinding og varmeproduktion konstrueres en samlet anlægstegning over kraftvarmeværket. Dette gøres ud fra observationer som sammenholdes med de eksisterende anlægstegninger som findes for motorgeneratorerne 5, 6 og 7. For at belyse en udvikling i varmeproduktionen over en given periode sammenlignes den producerede fjernvarmeeffekt med kraftvarmeværkets samlede brændstofforbrug. Data til dette indhentes fra driftsrapporter, som udarbejdes en gang i måneden af driftspersonalet, samt visninger i SRO-systemet. Til yderligere forståelse af varmegenvindingssystemet på motorgenerator 7 udarbejdes en redegørelse for dette systems opbygning samt virkemåde. Der indhentes driftsdata fra SRO-systemets log-funktion over en valgt periode mellem to manuelle rensninger af røggasveksleren. Herefter analyseres den udvikling der sker i røggastemperaturer, motorbelastning, retur- og fremløbstemperatur samt flow af fjernvarmevand for at vurdere, hvorvidt den ringe udnyttelse røggasveksleren skyldes en ophobning af sod i vekslerens røgrør. Til at vurdere om kontinuerlig rensning under drift kan nedbringe det ophobende sodlag, sammenlignes driften af røggasveksleren som tilhører motorgenerator 7 i Aasiaat, med et tilsvarende anlæg på Grønland. Anlægget som der sammenlignes med har monteret kontinuerlig sodrensning i form af trykluftsventiler. Den økonomiske besparelse der kan opnås ved kontinuerlig sodrensning, beregnes ud fra effekttabet i røggasveksleren som skyldes det ophobende sodlag og udgifterne til varmeproduktion på Varmeværk 1.
Indhold Forord... 2 Indledning... 4 Afgrænsning... 5 Problemstilling... 6 Problemformulering... 6 Metode... 7 Redegørelse af varmeproduktionen på KVV... 8 Redegørelse af varmegenvindingssystemet for MG7... 10 Tilgængeligt driftsdata for varmgenvindingssystemet... 15 Valg af periode... 17 Behandling af udtaget data... 18 Omsætning af VLT hastighed til massestrøm af fjernvarmevand... 20 Varmegenvindingssystemets effekt... 26 HT-vekslerens effekt... 27 Årsager til den faldende effektoverførsel i røggasveksleren... 33 Delkonklusion Årsag til høj røggastemperatur... 40 Det eksisterende sodblæsningssystem... 41 Konsekvensen af manglende kontinuerlig røgrørsrensning... 43 Sammenligning med kraftvarmeværket i Maniitsoq... 44 Nedgangen i overført effekt som årsag af ikke-fungerende sodblæsningssystem... 45 Merudgift til gasolie ved én måneds drift med tilsodede røgrør... 47 Løsning til optimering af varmetransmissionen i røggasveksleren... 48 Diskussion... 49 Kilder & kildekritik... 51 Konklusion... 52 Perspektivering... 53
Forord Som afslutning på maskinmesteruddannelsen på Fredericia Maskinmesterskole er denne rapport udarbejdet som bachelorprojekt af Stefan William Skjold Krog og Jens Kristian Nebel Kristensen. Grundlaget for dette projekt bygger på et 12 ugers praktikforløb hos Grønlands energiforsyning, Nukissiorfiit, i Aasiaat fra januar til april 2015. Rapporten omhandler energioptimering på byens kraftvarmeværk og anvendes til den mundtlige eksamination af begge skribenter d. 19.06 2015. Side 2 af 53
Særlig tak til En særlig tak skal lyde til de personer, som har stået til rådighed med viden og ikke mindst muliggjort vores rejse til Grønland for at bo og arbejde i tre måneder. Følgende personer fra Nukissiorfiit vil vi gerne give en særlig tak for hjælp til udarbejdelsen af denne rapport: Mogens Nielsen - Distriktschef, Nukissiorfiit, Aasiaat Kim Aardestrup - Teknisk konsulent, Nukissiorfiit, Nuuk Timo Schaedla - Teamleder, Nukissiorfiit, Aasiaat Abel Jeremiassen - Formand/værkfører på kraftvarmeværket, Nukissiorfiit, Aasiaat Erik W. Vecht - Elektronikteknikker, Nukissiorfiit Øvrigt drifts- og administrationspersonel fra Nukissiorfiits afdeling i Aasiaat Casper Clausen - Teamleder, Nukissiorfiit, Maniitsoq Der skal ligeledes rettes en tak til vores vejledere fra FMS Klaus Kalmeyer - Faglig vejleder Ulla Jensen - Metode vejleder Side 3 af 53
Indledning Denne rapport omhandler udnyttelsen og optimeringen af det eksisterende varmegenvindingssystem i forbindelse med motorgenerator 7 på kraftvarmeværket i Aasiaat, Grønland. Tiltag til optimeringer, som kan medføre økonomiske besparelser, er relevante da Nukissiorfiit i 2016 har et mål om at være uafhængig af den økonomiske statsstøtte som tildeles virksomheden hvert år. På kraftvarmeværket bruges energien fra den indfyrede brændsel ikke blot til el-produktionen i værkets dieselgeneratorer, men også til opvarmning af fjernvarmevand igennem varmegenvindingssystemer. Det resterende varmebehov i byens fjernvarmenet dækkes af det der kaldes Varmeværk 1, hvor der anvendes gasoliefyrede kedler til opvarmning af fjernvarmevandet. Under praktikforløbet ved Nukissiorfiit i Aasiaat blev det observeret, at temperaturen på den røggas der ledtes ud i skorstenen fra motorgeneratorerne var meget høj. På baggrund af denne observation opstod formodningen om at systemet der overfører restvarme fra dieselgeneratorernes el-produktion ikke blev udnyttet til fulde. Den konkrete problemstilling med at udlede røggas ved høje temperaturer, er at denne røggas stadig indeholder en stor mængde varmeenergi, som ikke er blevet udnyttet. Formålet med denne rapport er derfor at undersøge årsagen til de høje røggastemperaturer, samt vurdere hvorvidt udnyttelse af røggassens varmeenergi igennem varmegenvindingssystemernes røggasvekslere kan optimeres, således at gasolieforbruget på Varmeværk 1 kan reduceres. Årsagen til de høje røggastemperaturer forventes, at være opstået som følge af ophobninger af sod, som reducerer vekslernes evne til at overføre varmenergi fra røggas til fjernvarmevand i røggasvekslernes røgrør. Det forventes ligeledes at denne ophobning af sod kan reduceres ved hjælp af kontinuerlig røgrørsrensning i form af sodblæsningsventiler. Dette vil medføre en forøget varmetransmission i røggasvekslerne som vil nedbringe behovet for drift af kedlerne på Varmeværk 1. For at konkludere om de høje røggastemperaturer er opstået som følge af ophobninger af sod, er temperaturene på røggassen og fjernvarmevandet indhentet fra kraftvarmeværkets SRO-system, hvorefter udviklingen af disse er analyseret over en periode fra d. 16.12 2014 til d. 05.02 2015. Temperaturerne er sammenholdt med flowet af fjernvarmevand igennem varmegenvindingssystemet for motorgenerator 7 for at illustrere udviklingen af den producerede varmeeffekt fra dette system. Der er, for at vurdere om en montering af sodblæsningsventiler på røggasveksleren har en gavnlig effekt på ophobningen af sod, fortaget en sammenligning med et andet af Nukissiorfiits kraftvarmeværker som benytter sig af denne form for kontinuerlig røgrørsrensning. Afslutningsvis er der i denne rapport udarbejdet et estimat over den økonomiske merudgift, til gasolie på Varmeværk 1, som er udregnet ud fra den reducerede effektoverførsel, der opstår som følge af sodbelægninger og de omkostninger som er forbundet med varmeproduktionen på Varmeværk 1. Kraftvarmeværket består af tre motorgeneratorsæt med hver deres varmegenvindingssystem, men grundet manglende muligheder for indhentning af driftsdata på værkets varmeproduktion som helhed, er denne rapport afgrænset til udelukkende at omhandle varmegenvindingssystemet for motorgenerator 7. Side 4 af 53
Afgrænsning Nukissiorfiit producerer og distribuerer energi til forbrugerne i Aasiaat, hvor der ca. bor 3500 mennesker. Forbrugerne forsynes med energi fra et kraftvarmeværk, et reserveelværk samt to separate varmeværker. Energiforsyningen er opdelt i el-produktion og varmeproduktion og Nukissiorfiit forsyner langt den største del af byens fjernvarmeforbrugere og industri med både el og varme. Den resterende del af byens fjernvarmeforbrugere forsynes af byens affaldsforbrænding som ikke er en del af Nukissiorfiit. Fjernvarmedistributionen er delt i to uafhængige fjernvarmenet, hvoraf det ene forsynes af kraftvarmeværket og et varmeværk, herefter benævnt KVV og VV1. En mindre del af byen forsynes fra det der kaldes Varmeværk Øst som ingen tilknytning har til VV1 og KVV nettet. Før KVV blev opført blev byens elforbrug dækket alene fra det der i dag bliver kaldt Reserveelværket. Reserveelværket består af 4 dieselgeneratorsæt, men indgår ikke i den daglige produktion og bruges kun som nødforsyning i tilfælde af nedbrud på KVV. På KVV produceres el-effekten af tre dieselgeneratoranlæg, benævnt MG5, MG6 og MG7. MG5 er en 2146 kw dieselgenerator fra 1991, MG6 er en 1935 kw dieselgenerator fra 2006 og MG7 er en 1935 kw dieselgenerator fra 2011. For at udnytte brændstoffet bedst muligt er dieselgeneratoranlæggene forsynet med varmegenvindingssystemer, som blandt andet omfatter røggasvekslere for hver enkelt dieselgenerator til opvarmning af fjernvarmevand. VV1 består af to kedler på 930 kw og en på 465 kw. Ydermere er der placeret en ekstra kedel, benævnt AVC, i en container ved siden af VV1 som også er tilkoblet fjernvarmenettet. Ifølge Nukissiorfiits driftsrapporter var den samlede el-produktion for KVV i 2014 på 13.979 MWh, samt en produceret varmeenergi i varmegenvindingssystemerne på 7101 MWh. Herudover producerede VV1 6.541 MWh varmeenergi til fjernvarmenettet. Denne rapport beskæftiger sig udelukkende med varmeproduktionen på KVV og VV1. Da Varmeværk Øst og affaldsforbrændingen forsyner separate fjernvarmenet i byen, har disses varmeproduktion ingen indflydelse på KVV og VV1 og indgår derfor ikke yderligere i denne rapport. I og med at reserveelværket kun benyttes som backup i tilfælde af udfald på KVV, har dette ingen betydning for varmeproduktionen på KVV eller VV1 og indgår derfor heller ikke videre i rapporten. Da denne rapport beskæftiger sig med optimering af varmegenvindingssystemerne på KVV, vil selve VV1 s virkemåde og drift, herunder den tilkoblede AVC, ikke blive nærmere beskrevet. Årsagerne til den yderligere afgrænsning til kun at beskæftige sig med varmegenvindingssystemet for motorgenerator 7, MG7, fremgår af bilag 1 Årsagerne til den yderligere afgrænsning. En forudsætning for produktet af denne rapport er at VV1 udelukkende fungerer som supplerende varmeproducent til fjernvarmenettet, og at forbrugerne i nettet kan aftage den af KVV s varmegenvinding producerede varmeenergi. Denne forudsætning er fortaget på baggrund af at de to værker forsyner det samme fjernvarmenet og at dieselgeneratoranlæggene på KVV altid er i drift, da disse producerer strøm til byen. VV1 skal derfor kun producere varme i tilfælde af at aftaget i byen overstiger den producerede varmeenergi på KVV. Side 5 af 53
Problemstilling Grundlaget for denne rapport blev dannet ud fra observationer som blev fortaget i starten af det 12 ugers praktik forløb hos Nukissiorfiit. Ved at betragte røggassernes differenstemperatur over røggasvekslerne på KVV, blev det konstateret at vekslerne ikke umiddelbart blev udnyttet tilstrækkeligt til restvarmeproduktionen. Røggastemperaturen efter røggasvekslerne, var i SROsystemet angivet til omkring 240 C hvilket ansås for at være relativt højt i forhold til, hvad der måtte forventes. På KVV blev det ligeledes observeret er der ikke er planlagt vedligehold af røggasvekslerne. Røgrørene i vekslerne renses kun i tilfælde af at der er tid og såfremt at en motorgenerator står stille, så den tilhørende røggasveksler derved ikke bliver brugt. Disse observationer gav anledning til en undersøgelse af, hvorvidt røggasvekslerne på KVV bliver udnyttet optimalt, og om det er sodbelægninger i vekslerens røgrør som er årsag til den høje røggastemperatur. Problemet med en dårlig udnyttelse af kraftvarmeværkets røggasvekslere er at VV1, som leverer varme til samme fjernvarmenet som KVV, skal producere en tilsvarende større effekt. Omkostningerne til varmeproduktionen på VV1 består hovedsageligt i udgifterne til gasolie, som bruges til fyrring i værkets tre kedler. Dette betyder at såfremt varmeproduktionen på KVV forøges ved optimering af effektoverførelsen i røggasvekslerne, vil det være muligt at reducere produktionen af varme på VV1. Problemformulering Rapporten begrænser sig til udelukkende at beskæftige sig med en mere dybdegående analyse af varmegenvindingssystemet for MG7. Systemet for denne motorgenerator er det eneste af de tre systemer hvor omdrejningstallet på systemets produktionspumpe gemmes i SRO-systemets logfunktion. Derudover har dette system ud fra driftsrapporterne, haft en relativ stabil drift i løbet af december og januar. Den endelige problemformulering lyder grundet disse omstændigheder som følger. Projektet vil undersøge, hvorvidt Nukissiorfiit kan reducere udgifterne til varmeproduktion på Varmeværk 1 ved at optimere effektoverførelsen i den til motorgenerator 7 tilhørende røggasveksler. Side 6 af 53
Metode Til at skabe overblik over kraftvarmeværkets varmegenvinding og varmeproduktion er der konstrueret en samlet anlægstegning over KVV. Dette er gjort ud fra observationer sammenholdt med de eksisterende anlægstegninger, som findes for motorgeneratorerne 5, 6 og 7. For at belyse en udvikling i varmeproduktionen over en given periode er den producerede fjernvarmeeffekt fra KVV sammenlignet med det samlede brændstofforbrug. Data til dette er indhentet fra driftsrapporter, som udarbejdes en gang i måneden af driftspersonalet, samt visninger i SROsystemet. Til yderligere forståelse af varmegenvindingssystemet på MG7 er der udarbejdet en redegørelse for dette systems opbygning samt virkemåde, og der er indhentet driftsdata fra SRO-systemets logfunktion over en valgt periode mellem to manuelle rensninger af røggasveksleren. Herefter er den udvikling der sker i røggastemperaturer, motorbelastning, retur- og fremløbstemperatur samt flow af fjernvarmevand analyseret for at vurdere, hvorvidt den ringe udnyttelse af røggasveksleren skyldes en ophobning af sod i vekslerens røgrør. Til vurdering af flowet igennem varmegenvindingssystemet er der anvendt fire forskellige metoder, da dette flow ikke direkte fremgår af SRO-systemet. Disse metoder omfatter, bestemmelse af flow ud fra observationer af differenstryk og effektoptag sammenlignet med pumpekarakteristikker ved forskellige pumpehastigheder, samt direkte målinger med clamp-on flowmåler. Disse observationer og målinger blev fortaget ved forsøg, hvor hastigheden på pumpen blev styret manuelt igennem den tilhørende frekvensomformer. Til beregning af den overførte effekt i varmegenvindingssystemet er der anvendt resultater fra ovenstående målinger samt indhentet driftsdata fra SRO-systemets log-funktion. For at vurdere om løsningen med sodblæsning under drift kan nedbringe det ophobende sodlag, er driften af røggasveksleren som tilhører MG7 i Aasiaat, sammenlignet med et tilsvarende anlæg på Grønland. Anlægget der her sammenlignes med har monteret kontinuerlig sodrensning i form af trykluftsventiler. Den økonomiske besparelse som kan opnås ved kontinuerlig sodrensning, er beregnet ud fra et estimeret effekttab i røggasveksleren som skyldes det ophobende sodlag og udgifterne til varmeproduktion på VV1. Der er i denne rapport gjort brug af udtalelser fra driftspersonalet i Aasiaat, til forklaring af problemstillinger der ikke umiddelbart kunne findes svar på i det tilrådehavende materiale. Anlægstegninger Til at lette forståelsen igennem denne rapport er der udarbejdet forsimplede anlægstegninger. Disse er vedlagt således de nemt og hurtigt kan foldes ud, hvorved læseren kan følge med på anlægstegningerne imens et afsnit læses. Anlægstegningerne er placeret bagerst i rapporten og er nummeret fra 1 til 4. Der vil løbende igennem rapporten henvises til disse tegninger. Foruden anlægstegninger, er der her også placeret en pumpekarakteristik som ligeledes kan foldes ud, denne er mærket nr. 5. Side 7 af 53
Redegørelse af varmeproduktionen på KVV Opbygning Dette afsnit beskriver den overordnede opbygningen af varmegenvindingssystemerne på KVV og har til formål at give et overblik over, hvordan fjernvarmevandet får tilført energi på sin vej igennem KVV. En oversigt over KVV kan ses på anlægstegning nr. 1 Forsimplet anlægstegning over kraftvarmeværket, som er lavet ud fra observationer på KVV, hvor det har været nødvendigt at gennemgå føringerne af fjernvarmerør, da Nukissiorfiit ikke ligger inde med en samlet anlægstegning. KVV består som tidligere beskrevet af tre dieselgeneratoranlæg med hvert deres varmegenvindingssystem. Varmegenvindingssystemerne er parallelt koblet og har alle tre tilgang fra byens returledning og afgang til byens fremløbsledning. Dieselgeneratoranlæggene er som tidligere nævnt installeret med flere års mellemrum, hvor det har været forskelige ingeniørfirmaer som har stået for design og virkemåde. Dette har medvirket til at systemerne ikke er opbygget ens med de samme komponenter og muligheder for regulering af driften. Overordnet set er der fra fjernvarmenettets returledning lagt et rør ind til KVV, hvor værkets samlede flow af fjernvarmevand registreres af en flowmåler. Der er på dette returrør også placeret to parallelle filtre som har til formål at fjerne urenheder i vandet inden det når varmegenvindingssystemerne. Efter varmegenvindingssystemerne føres fjernvarmevandet ud på et samlet fremløbsrør til fjernvarmenettet. Temperaturen på vandet måles før og efter varmegenvindingssystemerne i det samlede returrør og det samlede fremløbsrør. Disse temperaturer er forbundet med flowmåleren og den samlede producerede varmeeffekt angives ud fra disse parametre af en energimåler. Dette er den eneste energimåler i varmegenvindingssystemerne på KVV. MG5 Varmegenvindingssystemet for MG5 består af en HT-veksler, som overfører varmeeffekt fra motorens cylinderkøling til fjernvarmevandet. Efter denne veksler er systemets produktionspumpe placeret. Denne pumper fjernvarmevandet igennem en røggasveksler hvor der overføres varmeeffekt fra motorens udstødningsgas til vandet. Fjernvarmevandet ledes derefter ud på værkets samlede fremløbsrør. MG6 I varmegenvindingssystemet for MG6 er produktionspumpen placeret først i systemet. Denne pumper først fjernvarmevandet igennem en smøreoliekøler som overfører varmeffekt fra motorens smøreolie til fjernvarmevandet. Herefter ledes fjernvarmevandet igennem en HT-veksler med cylinderkølevand som det varme medie, og til sidst en røggasveksler, hvorefter det tilgår det samlede fremløbsrør. MG7 Tilgangen af fjernvarmevand til varmegenvindingssystemet for MG7 udgår fra samme rør som produktionspumpen for MG6 er monteret på. Herefter pumpes vandet af en produktionspumpe, igennem en HT-veksler som i de to andre systemer overfører varmeeffekt fra motorens højtemperaturskølevand til fjernvarmevandet. Efterfølgende ledes vandet, som i de to andre systemer, igennem en røggasveksler og videre ud på det samme fremløbsrør som systemet for MG6. Side 8 af 53
De tre varmegenvindingssystemer styres individuelt af hver sin PLC-styring, som er tilsluttet et SROsystem. I SRO-systemet kan driftspersonalet holde øje med driften og tildeles se tilbage på driften i systemets log-funktion. Dette uddybes senere i afsnittet Undersøgelse af driftsdata tilhørende varmegenvindingssystemet på MG7. Mængden af gennemstrømmet fjernvarmevand i hvert system reguleres af produktionspumperne ud fra temperaturen på fremløbet efter hver røggasveksler. De tre individuelle PLC-styringer er ikke koblet sammen og systemerne er derfor uafhængige af hinanden. Yderligere forklaringer af varmegenvindingssystemerne for MG5 og MG6 indgår ikke videre i denne rapport. Side 9 af 53
Redegørelse af varmegenvindingssystemet for MG7 Dele af den energi, der findes i gasolien som tilføres motorgenerator 7, vil under forbrændingen blive omsat til varme og derefter bortledt fra motoren med blandt andet kølevandet og røggassen. Det er her muligt, ved hjælp af varmevekslere, at overføre noget af den varmeenergi disse to medier indeholder til fjernvarmenettet. Der er udarbejdet en redegørelse for opbygningen, reguleringen og den tilgængelige data for anlægget for senere at kunne analysere de eksisterende driftsforhold. Redegørelsen af varmegenvindingssystemet bygger på baggrund af teknisk dokumentation som er indhentet fra Ingeniørfirmaet P.A. Pedersen der har opført anlægget, data fra producenterne af de forskellige anlægskomponenter samt egne observationer og målinger. Disse målinger og observationer er fortaget i løbet af vores 12 ugers praktikophold ved. Det har dog været nødvendigt at udarbejde nye anlægstegninger, der giver et bedre overblik og som kun indeholder de komponenter der har relevans for denne rapport. De originale anlægstegninger fremgår af bilag 3 Originale anlægstegninger. Anlægsbeskrivelse For at overskueliggøre varmegenvindingssystemet og dets komponenter er beskrivelsen heraf opdelt i to overordnede dele, en fjernvarmevandsdel og en røggasdel. Hver del beskriver henholdsvis fjernvarmevandets og røggassens vej igennem de forskellige anlægskomponenter, samt hvilken indflydelse disse har på de to mediers energiniveau. Der kan ses en illustration over varmegenvindingssystemet på anlægstegning nr. 2 Forsimplet anlægstegning over fjernvarmevandskredsen for MG7 Fjernvarmevandsdel Produktionspumpen(PU-RV-702) har til opgave at pumpe vand fra byens returvandsledning ind gennem de forskellige anlægskomponenter der sidder i forbindelse med MG7. Pumpen, der er en multistage centrifugalpumpe af mærket Grundfos, får dens fjernvarmevand fra en flangetilslutning der sidder som afgrening på den fjernvarmerørledning der også tilgår produktionspumpe 6. Produktionspumpen reguleres efter temperaturtransmitter TT-RV-710 og hastigheden hvormed pumpen drives afhænger dermed af temperaturen på fjernvarmevandet efter røggasveksleren. Setpunktstemperaturen som pumpen vil forsøge at overholde, fastsættes af en såkaldt vejrkompenseringsenhed der alt afhængig af udendørstemperatur kan antage en værdi imellem 80 og 100 C 1. Mængden af fjernvarmevand som pumpen skal levere, afhænger dermed af hvor megen effekt der overføres i restvarmesystemet da en ændring i denne effektoverførsel vil påvirke temperaturen på fjernvarmevandet efter røggasveksleren. Efter produktionspumpen, pumpes vandet igennem en HT-varmeveksler. HT-vandet, der løber på vekslerens ene side, er motorens højtemperaturskølevand og vil under normal drift have en højere temperatur end fjernvarmevandet. Der kan i denne veksler således tilføres varmeenergi til fjernvarmvandet, en varmeenergi som ellers ville være gået tabt i motorens søvandsveksler. 1 Bilag 3 - Motorgenerator 7, Restvarmediagram nr. 288-760B Side 10 af 53
Til opretholdelse af temperaturen i motorgeneratoren og dens tilhørende restvarmeanlæg når motoren ikke er i drift, er der monteret et stilstandsvarmesystem. Dette system gør det muligt for fjernvarmevandet at løbe udenom produktionspumpen og i stedet blive ledt igennem en motorventil. Herved kan den mængde fjernvarmevand der løber igennem anlægskomponenterne, når MG7 ikke er i drift, kontrolleres. Røgrørene i røggasveksleren og HT-kølevandet der cirkulerer i MG7 holdes da varmt af fjernvarmevandet der løber igennem disse komponenter. Således kan MG7 hurtigt startes op hvis der skulle være behov for det. Fjernvarmevandet vil efter HT-veksleren løbe ind i røggasveksleren, hvor det entrerer i bunden og løber ud i toppen. Efter udløbet i toppen af veksleren recirkuleres en delmængde gennem en shuntpumpe der drives kontinuerligt ved nominelt omdrejningstal. Dette flow er indreguleret med en balanceringsventil som vil sikre at massestrømmen af vand er konstant uanset, hvad differenstrykket er over denne. Således kan det sikres at temperaturen på vandet ved indløb til veksleren ikke er for lav set i forhold til temperaturen ved udløb af veksleren og de materialespændinger der måtte opstå som følge af temperaturforskelle minimeres. For at opretholde den ønskede temperatur i maskinsalen er denne udstyret med et ventilationsvarmesystem, hvor der cirkuleres en delstrøm af fjernvarmevand igennem en varmeveksler, hvorved indblæsningsluften opvarmes. Denne delstrøm udtages umiddelbart inden fjernvarmevandets afgang til byens fremløbsrør og ledes igennem varmeveksleren for ventilationsluft og ind på fjernvarmesystemet lige inden produktionspumpen. Ventilationsvarmesystemet vil der i den resterende del af rapporten blive set bort fra, da dette ikke har nogen betydning for varmeproduktionen eller driftskonditioner i det resterende anlæg. Når fjernvarmevandet har passeret røggasveksleren ledes det ud på fjernvarmenettets fælles fremløbsledning, hvor vand fra MG5 og MG6 også tilgår. Side 11 af 53
Røggasdel Når MG7 er i drift vil den afgive en given mængde udstødsgas ved en given temperatur, og dermed også en effekt der afhænger af størrelsen på disse. Denne røggas ledes igennem røggasveksleren, hvorved noget af den varmeeffekt udstødsgassen indeholder afgives til fjernvarmevandet. Herved kan en del af den energi der ellers ville blive ledt ud af skorstenen udnyttes til opvarmning. Den energi røggassen indeholder, er fremkommet ved afbrænding af gasolie i MG7, og da denne kører kontinuerligt for at levere strøm til byen er det vigtigt at udnytte så meget af den energi, der under alle omstændigheder tilføres motoren for at opretholde el-produktionen, bedst muligt. Røggasveksleren er en lodretstående røgrørsveksler af mærket Danstoker med en mærkeeffekt på 855kW 2. Den er opbygget som en dobbelt enhed med to rørtræk hvor den varme røggas føres fra motoren og ind i den øverste del af første rørtræk. Herefter strømmer røgen ned igennem det første træk i veksleren, og vender i bunden op igennem rørtræk nummer to, hvorefter det forlader veksleren og ledes til skorstenen. Inden i veksleren findes en mængde fjernvarmevand som røgrørene er ført tværs igennem, og disse vil derfor lede varmen fra røggassen ud i fjernvarmevandet ved konvektion. Illustration af røggasvekslerens opbygning Røggasveksleren er udstyret med spjæld i både top og bund således at det er muligt at by-passe udstødsgassen udenom røgrørene i veksleren hvormed røggassen ikke afgiver varme til fjernvarmevandet og derved ikke afkøles. Ved by-pass vil topspjældet åbne fuldt op medens bundspjældet vil lukkes helt, således vil røgen fortsætte hen over røgrørene, og ud i skorstenen, frem for at blive ledt igennem dem. Dette er nødvendigt ved opstart af motoren da man vil sikre at temperaturen i skorstenen hurtigst muligt stiger for derved at nedsætte risikoen for tæringer forårsaget af svovlsyredannelser. Disse spjæld fungerer også som en sikkerhedsforanstaltning imod overbelastning af veksleren, da de i tilfælde af for høj temperatur på fjernvarmevandet vil indstille sig således at røggassen ledes udenom røgrørene. Dette kan være nødvendigt i særligt varme perioder hvor aftaget af fjernvarme i byen ikke er tilstrækkeligt til at sikre en tilfredsstillende afkøling af fjernvarmevandet. 2 Bilag 4 - Mærkeplade DANSTOKER røggasveksler Side 12 af 53
Kontinuerlig sodrensning Der er på røggasveksleren monteret et sodblæsningssystem fra Aerovit, som har til hensigt at reducere ophobningen af sod på indersiden af røgrørene. Sodblæsningen sker igennem en række membranventiler der er monteret i vekslerens topdæksler, som efter en forudbestemt cyklus blæser luft ned gennem røgrørene ved tryk på 8-10 bar. Denne pludselige forøgelse af luftmængden i veksleren vil generere en kraftig trykbølge der vil få noget af soden til at falde af, hvorefter en del af soden transporteres med udstødningsgassen ud gennem skorstenen medens andet vil falde til bunds i veksleren. Denne sodblæsning finder sted kontinuerligt hvorved tidsintervallerne mellem de manuelle rensninger af veksleren kan forlænges. Hvis den manuelle rensning af veksleren er skemalagt i faste intervaller vil sodblæsningen være med til at sikre en forbedret effektoverførsel i driftsperioder, da opbygningen af sodlaget hæmmes. Dette sodblæsningssystem er dog ikke i drift på nuværende tidspunkt, årsagen til dette samt uddybende forklaring omkring dette system vil fremgå senere i rapporten. Uoverensstemmelser mellem anlægstegninger og faktiske forhold Til grund for denne redegørelse af anlægget tilhørende MG7, er der blandt andet gjort brug af de originale anlægstegninger fra Ingeniørfirmaet P.A. Pedersen 3, som er firmaet bag opførelsen af MG7 og varmegenvindingssystemet hertil. Vi har dog i løbet af vores praktikperiode fundet flere uoverensstemmelser imellem hvordan anlægskomponenterne reguleres i virkeligheden og hvordan de fremgår reguleret af anlægstegningerne. Det vil derfor i det efterfølgende blive beskrevet hvilke konkrete fejl vi har fundet i anlægstegningerne som omfatter den del af anlægget rapporten omhandler. Redegørelsen af varmegenvindingssystemet er baseret på de faktiske forhold og stemmer derfor overens med de anlægstegninger vi selv har tegnet. I de efterfølgende beskrivelser af fejl vil der først være henvist til de originale anlægstegninger, hvor en rød markering indikerer hvilken regulering der er tale om. 3 Bilag 3 - Originale anlægstegninger Side 13 af 53
Reguleringen af produktionspumpe 7 Ud fra den originale anlægstegning bilag 3 - motorgenerator 7, restvarmediagram nr. 288-760B, ses det at produktionspumpen bliver reguleret efter temperaturtransmitter TT-RV-711, der sidder i fjernvarmerøret umiddelbart inden tilslutningen til det samlede fremløbsrør. Denne temperaturtransmitter har dog i lange perioder været ude af drift og kommer, som følge af en løs forbindelse, kun med sporadiske udslag 4. Der er derfor blevet taget kontakt til Per Skov Ibsen fra Ingeniørfirmaet P.A. Pedersen, for at få en uddybende forklaring på styringen af produktionspumpen, da en regulering efter denne transmitter ikke vil være mulig, grundet de mange udfald. Pers udsagn fremgår, af uddraget fra en mailkorrespondance på bilag 6 med rød skrift. Per Ibsen, bekræfter at der i dette tilfælde må forlægge en fejl i anlægstegningen da produktionspumpen ikke har været influeret af de sporadiske udfald af denne temperaturtransmitter. Per Ibsen påpeger, udover fejlen, at det mest sandsynlige er at pumpen er reguleret efter en temperaturtransmitter som befinder sig i røret inden shuntpumpen. Det konstateres at pumpen således er styret af temperaturtransmitter TT-RV-710, der sidder lige efter røggasveksleren og ikke af TT-RV-711 som det fremgår af den originale anlægstegning. Regulering af motoriserede by-pass spjæld i røggasveksleren Jævnfør den originale anlægstegning bilag 3 - Forbrændingsluft/udstødsdiagram nr. 288-780B reguleres de to by-pass spjæld efter signal fra temperaturtransmitteren, TT-RV-711, der er lokaliseret i fjernvarmevandrøret umiddelbart inden tilslutningen til det samlede fremløbsrør. Dette er den selvsamme transmitter der blev omtalt i forgående beskrivelse af fejl i reguleringen af produktionspumpen. Denne transmitter er som beskrevet fejlramt og en regulering af by-pass spjældene ud fra denne er derfor ikke sandsynlig. Der er derfor blevet taget kontakt til Lars Otto Kjær tidligere partner ved ingeniørfirmaet P.A. Pedersen for at få en forklaring på, hvordan reguleringen af by-pass spjældene er opbygget. Som det fremgår af mail korrespondensen bekræftes det her af Lars Otto Kjær at der er tale om endnu en fejl i anlægstegningen. Lars udsagn fremgår af mailkorrespondancen, på bilag 7 med rød skrift. Jf. Lars, modtager reguleringen til by-pass spjældene derimod signal fra en termostat, TS-RV-710, der er monteret i fjernvarmerøret efter røggasveksleren. En uddybende beskrivelse af denne regulering fremgår senere i rapporten under afsnittet By-pass af røggas side 38. 4 Bilag 5 - Transmitterfejl, TT-RV-711, Rød kurve Side 14 af 53
Tilgængeligt driftsdata for varmgenvindingssystemet I løbet af praktikforløbet blev det observeret at røggastemperaturen efter røggasveksleren var højere end, hvad veksleren er dimensioneret til og højere end hvad der måtte forventes at røggastemperaturen burde være efter en sådan veksler. Observationer viste at temperaturen i perioden fra praktikforløbets start d. 30.01 2015 til motorgeneratoren blev stoppet d. 05.02 2015 lå stabilt omkring 240⁰C. Temperaturen på røggassen før veksleren i samme periode lå stabilt omkring 350⁰C, hvilket medførte en differenstemperatur på røggassen på omkring 110⁰C. Ifølge DANSTOKER 5 er røggasveksleren dimensioneret efter en differenstemperatur på omkring 200⁰C. Det var disse observationer som gav anledning til en yderligere undersøgelse af røggasvekslerens udnyttelse af motorgeneratorens udstødsgas. Driftsdata fra SRO-systemet For at analysere driften af røggasveksleren er det nødvendigt at undersøge udviklingen i temperaturer på røggassen og fjernvarmevandet under drift samt massestrømmen af disse to medier. Derfor er SROsystemets log-funktion anvendt til at aflæse data over en periode imellem to manuelle rensninger af røggasveksleren. Nedenstående billede er et udklip fra det skærmbillede som vises i SRO-systemet, hvor temperaturer og pumpehastighed, i varmegenvindingssystemet for MG7, gemmes og vises som kurver. Det fulde skærmbillede er vedlagt på bilag 9 SRO skærmbillede MG7 Restvarme. HASTIGHED FRA VLT I PROCENT angiver omdrejningstallet i procent for produktionspumpen PU- RV-702 som pumper fjernvarmevandet igennem varmegenvindingssystemet. FJVTEMP. AFG. RØGGASVEKSLER angiver temperaturen på fjernvarmevandet ved afgangen fra røggasveksleren. Temperaturen måles af temperaturtransmitter TT-RV-710. FJVTEMP. FREMLØB angiver temperaturen på fjernvarmevandet i fremløbsrøret. Temperaturen måles af temperaturtransmitter TT-RV-711. Som tidligere beskrevet er denne transmitter defekt og giver kun periodiske signaler. 5 Bilag 8 Datablad for DANSTOKER røggasveksler Side 15 af 53
FJVTEMP. TILG. RØGGASVEKSLER angiver umiddelbart temperaturen på fjernvarmevandet ved tilgangen til røggasveksleren TT-RV-704. Dette er dog ikke rigtig, da denne visning er opsat til at vise værdien fra temperaturtransmitter TT-RV-703 som sidder ved tilgangen til HT-veksleren. Dette bevirker at temperaturstigningen alene over røggasveksleren ikke kan bestemmes ud fra data i SROsystemets log-funktion, da de to temperaturvisninger vil angive temperaturstigningen over både HTveksler og røggasveksler. RØGGASTEMP. FØR RØGGASVEKSLER angiver temperaturen på røggassen før røggasveksleren og måles af temperaturtransmitter TT-US-701. RØGGASTEMP. EFTER RØGGASVEKSLER angiver temperaturen på røggassen efter røggasveksleren og måles af temperaturtransmitter TT-US-702. Alle temperaturvisningerne på fjernvarmevandet er blevet kontrolleret med infrarødt termometer, og anses derfor som værende retvisende. Temperaturvisningerne på røggassen har ikke været mulige at kontrollere grundet manglende måleudstyr på stedet. Til bestemmelse af MG7 s belastningsgrad er det nødvendigt at anvende de månedlige driftsrapporter, da motorgeneratorens effektvisning i SRO-systemets log-funktion er defekt 6. I driftsrapporterne er angivet driftstimer og den månedlige producerede el-effekt. Ud fra ovenstående redegørelse er den driftsdata, som er tilgængelig for varmeproduktionen i varmegenvindingssystemet som tilhører MG7, tilstrækkelig til at beregne den samlede producerede varmeeffekt såfremt flowet af fjernvarmevand omsættes fra procentvisningen til massestrøm. Da temperaturen imellem HT-veksleren og røggasveksleren ikke gemmes i SRO-systemets logfunktion kan effekten fra hver af de to varmeproducenter ikke umiddelbart beregnes. Effekten fra HTveksleren kan på grund af den manglende temperaturvisning heller ikke udregnes ved alene at anskue HT-vekslerens sekundærside altså fjernvarmesiden. Derfor vil det senere i denne rapport undersøges om HT-vekslerens leverede effekt kan beregnes ved at anskue vekslerens primærside, altså motorens HT-kølevandskreds. For at belyse den effekt som afsættes af røggassen igennem røggasveksleren, kunne effekten være udregnet såfremt der fremgik en massestrøm af røggas. Dette er dog ikke tilfældet og ligeledes angives gasolie forbruget for MG7 heller ikke i SRO-systemet. På grund af motorhavari under praktikforløbet var det heller ikke muligt at foretage manuelle aflæsninger af forbruget af gasolie, for herefter at udregne en massestrøm af røggas ud fra luftoverskudskoefficient og gasolieforbrug. 6 Bilag 10 SRO skærmbillede Effektkurve MG7 Side 16 af 53
Valg af periode For at klarlægge hvorvidt den høje røggastemperatur efter røggasveksleren er forårsaget af sodbelægninger i vekslerens røgrør, analyseres den tilgængelige data over en periode hvor MG7 er i drift. Ved at se på en periode der ligger imellem to manuelle rensninger af røggasveksleren, kan den udvikling der måtte finde sted i de forskellige driftsparametre observeres i SRO-systemets logfunktion. Rapporten tager derfor udgangspunkt i perioden fra 16.12 2014 til d. 05.02 2015, da røggasveksleren her er nyligt renset og idriftsat 05.12 2014. Da der er observeret en betydelig forskel i temperaturen på det returvand der løber til varmegenvindingssystemet for MG7, alt efter om denne er i drift sammen med MG5 eller MG6, er der valgt en periode hvor de samme to motorer er i drift. Fra d. 05.12 2014 til d. 16.12 2014, er det skiftevis MG5 og MG6 der er i drift med MG7, hvilket resulterer i skiftende temperaturer på tilgangen til varmegenvindingssystemet for MG7. Fra d. 16.12 2014 til d. 05.02 2015 er det udelukkende MG6, der er i drift sammen med MG7, hvorved at temperaturen på det returvand der tilgår MG7 ligger stabilt. Udtag af data Alt tilgængeligt data i SRO-systemets log-funktion er for den valgte periode udlæst således at der haves en middelværdi for hver enkelt dag. Som det ses på nedenstående skærmbillede, har dette været nødvendigt da der i lange perioder forekommer stående pendlinger i varmegenvindingssystemet og den mest retvisende værdi vil derfor ligge et sted midt imellem bølgetop og bølgedal. Disse data kan efterfølgende bruges til at illustrere den udvikling der har været i fjernvarme- og røggastemperaturer samt massestrøm af fjernvarmevand igennem perioden. Det er også disse data der vil danne grundlag for beregningen af varmegenvindingssystemets producerede effekt da denne ikke kan aflæses i SRO-systemet. Alt udtaget data fra SRO-systemets log-funktion fremgår af bilag 11. Side 17 af 53
Behandling af udtaget data For at anskueliggøre den udvikling der sker i røggasveksleren i takt med stigende antal driftstimer er der ud fra de data der er udlæst i loggen, konstrueret en graf som viser sammenhængen imellem forskellige driftsparametre over tid. Denne graf vises nedenfor. Den blå kurve viser den procentvise hastighed af produktionspumpen. Den grønne kurve viser fjernvarmevandets differenstemperatur over HT-veksler og røggasveksler tilsammen. Den røde kurve viser udviklingen i temperatur på røggassen fra indgang til udgang af veksleren, altså røggassens differenstemperatur over røggasveksleren. Der er for alle tre kurver også indtegnet lineære tendenslinjer. Det ses ud fra den blå kurve at den procentvise hastighed hvormed produktionspumpen drives, falder i løbet af perioden. Denne procentvisning er proportional med den mængde fjernvarmevand der pumpes igennem varmegenvindingssystemet, altså er massestrømmen nedadgående. Da pumpen vil forsøge at opretholde en konstant temperatur på fjernvarmevandet efter røggasveksleren, vil den således nedjustere den vandmængde der gennemstrømmer varmegenvindingssystemet når effektoverførelsen fra røggassen og HT-vandet ikke er tilstrækkelig til at opretholde den ønskede fremløbstemperatur. Som det ses ud fra den grønne kurve, der viser differenstemperaturen på fjernvarmevandet over varmegenvindingssystemet, er der ikke store udsving i løbet af perioden. Dette betyder at stigningen i Side 18 af 53
fjernvarmevandets temperatur over varmegenvindingssystemet(ht-veksler og røggasveksler) ikke ændrer sig nævneværdigt på trods af den formindskede massestrøm af fjernvarmevand. Dette, sammenholdt med den faldene massestrøm af fjernvarmevand igennem varmegenvindingssystemet, indikerer at der sker en nedgang i den effekt der overføres til fjernvarmevandet. Som det ses på nedenstående graf over røggastemperaturerne, opstår den nedadgående tendens for differenstemperaturen på røggassen som følge af stigende røggastemperaturer ved røggasvekslerens afgang. Den sorte kurve på denne graf viser røggastemperaturen ved tilgangen til røggasveksleren og den orange kurve viser røggastemperaturen efter røggasveksleren. Det konkluderes at temperaturen efter røggasveksleren er stigende igennem perioden fra d. 16.12 2014 til d. 05.02 2015. Da røggassens differenstemperatur over veksleren mindskes som følge af denne stigning, indikerer dette at den afsatte effekt fra røggas til fjernvarmevand ligeledes mindskes i løbet af perioden. Det fald der ses i differenstemperaturen fra periodens start til slutning er udregnet til 61 C. Dette tal fremkommer da differenstemperaturen på røggassen i periodens start fra d. 16.12 2014 til og med d. 19.12 2014 i gennemsnit var 169 C og i periodens slutning fra d. 02.02 2015 til og med d. 05.02 2015 var 108 C. Faldet ses som differensen imellem disse to tal. For at vurdere nedgangen i den effekt der overføres til fjernvarmevandet, konstrueres en graf der viser den samlede producerede fjernvarmeeffekt som overføres i varmegenvindingssystemet for MG7 igennem perioden. For at konstruere en sådan graf er det nødvendigt, at omsætte den hastighed, hvormed produktionspumpen drives og som fremgår i SRO-systemet som VLT hastighed %, til en massestrøm. Side 19 af 53
Omsætning af VLT hastighed til massestrøm af fjernvarmevand Som det fremgår af afsnittet Varmeproduktionen på KVV er der ikke monteret en flowmåler for hvert af de tre varmegenvindingssystemer. Derfor har det været nødvendigt at bestemme flowet igennem varmegenvindingssystemet for MG7 på anden vis, ud fra det procentvise omdrejningstal for produktionspumpen som vises i SRO-systemet. Da det tog syv uger at anskaffe en transportabel flowmåler til Nukissiorfiits afdeling i Aasiaat, besluttede vi i mellemtiden, ved hjælp af andre metoder, at finde frem til det område som flowet af fjernvarmevand vil ligge indenfor ved forskellige hastigheder. Vi forsøgte med forskellige metoder til bestemmelse af flowet, hvor resultaterne fra disse er indtegnet på en pumpekarakteristik for denne pumpetype. Pumpekarakteristikken som fremgår bagerst i rapporten er mærket nr. 5, og kan med fordel foldes ud under læsningen af efterfølgende afsnit. Side 20 af 53
Metode 1 - Differenstrykket over pumpen Flowet som pumpen leverer, vil være afhængig af løbehjulets omdrejningstal samt differenstrykket over pumpen. Det er derfor ud fra den tilhørende pumpekurve muligt at bestemme massestrømmen igennem pumpen såfremt disse to parametre kendes. Da der ikke er monteret manometre direkte på begge sider af pumpen, er denne metode dog behæftet med en vis usikkerhed. Til at bestemme trykket på pumpens trykside anvendes manometeret PI-RV-703. Manometeret sidder efter ca. 2 meter rør samt tre bøjninger og en ventil. Trykket på pumpens tilgangsside bestemmes af manometeret PI-FV-601, som sidder umiddelbart før produktionspumpen i MG6 s varmegenvindingssystem. Begge manometre er indtegnet på anlægstegning nr. 1 Forsimplet anlægstegning over kraftvarmeværket. Placeringen af disse manometre bevirker at den differenstrykmåling som fremkommer ved denne metode vil være mindre end, hvis trykket kunne måles direkte over pumpen, grundet det ekstra tryktab der er i rørledningen mellem de to manometre. Ved manuelt at styre omdrejningstallet på produktionspumpen og observere visningen på de to manometre kunne værdierne noteres og føres ind i pumpekurven, hvor flowet kan aflæses ved det gældende omdrejningstal og differenstryk. De observerede værdier samt aflæste flow ses i nedenstående tabel. På pumpekarakteristikken er driftspunkterne ved denne metode, samt flow, markeret med grøn. Frekvens [Hz] 20 25 30 35 40 PI-RV-703 4,95 5,11 5,43 5,6 5,9 Afgang [Bar] PI-FV-601 4,4 4,2 4,1 4,0 3,9 Tilgang [Bar] Differenstryk [Bar] Aflæst flow [m 3 /h] 0,55 0,91 1.33 1,6 2,0 24 30 37 49,9 51 Det flow som fremkommer ved denne metode er, grundet manometrenes placering, højere end det ville være hvis differenstrykmålingen var fortaget på produktionspumpens flangetilslutninger. Det ses ydermere på pumpekarakteristikken at disse punkter ligger uden for det driftsområde, som pumpen er konstrueret til. Det var ikke muligt at montere nye manometre ved pumpen, da driftspersonalet på KVV var imod dette indgreb i installationen. Side 21 af 53
Metode 2 - Pumpens effekt Den effekt som pumpen optager ved et givent omdrejningstal kan ligeledes bruges som et udtryk for det leverede flow. Ved at anføre pumpemotorens optagede effekt, som vises på frekvensomformerens display ved forskellige pumpehastigheder, på pumpekarakteristikken, kan flowet igennem pumpen bestemmes. De aflæste effekter er indtegnet på effektkurverne for pumpen ved forskelligt omdrejningstal, og ført op til aksen hvor flowet er angivet. De driftspunkter der fremkommer ved denne metode er indtegnet på pumpekarakteristikken, og markeret med rød. I nedenstående tabel er de aflæste effektværdier fra frekvensomformeren, samt det på pumpekarakteristikken aflæste flow, anført. Frekvens [Hz] 20 25 30 35 40 Elmotor effekt 0,26 1,06 1,91 3,08 4,64 PU-RV-702 [kw] Aflæst flow på kurve [m 3 /h] 2 9 15 21 27,5 Det ses at driftspunkterne for denne metode afviger væsentligt fra de driftspunkter der fremkom ved brug af differenstrykket over pumpen(den grønne kurve). Efter dette forsøg var der dog tvivl om, hvorvidt effektvisningen på frekvensomformeren kunne verificeres. Derfor var det nødvendigt at anvende en mere nøjagtig metode til bestemmelse af flowet. Side 22 af 53
Metode 3 - Energimåleren Energimåleren som er monteret i forbindelse med flowmåleren på det samlede returrør der indløber til KVV kan som nævnt tidligere 7 vise en øjebliksværdi af flowet. Visningen på energimåleren viser dog det samlede flow til hele KVV og ikke kun til varmegenvindingssystemet for MG7. På det tidspunkt hvor dette forsøg blev fortaget var det alene MG5 som var i drift, hvilket betyder at den ændring som blev observeret i flowvisningen på energimåleren ville være forsaget af MG7 s produktionspumpe såfremt denne pumpe blev startet. Stigningen i flowvisningen var altså et udtryk for den mængde som MG7 s produktionspumpe leverede ved forskellige hastigheder. Ændringen i flowvisningen som blev observeret er angivet i nedenstående tabel. Frekvens [Hz] 20 25 30 35 40 Aflæst ændring af flow på energimåler [m 3 /h] 0 18,15 24,95 31,45 31,45 Det ses ud fra denne tabel at det viste flow på energimåleren ligger imellem flowet som blev bestemt ud fra de to førnævnte metoder. Ligeledes ses det at flowmåleren som er fastmonteret på returrøret og som er forbundet med energimåleren har en øvre målegrænse. Denne grænse blev observeret til 72,03m 3 /h, hvilket forårsagede den stagnation som optræder i måleresultaterne fra 35 til 40Hz. Ud fra denne betragtning blev det konstateret, at det for at få en mere nøjagtig værdi af flowet ved de højere hastighedstrin, var nødvendigt at montere en transportabel flowmåler på tilgangen til MG7 s produktionspumpe. 7 Bilag 1 Årsagerne til den yderligere afgrænsning Side 23 af 53
Metode 4 - Clamp-on flowmåler Flowmåleren som blev brugt er af typen TDS-100H og anvender ultralyd til bestemmelse af flowet. Måleren blev placeret på returrøret før produktionspumpen, under gulvet i maskinhallen hvor rørisoleringen blev fjernet på målestedet, så måleren kunne monteres direkte på røret. Transportabel flowmåler monteret på rørledning før produktionspumpen Der er i nedenstående tabel anført de målte værdier som flowmåleren viste under forsøget med denne metode, og disse driftspunkter er indsat med blå på pumpekarakteristikken. Frekvens [Hz] Målt flow [m 3 /h] Frekvens [Hz] Målt flow 20 21 22 23 24 25 26 27 28 2,7 7 13,1 14,2 15,7 16,9 18,5 20,3 21,3 29 30 31 32 33 34 35 36 37 22,6 23,7 25,6 26,5 27,9 29,1 30,5 31,6 33,0 [m 3 /h] Frekvens 38 39 40 [Hz] Målt flow 33,9 35,1 36,2 [m 3 /h] Det ses at ovenstående målinger er tæt på sammenfaldende med visningen på energimåleren, indtil denne når sin øvre målegrænse, og anses pga. dette for at være retvisende. Side 24 af 53