Гидравлическое моделирование
Моделирование распределения воды — современная технология, используемая для имитации реальной системы водопроводной сети, когда прямые эксперименты с ней не представляются реализуемыми на практике. Моделирование может использоваться для того, чтобы предсказать реакцию системы на самые разные условия подачи и отбора воды без вмешательства в работу реально существующей системы. В моделировании можно предсказывать возможные проблемы в проектируемой или существующей системе и оценивать варианты решений до того, как будут затрачены время, финансы и материалы на их реализацию.
Гидравлическая модель сети — математическая компьютерная программа, построенная на базе геометрических (длины и диаметра трубопроводов, формы соединений между ними) и гидравлических (степень шероховатости внутренних поверхностей труб) характеристик, показывающая распределение расходов и давлений воды в сети при различном размещении точек и режимов подачи и отбора воды.
Цели гидравлического моделирования:
Моделирование можно использовать для выявления недостатков в работе сети (чрезмерное падение напора, высокие коммерческие потери, несоответствие имеющегося насосного оборудования требованиям системы, ошибки эксплуатации).
Гидравлическое моделирование можно использовать в повседневной эксплуатации для того, чтобы определить влияние возможных изменений режимов эксплуатации на работу сети и предоставлять оператору более полную информацию для принятия решений.
Потребление энергии для перекачки воды — самая большая статья эксплуатационных расходов для большинства Водоканалов. Гидравлическое моделирование помогает изучить эксплуатационные характеристики системы «насосная станция — водопроводная сеть» и потребление энергии насосами, а также поведение системы при различных режимах работы насосов. В результате разработки и тестирования различных стратегий работы насосов можно оценить, каким образом они отразятся на потреблении энергии, чтобы предприятие могло предпринять обоснованную попытку экономии затрат на энергию.
Гидравлическое моделирование может также использоваться для оценки результатов ремонтно-восстановительных работ и для того, чтобы выявить наиболее экономичные варианты усовершенствования из ряда возможных мероприятий.
При помощи моделирования сетей станет возможным подготовиться к последующим изменениям и запланировать работу на будущее. Моделирование позволяет планировать инвестиции в ремонтные работы таким образом, чтобы, несмотря на изменяющуюся ситуацию, качество обслуживания в будущем было гарантировано при наименьших эксплуатационных и инвестиционных расходах.
Виды гидравлических моделей:
Существует два основных типа Off-Line моделирования — это моделирование статичного состояния системы и моделирования состояния системы на отрезке времени. Статичное моделирование рассчитывает состояние системы, учитывая, что гидравлические требования и граничные условия не меняются со временем. Моделирование системы на отрезке времени определяет динамическое поведение системы в определенный период времени, рассчитывая состояние системы как ряд статичных состояний системы, в которых гидравлические требования и граничные условия меняются со временем. Например, для того, чтобы представить, как меняется во времени потребление воды, каковы циклы наполнения и опорожнения резервуаров или как насосы и оперирующие устройства реагируют на изменения в системе, необходимо моделирование на отрезке времени. Кроме очевидных преимуществ в процессе анализа системы, динамические модели позволяют легко перейти к моделям реального времени и созданию на их базе Системы поддержки принятия управленческих решений (СППР) в области водоснабжения.
Моделирование в режиме On-Line предполагает реализацию динамической гидравлической модели системы водоснабжения с подключением показаний системы SCADA. Таким образом получается, что на каждый текущий момент времени можно контролировать текущую работу системы водоснабжения, анализировать разницу между расчетными и фактическими параметрами работы системы водоснабжения, причины их расхождения.
Моделирование в режиме Real-Time – это модель On-Line с возможностью автоматической калибровки модели. Т.е. если показания датчиков системы SCADA значительно отличаются от рассчитанных значений, то модель анализирует причины этих отклонений и из множества вариантов расчета ситуации выбирает наиболее правдоподобный (наиболее близкий к показателям датчиков SCADA).