Regionális vízellátás Magyarországon

Slides:



Advertisements
Hasonló előadás
CSATORNAMÉRETEZÉS Egy adott vízhozam (Q) szállításához szükséges keresztszelvény meghatározása a cél, műszaki és gazdaságossági szempontok figyelembevételével,
Advertisements

A szabályozott szakasz statikus tulajdonsága
Stacionárius és instacionárius áramlás
Környezeti és Műszaki Áramlástan II. (Transzportfolyamatok II.)
KÖZMŰ HÁLÓZATOK TERVEZÉSE
EuroScale Mobiltechnika Kft
Közmű tulajdon Önkormányzat – önkormányzati törvény – alapfeladat – ellátási kötelezettség – üzemeltető kiválasztása Állam – regionális rendszerek – Vízgazdálkodási.
KÖZMŰ HÁLÓZATOK TERVEZÉSE
Hőszállítás Épületenergetika B.Sc. 6. félév március 16.
Volumetrikus szivattyúk
Áramlástani szivattyúk 2.
VÁLTOZÓ SEBESSÉGŰ ÜZEM
Az impulzus tétel alkalmazása (Allievi elmélete)
Egymáson gördülő kemény golyók
Vízmozgások és hatásaik a talajban
VÁLTOZÓ SEBESSÉGŰ ÜZEM
Rögvest kezdünk MÁMI_05.
A fluidumok mechanikai energiái Készítette: Varga István VEGYÉSZETI-ÉLELMISZERIPARI KÖZÉPISKOLA CSÓKA
KÖZMŰ INFORMATIKA NUMERIKUS MÓDSZEREK I.
KÖZMŰVEK, KERESZTEZÉSEK
Folyadékok mozgásjelenségei általában
NUMERIKUS MÓDSZEREK II
piezometrikus nyomásvonal
Porleválasztó rendszerek kialakítása és üzemeltetése
Levegőtisztaság-védelem 7. előadás
Mérnöki Fizika II előadás
Műszaki és környezeti áramlástan I.
Műszaki és környezeti áramlástan I.
Közműellátás gyakorlathoz elméleti összefoglaló
Üzemi viszonyok (hidraulikus felvonók)
Csővezetékek tervezése László Ormos
Munkapont - Szabályozás
NYITOTT SZÓRÓFEJES VÍZZEL OLTÓ BERENDEZÉSEK
EJF Építőmérnöki Szak (BSC)
Települési vízgazdálkodás I. 13.előadás
EJF VICSA szakmérnöki Vízellátás
EJF Építőmérnöki Szak (BSC)
Települési vízgazdálkodás I. 10.előadás
Hőszállítás Épületenergetika B.Sc. 6. félév március 23.
Magyarországi vezetékes szállítás fő vonalai
Munkapont - Szabályozás
VÍZÉPÍTÉSI ALAPISMERETEK
Ideális folyadékok időálló áramlása
Sándor Balázs BME, Vízépítési és Vízgazdálkodási Tanszék
Hő- és Áramlástan Gépei
Csővezetéki szerelvények csoportosítása funkció szerint
Az áramló folyadék energiakomponensei
Csővezetéki szerelvények csoportosítása funkció szerint
Gyakoroló feladatok Bernoulli egyenlet valós folyadékokra I.
Rekonstrukció Alapfogalmak. A felújítást - rekonstrukciót kiváltó okok Elhasználódás Meghibásodások Szállított közeg minősége Elavulás Költség csökkentés.
Sík- és dombvidéki vízrendezés
Csővezetékek.
Hálózathidraulika Vízellátó rendszerek hidraulikai modellezése
CAD programok jellemzői
Távfűtési fogadó hőközpontok felépítése és szabályozása Energetikai Gépek és Rendszerek Tanszék.
A változó tömegáramú keringetés gazdasági előnyei Távhővezeték hővesztesége Kritikus hőszigetelési vastagság Feladatok A hőközponti HMV termelés kialakítása.
Folyadék áramlási nyomásveszteségének meghatározása Feladatok Jelleggörbe szerkesztés A hőellátó rendszer nyomásviszonyai (Hidraulikai beszabályozás) Hőszállítás.
Áramlás szabad felszínű csatornában Hő- és Áramlástan I. Dr. Író Béla SZE-MTK Mechatronika és Gépszerkezettan Tanszék.
Vízelvezető hálózatok modellezése
Vízellátó-hálózatok, ivóvízminőség-javítás lehetőségei, módszerei
Rezgések Műszaki fizika alapjai Dr. Giczi Ferenc
Stacionárius és instacionárius áramlás
Az impulzus tétel alkalmazása (Allievi elmélete)
Áramlástani alapok évfolyam
Áramlástani alapok évfolyam
Stacionárius és instacionárius áramlás
Környezetvédelmi számítások környezetvédőknek
Áramlás szilárd szemcsés rétegen
Szivattyúk fajtái 1. Dugattyús szivattyú - nem egyenletesen szállít,
Előadás másolata:

Regionális vízellátás Magyarországon

Okok Vízigények növekedése, életforma váltás Térben és időben Nagyvárosok, lakótelepek Iparvidékek Üdülőterületek Felszínközeli vízbázisok elszennyeződése Ammónium, nitrát EU követelmények Arzén, ammónium, vas, mangán, stb.

Következmények Ipari fejlesztési területek (Északmagyarország, Dunántúl) Nagyvárosok (Miskolc, Debrecen, Pécs) Üdülőterületek (Balaton, Dunakanyar)

ÉRV Rt. Mihálygerge Hasznos Lázbérc Köszörűvölgy Lázbérc Csórrét

ÉDV Rt.

DRV Rt.

Regionális vízközmű rendszerek tervezése

Regionális rendszerek tervezése Célok Fogyasztói igények Ellátási kötelezettségek Költséghatékonyság Alapadatok Meglévő állapot Fogyasztási, terhelési trendek Módszerek Igény prognózis Szállítási útvonal alternatívák Műszaki megoldás az egyes alternatívákra A műszaki megoldások költségeinek meghatározása

Hosszútávú tervezés A tervezés céljai Költéség hatékonyság (befektetés – eredmény) Beruházási költségek Üzemeltetési költségek Bevételek Megtérülés (+haszon !) A számítások problematikája abból adódik, hogy az egyes költségek és bevételek időben eltérő módon, illetve tendenciával jelentkeznek Vigyázzunk arra, hogy ezt különböző megközelítésből értelmezik Tulajdonos (minél olcsóbban) Üzemeltető (minél jobbat) Befektető (mindkettő) A tervező ezekhez képest elfogulatlan, kívülálló kell legyen A manipulációk és félreértések elkerülésére a számításokat mindig egy meghatározott időszakra, időtávlatra célszerű elvégezni !

Hosszútávú tervezés Alapadatok Meglévő állapot Meglévő rendszerek állapotának felvétele Termelő-, Szállító-, Tároló kapacitások felmérése Üzemeltetési adatok, trendek elemzése Termelési adatok elemzése – évszakos változások Igényprognózisok alapadatai, fajlagos fogyasztások Fogyasztási adatok elemzése (díjszámlázás) Veszteség elemzés

Hosszútávú tervezés Távlati igények, igényprognózis Település fejlesztési tervek Lakossági igények Lakosszám Fajlagos igény prognózis Ipar, nagyfogyasztók esetében egyedi prognózis Veszteség prognózis

Hosszútávú tervezés Igény trendek alapján termelési kapacitás fejlesztési alternatívák készítése

Hosszútávú tervezés Ellátási változatok Vízigények (Qdmax, Qdátl, Qdmin) Betáplálási alternatívák (A,B,C) Szállítási útvonal alternatívák (1,2,3) Qdmax-A-1 Qdátl-A-1 Qdmin-A-1 Stb. Műszaki megoldás az egyes változatokra Azonos időhorizonthoz tartozó változatok A műszaki megoldások költségeinek meghatározása

Hegyköz

Működési séma

Vízkormányzási stratégiák

Hegyköz

Hidraulikai alapfogalmak Folytonosság - Q = Ai * vi a vizsgált szakaszon folyadék nem keletkezik, vagy vész el, oldalról sem hozzáfolyás, sem elfolyás, valamint a szakaszon tározódás vagy ürülés nincsen. Az a folyadékmennyiség, azaz Q hozam, amely a szakaszra belép, azon végig is halad és onnan ki is lép. Bernoulli-egyenlet: A geodéziai és nyomásmagasság a mozgó folyadék helyzeti energiáját adja meg, míg a sebességmagasság a mozgási energiára utal. A geodéziai és sebességmagasság a mozgó folyadék saját energiája, míg a nyomásmagasság a környezetből származó külső, "kölcsönzött" energia. Ha a vizsgált szakasz mentén a meghatározzuk az összes energiatartalmat (Z+p/+v2/2g) összekötő vonalat, az energiavonalat kapjuk. Amennyiben ezen összegzésből a sebességmagasságot kihagyjuk, és csak a helyzeti energiára utaló Z+p/ tagokat vesszük figyelembe, a nyomásvonalat kapjuk

Hidraulikai alapfogalmak Energiaveszteségek Surlódási veszteség Részben a mozgó folyadék és a csőfal közötti, részben a folyadék belső súrlódásából ered. Az áramlás teljes hossza mentén hat, nagysága a mozgás irányában fokozatosan nő. Helyi energia veszteség Az okozza, hogy valamely csőszerelvény lokálisan megváltoztatja az áramlás sebességének nagyságát vagy irányát, esetleg mindkettőt.

Hidraulikai alapfogalmak Cső-surlódási tényező  Lamináris áramlás esetén =64/Re Turbulens áramlás esetén - Colebrook-White képlet Moody diagramm

Hidraulikailag hosszú és rövid csővezeték Hidraulikailag hosszú csővezeték Ha egy csővezetéket jelentős hossz és viszonylag kevés szerelvény jellemez, a csőfal menti súrlódási veszteség nagyságrendekkel nagyobb lehet, mint a helyi veszteségek összege, hL,s >> hL,h. Ekkor a hL,h helyi veszteségek elhanyagolhatók, a cső hidraulikailag hosszúnak tekinthető. Ez esetben gyakran a sebességmagasság figyelembe vételétől is el lehet tekinteni. Hidraulikailag rövid csővezeték Ha a kétféle veszteség nagyságrendje közel azonos, hL,s  hL,h , a helyi veszteségek nem hagy­hatók figyelmen kívül.

Hidraulikai méretezés Vezeték átmérők meghatározása Q – 20 órás szivattyúzással számított vízszállítás Tározók elhelyezése Nyomásigények meghatározása Szivattyú emelőmagasság meghatározása Fajlagos nyomásveszteség ~ 10m/km, vagy a ténylegesen számított érték Nyomásigény – Megengedett maximális nyomás

Esettanulmány A Hegyközi települések vízellátásának, ivóvízminőség javításának megoldása regionális rendszer kiépítésével

Vízkormányzási stratégiák

Regionális vízellátó rendszerek kialakítása

Rendszer típusok Elemi 1-1.ábra 1 nyomásövezet, ellennyomó tárolóval 1-2.ábra 1 nyomásövezet, átfolyásos tárolóval

Rendszer típusok Összetett 2-1. ábra - 2 nyomásövezet sorba kapcsolt kialakítása

Rendszer típusok Összetett 2-2.ábra - 2 nyomásövezet párhuzamos kialakítása

Az általános eset - Több betáplálás - Több zóna Rendszer kialakítás Az általános eset - Több betáplálás - Több zóna

A távvezetékek nyomvonala A távvezetékek kötik össze víztermelő telepeket, a tározókat, az átemelő gépházakat és a fogyasztókat Vízszintes vonalvezetés Egyéb vonalas létesítmények, vízfolyások keresztezése Út, vasút Közmű vezetékek Vízfolyások

A távvezetékek nyomvonala A nyomvonalnak lehetőleg jól megközelíthetőnek kell lennie (javítás, karbantartás) Szakaszolás Magassági vonalvezetés Magas pontokon légtelenítés Mély pontokon leürítés lehetőségének biztosítása

Tározás és szivattyúzás regionális vízellátó rendszerekben Tározók és átemelők elhelyezés hegy- és dombvidéken Térszíni tározók (medencék) Ellennyomó és átfolyásos is lehet Az átemelő gépházakat érdemes a tározó mellé telepíteni Lásd pl. Hegyköz.

Hegyköz

Működési séma

Tározás és szivattyúzás regionális vízellátó rendszerekben Tározók és átemelők elhelyezése síkvidéken Víztornyok (magaslat hiányában) Térszíni medencék inkább csak a víztermelő telepeken A víztornyok sok esetben a regionális gerincről való leágazáson találhatók, ellennyomó üzemmódnak megfelelően elhelyezve A nyomásfokozó gépház mellett az esetek többségében nincs térszíni szívó medence (csőből-csőbe)

Regionális vízellátó rendszerek kialakítása

Regionális vízellátó rendszerek kialakítása Szivattyúzás, nyomásfokozás Hidraulikai alapok Centrifugál szivattyú működési elv Szivattyú jelleggörbe és jellemzők Q,H,hatásfok, NPSH, fordulatszám Csőhálózati jelleggörbék Szivattyú választás

Centrifugál szivattyú

Hidraulikai feltételek és hatások Hálózati elemek (vezetékek, szerelvények, ….) Szívó és nyomóoldali tározók vízszintjei A táplált zóna aktuális fogyasztása Az azonos zónára dolgozó, vagy abból vételező gépházak Hsz = f(Qsz, Qf, Ht, Qb,…)

Csőhálózati jelleggörbe

Csőhálózati jelleggörbe sereg Felső határoló Maximális emelőmagasság Alsó határoló Minimális emelőmagasság

Szivattyú kiválasztása Vízszállítási igény meghatározása Vízkormányzási stratégiák alapján a mértékadó terhelés kiválasztása 20 órás szivattyúzás feltételezésével számított érték Nyomás igény meghatározása Szélső, határoló csőhálózati jelleggörbék előállítása a betáplálási, vagy átemelési pontra Beépítendő gépek számának meghatározása Energetikai szempontok … …

Mintapélda

Szivattyú választás

Gépházak kialakítása Épület illetve csarnok szerkezet a térszínen elhelyezve Felszín alatt aknában Száraz aknás Nedves aknás (búvár szivattyúk aknában, vagy medencében) Jellemző csővezeték elemek és szerelvények Szívó és nyomóoldali kollektor (gyűjtő) vezeték Párhuzamosan kapcsolt gépek esetében Elzáró szerelvények (szívó és nyomó oldalon egyaránt) Visszacsapó szelep (csappantyú) a nyomó csonkra szerelt elzáró után Szívó és nyomó oldali nyomásmérés Nyomóoldali vízhozam mérés (minimális távolság az utolsó szerelvénytől pl. a visszacsapótól min. 3D)

Gépházak szabályozása Szívómedencével Fordulatszám szabályozás szívó oldali medence szintről Szívómedence nélkül (nyomásfokozó) Szívóoldali nyomás min 1 bar (10 mvo) Fordulatszám szabályozás szívó oldali nyomásról Nyomóoldali tározóval Fordulatszám szabályozás nyomó oldali tározó szintről Nyomóoldali tározó nélkül Fordulatszám szabályozás kimenő oldali nyomásra

Regionális vízellátó rendszerek kialakítása Távvezetékeken fellépő nyomáslengések Hirtelen zárás és nyitás Szivattyú hirtelen leállása, vagy túl gyors indulása Vízszálszakadás, kavitáció

Hírtelen zárás esetén létrejövő nyomáslengés fázisai (Forrás: Szlivka Ferenc: Vízgazdálkodás gépei p: 136.)

Tipikus helyek ahol tranziens jelenségek észlelhetőek (Forrás: Bentley HAMMER V8i Edition p:901)

Példa 150 m hosszú (L), merev falú cső A vezeték kezdő pontján a nyomás 5 bar (p1) A vezeték másik végén, egyenletes zárással, 5 m/s2-es lassítást (a) hajtunk végre A zárás helyén rövid időre kialakuló nyomás (p2):

Következmények Csőtörés nyomás maximumok esetén Ha a vízszál megszakad, a kavitáció miatt fokozódhat a csőtörés veszélye Vákuum esetében a tömítetlenségeknél, talajvízben befertőződhet a hálózat Iránytöréseknél, elágazásoknál, kellő megtámasztás hiányában elmozdulás, kötések szétcsúszása Szerelvény károsodások (csappantyúk, szelepek,….)

Matematikai modell Alapok Nyomáshullám terjedési sebessége rugalmas csőben Nyomásnövekedés ahol a - nyomáshullám terjedési sebessége V - vízsebesség D - vezeték átmérő e- cső falvastagság Ecső- cső rugalmassági modulusa Ev- víz térfogati rugalmassági modulusa

Számítás Klasszikus stacioner állapotra vonatkozó egyenletekkel nem határozhatók meg a szélsőértékek Közelítő módszerek (bizonyos jellemző értékeket jól közelítenek, teljes folyamat nem ismerhető meg): Matematikai egyenletekkel (Joukowski, 1898; Allievi, 1902). Grafikus, szerkesztő(Parmakian, 1963) Tervezési diagrammok (Fok, 1978; Fok, 1980; Fok et al., 1982) Laboratóriumi modellek Üzemi tesztekkel

Numerikus matematikai modell A differenciál egyenletek numerikus megoldásával pontosabb képet kaphatunk a jelenség lefolyásáról, amennyiben a permfeltételeket, illetve kezdeti feltételeket jól határozzuk meg. Alapegyenletek: Anyagmegmaradás (folytonossági egyenlet) Energia megmaradás (impulzus/momentum egyenlet)

Megoldási módszerek Euler-féle közelítés: Lagrange módszer: az események lefolyását rögzített, álló koordinátarendszerben vizsgáljuk Lagrange módszer: a koordinátarendszer együtt mozog az áramlással.

EULER Karakterisztikák módszere Cél a csomópontokban adott időpillanatokban a nyomás, a vezeték szakaszokon a sebesség meghatározása Folytonossági egyenlet: Momentum egyenlet: ahol: g - gravitációs gyorsulás a - nyomáshullám terjedési sebessége V - vízsebesség f - Darcy-Weisbach csősúrlódási veszteség D - vezeték átmérő H - nyomásmagasság

Védekezés a káros nyomáslengések ellen Gépházban Szivattyú fordulatszám szabályozása Kiegyenlítő medence, tartály Bypass, megkerülő vezeték beépített szeleppel (szabályozottan megkerüljük a szivattyút) Szivattyút lendítő kerékkel szereljük fel nagyobb tehetetlenségi nyomaték, lassaban pörög fel, illetve áll le Hasadótárcsa Többirányú energiabetáplálás

Védekezés a káros nyomáslengések ellen Hálózatban Automata légtelenítő/légbeszívó szelep magas pontokon Állványcső alkalmazása távvezetéken (szabad vízfelszín) Elzáró szerkezetek lassú zárása tzárás>2La (vezetékszakaszra jellemző főidő)) zárási karakterisztika tűzcsapok is kritikusak lehetnek Kisebb sebesség a hálózatban, nagyobb csőátmérők. A hálózat anyagának helyes megválasztása rugalmasabb csövek kisebb nyomásváltozás Hálózati csillapítás A sok kifolyási pont, folytonossági hiba radikálisan csökkenti a hatást, ezért elosztóhálózatban kisebb a jelentősége.