I Added Values anvender vi modelbaseret design og dynamisk simulering. Det er der ikke mange andre tekniske rådgivere, der gør. Fordelene ved dynamisk simulering er ellers ikke så ringe endda: Dels finder vi eventuelle fejl før en idriftsættelse, fordi vi simulerer forskellige driftssituationer. Det sparer tid, ærgrelser og dermed penge. Dels sikrer det en effektiv idriftsættelse, og at den efterfølgende daglige drift er kvalitetssikret.
”Modelbaseret” betyder, at vi benytter matematiske beregningsmodeller til at forudsige eller simulere, hvordan et fysisk system vil opføre sig. "Dynamisk” henviser til en bestemt type ligninger, der beskriver, hvordan det fysiske system ændrer sig over tid ؘ– f.eks. hvordan et varmt system gradvist taber varme til omgivelserne.
Disse matematiske modeller opbygger vi i simuleringssproget Modelica, som er særdeles velegnet til at modellere store, komplekse dynamiske systemer. Her kan vi både simulere de fysiske processer (pumper, ventiler, væskestrømning, varmeveksling osv.) og deres tilhørende styresystemer (regulatorer, logik, operatørindgreb osv.). For eksempel kan vi simulere, hvordan en pumpegruppestyring vil opføre sig under høj last, lav last, udfald, start af sekundær pumpe, osv.
Modelica anvendes også af andre professionelle aktører i energibranchen og er desuden meget udbredt i fly- og bilindustrien.
Modellering og simulering af ”Ny Krone”
Vi har for eksempel brugt modelbaseret design i projektet Fremtidens fjernvarme, som vi udfører for DIN Forsyning i Esbjerg. Det omfattende projekt går i alt sin kompleksitet ud på, at Esbjergværkets varmeproduktion skal erstattes af en bæredygtig varmeproduktion.
Sammen med DIN Forsyning har vi defineret en løsning, der blandt andet består af to havvandsbaserede varmepumper, en fliskedel og en elkedel. Varmen fra disse tre anlæg skal pumpes ud i byen, og det er hér, vi og Modelica kommer ind i billedet.
Til projektet i Esbjerg skal varmen fra disse nye anlæg sendes ud til forbrugerne via den nye udpumpningscentral Ny Krone. Det er blandt andet dén, Added Values har modelleret og simuleret inden idriftsættelsen.
Grafik: Diagram og simuleringsmodel ”Ny Krone”
Arbejdsprocessen
Added Values har designet Ny Krones styring og regulering. Overordnet set består en designproces af fire trin. Det gælder også i dette tilfælde:
Først designer vi reguleringerne ”på papir”. De indeholder både kontinuerte PID-regulatorer, logiske aflåsninger og sekvenser til start og stop af anlægget. Det er desuden vigtigt at beskrive dem i en funktionsbeskrivelse med et overblik over, hvilke dele, vi har med at gøre, hvad de skal spille sammen med osv. Det er helt essentielt med et overblik fra begyndelsen af.
Grafik: Uddrag af funktionsbeskrivelse
Dernæst (og sideløbende med første trin) overfører vi designet til Modelica. Her modellerer vi også de fysiske komponenter og parametrerer dem (pumpe-/ventilkarakteristika, nominelle temperaturer, tryk osv.). Under implementeringen, kan vi se om vores design grundlæggende set holder vand eller om ”papirdesignet” skal rettes.
I tredje fase simulerer eller afprøver vi de forskellige driftsscenarier. Her kan vi teste systemet ved høj/lav last, lastændringer, forskellige temperaturer, fejlsituationer, samspil med tilhørende systemer og meget mere. Når vi gør det, kan vi gå helt ned i detaljer og undersøge de enkelte signaler i vores styring.
Formålet er at afprøve så mange realistiske scenerier som muligt, så fejl opdages og rettes før idriftsættelsen.
Grafik: Simuleringsmodel til Fremtidens Fjernvarme
Til slut — når systemet er simuleret tilstrækkeligt — idriftsætter vi det hos kunden. Vores erfaring viser, at langt de fleste designfejl er afhjulpet, når vi anvender den modelbaserede tilgang og simulerer, hvordan et givent system skal fungere. Det sparer tid og penge for kunden, og det giver en høj driftssikkerhed og rådighed.
I projektet for DIN Forsyning har vi således simuleret, hvordan fjernvarmen fra Ny Krone bedst muligt samles og fordeles til kunderne i de forskellige byområder. Her hjalp den modelbaserede tilgang til en velforberedt og vellykket idriftsættelse, som overholdt tidsplanen og ikke bød på de store overraskelser.
Rene Just Nielsen/Added Values
Vil du vide mere:
-
Vidensblad om Modelica
-
I denne artikel på vores hjemmeside, kan du læse, hvordan vi blandt andet anvendte dynamisk simulering sammen med Sønderborg Fjernvarme for at forbedre driften af et komplekst fjernvarmeanlæg.
