Kaukolämpöverkon painemittaustietojen kehitys

Abstract

Työssä selvitettiin viiden Vantaan Energia Oy:n laskutuskäytössä olevan kaukolämpömittarin mittausominaisuuksien laajentamista soveltuvaksi myös paineenmittaukseen meno- ja paluuputkesta. Neljä muutoskohdetta valittiin kriittisyyden perusteella kehittyvistä verkon osista, joista ei ollut saatavilla painemittaustietoa. Yksi kohde valittiin uuden mittaustiedon luotettavuuden varmistamiseksi verkossa jo olevan paine-eromittauksen yhteydestä.

Tavoitteena oli tuottaa mahdollisimman reaaliaikaista ja luotettavaa lämpötila- ja painemittaustietoa kaukolämpöverkoston lämmöntuotannon optimointia ja simulointia varten. Menetelmänä käytettiin mittareiden vaihtamista sellaiseen malliin, johon voitiin asentaa painemittaukseen soveltuva piirilevykortti. Piirilevykorttiin liitettiin meno- ja paluuputkiin asennetut paineanturit. Menetelmän toimivuus luotettavan mittaustiedon saamiseen ja toimittamiseen vuorokausittain ajastettuna tiedostona varmistettiin ennen kenttäasennuksia mittaripajalle rakennetun testikohteen avulla.

Mittaustietoa analysoitiin joulukuun 2016 ja maaliskuun 2017 väliseltä ajalta. Kaikista viidestä kohteesta piirrettiin jatkuvaa trendikäyrää lämpötiloista ja paineista, jotta havaittiin kohteiden ja lähialueen mahdolliset ongelmat riittävän lämmön ja paine-eron toimittamiseen. Kahden kohteen mittaustiedoista saatiin vahvistus muutostarpeesta kaukolämpöputkiin. Ennen kaukolämpömittausta toiseen kohteeseen lisättiin kiertolenkki meno- ja paluuputkien väliin lisäämään haaran virtausta riittävän lämmön toimittamiseksi asiakkaalle. Toinen muutostyö liittyi kehittyvän alueen riittävän paine-eron varmistamiseen putkikoon kasvattamisella, koska muutoskohteessa jo yksistään havaittiin suuri painehäviö.

Kaukolämpöverkon simulointia varten projektissa saavutettiin riittävä mittaustiedon laatu sekä luenta- ja mittaustiedon toimitustiheys. Kaukolämpöverkon lämmöntuotannon perusteelliseen optimointiin tarvittaisiin reaaliaikaista mittaustietoa, jota tässä projektissa ei voitu toteuttaa. Asiaan paneuduttiin lähinnä työn tulevaisuuden vision ratkaisuna.

Five district heating meters installed by Vantaan Energia were examined in this study. The purpose of this study was to find out if the meters can be utilized also in pressure measurement. Four of these metering points were chosen because of their critical location in the district heating network. Pressure measurement data was not available in these points. One metering point that already produced pressure measurement data was chosen to verify the reliability of the measurement.

The aim of this study was to produce real time and reliable temperature and pressure measurement data in order to optimize and simulate heat production in the district heating network. The district heating meters were replaced by new meters that were capable of pressure measurement. A pressure measurement card was installed in new meters. The operability of the measurement was controlled by a test meter.

Measurement data was analyzed in a time period between December 2016 and March 2017. A continuous trend diagram of temperature and pressure was collected from every five metering point in order to detect possible problems in district heating delivery to these five critical locations and the neighboring area. Based on measurement data from two locations it was possible to notice that there were changes needed in district heating pipes. To deliver warmer district heating water for customers, a connection pipe between the supply and return pipe was installed in one of these two locations to increase the flow of the pipes. In the other location, the diameter of the pipe was increased to ensure the differential pressure in a developing area.

The quality of the data was good enough for the simulation of the district heating, as well as reading and exporting data. To optimize the heat production in the district heating network thoroughly, a real time measurement data would be needed, but it was not possible to obtain it in this project. A real time measurement was discussed as a solution in the future.