Suljetun jäähdytysvesiverkon mallinnus
Kainiemi, Pauli (2011)
Tiivistelmä
Työssä selvitettiin Neste Oil Porvoon jalostamon tuotantolinja 2
jäähdytysvesiverkon tilaa. Jäähdytysvesiverkon hydraulinen malli päivitettiin ja
verifioitiin painemittauksin. Mallia tarkennettiin säätöventtiilien mallinnuksen
sekä virhelähteiden tarkastelun perusteella havaituin muutoksin.
Mallin verifioinnissa havaittiin huomattavia eroja mallin ja mitattujen paineiden
välillä. Tämä johti mallin tarkempaan tarkasteluun, sekä virhelähteiden ja niiden
vaikutusten selvittämiseen. Putkivarusteiden mallinnusmenetelmiä, sekä
mallinnusperiaatteita vertailtiin keskenään.
Koska jäähdytysveden kokonaiskierto oli riittämätön, tarkasteltiin kolmea
vaihtoehtoa riittävän kiertovesimäärän aikaansaamiseksi. Nykyisten
kiertovesipumppujen rinnanoperointi, sekä riittävän suureksi skaalatun pumpun
käyttö simuloitiin. Kolmantena tapauksena arvioitiin lämmönvaihdinkohtaisen
kuristussuunnitelman vaikutus putkiston painehäviöön, sekä putkistolle sopiva
kiertovesipumppu. Vaihtoehdoille laskettiin suuntaa-antavat investointi- ja
käyttökustannukset. Tarkastelun perusteella riittävän suureksi skaalattu pumppu
todettiin kannattavimmaksi pienen hintaeron, sekä luotettavamman
jäähdytysvesikierron käyttövarmuuden vuoksi.
Työssä onnistuttiin tuottamaan yleispätevää tietoa suljetun jäähdytysvesiverkon
hydrauliseen mallinnukseen vaikuttavista tekijöistä, sekä niiden vaikutuksesta
mallin tarkkuuteen. Selvityksen perusteella tarkasteltua mallia saatiin
tarkemmaksi. The state of cooling water network in the Neste Oil Porvoo Refinery Production
Line 2 was studied. The hydraulic model of cooling water network was updated
and verified by pressure measurements. The model was made more accurate by
control valve modeling and by changes based on examination of error-sources.
Major differences between the model and the measured pressures were noticed in
the verification of the model. This led to the closer examination of the model as
well as investigation of the error-sources and effects of those sources. Modeling
methods and principles of pipe fittings were compared.
Due to insufficient total circulation of cooling water, three options were
investigated to obtain adequate circulation. Parallel operation of the existing
circulation pumps and use of new large-scale pump were simulated. The third
option, the effect of heat exchanger-specific throttling to the network pressure
drop, was estimated and suitable new pump was selected. Investment and
operation costs were calculated in each case. Large-scale pump was verified for
most profitable operation based on the small price-difference and higher
operational reliability in the cooling water network.
This work produced general information of the factors of error-sources and their
effect to the hydraulic modeling of the closed cooling water network. The cooling
water network model was made more accurate based on the work.
jäähdytysvesiverkon tilaa. Jäähdytysvesiverkon hydraulinen malli päivitettiin ja
verifioitiin painemittauksin. Mallia tarkennettiin säätöventtiilien mallinnuksen
sekä virhelähteiden tarkastelun perusteella havaituin muutoksin.
Mallin verifioinnissa havaittiin huomattavia eroja mallin ja mitattujen paineiden
välillä. Tämä johti mallin tarkempaan tarkasteluun, sekä virhelähteiden ja niiden
vaikutusten selvittämiseen. Putkivarusteiden mallinnusmenetelmiä, sekä
mallinnusperiaatteita vertailtiin keskenään.
Koska jäähdytysveden kokonaiskierto oli riittämätön, tarkasteltiin kolmea
vaihtoehtoa riittävän kiertovesimäärän aikaansaamiseksi. Nykyisten
kiertovesipumppujen rinnanoperointi, sekä riittävän suureksi skaalatun pumpun
käyttö simuloitiin. Kolmantena tapauksena arvioitiin lämmönvaihdinkohtaisen
kuristussuunnitelman vaikutus putkiston painehäviöön, sekä putkistolle sopiva
kiertovesipumppu. Vaihtoehdoille laskettiin suuntaa-antavat investointi- ja
käyttökustannukset. Tarkastelun perusteella riittävän suureksi skaalattu pumppu
todettiin kannattavimmaksi pienen hintaeron, sekä luotettavamman
jäähdytysvesikierron käyttövarmuuden vuoksi.
Työssä onnistuttiin tuottamaan yleispätevää tietoa suljetun jäähdytysvesiverkon
hydrauliseen mallinnukseen vaikuttavista tekijöistä, sekä niiden vaikutuksesta
mallin tarkkuuteen. Selvityksen perusteella tarkasteltua mallia saatiin
tarkemmaksi.
Line 2 was studied. The hydraulic model of cooling water network was updated
and verified by pressure measurements. The model was made more accurate by
control valve modeling and by changes based on examination of error-sources.
Major differences between the model and the measured pressures were noticed in
the verification of the model. This led to the closer examination of the model as
well as investigation of the error-sources and effects of those sources. Modeling
methods and principles of pipe fittings were compared.
Due to insufficient total circulation of cooling water, three options were
investigated to obtain adequate circulation. Parallel operation of the existing
circulation pumps and use of new large-scale pump were simulated. The third
option, the effect of heat exchanger-specific throttling to the network pressure
drop, was estimated and suitable new pump was selected. Investment and
operation costs were calculated in each case. Large-scale pump was verified for
most profitable operation based on the small price-difference and higher
operational reliability in the cooling water network.
This work produced general information of the factors of error-sources and their
effect to the hydraulic modeling of the closed cooling water network. The cooling
water network model was made more accurate based on the work.