InfoWorks Transient System (TS)-Simulationen

Anmerkung:

Hydraulische Transienten (auch bekannt als Wasserschlag oder Druckschlag) sind Druckschwankungen, die durch Änderungen der Fluidgeschwindigkeit verursacht werden. Dies kann z. B. durch das Starten und Stoppen von Pumpen oder das Öffnen und Schließen von Ventilen verursacht werden. Weitere Informationen finden Sie im Thema Transientenratgeber.

InfoWorks TS-Simulationen werden zum Analysieren von Druck und Volumenstrom während des transienten Betriebs verwendet, der an ausgewählten Positionen im Netz modelliert wird.

Transienten aufgrund einer Änderung des Betriebs der Pumpstation, des Ventilbetriebs oder plötzlicher Änderungen des Bedarfs an einem Knoten können modelliert werden. Diese Simulationen können auch verwendet werden, um die Auswirkungen von Anstiegsschutzgeräten auf das System zu bewerten.

Danksagung: Das InfoWorks TS-Modul verwendet die KYPipe Surge Engine Copyright © Dr. Don J. Wood, Dr. Srini Lingireddy, Lexington, Kentucky, USA Alle Rechte vorbehalten. Weitere Informationen finden Sie auf der KYPipe-Webseite.

Datenfelder für die transiente Modellierung

Daten für die transiente Modellierung werden in den Steuerungsdaten gespeichert. Wenn einem Netzobjekt Steuerungsdaten hinzugefügt werden, werden zusätzliche transiente Registerkarten auf den Eigenschaftenblättern der folgenden Objekte angezeigt:

Darüber hinaus ist die Angabe von Werten für die Wellengeschwindigkeit für alle Verbindungen im Netz erforderlich.

Objekte, für die transiente Parameter festgelegt wurden, sind im GeoPlan durch das Symbol neben dem Objekt gekennzeichnet.

PID-Steuerung

Bei der Modellierung von Pumpstationen oder Ventilen als PID-Regler wird die Geschwindigkeitsform der PID-Gleichung verwendet, um die Änderung der Reglerposition von einem Probenzeitpunkt zum nächsten zu berechnen.

Die Steuereingabe zum Zeitpunkt (t) wird wie folgt berechnet:

Dabei gilt:

Kc = Controller-Verstärkung (proportional)

Ti = Integralzeit

Td = Differentialzeit

Ts = Abtastzeit (festgelegt im Dialogfeld InfoWorks TS-Optionen)

e(t) = Fehlersignal vom Kontrollobjekt

Der PID-Regelungsaufbau für Regelventile erfordert Fachwissen und Informationen über das jeweilige Ventil (Ku: kritische Verstärkung; Tu: Schwingungszeit an der Stabilitätsgrenze). Die beiden zitierten Arbeiten bieten weitere Informationen:

  1. J. G. Ziegler und N. B. Nichols, "Optimum settings for automatic controllers". Trans. Amer. Soc. Mech. Eng., Bd. 64, S. 759–768, 1942
  2. Anthony S. McCormack und Keith R. Godfrey, "Rule-Based Autotuning Based on Frequency Domain Identification", IEEE TRANSACTIONS ON CONTROL SYSTEMS TECHNOLOGY, VOL. 6, NR. 1, JANUAR 1998

Druckbezogene Bedarfs- und Eindringmodellierung

Berechnungsparameter für druckbezogenen Bedarf und Eindringen können beim Planen eines transienten Laufs im Dialogfeld InfoWorks TS-Optionen definiert werden.

Aktivieren Sie den druckbezogenen Bedarf, damit Bedarfe auf Druckänderungen im System reagieren können. Andernfalls bleibt der Bedarf während der transienten Simulation konstant.

Wenn der druckbezogene Bedarf aktiviert ist, können auch Berechnungsparameter für ein Eindringen angegeben werden. Das Eindringen von kontaminiertem Grundwasser über undichte Dichtungen oder Risse in Rohren kann potenziell durch extrem niedrige oder negative Drücke im Netz verursacht werden. InfoWorks TS bietet zwei Methoden zur Schätzung des Eindringvolumens:

Das geschätzte Eindringvolumen wird in der Tabellenansicht Knotenergebnisse angezeigt.

Weitere Informationen finden Sie in den Themen Dialogfeld InfoWorks TS-Optionen und Ergebnisdatenfelder für Knoten.

Tipps zum Modellieren

Beim Definieren eines Netzes für eine transiente Simulation werden die folgenden Punkte empfohlen:

Einrichten einer InfoWorks TS-Simulation:

  1. Richten Sie die Simulation wie gewohnt ein, wie unter "Erstellen und Planen eines Laufs" beschrieben.
  2. Legen Sie die Option Lauftyp auf InfoWorks TS fest. Das Dialogfeld InfoWorks TS-Optionen wird automatisch angezeigt, wenn diese Option zum ersten Mal ausgewählt wird. Das Dialogfeld kann auch später über die Schaltfläche Optionen geöffnet werden, wenn InfoWorks TS der Lauftyp ist.
  3. Legen Sie Kriterien im Dialogfeld InfoWorks TS-Optionen fest.
  4. Führen Sie die Simulation wie gewohnt aus.

InfoWorks TS-Simulationsergebnisse

Der Lauf für ein transientes System kann bis zu drei Simulationen enthalten:

Sie können die hydraulischen Simulationen auch einfach ausführen, indem Sie die Option Nur hydraulische Simulation durchführen im Dialogfeld InfoWorks TS-Optionen aktivieren.

Ergebnisse der transienten Simulation sind für Ventile und Pumpstationsobjekte mit aktivierter Stoßmodellierung und für Knoten mit aktivierter Modellierung von Anstiegsschutzgeräten verfügbar. Die Ergebnisse können auf die gleiche Weise wie die Ergebnisse einer hydraulischen Simulation angezeigt werden.

Eine .PRO-Datei von Surge Animate kann aus einem langen Abschnitt der transienten Simulation gespeichert und im Modul Surge Animate geöffnet werden.

Weitere Informationen zu transienten Ergebnissen finden Sie im Abschnitt Ergebnisdatenfelder.

Validierung

Während einer transienten Simulation gelten für Netzobjekte bestimmte Modellierungseinschränkungen, die bei einer normalen hydraulischen Simulation nicht gelten.

Die Validierung des Netzes und die Kontrolle, um zu überprüfen, ob diese Einschränkungen erfüllt sind, wird während der Laufplanung in der Ansicht Hydraulischen Lauf planen durchgeführt. Fehler- und Warnmeldungen werden im Abschnitt Meldungen zur Parametereinrichtung der Ansicht angezeigt.

Es kann eine große Anzahl von Objekten mit der gleichen Validierungsmeldung vorhanden sein. InfoWorks WS Pro gibt für jede Meldung die Anzahl der Objekte an, für die die Meldung gilt, und die IDs der ersten zehn dieser Objekte.

In der folgenden Tabelle sind die möglicherweise angezeigten Validierungsmeldungen für transiente Simulationen aufgeführt.

zeigt einen Fehler an, d. h. die Simulation wird erst ausgeführt, wenn die Fehlerursache behoben wurde.

gibt eine Warnung zur Information an. Die Simulation wird ausgeführt, möglicherweise ist aber eine Aktion erforderlich.

Validierungsmeldung Ursache Schweregrad
InfoWorks TS nicht lizenziert Die Funktion InfoWorks Transient System (TS) ist nur verfügbar, wenn die InfoWorks TS-Option in Ihrer Lizenz aktiviert ist. Wenden Sie sich an Autodesk, um Informationen zur Erweiterung Ihrer vorhandenen Lizenz um diese Option zu erhalten.
InfoWorks TS: Knotenanzahl = <Anzahl der Knoten>; Lizenz erlaubt <Anzahl der zulässigen Knoten> Die Anzahl der Knoten im Netz überschreitet die Anzahl der zulässigen Knoten gemäß den in Ihrer Lizenz aktivierten Optionen. Wenden Sie sich an Autodesk, um weitere Informationen zu den Lizenzierungsoptionen zu erhalten.
InfoWorks TS: Verbindungsanzahl = <Anzahl der Verbindungen>; Lizenz erlaubt <Anzahl der zulässigen Verbindungen> Die Anzahl der Verbindungen im Netz überschreitet die Anzahl der erlaubten Verbindungen gemäß den in Ihrer Lizenz aktivierten Optionen. Wenden Sie sich an Autodesk, um weitere Informationen zu den Lizenzierungsoptionen zu erhalten.
Testzeit liegt außerhalb hydraulischer Start-/Endzeiten Der im Dialogfeld InfoWorks TS-Optionen angegebene Wert für Start transiente Simulation liegt vor der Startzeit oder nach der Endzeit, die im Abschnitt Laufparameter der Ansicht Hydraulischen Lauf planen angegeben ist.
Geschwindigkeit nicht angegeben Die Wellengeschwindigkeit wurde an einer oder mehreren Verbindungen nicht angegeben.

PST/Ventil: Knoten haben Bedarf

Dem stromaufwärts oder stromabwärts gelegene Knoten einer Pumpstation oder eines Ventils ist Bedarf zugewiesen
PST/Ventile: Knoten haben mehrere Verbindungen

Eine Pumpstation oder ein Ventil, für die bzw. das die transiente Modellierung aktiviert ist, weist mehrere Verbindungen stromaufwärts oder stromabwärts auf.

Objekte, bei denen die transiente Modellierung aktiviert ist, sollten nur über eine einzige Verbindung stromaufwärts und stromabwärts verfügen.

>1 Pumpe in Pumpstation Einer oder mehreren Pumpstationen im Netz sind mehrere Pumpen zugeordnet.
Pumpen im Volumenstrommodus Bei einer oder mehreren Pumpstationen im Netz ist der Steuerungsmodus auf Volumenstrom eingestellt.
Pumpenkurve nicht angegeben oder fehlt Die Pumpenkurven-ID für eine Pumpe in einer Pumpstation existiert nicht, oder es wurde keine Pumpenkurven-ID angegeben.
offener Hydrant Mindestens ein Hydrantenknoten im Netz ist geöffnet.
SPD-Bedarf Mindestens einem Knoten, an dem ein Anstiegsschutzgerät definiert ist, ist auch Bedarf zugewiesen.
SPD darf nur 2 offene Rohre haben Mindestens ein Knoten, an dem ein Anstiegsschutzgerät definiert ist, hat mehr als zwei offene Verbindungen.
Knoten hat mehr als 10 Verbindungen Mindestens ein Knoten im Netz verfügt über mehr als 10 Verbindungen.
Zuflussübertragung + PRD-Option Die Volumenstromsteuerung wurde auf einen Übertragungsknoten angewendet, und die Option Druckbezogener Bedarf im Dialogfeld InfoWorks TS-Optionen wurde aktiviert.
keine SPDS Für keinen der Knoten im Netz wurde ein Anstiegsschutzgerät definiert.
keine transienten Bedarfe Für keinen der Knoten im Netz wurde ein transienter Bedarf definiert
keine aktiven Ventile Für keines der Ventile im Netz ist die transiente Modellierung aktiviert.
keine PST-Transienten Für keine der Pumpstationen im Netz ist die transiente Modellierung aktiviert.
Kontrolle für Knoten fehlt Mindestens einem Knoten im Netz sind keine Steuerungsdaten zugewiesen.
Kontrolle für Ventile fehlt Mindestens einem Ventil im Netz sind keine Steuerungsdaten zugewiesen.
Steuerung für Pumpen fehlt Mindestens einer Pumpe im Netz sind keine Steuerungsdaten zugewiesen.
Dargestellter min. Druck >= dargestellter max. Druck Der im Feld Minimalen Druck darstellen des Dialogfelds InfoWorks TS-Optionen angegebene Wert ist größer als der im Feld Maximalen Druck darstellen angegebene Wert. Dies führt zu Unregelmäßigkeiten beim Plotten des Fortschrittsdiagramms während der transienten Simulation.
Übergeordnetes Thema: Simulationen