InfoWorks サージ システム(TS)シミュレーション

注:

水力遷移(ウォーター ハンマーやサージとも呼ばれます)は、流速の変化によって生じる圧力変動です。これは、ポンプの始動と停止、またはバルブの開閉などによって引き起こされる可能性があります。詳細については、「サージ アドバイザー」のトピックを参照してください。

InfoWorks TS シミュレーションは、ネットワーク内の選択した場所でモデル化されたサージ操作を実行している間の水圧と流量を分析するために使用します。

ポンプ場やバルブの操作の変化、またはノード需要の急激な変化によるサージをモデル化できます。こうしたシミュレーションを使用すると、サージ保護デバイスがシステムに与える影響を評価することもできます。

謝辞: InfoWorks TS モジュールは KYPipe Surge エンジンを使用しています。Copyright © Dr. Don J. Wood, Dr. Srini Lingireddy, Lexington, KY. USA. All rights reserved.詳細については、KYPipe の Web ページを参照してください。

サージ モデリング データ フィールド

サージ モデリング データはコントロール データに格納されます。コントロール データがネットワーク オブジェクトに追加されると、追加のサージ タブが次のオブジェクトのプロパティ シートに表示されます。

さらに、ネットワーク内のすべてのリンクに圧力伝播速度値の指定が必要です。

サージ パラメータが設定されたオブジェクトは、ジオプラン上でオブジェクトの横にある 記号で識別できます。

PID コントロール

ポンプ場またはバルブを PID コントローラーとしてモデル化する場合、PID 方程式の速度形式を使用して、あるサンプル時間から次のサンプル時間への調節装置位置の変化を計算します。

時間(t)におけるコントロール入力は、次のように計算されます。

ここで:

Kc = コントローラー(比例)ゲイン

Ti = 積分時間

Td = 微分時間

Ts = サンプル時間([InfoWorks TS オプション]ダイアログで指定)

e(t) = コントロール オブジェクトからのエラー信号

コントロール バルブの PID コントロール設定には、問題のバルブに関する専門知識と情報が必要です(Ku "限界ゲイン" と Tu "安定限界での振動周期")。引用されている 2 つの論文で、さらに詳しく説明されています。

  1. J.G. Ziegler および N. B. Nichols、「Optimum settings for automatic controllers (自動コントローラーの最適な設定)」。Trans. Amer. Soc.Mech.Eng.、第 64 巻、759 ～ 768 ページ、1942 年
  2. Anthony S. McCormack および Keith R. Godfrey、『Rule-Based Autotuning Based on Frequency Domain Identification (周波数領域同定に基づくルールベースの自動調整)』、IEEE TRANSACTIONS ON CONTROL SYSTEMS TECHNOLOGY、第 6 巻、第 1 番、1998 年 1 月

水圧関連需要と不明水のモデリング

サージ ランをスケジュールするときに、水圧関連需要と不明水計算パラメータを[InfoWorks TS オプション]ダイアログで定義できます。

水圧関連需要をオンにすると、需要はシステム内の水圧変化に対応できるようになります。それ以外の場合、サージ シミュレーションの間、需要は一定に保たれます。

水圧関連需要がオンの場合は、不明水計算パラメータも指定できます。漏れのある接合や管の亀裂を介した汚染地下水の不明水は、ネットワーク内の極端に低い水圧または負の水圧によって引き起こされる可能性があります。InfoWorks TS には、不明水量を推定する方法が 2 つあります。

推定不明水量は、ノード結果グリッド ビューに表示されます。

詳細については、「[InfoWorks TS オプション]ダイアログ」および「ノード結果データ フィールド」のトピックを参照してください。

モデリングのヒント

サージ シミュレーション用のネットワークを定義する場合は、次のことが推奨されます。

InfoWorks TS シミュレーションを設定する

  1. 「ランを作成およびスケジュールする」の説明に従って、シミュレーションを通常どおりに設定します。
  2. [ラン タイプ] オプションを [InfoWorks TS] に設定します。このオプションを最初に選択したときに、[InfoWorks TS オプション]ダイアログが自動的に表示されます。このダイアログは、 [オプション] ボタンを使用して後で開くこともできます([ラン タイプ]が [InfoWorks TS] の場合)。
  3. [InfoWorks TS オプション]ダイアログで基準を設定します。
  4. 通常どおりシミュレーションを実行します。

InfoWorks TS のシミュレーション結果

サージ システムのランには、最大 3 つのシミュレーションを含めることができます。

[InfoWorks TS オプション]ダイアログの [水力シミュレーションのみ実行] オプションをオンにすると、水力シミュレーションのみを実行することができます。

サージ シミュレーションの結果は、サージ モデリングが有効になっているバルブおよびポンプ場オブジェクトと、サージ保護装置モデリングが有効になっているノードで使用できます。結果は、水力シミュレーションの結果と同じ方法で表示できます。

サージ アニメータの .PRO ファイルは、サージ シミュレーションのロング セクションから保存して、サージ アニメータ モジュールで開くことができます。

サージ結果の詳細については、「結果データ フィールド」セクションを参照してください。

検証

サージ シミュレーション中にネットワーク オブジェクトに適用される特定のモデリング制限は、通常の水力シミュレーション中には適用されません。

これらの制限が満たされているかどうかをチェックするためのネットワークとコントロールの検証は、[水力ランをスケジュール]ビューのランのスケジュール中に実行されます。エラー メッセージと警告メッセージは、ビューの [パラメータ設定メッセージ] セクションに表示されます。

同じ検証メッセージを持つオブジェクトが多数ある場合があります。メッセージごとに、メッセージが適用されるオブジェクトの数とこれらのオブジェクトのうちの最初の 10 個の ID が、InfoWorks WS Proによってレポートされます。

次の表は、表示される可能性のあるサージ シミュレーション検証メッセージの一覧です。

はエラーを示します。エラーの原因が修正されるまでシミュレーションは実行されません。

は警告を示します。情報用で、シミュレーションは実行されますが、対応が必要な場合があります。

検証メッセージ 原因 重大度
InfoWorks TS のライセンスがありません InfoWorks サージ システム(TS)機能は、ライセンスで InfoWorks TS オプションが有効になっている場合にのみ利用できます。既存のライセンスにこのオプションを追加する方法については、Autodesk にお問い合わせください。
InfoWorks TS ノード数 = <ノード数>; ライセンスでは <許可されるノード数> が可能です ネットワーク内のノード数が、ライセンスで有効になっているオプションに従って許可されているノード数を超えています。ライセンス オプションの詳細については、Autodesk にお問い合わせください。
InfoWorks TS リンク数 = <リンク数>; ライセンスでは <許可されるリンク数> が可能です ネットワーク内のリンク数が、ライセンスで有効になっているオプションに従って許可されているリンク数を超えています。ライセンス オプションの詳細については、Autodesk にお問い合わせください。
テスト時間が水力計算の開始/終了範囲外となっています [InfoWorks TS オプション]ダイアログで指定されているサージ シミュレーション開始時間が、[水力ランをスケジュール]ビューの [ラン パラメータ] セクションで指定されている開始時間よりも前か、終了時間よりも後です。
水圧伝播速度が指定されていません 1 つまたは複数のリンクで圧力伝播速度が指定されていません

PST/バルブ: ノードに需要があります

ポンプ場またはバルブの上流ノードまたは下流ノードに需要が割り当てられています
PST/バルブ: ノードに複数のリンクが定義されています

サージ モデリングが有効になっているポンプ場またはバルブに、複数の上流リンクまたは下流リンクがあります。

サージ モデリングが有効になっているオブジェクトには、単一の上流リンクおよび下流リンクのみが必要です。

ポンプ場のポンプが複数あります ネットワーク内の 1 つまたは複数のポンプ場に、複数のポンプが関連付けられています
ポンプが流入モードになっています ネットワーク内の 1 つまたは複数のポンプ場のコントロール モードが [流量] に設定されています。
ポンプ曲線が指定されていないか、見当たりません ポンプ場のポンプのポンプ曲線 ID が存在しないか、ポンプ曲線 ID が指定されていません。
消火栓が全開です ネットワーク内の 1 つまたは複数の消火栓ノードが全開です
SPD 需要 サージ保護装置が定義されている 1 つまたは複数のノードに、需要も割り当てられています
SPD には 2 つの開渠のみが必要です サージ保護装置が定義されている 1 つまたは複数のノードに、3 つ以上の開いた接続リンクがあります
ノードのリンクが 10 個を超えています ネットワーク内の 1 つまたは複数のノードに、10 個を超える接続リンクがあります
流入中継 + PRD オプション 流量コントロールが中継ノードに適用され、[InfoWorks TS オプション]ダイアログの [水圧関連需要] オプションがオンになっています
SPD がありません ネットワーク内のどのノードにもサージ保護装置が定義されていません
サージ需要がありません ネットワーク内のどのノードにもサージ需要が定義されていません
アクティブ バルブがありません ネットワーク内のどのバルブもサージ モデリングを有効にしていません
PST サージがありません ネットワーク内のどのポンプ場もサージ モデリングを有効にしていません
ノードのコントロールが見当たりません ネットワーク内の 1 つまたは複数のノードにコントロール データが関連付けられていません
バルブのコントロールが見当たりません ネットワーク内の 1 つまたは複数のバルブにコントロール データが関連付けられていません
ポンプのコントロールが見当たりません ネットワーク内の 1 つまたは複数のポンプにコントロール データが関連付けられていません
最小プロット水圧が最大プロット水圧と等しくなっています。あるいは上回っています。 [InfoWorks TS オプション]ダイアログの [最小水圧をプロット] フィールドで指定した値が、 [最大水圧をプロット] フィールドで指定した値を上回っています。これにより、サージ シミュレーション中の進捗グラフのプロットに不規則性が生じます。
親トピック: シミュレーションの概要