TRYCKVÄXLARE - Status 1995 - Svensk Fjärrvärme

t% Forskning och
Utveckling
FOU 1996:2
TRYCKVÄXLARE - Status 1995
Bror-Arne Gustafson och Lena Olsson, Chalmers Tekniska Högskola,
institutionen för Termo- och Ffuiddynamik

*•
TRYCKVAXLARE - Status hösten 1995
Bror-Arne Gustafson och Lena Olsson, Chalmers Tekniska Högskola,
Institutionen för Termo- och Fluiddynamik

1996 Svenska Fjärrvärmefören ingens Service AB och VÄRMEFORSK

CHALMERS TEKNISKA HÖGSKOLA
Institutionen för Termo- och FLuiddynamik
^
ff ojusrnmu.
o, %^
TRYCKVAXLARE
STATUS HÖSTEN 1995
w
Bror-Arne Gustafson
Göteborg, oktober 1995

SAMMANFATTNING TRYCKVAXLARE
Syftet med föreliggande rapport är att sammanfatta en del av det underlag som idag finns
tiltgängligl för bedömning av tryckväxlarens tillämpbarheL
Tryckväxlaren tillåter skilda delar av ett hetvatten- eller fjärrkylsystcm att arbeta med olika
tryck. Under normal drift hälls de skilda trycknivåerna isär genom pumpning och strypniug. I
nödsituationer (strömavbrott etc) skiljs lågtryckssystemet frän högtryckssytemel genom
snabb sekt ionering. Tryck växlaren tillåter extremt snabb ventilstängning vid varje
driftsituation utan all iryckslötar uppslår. Detta uppnås genom en ständigt Öppen förbindelse
mellan fram- och returledning och en kontinuerligt reglerande ventil som förhindrar
överströmning Iran fram-till returledningen. Den öppna förbindelsen och den reglerande
ventilen är iryckväxlarens unika och viktigaste särdrag.
Försök sanläggningen pä Öckerögatan har undergått en successiv förändring allteftersom
kunskaperna om tryckväxlarens egenskaper har ökat. Nuvarande utformning och senaste
erfarenheter presenteras för första gången i denna rapport. Signifikanta framsteg har uppnatts
vad avser storleksreduktion och förenkling av styrsystem.
Kapitlet om Sftkerhelsaspekter utgör främst en samman lällning av rapporterana
"Tryckväxlare - en beräkningstcknisk studie. Del 1 och II" av Lena Olsson, CTII. Dessa
skrifter redovisar olika säkerhetsaspekter betydligt mer i detalj än vad som framgår av
föreliggande rapport. I många situationer kan tryckväxlaren ses som en omvänd
säkerhetsventil I stället för att hålla trycket inom en given nivå genom all låta ett flöde lämna
systemet, skyddar tryckväxlaren lågtrycksdclarna genom au hindra oönskade flöden från att
tränga in i dessa delar.
En kort översikt över MusikväEen ges slutligen, baserat på en tidigare rapport. Musikvägen
(60 MW) ar den enda kommersiella anläggning med tryckväxlare som finns i drift
SRkord: Tryck växlare, tryckstötar, nätintegration, snabbscktioncring

PRESSURE SEPARATORS
STATE AUTTIMN 1995
Bror-Arne Gustafson
Thermo- och Fluid Dynamics
Chalmers University of Technology
SUMMARY
Tlic purposc of [his report is Lo review the present staie of the pressure separator
as biickground information for applications lo come.
The pres£iire separator is a device which pennits differeni parts of a network to
operate whh different pressure leveis, During normal operation ihe different
pressure Icvels are kepl apart by pumping and ihrottläng. In emergency situations
(powcr failure etc) ihe low pressure network is separated from Ihe high pressure
network by very fast seetioning. Tlie pressure separator allows extremcly fast
valve closures at any conditions of operation withoui any watcr hammer effects.
This is achicved by an always open conneclion beiween forward and return line
and a conlinously operating control valve. TTie always open connection and the
controlling valve are ihe uoique and most importanl characteristics of die pressure
separator
The tesi stånd al Öckerögatan (200 kW) has hcen stepwise modificd as a icsult
of din gain of knowlegde ahout Ihe behaviour of the pressure separator. Present
design and measured performancc are presented for ihe first time in ihis report.
Significam progres. 4 : with reference to size reduktion and simpHrily of control
arrangements havc hcen achieved.
The chaptcr of Safely aspects is mainly a summary of Ihe repork Pressure
separators - safety aspects. Part I and D' (in swedish) hy Lena Olsson, CTH,
These papers illustraie safety aspecls considcrably raore in detail than in this
report. In many situations the pressure separator can be considcred as a reversed
safety valve. Insiead of keeping the pressure within limits by flows leaving the
network, the pressure separator will protect low pressure parts hy pre venting
unwanted flows to enter the system.
A snört review is given ahout Musikvägen based on an earher report. Musikvagen
(60 MW) is Ihe only comraercial plant with pressure separator in operation today.
The pressurc-separator-project has been sponsored by the 'Swedish Association of
District Heating' and by Göteborg Energi AB and Stockholm Energi AB.
Key-words: Pressure separators, water hammer effects, district hcating nei integration,
fast sectioning.

FORORD
Syftet med denna rapport är att sammanfutla en del av det underlag som idag finns
Ii 11 gängligt för bedömning av tryck vadarens tillämpbarhe4
Kapiilct om Öckerögatan behandlar utformning och mätresultat frän den experimentanläggning
É som där byggts upp. Experimentanläggningen hyr undergått
suceesiv förändring allteftersom kunskaperna om tryckväxlarens egenskaper ökat.
Installation inkl erforderliga konstruklionsritningar har handhafts av Hans
Lindkvist, Göteborg Energi AB. Matinsamling och styrning av anläggningen har
arrangerats av Peter Gummérus, MPH AB. Nuvarande utformning tillsammans
med de senaste erfarenheterna från försöksanläggningen redovisas för första
gängen i denna rapport.
Kapitlet om säkerhetsaspekter utgör främst en sammanfattning av rapporterna
'Tryckväxlare - En he räkningsteknisk studie' Del T och C av Lena Olsson, CTH.
Dessa skrifter redovisar olika säkerhetsaspekter med betydligt högre dctaljcringsgrad
än vad som förekommer i denna rapport,
Avsnitiei nm Musik vägen är en kort notis baserad pä en tidigare rapport och
innehåller inga nyheter. Musikvägen ar den enda kommersiella anläggningen i
drift idag.
Projektet 'TryckväxJare - säkerhetsaspekter', inom vilket de scnasic rönen
framkommit, har genomförts med stöd av 'Stiftelsen Por Värmeteknisk Forskning'
samt med stöd och i samverkan med Göteborg Energi AB och Stockholm Energi
AB. Till dessa organisationer riktas ett hjärtligt lack, Ect varmt lack även till Hans,
Peter och Lena för deras insatser samt till projektgruppens ledamöter Göran
Fermbäck frän Stockholm Energi AB, Hans Lindkvist, Christer Wikströn och
Bengt Yngve frän Göteborg Energi AB.
B ror-Arne Gustafson

Innehållsförteckning
LINLEDNING
2. ÖCKERÖGATAN : • *
3. SÄKERHETSASPEKTER 5
4. MUSIKVÄGEN
5. REFERENSLISTA *
6. FÖRTECKNING ÖVER ILLUSTRATIONER HO
EN BERÄKNINGSTEKNISK STUDIE DEL I
1. BAKGRUND 3
l.lTryckhÖjd
1.2 Trycktransienter • 4
1.3 Simuleringar 5
1.4 Beräkningsmodell • 5
2. STATIONÄRA JÄMFÖRELSER ?
3. OLIKA UTFÖRANDEFORMER 10
3.1 Enkelsidig tryckväxlare 10
3.2 Dubbelsidig tryckväxlare 11
3.3 Förbikopplad värmeväxlare 12
3.4 Tiyckhållning 12
4. AVSIKTLIG SNABBSEKTIONERING - 13
5. SNABBSEfCTIONERING UTLÖST AV LARM 16
3.1 Allmänt 16
1
8
3

5.2 Övertrycksvåg från huvudnätet 16
5.3 Undertrycksvåg från huvudnätet 18
5.4 Tryckvåg från lågtrycksnätet 20
5.5 Andra störningar 21
6. INVERKAN AV TRYCKVÄXLARENS DIMENSIONER PÅ DE
SÄKERHETSMÄSSIGA EGENSKAPERNA 23
6.1 Stationära resultat 23
6.2 Sektionering vid normal drift 24
7. SLUTSATSER 27
REFERENSER 28
APPENDIX 4 29
A.l Stationära jämförelser 29
A.2 Stationära tryckhöjder över tryckväxlare med långa rör 35
A.3 TryckvSgor runt ventilerna vid snabb sektionering 37
A.4 List of illustrations fin english) 40
EN BERÄKNINGSTEKNISK STUDIE DEL II
1. BAKGRUND z
2. SKILLNADER I TRYCKAV SÄ KRING MED OCH UTAN TRYCKVÄXLARE». 4
2.1 Allmänt 4
2.2 Felsignal till reglerventilen 5
2.3 Sektionering i returen 7
3. INVERKAN AV DÅLIG SAMSTÄMMIGHET MELLAN
SEKTIONERINGSVENTILERNA 12

4. TRYCKVÄXLARKOPPLINGEN VID SNABBA FÖRÄNDRINGAR UTAN
SNABBSEKTIONERING 19
il Allmänt „ „ „ 19
4.2 Start av tryckstegringspump 19
4.3 Stopp av cirkulalionspump , 22
5. SLUTSATSER 24
REFERENSER 25
APPENDIX 26
A.l Olika utförandeformer 26
A.2 Stopp av rfrkuiationspump 26
A.3 Felsignal till regi en-en ti len 29
A,4 Sektionering i returen 31
A.5 Inverkan av dålig samstämmighet mellan sektionerings ventilerna 33
A.6 List of illustrations (in english) i 41

TRYCKVAXLARE
STATUS HÖSTEN 1995
Bror-Arne Gustafsan
Termo- och Fluiddynamik
Chalmers Tekniska Högskola
INLEDNING
Tryckväxlare kontra värmeväxlare
Vid sammankoppling av römiit uppstår ofta konflikter mellan nötens trycknivåer.
Ofta har det lokala nötet lägre tryckklass än huvudnätet. Ju större sammanhängande
system man önskar skapa (hög integrationsgrad) ju oftare uppstiir dessa
tryckton flikar.
Vanliga lösningar pä problemet är au klassa upp delnätet eller aEt installera
värmeväxlare. I fallet värmeväxlare arbetar de olika natdelarna helt hydrauliskt
skilda frän varandra. Värmeväxlare skapar dock oundvikliga temperaturförluster,
som försämrar systemets effektivitet. Ökar kostnaderna ouh motverkar fördelarna
med nätintegration.
Tryckväxlare erbjuder ett alternativ till värmeväxlare. Med tryck växlare är
delnäten hydrauliskt sammankopplade (använder samma vallen) men arbetar pä
olika trycknivåer. Därmed ar temperaturfö dusterna borta medan fördelarna med
skilda trycknivåer finns kvar. Tryckväxlaren övertar ans vare I för au inga otilllätna
tryck uppträder.
Snabbsektionering
Vid normal drift hälls trycknivåerna isär i näieta olika delar genom pumpning och
stiypning. Detta fungerar så länge som all utrustning mför sin uppgift på avsett
sätt. De olika trycknivåerna skall dock upprätthållas i alla situationer. Vid en
driftsstörning -t ex ett strömavbrott - separeras delnäten från varandra genom
snabbsektäoncringr Delta mäsle ske så snabbt att trycken inte hinner att utjämnas.

Att stänga ventiler så snabbt skapar vanligen kraftiga trycktransienter (tryckstötar,
tryckslag, vattenslag) och är därför normalt icke att rekommendera. Tryckväxlaren
är emellertid så konstruerad att den tillåter godtyckligt snabba ventilstängning ar
utan att iryckstötar uppstår.
Det principiella sättet att undvika trycks totar vid snabbsektionering är alt inte
stoppa flödet men att i stallet leda det en annan väg. Om strömningshastigheten ej
förändras uppstår heller inga tryckstötar. Snabbsektioncringen möjliggörs således
genom att kortsluta fram- och returledning.
Ur säkerhetssynpunkt måste snabbsektionering tillåtas i alla situationer. En alllid
öppen förbindel sele dn in g mellan fram- och returledning gör detta möjligt. En
kontinuerligt reglerande ventil förhindrar Överströmning genom den alltid öppna
förbindelsen. Den öppna förbindelsen och den reglerande ventilen är tryckväxlarens
unika och viktigaste särdrag.
OCKEROGATAN
Systemutformning
Ett fullständigt kopplingsschema för experimentanläggningen vid Öckerögatan
visas i figur I. Det 'lokala nätet 1 är litet och består av en enda abonnemcentral,
som försörjer ett 20-taJ lägenheter med värme och tappvarmvatten. Huvudnätet
utgörs av Göteborgs fjärrvärmenäL
Testanläggningen kan kopplas om till ett flertal konfigurationer. Genom att stänga
AVI, AV2, AV9, och AV10 är ubonnentcentralen kopplad till nätet pä vanligt
(ursprungligt) sätt Med AV5, AV6f AVI 3 och AV14 stängda blir testanfaggningen
en tryck växlare med dubbla tankar enligt figur 2. Stängs AV13. AV 14,
AV7, AVS, AV25 och AV26 crhålles en tryck väx lare i 1-tan ksu I förande enligt
Utförandet enligt figur 3 med en TVX-tank utgör ett fullgott skydd ur trycksynpunkt
även för det lokala nätet. Dubbla TVX-tankar (figur 2) ar enbart
intressan! om det lokala nätet är mycket tcmperaturkänsligt eller om Tank 2 skall
utnyttjas för ackumuLering. De flesta mätresultat, som redovisas i det följande,
avser tryckvaxlarkopplingen enligt figur 3.
Styrning på temperaturskiktet
För att förhindra överströmning från fram till retur slyr rcglerventilen RV1 på att
hålla lempcraturskiktct pä plats. Denna uppgift blir bl a beroende av TVX-tankens
dimension. Figur 4 illustrerar hur TVX-tankens storlek förändrats under projektets
gäng. I det slutliga utförandet DN80 är del tveksamt om ordet tant inte borde
ersättas med ordet rörstump. Benämningen TVX-tank bibehålles dock tillsvidare.

.3
Regleringens bör-värde bildas av medelvärdet av fram- och returtemperatur frän
huvudnätet (i detta fall servisledningen). Är-vordet uigöres i figur 5 av värdet frän
en enda temperaturgivare (T4). Övriga temperaturer (TI-7) registreras endast för
att åskådliggöra tempcraturskiktets uppförande. Figur 6 äterger ett liknande fall
med samma tanks lorlck (DN150) men med är-värdet baserat på sju temperaturgivare
(medelvärdet av T1-T7). En jämförelse mellan de två figurerna visar att
regleringen fungerar lika bra på en givare.
Nästa illustration (figur 7) återger styrning pä en givare (T4) med den minsta
TVX-ianken (DN80). Även detta fungerar bra. Dock ser man att reglerventilcn lår
arbeta med tätare ingripanden. Figur 8 visar lem peraturgi varnas placering i de
olika fallen.
Med den större TVX-ianken (DN150) utfördes ett 3-dygnsförsök i mitten av april
månad. Syftet med försöket var all förvissa sig om att tryck växlaren klarade en
löngre tids drift och inte genom avsvalning (en ofta ställd fråga) förlorade sina
egenskaper. Mätresultaten återges i figur 9,
Med den mindre TVX-tanken (DNSO) genomfördes ett likartad försök (figur 10)
under ett septemberdygn. Vid båda testerna tillämpades styrning på en givare (T4).
I mellantiden hade regleringen av tapp varm vattnet justerats. Därav den förnämliga
re lur temperaturen under seplembertesien.
Sammanlaget vägar man pasta att styrningen på icmpcraturskikiet Fungerar bra.
Inga tecken på att skiktet skulle störas av regi er ventilens aktiviteter eller av annan
orsak har kunnat upptäckas.
S nab bse ktioner i ngs vent il c rn a
Snabbsektioneringventilema tillhör tryck växlarens nyckelkom punenter. Det är
viktigt all de uppträder pä ett distinkt, repclcrhart och säkert satt_ Snabbsektioncringsventilerna
hålls uppe av tryckluft och stänger med fjadcrkraft, Översl
i figur 11 illustreras det principclla förloppet vid manöver.
A - tid för trycket att stiga och Övervinna fjäderkraften
B - tid för ventilens rörelse vid öppning
C - tid då ventilen slår öppen
D - tid för trycket att sjunka och understiga fjäderkraften
E - lid för ventilens rörelse vid stängning
Nedre bilden i figur 11 återger tre upprepade iippna/stanga manövrar. För att häl Ta
nere dödtiderna (A resp D) hor trycket inte överstiga fjäderkraften alltför mycket.
Därav den minskande öppningshastigheten vid nära. helt Öppen vemil.
Den viktigaste parametern är dock stangn ingshasti gheten, dvs den hastighet som
råder under vemilens rörelse mot stängt läge. Stängningshastigheten bestäms
enbart av utloppsmunstyckets diameter vid kritisk strömning (oberoende av
friktion). Därigenom erhålls ett säkert och repeterhart sätt att justera in lämplig

4
hastighet. Samstämmighetcn mellan de två ventilerna blir utomordentlig god.
Dessa förhållanden återges i figur 12. Den slutliga stängningstiden fastställdes Ull
ca 0.25 sek med rörelsetiden ca 0.15 sek,
S näbbs ektioneri ngs prov
Den första illustrationen av ett snabbsektioneringsprov (Figur 13) avser fallet med
AVX-vcntil. AVX-veniilen hålls stängd med hjälp av tryckluft under normal drift
och öppnar med fjäderkraft vid snabbsektionering. Den utlöses av samma
elektriska signal som stänger snabbsektionerLngsventilerna. Tryekgivamas
placering visas i figur 14. Den snabba ventilstängningen kunde som synes
genomföras med myckel liten inverkan på trycken.
1 nästa försök liar AVX -ventilen ersatts av en viktbelastad back ventil (SBX).
Fördelen med SBX-ventilen är att den öppnar och stänger av sig självt och kräver
därmed ingen särskild tankemöda vid projektering. Enligt figur 15 krävs ett visst
differenstryck för att öppna backventilen. SBX-ventilen är en klaffventil med
genomgående axel och yttre vikt. Detta utförande förekommer normale inte i sa
små dimensioner (DN40) och fick därftir spccialtillverkas. Avsikten är att visa pii
ett utförande som kan anvöndas i eventuella framtida applikationer %r större
anläggningar.
Figur 16 illustrerar öppningstryckets beroende av den yure viktens storlek. Provet
är utfört i ett svep med två sektioneringar, snabbt byte av vikt, två sektioneringar
osv. Vid minskande vikt minskar - som sig bör - även differenstrycket för
öppning.
Praktiska utformningar
I de flesta praktiska fall kan huvudnätets tryck fÖTvimtas variera över säsongen
medan man önskar att det lokala nätets tryckbild skall ligga kvar oförändrad. Mot
bakgrund av gjorda erfarenheter under detta projekt skulle en säd an tryckvaxlare
kunna utformas enligt figur 17. Den andra reglerventilen (RV2) styr da på
framtrycket i det lokala nätet och pumpen, som i detta fall måste varvtalstyras, ser
till att lokala nätet häller erforderligt difftryck.
I den händelse alt en värmeväxlare redan finns pä plats, kan denna utnyttjas för att
underlätta övergången till tryck växlardrift. Den befintliga värmeväxlaren erbjuder
även en reträttväg (man kan återgå Lill det gamla) och kan vara fördelaktig i
samband med underhållsåtgärder. En sådan utformning återges i figur 18.
Ytterligare en kopplings variant med befintlig värmeväxlare kan man finna i
Musikvägens tryckväxlarstaiion. Tryckväxlaren vid Musikvägen är idag den enda
iry ek växlaren i kommersiell drift. Musikvägen dimensionerad för 60 MW överförd
effekt och har ett drygt halvårs drift bakom sig. Mer att läsa om Musikvägen
återfinns i ref 1.

SÄKERHETSASPEKTER
Systemmodell för simuleringar
Diskussionen i detta avsnitt om säkerhetsaspekter baseras på resultat frän
simulerings beräkningar. En avsevän mer detaljerad beskrivning av denna studie
ges i ref 2 och ref 3. Den systemmodell som använts vid simuleringarna återges i
figur 19. Systemets tryckhöjdsdiagram vid t^- -5 "C visas i figur 20. Delta är
det stationära utgångsläget för simuleringarna nedan. Zon B förutsätts vara
dimensionerad för betydligt lägre tryck än Zon A och skyddades initialt av en
värmeväxlare.
Avsiktlig sektionering
Med avsiktlig seklionering menas att sektioneringen utlöses utan att någon
störning inträffat i systemet. Skälet kan vara avstängning för förebyggande
underhäll eller annan odramatisk anledning. I detta fall finns inget krav pä att
sektioneringen skall gå snabbi. Det är emellertid viktig! att samma utrustning kan
användas för alla anledningar till sektionering. Dels slipper man dubbla system
och dels får man en funktionskontroll av säkerhetsrelatcrad utrustning.
Sektioneringen sker alltså även i detta fall på I sek. Ref 2 beskriver närmare alla
olika, konfigurationer som testats i detta avseende. 1 samtliga tall crhiilles endast
små iryckstörningar.
Sektionering med förvarning
Nästa steg i säkerhetsstudien ar sektionering pä grund av en allvarlig driftsstörning.
I delta fall bevakas de komponenter (pumpar och ventiler) som vid
felfunktion eller felmanöver skulle kunna ge upphov till högt tryck i Zon B, I
samma ögonblick som hevakningsinstrumeniet indikerar ett fel, utlöses snabbsektioncringen
pä elektrisk signal Sektioneringsventilerna far därmed ett förspräng
i tid (skillnaden mellan tryckvägens gängtid och den elektriska signalen). Med
deiia förfarande har inget fall kunna konstrueras som skulle kunna innebära farligt
höga tryck i Zon B. Något annat var kanske inte heller att förvänta. Detaljerad
beskrivning ges i ref 2.
Tryckvakt
En mer praktisk utformning av säkerhetssystemet är att placera en tryckvakt pä
framledningcn i det lokala nätet (Zon B). T del ögonblick som tryckvakten
indikerar högt tryck skall snabbsektioneringen utlösas (dock ej i de närmast
följande experimenten). En intressant fräga * då vilket tryck, som tryckvakten
kommer all uppleva och hur detta påverkas av tryckväxlarens existens. För alt
illustrera detta jämförs med ett system utan iryckvöxlarc men i övrigt identiskt.
Samma tryckhöj dsbild vid stationär drift skapas genom sirypning och pumpning i
båda fallen (figur 19 och 20). Skillnaden beslår i den öppna förbindelse via TVXtanken
(nollflöde stationärt), som saknas i järn före Iscfallet.

En snabb tiyckökning skapas genom att hastigt Öka varvtalet för pumpen i
varmeverket (pump All). Alla ventiler inkl sektfoneringsventilerna förblir i sina
stationärlägen. Det visar sig alt Uyckökningen i Zon B blir mindre i fallet med
tryckväxlare trois att denna förblir helt passiv (figurerna 21 och 22), Fenomenet
förklaras av att ett flöde uppslår genom TVX-tanken. I jamförelsesystemct finns
inga andra förbindelser mellan fram och reiur än genom abonnenicenmlema.
Eu analogt si mulerings-experiment har genomförts genom att lata cirkulationspumpen
i Zon B trippa. Såväl resultat som förklaring är analoga med föregående
experiment.
Tryck växlaren har således genom sin alltid öppna forbindel.se en dämpande effekt
pä tryckstömingar. Delta innebär inte att systemet ar saken ulan sektionering.
Det antyder dock att mindre eller kortvariga tryckstörningar inte kommer att utlösa
snabbsektionering samt att risken för 'onödiga sektioneringar* är läg. Fullständig
resultatrcdovisning återfinns i ref 3.
Sektionering utlöst av t ryck va k t
Det är nu dags alt belrakta ett mer realistiskt fall. I det ögonblick som tiyckvakten
på fram ledningen i del lokala nätet ändikcrar hög! iryck (H=6() mvp i beräkningarna)
uutfses snabbsektioneringen. Det lokala nätet, som efter sekiionering blir
ett helt separat slutet system, måste tryckavsäkras pä vanlig! sä it med en
säkerheisvenlil (figur 23). Om inie för annat, sä måste systemel skyddas mot
tennisk expansion. Säkerhetsventilen ar ställd på oppningstryckei H-60 mvp, dvs
på samma värde som iryckvaktcn. Normalt skulle iryckvakicn varna nägol innan
säkerhetsventilen öppnar. Av pedagogiska skäl (läiiarc att observera utströmmat
flöde) har trycken satis fika. Järn rörelsesystemet bestar som tidigare av eu
dircktkoppfat system utan iryckväxlare (figur 24)_
Felsignal till regkrventil
Anledningen till risk för högt Iryck i Zon B antages i detta exempel vara att
regler ven lilen Rl felaktig] erhåller signal au öppna. Trycket stiger då i
framlcdningcn i det lokala nälet, tryckvakten löser ut sektioneringen samtidigt som
säkerhels ve milen öppnar. I jämförel scsysiemet finns ingen sn a hbsektione ringsutrustning.
Tryckvakten starlar därför stängning av normala sektionerings ventiler,
som behöver eu antal minuter pä sig att gä igen.
Beräknade flöden redovisas i figurerna 25 och 26. I tryck väx] ar fal let kommer en
mycket liten vallen volym att passera ut genom säkerhets ventilen under den mycket
korta tid, som förflyter innan snabbsektioneringsvcntilerna påverkar trycket.
Utsläppet i jämfördsesystemet blir avse v än mycket större och upphör inte förrän
tidigast efter någon eller nägra minuter. Mer detaljer i ref 3.

Fel manöver av ventil
7
Vid huvudnätets fÖrgreningspunkt finns seklioneringsventiler. Av misstag slängs
enbart remrvcntilen (A54) medan framventilcn blir kvar i öppet läge. Trycket i
retur-ledningen kommer då au stiga. T tryck växlarfallet försöker rcglerventilen hälla
tempcraturskiktet på plats och inleder därför ett öppningsförlopp. Tryckvakten
signalerar högt tryck och snabbsektioneringen utlöses (figur 27).
1 jämförelsesystemet försöker Rl hålla nere fram trycket i Zon B och inleder därför
ett siängningsförlopp. Rl kan dock inte förhindra att säkerhetsventilen öppnar
(figur 28). Utflödet fortsätter till dess att seklioneringsventilen i fram ledaingen
stängs. Mer detaljer r ref 3.
Andra händelser
Så kan man hålla pä och söka efter olika händelser som kan skapa högl tryck 1
Zon B. Oavsett orsaken kommer existensen av tryckväxlare att dämpa tryckutslaget
i Zon B och dänned att förhindra 'okynnessektionering'. Vid högt tryck
kommer tryckvakten att utlösa snabhsektioneringen och därmed att förhindra
ytterligare nettoinflöde till Zon B. Eventuellt kommer säkerhetsventilen i Zon B
att släppa ui en mindre volym vätska i fall då en mindre ncttoins(romning sker
under ventilernas stängningsfas. Efter sektioneringen skyddas den isolerade
nä'[delen fortsättningsvis mot tcrmisk expansion av säkerhets ventilen.
Samstämmighet
Dålig sumstSmmimghci mellan snabbsektioneringsventilerna, dvs att dessa rör sig
med olika hastighet eller rör sig med tidsförskjutning, påverkar resultatet av en
snabbsek turnering på tvä principiellt skilda sätt. Det första kan relateras till
tryckhällning och det andra (ill retardation/acceleration av vatten i kopplingsledningar.
Om vi till att börja med antar all kopplingsledningarna kan göras mycket korta,
bortfaller alla accelerati onskraftcr. Om trycket vid den kvarvarande förbindelsen
med huvudnäiet, dvs den förbindelse som kommer att agera som tryckhållning för
det lokala nätet, är inom tillåtna gränser, räcker det att stänga en ventil. Vilken av
ventilerna som stänges. saknar betydelse så länge som kvarvarande förbindelse
haller tillätet tryck. Ett sädant ideaJfall förekommer emellertid inte alltid. 1 regel
bör bada ventilerna stängas. Ur tryckhällningssynpunkt får den sist stängande
ventilen störs! betydelse. Är förhållandena sädana att vatten vill strömma in i det
lokala nätet genom den sista ventilen, kommer det lokal nätet att hamna på en
högre trycknivå efter seklioneringen än om vatten vill strömma ut genom den sista
ventilen (flera exempel på detta återges i ref 3). Med det utförande på snabhsekti
oncrin gs ve nti lem a, som beskrivits tidigare, ar dålig samstämmighet inget
nämnvärt problem. Samstämmigheten bestämsju av om man kan borra tvä häl
lika stora-

s
I en verklig anläggning mäsie kopplingsledningarna anta längder, som är större än
noll. Därmed finns också vallen, som måste accelereras vid snabbsektioneringen.
Längden på kopplingsledningarna tillsammans med den oundvikliga tillhörande
tryckstörningen, bestämmer den kortaste tillåtna stängningtiden. Tryckstörningen
blir mindre ju bättre .samstämmigheten hos ventilerna är. Detta illustreras av
figurerna 29 och 30, T figur 29 hjälps ventilerna åt att accelerera kopplingsledningarnas
vatten, i figur 30 är fram ventilen ensam om denna uppgift. Självfallet
måste differenstrycket över fram ventilen bli större i det senare fallet. Observera
dock att tryckstömingen kring ventilen {+- 2 bar i figur 30) dämpas kraftigt inne i
tryckväxlar stationen. De anslutande ledningarna i såväl huvudnätct som i det
lokala nätet kommer att känna av en avsevärt mindre tryckstörning {< +- 1 bar) i
det aktuella fallet (fler illustrationer och detaljer i ref 3).
Eftersom målet är att skapa så smä tryckstörningar som möjligt med sä kon
stängningstid som möjligt, är god samstämmighet hos snabbsektioneringensventilerna
önskvärt. Den föreslagna utformningen uppfyller detta krav.
Synpunkter på tryck a vsäk ring
Snabbsekiioneringen vid tryck vax lare kan liknas vid en omvänd säkerhetsventil.
Säkerhetsventilen förhindrar att högt tryck uppstår genom att släppa ut vätska,
Snabbsektioncringcn förhindrar högt tryck genom all inte släppa in vätska.
Utsläpp&meloden, dvs säkerhetsventilen, skall i princip dimensioneras for fullt
flöde. Vid stora flöden blir detta i mänga fall praktisk taget omöjligt. Extra
besvarande blir det om den utströmmande vätskan pä grund av hög temperatur
eller annan miljömässig egenskap mästc samlas upp i kärl för vidare behandling.
Tryckväxlaren har inga dimensioneringsbegränsningar. Om man sä vill, kan man
därför mc den som en metod för tryckavsäkräng vid stora flöden.
Tryckväxlaren är inte avsedd att helt eliminera behovet av säkerhetsventiler.
Säkerhetsventiler (eller annan anordning) måste finnas kvar för tryckavsäkring mot
lermisk expansion i den slutna bortsektionerade nätdelen. Tryck växlaren erbjuder
dock en möjlighet alt avsevärt reducera utströmmad volym och att avsevart
reducera erforderlig siorlek för säkerhetsventilen.
MUSIKVÄGEN
Den enda kommersiclla tryck växlarstationen i drift idag finns vid Musikvägen i
Göteborg. Utformning och funktion beskrivs närmare i särskild rapport (ref 1).
Musik vägen, som är dimensionerad för 60 MW överförd effekt, har nu ett drygt
halvårs drift bakom säg. Anläggningen är granskad och godkänd av SA och ASS,
Kopplingsled ning arn a, som i princip skall vara så korta som möjligt, begränsades
av verkligheten till ca 12, 12. 32 och 40 in respektive. Därav snabbseklioneringstiden
ca 1 sek. Pä Öckcrögatan, där kopplingsled ning arn as längder uppgär till
nägra enstaka meter vardera, har ventilerna trimmats till stängningstiden 0.25 sek.

REFERENSLISTA
LB-A Gustafson
2. Lena Olsson
3. Lena Olsson
9
Tiyek växlarstation. Musikvägen
Utformning och funktion
Chalmers Tekniska Högskola
Termo- och Fluiddynamik, mars 1995
Tryckväxlare
En beräkningsteknik studie. Del I
Chalmers Tekniska Högskola
Termo- och Fluiddynamik, januari 1995
Tryckväxlare
En beräkningstcknisk studie. Del II
Chalmers Tekniska Högskub
Termo- och Fluiddynamik, september 1995

10
FÖRTECKNING ÖVER ILLUSTRATIONER
Figur 1. Kopplingsschema för tcstanläggningen vid Öckerögatan,
Figur 2. Tryckväxlare med dubbla TVX-tankar och mellanliggande
snabbsektionerin gs ventiler.
Figur 3. Tryck växlare med snabböppnande ventil (AVX) mot lokala nätet.
Figur 4. Illustration av tryck växlartankens förändrade storlek. Frän vänster:
DN600 vid projektets början, DN 150 efter Förslå reduktionen,
DN80 som slutlig storlek.
Figur 5. Temperaturer vid styrning pä en temperaturgivare (T4)
TankDNI50, T^=+6°C.
Figur 6. Temperaturer vid styrning på sju temperaturgivare (T1-T7).
TankDN150. T,lt.=-t* °C.
Figur 7. Temperaturer vid styrning pä en temperaturgivare (T4).
Tank DNSO. Lag la.st. Twle= +12 ,C.
Figur 8. Temperaiurgivarnas placering vid olika tankstorlck (Tank 1).
Figur 9. Temperaturer vid styrning pä en temperaturgivare (T4) under
tre dygn. Tank DN 150.
Figur 10. Temperaturer vid styrning på en temperaturgivare (T4) under
ett dygn. Tank DNSO.
Figur 11. Ven til rörelser vid tre upprepade stängnings- och öppningsförlopp.
Övre bilden visar det principiella förloppet vid manöver.
Figur 12. Snabbsektionéringsventilernas stängningstider vid olika storlek på
utloppsmunstycket diameter. Diametern 5 mm med stängningstiden
0.25 sek representerar de: slutliga utförandet. Delfigur c. visar ävea
Öppnings förloppet för A VX- ventilen.
Figur 13. Tryckförlopp vid snabhscktionering med AVX. AV3 och AV4
fjäder stänger. AVX fjäder öppnar.
Figur 14. Tryckgivarnas placering i testriggen.
Figur 15. Snabbsektionerin g med vikthclastad backventil (stora vikten).
Tank 1. DN80, Låg last Tutt=12 "C.
Figur 16. Snabbseklionering med vikibelastad backventil (3 olika vikter).
Tank 1. DNKO, Låg last Tvl= 11 "C.

Figur 17. Tryckväxlare med special backventil (SBX) mot det lokala nätcr.
Figur 18. Tryckvaxlare med special back ven [il som utnyttjar den
befintliga värmeväxlaren.
u
Figur 19. Beräkningsmodell för simuleringar.
Figur 20. Tryckhöjdsdiagram för stationär drift vid T^ -5 D C.
Figur IL Tryckväxlare utsatt för snabb tryckökning fej scktioncring).
Figur 22. Direktkopplat system utsatt för snabb tryckokning.
Figur 23. Tryck växlare med säkerhetsventil.
Figur 24. Direktknpplai sysiem med säkerhe is ventil.
Figur 25. Felsignal till reglerventiJ, Eryckvuklen utlöser snabbseklionering.
System kon figuration mod tryckväxlam.
Figur 26. Felsignal till leglerventil, direktkopplul system med säkerhetsventil.
Hgur 11. Fdmanövor ined re lur ventil, tryckvakten utföser ^nabbseklk>neringr
Systemkon figuration med ttyckväxlare.
Figur 28. Felmanöver med reiurvcntil, dirdttlcopplai system med
säkcrheisventiL
Figur 29. Tryckftiriopp kring snabhscktioncringsveniilemu vid 'länga'
kopplingsfedningar. Tidsförskjutning 0.0 sek.
Figur 30. Tiyckförlnpp kring sn a hhscktioneri tigs ventilerna vid "långa*
kopplingsrör. S2 fördröjd 0.4 sek relativt Si.

LIST OF ILLUSTRATIONS
n.
Figure 1. Flow chart for ihe test stund at ÖckerögataiL
Figure 2. Pressurc separator with two control tanks and
fast sections valves in between.
Figure 3. Pressure separator widi fast opening valve (AVX)
towards the local nelwork.
Figure 4. Illustration of ihe reduccd size of the control tank. From left:
DN600 at start of ihe projecL DN 150 alier first reduction,
DNSfl as final sizc.
Figure 5. Tern peratures when using one lemperatuié prohe (T4) as inpul
Control tank DN150, T ^ ^ +6 °C.
Figure 6. Tern peratures when using seven temperaturc probes (T1-T7) as
input. Control tank DN150, T0lUrtöW= -fö °C.
Figure 7. Temperaiures when using one temperature probes (T4) as input
Control tank DN80, T^^= fl2 °C.
Figure 3. Locutions of temperature probes at different sizes of the control
tank (tank 1).
Figure 9. Tempcratures when using one temperature pro be (T4J as input över
a test period of 72 ho urs. Control lanfc DN15t>
Figure 10. Tern peratures when ustng one temperatorc probe (T4) as input över a
test period of 24 hours. Control Länk DNSO.
Figure 1 Tr Valve movements at thrcc repcated manoeuvres (dose-open).
Uppcr picturc illustmtes ihe valve manoeuvre in principle.
Figure 12. ClOiing times of the fast section valves at different sizes oF the
outlet nozzle diameter. The diameter 5 mm repiescnts Ehe final
configuraEion, The lower picture (c) also shows Ihe opening of
the AVX-valve.
Figure 13. Pressure recordings for a fast sectioning manoeuvre wilh AVX.
AV3 and AV4: spring c löses, AVX: spring opens.
Rgure 14, Locaiion of pressure probes in the test stånd.
Figure 15. Fast section in g with eheckvalvc and counterweäght (SBX with large
wcight). Tank I, DN80, Low load T^^ 12 "C.

13
Figure 16. Fast sectioning wilh checkvalvc and counterwcight (SBX wiih three
diftercnt weighls). Tank 1, DN80, Low load Tolltdw = 11 "C
Figuie 17. Pressure separator wilh special chcckvalve (SBX) towards the local
network.
Figure 18. Pressure separator with special chcckvalve (SBX) laking use of Ihe
existing heat exchanger.
Figure 19. Computer model for simuladons.
Figure 20. Head diagram for sieady siaic operation at T0RlldM= -5 °C
Figure 2L Pressuie separator auacked hy a strong ht gr, prcssure wave.
Pressuit separator passive, no sectioning.
Figure 22. DireU eonnecied sysieni attacked by a strong high prcssure wave.
Figure 23. Pressure separator wilh sate ty val ve,
Figure 24. Direct eonnected .system with safety vylvc.
Figure 25. Control vaävc faihire (false signal). Pressurc gviard iniliates fast
sectioncning. System tonfiguraiion with pressure separator.
Figure 26, Control vaive faiJure (faTse signal). Direct conneeieJ system wtth
safety val ve.
Figure 27. Tncorreet manoeuvrc of re mm val ve. Pressure guard initiatcs fast
sectinning. System configuration with pressure separator.
Figure 28. Tneorrcct manoeuvre of return val ve. Direct connccied system wilh
safety v al ve.
Figure 29. Prcssures versus tame upstream and downsiream of Ihe fast
sectioning valves. Pressure separator with 'lon^' conneciing pipes.
Time delay hetween valves 0.0 sec.
Figure 30. Pressures vcrsus time upstrcam and downstrcani of the fast
seciioning valves. Pressure separator with 'long 1 connectmg pipes.
S2 deiayed 0.4 sec rclativc SI.

95-01-26/Bag
+
s.
t i
^W
Figur 1. Kopplings schema för testanläggningen vid Öckerögatan.
f
Huvutfiål
i
T 1 H
AC
a.
*
i-
•/•
T ^v LDKalrnåi
Figur 2. Tryckväxlare med dubbla TVX-tankar och mellanliggande
s nabbse ktionerings ventiler.
T

Huvudnät 3£—
:
RV1
Bä-03-iaBB
T I ^T Ii'
K
Lokalt nål
Figur 3. Tryckväxlare med snabböppnande ventil (AVX) mot lokala nälet.
DN tat mm
u
DH15Q iran
H-1TOmm
DNft> mm
H-WOmm
Figur 4, Illustration av tryckvöxlartankems förändrade storlek. Från vänster:
DN600 vid projektels början, DN 150 efter första reduktionen,
DN80 som slutlig storlek-

Temperatur
BO
70
60
50
40
30
200 400 «» BÖO 1000 1200
Figur 5 Temperaturer vid styrning på en temperaturgivare (T4).
Tank DN150.
00
»
60
m
50
40
4
perelur
200 4to
TID
•c.
800 8Ö0 1000 12Q0
Figur 6. Temperaturer vid styrning på sju temperaturgivare (T1-T7).
TankDNI50. T^+6 °C.

Tempörafljh
100
»
tooo
Figur 7. Temperaturer vid styrning på en temperaturgivare (T4).
Tank DN8Q, L#g last, TUIC= +i2"C,
_
DN 160 mm
rh
1
WW mm
FigurS. Temperaturgivarnas placering vid olika rankstorlek (Tank 1).
1
T

O jn}BJ8dLU9X
I
I
I
1
s
§
i-
o*
i

jn;ej9duJ3i
I
§
Ii
i
8
;

g
B C DE B
I ' J
TID sek
Figur 11. Ventilrörelser vid tre upprepade stängnings- och öppningsförlopp,
övre bilden visar det principiella förloppet vid manöver.
Tid
m

U tloppsmunsty ckeis
diameter 3 mm
b. Utloppsmunstyckets
diameter 4 mm
c. Utloppsmunstyckets
diameter 5 mm
*
i;
i-
T
-i. v
10 o, u EU iU n3 oe m 01 01
-t
\
\
o o: oa aa M &5 a* q. a& ao
>•
I \
/
/
D Q i 02 03 M O5 06 & 11 0P
Figur 12. Snabbsektionerings ventilernas stängningstider vid olika storlek på
utloppsmunstyckeis diameter. Diametern 5 mm med stängningstiden
0.25 sek representerar det slutliga utförandet. Delfigur c. visar även
öppningsförloppet för AVX-ventilen.

12-
T1-
H
•g ?J
Try
4.
E.
j
It \
T
\
AV4-
/t
/
QP?
" * /
--AVX
0,1 0Z 0^ 0,4 05 08 07 08 0 0
Figur 13 Tryckförlopp vid snabbsektionering med AVX
AV3 och AV4 fjäder stänger. AVX fjäder öppnar.
Htivudnåt
95-03-13/Bag
RV1
-^M X-T—rW
AV4 ^ I AVX
Figur 14. Tryckgivanias placering i testriggen.
P1
Lokalt nät

TRYCK tor
/
GÄ
10 ~& ^^W S
Figur 15. Snabbsektionering med viktbeiasÉad bactventil (stora vikten].
Tankl1DNSO1LåglastTinc = n°C.
TR
12-
11-
ID
e
4
2 i
SNABBSEKTlONEmNQmedvlklbeWedbeckventri
" " ^ " — ^ - * "
40 60 BO 1Ö0 1^0
TT"
i4o ito iöo
Figur 16. Snabbsektionering med vikibekstad backventil (3 olika viJöer).
Tank 1. DNSO. Lig last TuLe= 11 °C,

TflYCKVÄXLARSTATfON
L
PRINCIPEXEMPEL MEDSBX
-® I L
Figur 17. Tryckväxlare med specialbackventil (SBX) moi det lokala nätet.
Hiwudnil
TRYCKVÄXLARSTATION
pffl
T
PRINCIPEXEMPEL
wwx
" ' ( Ö
LokellnfiT
Figur 18. TryckvHxlsre med specialback ventil som utnyttjar den
befintliga värmeväxlaren.

Network Layout
"V 7
i?
*<
ty
Figur 19, Beräkningsmodell för simuleringar.
-
:
-
;
r
-
-
-
~~— — _
-
tu
u
1
Ä
— — — — "
^
A
-t) t
TUle- 5C
Figur 20, Tryckhöjdsdiagram för stationär drift vid Tule= -5°C
»
-
-
\
;

nUHad HnLc FEBim tntr B:9*-if-u -, IBP
b5PWnlng«,midklOkaan*«
d* IfeM n*au mjrlUili«
KU) Ibm*c lfifi
TJÉ* - 6C i m
Figur 21. Tryckväxlare uisatr för snabb tryckökning (ej sektionering).
.
m
m
m
•
:
0
|- WlH«d
-
-
•
•
-
r 1
iiBniadiir«an iln dH khUft nånt
\J\f rBtw»Hfigfr*n
OBllCHAliilWa ifruWkJng
i
1
Tu»--SC
^ ^ ^ , -
Figur 22. Direktkopplat syslem utsm för snabb tryckökning.
-
-

~^e
huvudnto
m in-,
Figur 23. Tryckväxlare med säkerhetsventil.
^N»
huvudnål
fil H>
tyckvtofartank
Figur 24 Direktkopplat system med säkerhetsventiL
S1
tokaftnäi

-
-
- nuet» Qnta
-
-
— — — — "
* . - -
Tirte-S C
du mia nfae 1 mfPWtfng
Figur 25, Felsignal till reglerventil. tryckvakten utlöser snabbsektionering.
System konfiguration med tryckväxlare.
-
«
-
r
-
-
-
_ — —
m
T * -
B 1 It- ID -11
-
5C -
— •
Figur 26. Felsignal [ill reglervenlil, direklkopplat system med säkerhetsventil.
-
-
-

-
1^0 11^0 41^0 ll^l l^oliio 11^0
pr ma pftir ffirH-in-u
Tute--5C
Figur 27. Felmanöver med re tur ventil, tryckvakten utlöser snabbsektionering.
Systemkonfiguration med tryckväxlare.
I
-
mnl»Jrilrg H\\
^v 1 fiBTdeiilng
Hav— Bl

;
-
-
-
L
;
•*MmrirgMna si pdi 52
•*l*orptrffl(iMmJlSlödiB2
nKblFfrv
T * -
BJ:1MI-I)
5 C
Figur 29. Tryckförlopp kring snabbsektioneringssventilerna vid 'långa'
kopplings ledningar. Tidsförskjutning 0.0 sek.
m
:
•
-
-
B«tdOn«rnOB

CHALMERS TEKNISKA HÖGSKOLA
Institutionen för Termo- och Fluiddynamik
CHALMERS UNIVERSITY OF TECHNOLOGY
Depnrlment of Thermo- and FJuid Dymimics
TRYCKVAXLARE
EN BERAKNINGSTEKNISK STUDIE
DEL I
av
Lena Olsson
Göteborg September 1995

Sammanfattning
Tryckväxlare används for an möjliggöra olika trycknivåer i olika delar av ett
fjärrvärmenät. Vid normal drift separeras (rycknivåerna med hjälp av strypning
och pumpning. När en oväntad driftstörning inträffar, kan de olika nätdelama
skiljas åt hydrauliskt genom snabbsektionering och på så vis skydda de delar av
fjärrvärmen ätet, som inte tål höga tryck.
Denna rapports uppgift är att illustrera tryckväxlarens .säkerhetsmässiga
egenskaper. I detta ingår avsiktlig snabbsekuonering under normal drift,
snabbsektionering utlöst av larm, följderna i det lokala nätet av en mycket snabb
störning frän huvudnätet och att slutligen illustrera inverkan av
tryckväxlarkopplingens dimensioner på de säkerheLsmässiga egenskaperna.
Simuleringar med olika tryckväxlarn) odeller vid normal drift har ulförts för ett
teoretiskt fjäirviirmesysiem utlagt för typiskt svenska förhållanden. Det bestar av
ett huvudnät där värmeproduktion sker i en anläggning, och ett lokalt nät. Det
lokala nätets trycknivå lillais inte ligga lika högt som huvudMEets, varför de olika
nätdelama ursprungligen separeras med en värmeväxlare. I simuleringarna ersätts
värmeväxlaren med [ryckväxlare.
Resultaten av simuleringarna med avsiktlig scktionering, visar att själva
iry ek växlaren inte orsakar några tryckstötar som skulle kunna ställa till skada i
lägtrycksnätets rör. Detta galler hade tryckväxlare med korta rör och tryckväxlare
där rören har en ändlig längd om sektionerings ventilerna i det senare fallet väljs
med omsorg.
Tryckväxlaren utgör också elt skydd da snahbscktioneringen utlöses av larm till
följd av t ex en kraftig övertrycks- eller undertrycks våg. Tack vare sektioneringen
ligger det lokala nätet kvar på samma [rycknivå som tidigare trots att huvudnätets
tryck ändras totalt.
T rapporten ingår också en stationär jämförelse mellan fjärrvärme sys temet som
använder värmeväxlare för separation av trycknivåer och ett system där
värmeväxlaren ersatts med en tiyckväxlare. Tryckväxlarsystemet ger fördelar
framfor drift fallen med värmeväxlare i form av lägre returtemperaturer, fagre
flöden samt att lägre fram ledn i ngatem peraturer möjliggörs.

Summary
Pres.sure separators are used co make different pressure levels possible in differenl
parts of a district heating syslem. Tn normal operation the pressure levels are
separated by throuling and pumping. When an unexpecied disturbancc in the
system oucurs me different parts of the system can be hydrauläcally separated by a
very fast sectioning. In ihat way the parts of Ihe disirieL heating system that are
sensitive to high pressurea, can be protected.
TTiis report Jeais wilh illustrations of safety aspects of the pressure separator. It
includes intentional sectioning during normal operation, sectioning which is
i ni tiated by an alarm, the consequences in the local system of a very strong
disrurbance from the main system and finally the effect of the dimensions of the
pressure separator on [he safety properlies.
Simulations wilh different models of pressure separators have heen myde during
normal operation in a simple district heating system. This system is a theoreiical
model designed for typical swedish conditions. It consists of J main network
where ihe heat is produccd in one plant, and a lotal network. The pressurc leveJ in
the local sys lem is not allowed lo hc as high as in Ihe main system. Therefore the
different parts of the system are originally separated by a heat exchanger. In the
simulaiions the heat exehanger is replaeed by a pressure separator.
The n:,sulEs of the simulations with inte minn al sectioning, show that the pressurc
separator ilself does not cause any waier hammers that could damage ihe pipes in
the locaJ system. These results apply boih Tor pressure separators with short pipes
and for pressure separators whose pipes havc a finite length, if ihe sectioning
vaJves, in Lhe I ätter case, ure properly chosen.
The pressurc separator is also a protektion when the fast sectioning is caused by
an alarm as a consequence of. for examp]e, a strong pressure wave. Thanks to the
quick seciioning the local system remains at the same pressure levci as earlier in
spite of Lhe sudden change ol the pressure in the main system.
The report also includes a steady state comparison hetween the district heating
system with a heat exchanger for separation of pressure levels, and the sy slem
where ihe heat exchanger is replaceU by a pressure separator, The pressure
separator system gives advantages in lower return temperaturen, lower flows and
makes it possible to lower the forward lemperature of lhe network.

Innehållsförteckning
Sammanfattning , „ j
Summary . . , ii
Innehållsförteckning _ iii
Förord ,.,,_,..,,,. I
Inledning , 2
1 Bakgrund :. ?> ,,«>,*, *;; ..;.;•>. ,=i •;• - 3
1.1 Takhöjd .•=,*„»,-.,,*,, -:->:; -,.,. -..,,.-. 3
1.2 Trycktransienter ...... 4
1.3 Simuleringar , 5
1.4 Beräkningsmodell 5
2 Stationära jämförelser , 7
3 Olika utförandeformer .. . _.... ,,. ; 10
3.1 Enkclsidig [ryckvänlare v- r>:-,w.v-* 10
3.2 Dubbelsidig tryck växlare , '. ,,*,.^I, _..._. _,,,_.,-., ... 11
3.3 Förbikopplad värmeväxlare 12
3.4 Tryckhållnmg 12
4 Avsikdig snabb^ktionering ,. 13
5 SnabhsekEioncring utföst av larm ., .-,-:, ,*;-* • . *.\ -. • ,.;.*. ",1#1#,...,.. lö
5.1 Allmänt .... */.*•*• Ä
5.2 Övertrycksväg frän huvudnätet ; ,v. • i.>, i. • lö
5.3 Underiry eks väg från huvudniitet *.*->*.+ IB
5.4 Tryckvåg från fågirycksnäict 20
5.5 Andra störningar 21
6 Inverkan av tryckväxlarens dimensioner på de säkcrhetsmässiga
egenskaperna 23
6.1 Stationära resultat 23
6.2 Sekdonering vid normal drift ._.._.,_ 24
7 Slutsatser Tr... ,r 27
Referenser . ., h
, 28

AppeniiiK . . .v# • . ..*".; *.;; ;;;.:,•-.*.-..* . •* v. ... 29
A. 1 Stationära jämförelser 29
A.2 Stationära tryckhöjder över tryckväxlare med länga
rör 35
A.3 Trydcvägor rum ventilerna vid snabbsektionering .,».,... 37
A.4 list of illustrations {in english) * + -.»> •:«-•* • f •- * *-T - 40

Förord
Arbetet bakom denna rapport har skett på Institutionen för Termo- och
Fluiddynamik, Chalmers Tekniska Högskola, under handledning av Bror-Arne
Gustafson.
Jag vill rikia ett stort tack till honom för all stöd och hjälp under arbetets gång!

Inledning
För alt möjliggöra olika trycknivåer i olika nätdelar av ett fjärrvärmenät ulnyiijas
Uyckväxlare. Eftersom de inte har några lernperaturiörluster är de bättre att
använda till att skilja trycknivåer åt än värmeväxlare. Vid normal drift hålls
trycknivåerna isär med hjälp av pumpning och strypning och vid en driftstörning
separeras de olika nätdeEama hydrauliskt genom snabbsektionerinj:.
Rapportens uppgift är alt illustrera tryckväxlårens säkerhetsmassiga egenskaper,
dvs avsiktlig snahbscktionering under normal drift och snabbsekiionering stim
utlöses av trycklarm, liksom följderna i det lokaln nätet av en mycket snabb
iryekstörning från huvudnätet. I uppgiften ingår också alt illustrera inverkan av
tryckviixlarkopplingens dimensioner på de sakerheismässiga egenskaperna.

1 Bakgrund
1.1 Trycldiöjd
Tryckhojd iir ett myckel användbart begrepp i mänga sammanhang och kanske
speciellt i fjärrvärmesammanhang. Fördelen med del är aLt Lryckhojden inte
varierar med systemets topografiska läge sa som del statiska trycket gör. Detta gör
det Mt att beräkna och åskådliggöra tryckfördelningen i hela systemet.
Tryckhöjden beräknas enligt
H = tryckhöjd fmvp]
p = vätskans övertryck [Pa]
p = vätskans densitet [kg/m 3 ]
g = gravitation sk onsUinl (%%\) [mls 2 ]
7, = geodetisk höjd [mvp]
Tryckhöjden påverkas av rör och andra komponenter i fjarrvarmesystemet. Den
huvudsakliga tryck höjdsminskningen beror på rörströmningsförliistcr och förluster
i ventiler.
RakrorstÖrlusierna kan uttiyckas med ekvationen
AH = tryckhojdsförlust
X = friklionstal
L = rörlängd
D = rördiarnctcr
v = strömnings hastighet
g = graviiaiionskonstant (9,81)
D2g
[mvp]
[-J
[ra]
[mj
[m/s]
[m/s 2 ]

4
och tryckfallcji i ventilerna kan beräknas enligt
AH = tryckhöjdsminskning [mvp]
h, = [ryckfall över ventilen [mvp]
Q = flöde [mVsl
\ - ventilens kapacitetsparameier [m : ]
g = gravitationskonstant (9,31) [m/s 2 ]
Tryckhöjden i sysiemet åierställs av pumpar vars iryckhöjning kan beskrivas med
1.2 Trycktransienter
bfi=%
AH = tryekhöjdsokmng [mvp]
Hp = pumpens uppfordrings höjd [mvp]
Varje förändring av flödet i eu fjärrvärmesysiem orsakar trycks vä ngningar av
nägui slag. Exempel på vanliga flödesändringar, som kan ge upphov till kraftiga
transicoter. är pumputniIlning och veniilstängningar. Sysiem. som har länga
rörledningar, är speciellt känsliga för transienter, dels eftersom även relalivl
långsamma flödesändringar uppfällas som snabba, dels fur all eventuella
reparationskostnader kan bli stora-
Vid stängning av en venlil tvingas vattnets hastighet vid ventilen iiII noll. Den
kraft som krävs för att bromsa övriga vauenpartiklar och bringa även resten av
(lodet till noll skapas av tiyukvägor som fortplantar sig med
utbrcdningshastighelcn u. Joukowski har ställt upp ett samband mellan
tryckpulsens storlek och den plötsliga hastighetsändringens storlek [1]:
#r AH = iryckpulsens styrka [mvp]
AQ = flödesändring [m J ]
a = vågulbredningshastighet [m/s]
g = gravitationskonstant (9,81) [kg/m 3 ]
A - rörets tvärsnittsarea [m 2 ]
*4

Tryckvågens utbredningshastighet kan beräknas enligt
d& K = vätskans elasticiietsmodul [N/m 2 )
E - rörmaterialets elasticitcLsmodul [N/m 2 ]
p = vätskans densitet [kg/m 1 ]
D = rörets diameter [m]
1 - förets godstjocklek [m]
Tryckvågorna breder ut sig i systemet, reflekteras mot strömningshinder och
interfererar med varandra för att till sim dämpas ut av friktion. För att begränsa
vågornas amplitud vill man undvika alltför snahha flödes ändringar och ändra
flödet pä ett sådant salt att de reflekterande vågorna hinner försvaga den
ursprungliga tryck vägen.
1.3 Simuleringar
Simuleringarna av olika driftfall utförs med programmen pfc-sf (Pipe Flow
Calculatiuns - Steady Flow) för de stationära beräkningarna och pfc-tf (Pipe Flow
CalcuJations - Transient Flow) för de iransienla beräkningarna [2].
1.4 Beräkningsmodell
5
Simuleringarna utförs För ett enkelt fjärrvärmesystem som går under arbetsnamnet
Cripplecreek, Cripplecreek existerar inte i verkligheten. Det är en teoretisk modell
som ofta används för att illustrera principiella samband och är uttag! efter typiska
svenska förhållanden. Cripplecreek består av två delnät - ett huvudnät och ett
lokalt nät. Eftersom det sistnämnda inte tillåts ligga pä en lika hög trycknivå som
huvudnätet gör, skiljs det ursprungligen från resten uv systemet med en
värmeväxlare. Cripplecreek har en produktionsenhet som är placerad i ena änden
av huvudnätet och tvä tryckhällningar. Den ena fixerar huvudnätets tryck på
retursidan före värmeproduktionen och den andra kaller det lokala nätet pä önskad
trycknivå. (Se figur nästa sida.)

Nötwork Layout
an*
re
Figur 1: Fjanviumesystemet Cripplecreek

2 Stationära jämförelser
De stationära beräkningarna jämför grundsyslemet Cripplecreek mej ett fall d&
Cripplecreeks värmeväxlare har ersatts med en tryck viixlare.
P1»-7
?
ViimftVåJdfan afåttt mad ar ffyekvbbm
Figur 2: Värmeväxlaren i giundfatlet ersntrs med en uytkvjislarc
Då de primära och de sekundära delarna kopplas ihop byts själva värmeväxlaren
ut mot en [ryckväxtartank och två sek Eionerings ventiler (SI och 52). Vid normal
drift regleras flödet genom Lryckväxlartanken till nnll. Om det finns risk för att en
störning frän det primära nätet ställer till skada i del sekundära nätet separeras de
frän varandra genom sekläonering.
De tvä systemen jämförs i stationär drift vid tre olika utetemperaturer: -15"Cr
±0"C och +15"C. För värmeväxlar-fallet gäller att rcglerventilen pä primärsiitans
returledning styr efter kriteriet AT^ = 7"C (T^, - TB0J = 7"C).
Då tryckhöj Jsdiagranimen för de tre driftsituationerna (appendix. figur Al till
AI2) studeras ser man att tryckstruten för lågtryckszoncn i tryckväxlaifallet är
något smalare. Detta beror pä alt rörströmmngsförlusterna ar lägre i
tryckvaxlarsystemet till följd av minskat flöde jämfört med vämieväxlarfallcL Då
kvoien mellan värmeväxlarens och tryckväxlarens floden i lågtryckszonen, q^/q^,
bildas (Tabell 1) ser man att tryck växlaren alltid har lägre flöde i lågirycksdelen
och att skillnaden mellan flödena ökar med ökande utetemperatur.

TahvU 1: Jämförelse av flöde i läglrycfcszoneti mellan värmeväxlare octi aycfcvaxliin:
Tu, ["C]
-20
•15
0
+15
. » •
q^q.rt [-1
1.15
1,16
1,22
1,21
Denna flödcsskillnad beror pä att det med en given fram lednings temperatur frän
huvudnätel kravs etl högre sekundarfltiife i värme vit* Utfallet äii i iryckväxlarfallet
för att kompensera för den tempcraturföriust värmeväxlaren orsakar.
Eftersom tryckviixlarsystemet alltid har lägre flöde i lågtryckszoncn och därmed
ocksä lägre toialflöde kommer oeksä behovet av elcffekL för au driva pumparna att
vara lägre.
Tflhel! 2: Tcnipeialurdificrenser över värmeväxlare, fram- och relursida \'C\
Tute
-20
-15
0
+ 15
T,.,
119,9
110,8
OJ
79,8
T
112,9
103,8
76,5
72.8
7,0
7,0
7,0
7,0
66,0
60,0
44,5
T
73,0
66,3
48,2
46,1
dTirUlI
Tryck växlaren har ocksä en gynnsam inverkan på rcturtemperaiuren till
produktionsenheten. Eftersom man slipper temperalurförlustcr p g a värmeviixling
i lägtryckszoncn, kommer returiempcraturcn till huvudnätet att vara lika med den
temperatur, som ges av kylmngen i abonnentccntralernj. Den lägre
retu[temperaturen Trän tryckväxlarens lägiryckszon kommer då ocksii att ge en
lägre total returtempcratur till produktionsenheten.
-7,0
-6,3
Sänkt temperatumivä (särskilt sänkt retut temperatur) fr alltid av godo för
fjäirvarmesystem och kan nyttiggöras på etl flertal satt allt efter aktuella
förutsättningar.
-3,7
-U

9
Eftersom värme växlaren under heia aret regleras efter konstant temperaturdifferens
mellan primär- och sekundärsidans framledningstemperaiurer skulle man, i
tryckväxlarfallet, då ingen temperaturdifferens finns, kunna sänka framleda i ngstemperaturen
[ill det lokala nätet.
De stationära jämförelserna visar alt det ar fördelaktigt att skilja olika trycknivåer
åt med tryckväxlare istället för med väimeväxlare med avseende på tryck, flöden
och temperaturer för alla driftfall.

io
3 Olika utfdrandeformer
3.1 Enkelsidig ÉryckväxJarc
~"S»
Figur 3: Enkclsidig irydcvkxtan:
Fnrthttp nyrtvhlni
•rfdntAiMi
Den enkelsidiga tryck växlaren liar endast en tryck växlartank. Regierventilen (RI) i
framledningcn stryper ner huvudnätcts höga framtryck till Ii Hälen nivå i
LägtrycksnaleL Pumpen (Pl) upprätthåller erforderligt diffcrenstryck i del lokala
För art störningar Iran högtrycks nätet inie skall kunna skapa högt tryck i
lågtrycks nätet och där åstadkomma skador finns sektionerings ven ti] er (SI och S2)
på fram- och rcturlcdningama. Med scktionerings ventilernås hjälp kan delnäten
göras hydrauliskt åtskilda genom en mycket snabb ventiimanöver.
För att så snabba veniälstiingningar skal] kunna genomföras utan alt de orsakar
häftiga och skadliga tryckiransienier Imns Ivå kortslutningsförbindelser meUau
fram- och returiedningen.
Den ena (via tryck väx! artanken) står alltid öppen och överströmning mellan framoch
returledningania hindras av att reglcrventilen (Rl)f som stryper ner trycket till
det lokala nätets nivå, därigenom också reglerar flödet Eill noll i förbindelsen.
Eftersom förbindelsen stär öppen kommer differenstrycket mellan fram- och
retursidan att vara noll eller nära noll. Vid snabbsektionering omlankas
primärflöde i Lill Lryckväxl artanken i samma grad som llödei genom
sektäoneringsventilerna minskar. Dä i princip ingen flödesändring sker, uppslår
heller inga iryckstötar.

H
För att undvika temperaturchocker i returledningen vid snabbscktionering krävs all
det vatten som leds ut i re tur ledningen vid scktioncring har en temperatur nära
returvattncts. Detta kan åstadkommas genom en buffertvolym med returvartcn i
tryckväxlartanken. Ventilen kan regleras antingen mot nollflöde i förbindelsen
(som i simuleringarna) eller, vilket har visat sig bäst i praktiken, mot ett konstant
läge av temperaturskiktet.
Den andra förbindelsen halls vid normal drift stängd med an ventil (S3) som vid
sektionering öppnas samtidig: och med samma hastighet som
sektionerings ventilerna slängs. På detta säll kortsluts flödet på häda sidor av
sektioneringsställei och flödet ändrar riktning utan att orsaka rrycktransienter.
Den enkeäsidiga tryck vita la ren kan endast reducera det lokala nötets fram tryck till
lägst huvudniitets returtryck. Den kan endast skydda huvudnätet frän
temperaturchocker vid snabbsektionering. Om del lokala nätet är myckel litet kan
$3 utelämnas.
3.2 Dubbelsidig tryckväjtlare
Figur 4; DubbtlsiUig irjchvä^liire
nttvälda nudivfakra
trptYtd»«A{n:
«--«
byA4iknnk(n]
I en dubbelsidig tryckvaxlare är de tvä förbindelse ledningarna mellan fram- och
returlcdning alltid Öppna och flödet regleras i bada Ull noll av tvä ventiler (Rl och
R2) på framled ningen som samtidigt stryper ner trycket frän högtrycks zonens til!
lågtrycks zonens nivå i två etapper
Huvudnätets trycknivå återställs sedan av två pumpar pä retursidan; den ena (Pl)
skall upprätthålla erforderligt differens tryck Över den mest avlägsna
abonnentcentralen och den andra (P2) skall hålla det lokala nätet på önskad
trycknivå.
M *

12
Dä sektioncringsveniilerna (SI och S2) stängs kortsluts även i detta fall Tram- och
retuiflöde pä båda sidor om sekdoneringsställct ulan alt trycktransicnter skall
behöva uppkomma p g a andråt strömningsmoIsland i de nya flödesvägarna.
Ackurmilering av vattnet i tankar mellan fram- och returledningarna förhindrar att
rören utsätts för temperaiurchocker.
3.3 FÖrbikoppTad värmeväxlare
_«-&-
Figur S: Förbikopptnd v^nncv^lan:
®
En tryckväxlarkoppling kan också erhållas genom förbikoppling av en (kanske
befintlig) värmeväxlare. Vid normal drift (direktkoppling) kopplas flödena förbi
viinnevfolarcn och endast smä varm hållnings flöden gär genom värmeväxlaren.
Vid snabbsektionering (SI och S2) slår systemet över till värmcväxlardnft och
Lack vare varmhållningsflödena skall fram- och rcturfltfdet genast anta de
temperaturer som varmeväxlaren är dimensionerad för att %e.
Reglerventifen (Rl). som skiljer de olika trycknivåerna ät, styr i det har fallet pä
lika varm häll ni ngstlödcn genom värmeväxlarens primär- och sekundiirsidu. Den
högre trycknivån återställs sedan med sekundärsidans rirkulaiJonspump, som styr
på konstant differenytryck över längst bort belägna obonncntccniral.
3.4 Tryckhållning
Då de olika nätdel ama .skiljs hydraulisk! åt genom sektioncring i ca tryck växlare,
kommer lågtrycksdden atl bli utan tryckhållning. För atL trycket i det lokala nätet
inte skall sjunka dramatisk! p g a avkylningen i abonncntcentralcrna måste en
tryckhållning kopplas in i iägtrycksnätet dä systemet delas upp av en sektionering.
ii

13
4 Avsiktlig snabbsektionering
För att kontrollera att själva tryckväxlaren inte ger upphov till irycktransienter vid
snabbsektionaring har simuleringar utgående från normala stationära förhållanden
gjorts. Vid de här simuleringarna användes eu driftfall vid -5"C med avstängd
tryckstegringspump i huvudnätet och fast varvtal i huvudpumpen. De tre olika
tryckvaxlarutformningarna - enkelsidig, dubbelsidig och förbikopplad
värmeväxlare, liar behandlats. Manövectidema för sektioneringsventilema är i
samtliga fall en sekund.
Resultaten blev för alla simuleringsfall mycket bra, Dei blir endast smä
tryck and ringar, både i huvudnätet och lägkycksnatet. då snabbscktionering utförs.
*
-
-
.
•
T
re
Crippteoaak FJInvårmfltystem
Hnl« »rtari- mil B
5 VM
r- _
= _ _ _ - -
Ä , ^ V f
DI 10 *b» 13 20
ErikeJaklig ttyctoAdare: avaikölfl anabbseWlonering
Figur 6: Avsiktlig suabbsuklkmering med enkeJsidig iryizkväxlme
^
J»
. .-
-
-
-

m
*
•
-
-
-
14
• p**Mmg HltU ITur» *P*IP HI-llnD7.ni -
-
•
f—'—r—^-
L—-—
" = = q -
ui yj ud »T sm an
OQ Dt 10 (hl IJ tö 16
DiAbel&lig l/ycfcvfixlftre: avsikUig enobb3el(iiDn«nng
Figur 7: Avsiktlig snabbscfcliimTiiig ined dubbelsidig iryukvaxlaa:
:
r
_•
-
;
>
;•
•
FfirtEkopplad
Cripp^Cfwk FJInvftrmdiysrflcn
Er CL
r
vännuviidre: avsiktlig
TUM - .5 c
Figur S A^ikllig snabhscklumL^ing med Ibrbikopplail viirnitv^lnire
Fr«wni JF41I EO El-D' Dl
snebbsstiihxiering
-
-
•;
•
»
1*
m
#
m
:

15
Den tryckvåg sam uppstår i den enkelsidiga iryckväxlaren (Figur 6) beror på något
olika [ryckfall Över ventilerna Si och S2 respektive S3 vid snabbsektioneringen.
Vägen är dock försumbar! liten och dämpas snabbt ut av friktionen i rören.
I den dubbelsidiga tryckväxlaren (Figur 7) beror tryckvägen pä ati den pump, som
häller det lokala nätet pä önskad nivå, går upp mot dämda punkten då flödet
genom den blir noll. Styrkan av dennna trycks t öming sammanhänger således med
skillnaden i uppfordringshöjd mellan P2s stationära driftpunkt och dömda punkten.
Tiyckstömingen kan även förnimmas i huvudnäret. Vågen är ingenstans så stor a»
den skulle kunna orsaka skada.
Den skillnad mellan maximal och minimal tryckhöjd i fallet förbi kopplad
värmeväxlare (Figur 8), som uppkommer vid sektioneringen, beror på att flödet
såväl i lågtryckszonen som i huvudnätet minskar, varför rörströmningsfOrlustema
minskar oeh tryckhöjdslinjerna blir mindic branta. Detta i sin tur orsakas av ökade
tryck Fall genom värmeväxlaren då de små varmhållningsdödena ökas till normala
driftsflöden i värmeväxlardrift. Det är alltså del nya stationärt]listandet efter
övergång till värmeväxlardrift som ger de nya Hn(i, och Hmin i figuren.
Sammantaget visar simuleringarna art kontrollerad snahbsektionering. dvs avsiktlig
sektionering under normal drift, kan .ske med myckel små tryckstörningar vid
samtliga tre utföringsformer.

5 Snabbsektionering utlöst av larm
5.1 Allmänt
TryckväxlarfunVtionen skall irSda I kraft då en störning breder ul sig i något av
näten och riskerar att orsaka skador till följd av ffir högt eller för lågt tryck.
Tryckväxlaren delar vid sektionen ng upp fjärrvärme nätet i hydrauliskt åtskilda
system och leder sålunda flödet andra vägar än vid stationär drift. Omkopplingen
skall ske sä snabbi som möjlig! för att inte trycktransienter skull hinna förbi
tryckväxlarcn ut till nätdelar som endasE Ull åter laga trycknivåer.
De störningar, som måste undvikas i lågtryckszoner, är bl a övertrycks- och
undertrycksvågor som kanske orsakas av pumpstopp eller vcntilstängning i
huvudnatct
Följande simuleringar ar utförda i fjärrvärmesystemet Cripplecreek där
värmeväxlaren ersatts med en enkeisidig iry ek växlare.
5.2 Övertrycksvåg från huvudnätet
För alt simulera en kraftig övertrycksväg flyttas den starka iryckhiillningen till
[ram I cd ningen efter värmeproduktionen och sedan låter man huvudpumpen stanna
(trippa). Hela systemets iryckhöjd kommer att svänga upp dä pumpen förlorar sin
uppfördringshöjd. Efter ett insvangningsförlopp lägger nätet sig pä den nivå som
tryckhällningen anger.
Huvudpumpens inrullning fortplantar sig till resten av nötet som en kraftig
övertrycksväg. Eftersom det lokala nätet är sammankopplat med huvudnätet
(passiv tryckväxlarc i detta exempel) kommer vågen att fortplanta sig även diL och
dess tryckhöjdsbild kommer att följa med i try eks vän gningen. Högsta (Hmax) och
lägsta iryckhöjd (Hmin) under förloppet äterges i figur 9. Observera de höga
trycken i B-zonen.

17
CripptocreeM F]trrv|rmuyrtim
u ia %&*i i* u i*
ENaWdlg uyckvAxlaiB (puilv): Upp av huvudtyp
Figur 9: PumpUipp mal aart irycktiällnlng i framlediutigen och passiv nyck växlare
Tryckväxlarens Funktion illustreras sedan genom att utföra en snubbsektionering
samtidig! som övertrycks vågen initieras. Sek ii onerings ventilerna (Si och S2)
stänger pä en sekund samtidigt som ventilen S3 öppnar sig och låter
lågtrycksflödet strömma vidare.
Tack vare sektioneringen ligger deL lokala nätet, nu helt skilt Mn huvudnätei, kvar
pä den nivå som det stationära driftfallet anger, irots att iryckhöjdcn i resten av
fjärrvärmesystcmet ökar katastrofalt. Den lilla tryckvågen» som ändå utbreder sig,
beror på tidigare diskuterade orsaker för denna utförings form.

«
o
: ^
T 1
-
a"
^ ^-r:
—
— ^^
^^
u iD xm 14 sa
EnkaEaidig uyckvAxlnra: Tripp av huvudpump
anabbwktioneiing
Fiflur 10: Snabbseklionenng skyddar lågtrycks zonen från öveflrycksvåg
5.3 Undertrycksvåg Från huvudnätet
Om man låter den starka tryckhållningen sina kvar pä returlcdningen före
värmeproduktionen som i ursprungs fal let, kan man istället, genom alt irippa
huvudpumpen, illustrera tryck växlarens funktion vtd en kraftig undcrtrycksväg.
Utan sektionering faller .systemet ner dä pumpen förlorar sin uppfordringshöjd och
lägger sig efter en stund på den nivå tryckhåUningen bestämmer.
Huvudpumpens trip fortplantar sig som en kraftig undertrycks vag och den lokala
zonen faller även denna gäng med ner vilket innebär att kokning kan förekomma i
nästan hela systemet.
-

19
C#*«wkq#m*
•rnr B:M mi
4 U 11 Ik II U u
EMabldia uychfem (pauM; aty n huvudpun^
Figur 11: Fufliplripp med stark iryckhållning i returen och passiv (ryckvaxlare
Då ventilerna sektionerar bort lågtrycksnätet ligger det kvar vid samma nivå som
innan trots att huvudsystemet faller ner. Det uppstår en likadan liten iryckstöming
som vid kontrollerad sektioncring (.se Figur 6) i det nu avskilda lokala nätet. Även
i detta fall initieras snabbsektioneringen samtidigt som strömbortfallet i
produktionsenheten inträffar.
«
w
-
•
-
-
'K
Cdppl#cm*h ninvflrmecyatein
H »U PrÉira pFfll
5zz-—__-
HJ, U W » —
U It Ibn Ii Ff
EnkeWdlo nycfcvbitaro; tripp iv huvu*ump
fnabbtokWnefing
Figur 12: Snabbseklionenng skyddar lågtryckszonen frän undertiycfcsvåg
-
r -
«
•
J
ii

5.4 Tryckvåg från lågtrycksnätet
20
En kraftig [ryckvåg kan initieras i lågtrycksnätct genom alt låta dess
drkulationspump trippa. Efiersom den lokala delen av fjärt-värmesystemet
tryckhålls under normal drift av huvudnätet genom reglervenlilen och den öppna
förbindelsen mellan fram- och returledningen i tryck växlaren, kommer dess
tryckhöjd att svänga upp på .samma sätt som högtrycksnätet gör då huvudpumpen
trippar (se Figur 9 och Figur 10). Systemet kommer till slut att lägga sig på den
nivå som ges av huvudnätets tryck i törgreningspunkten Ull del lokala nätet.
Under insvängnings förloppet till det nya stationärlaget inträffar Hma och Hmillh men
den här gängen kommer de varken att överstiga eller att understiga de tillåtna
tryckgränserna. En del av vågen fortplantar sig även till huvudsystemet men
åstadkommer diir inga större förändringar.
IB
-
:
•
"
Cripplecrsok FjirvännBiystBm
^ ^ ^ ^
r
as 10 xkm
EnWddlg nycfcvfcclarfl (pawrv)
Pr'n>iP »r.lf Bl H-DT-DI -
BvafftrycKBnätaBpump
Figur 13: H^ och H,Biri viJ uip av lågrryctsnSlels pump ulan snahhseklionefing
När snabbseklionering utförs samtidigt som pumpen trippar minskar skillnaderna
mellan maximal och minimal iryckhöjd under insvängningen, hade i det lokala
nätet och i huvtidnätct. Då tryckväxlaren även denna gång ger visst skydd mol
transienter hctyder det att inte heller störningar i det lokala nätet innebär någon
inskränkning pä när tiyekväxlaren får användas.
-
-
-
n
•

21
Skulle cirkulatfonspumpen i zon B stanna, tan ingen meningsfull drift
upprätthållas där. Minsta driftstörning uppnås om delnäten snarast separeras frän
varandra. Simuleringarna har visat au även tryckstörningarna pä huvudnätet blir
minimala om snabbsektioneringen utlös&s samtidigt med pumpstoppet.
t»
-
- PfitW M min ' ' *"•- "" r ak" " " -
-
-
-
-
-
L J
Ml W HU W Ufl , #11
DO 05 ID Xb 11 U Z3
Enkeiskfio trychvÉxlBra: tripp av Ufftrvckgnlteti pump
Bnabbsflfcäonerlng
Tuls - -5 C
Figur 14: SiiabbsektionennE skyddar lAgtfyckhzonca vid tripp av cirtuIaJionspump
5.5 Andra störningar
Även en kombination av pumpslopp kan inträffa, t ex vid ett större strömavbrott.
Det skulle betyda katastrof för hela fjärrvärmesystemet med avseende på tryck
efier.som all tryckskillnad gentemot iryckhållningen skulle upphöra. Hela nätet
kommer snart att lägga sig på samma nivå som huvudnälets tryckhallning anger.
Lag [ryckszonens tillstånd efter pumptrippama avgörs alltså helt av det värde
huvudnätets tryckhällning har. Om denna anger eti tryck som ligger över det
lokala nätets konstruktions tryck kommer skada med stor sannolikhet att inträffa.
Skador i lågtrycksdelcn kan även i delta fall undvikas genom att stänga
sektioneringsvenlMerna och på sä sätt separera nätens trycknivåer. Om
scktioneringen utförs vid samma tidpunkt som pump tripparna, och tripparna
inträffar samtidigt, kommer det lokala nätet all .stanna vid det tryck som rådde i
tryckhållningspunkten innan huvudpumpen förlorade sin uppfordringshöjd.
*
-
«
-
*

22
Naturligtvis kan också många andra typer av störningar inträffa som orsakar
trycktransienier i Ijärrvarmesystemet, men man kan förhindra au de åstadkommer
skador genom att ocksä i dessa fall sekiionera bon lägtrycksdeäen. Exempel pä
sådana störningar kan vara att den ventil som skall reglera på noll flöde i
förbindelsen mellan fram- och returledning i tryckväxlaren, plötsligt börjar reglera
på ett helt felaktigt börvärde eller slutar att reglera över huvud [aget p g a att
förbindelsen lill givaren bry is.

6 Inverkan av tryckväxlarens dimensioner på de
säkerhetsmässiga egenskaperna
För att komma ännu närmare tryck växlarens egenskaper under drift införs
dimensioner pä de rör som ingår. Det är omöjligt an på förhand avgöra vilken
exakt längd varje rör får i en verklig tryck växlarstation, T de följande
simuleringarna har rörledningarna tilldelats gissade längder, som borde kunna
realiseras i ett verkligt fall. Eftersom rören i tryckväxlarcn är mycket kortare än
Övriga rör i systemet, måste alla rörs längder anpassas så att beräkningarna blir
tillräckligt noggranna.
huvudnil
- ^
m 30"
23
Fl^ur 15: LängUeT i Uyckvaxiareu som inforts i beräkningarna
6.1 Stationära resultat
L-1SW L-Om L "',*'"r7^
^f
lokatt nåt
De stationära resultaten blir för fjärrvärmesystemet Cripplecreek samma som i de
tidigare fallen, då tryckväxlarens rör approximerades med dimeusionslösa linkar,
(se figurer i appendbc A.l) men tiyckhöjdema i själva Etyckväxlåren ser nu något
annorlunda ut, (se Figur 16 och appendix A.2). Det syns också i figurerna att
tryckyäxlåren är något osymraeirisk.

-
m
•
B
.
•
-
*
S
-
r
_
a»
CripplttrHfc FJÉnvinnsBysttm
U ID Ibt u
ErfteteWta irvöwixta rrwd
Tuta--16 C
Figur 16 TryckMjdAKirJölnin^ £jv« ejikeJsidig iryckvaklarc med länga rör
6.2 Se k ti (mc ring vid normal drift
Pruria ftC-V Sl-h-f-II •
Då sektioncring genomförs under kontrollerad drift uppslår det tryckspikar i
iry ek växlaren. De orsakar av de flöden som måste retarderas och accelererar dä
sekiionermgsventilema slängs och blockerar de vanliga flödesvägarna.
Tiycksp i kärnas uppkomst och storlek är beroende av graden av osymmetri i
[ryckväxlaren och kopplingsledningarnas längd. Amplituden på tryckspikama kan
minskas genom all välja sektioneringsveniiler med lämplig siorlek och
karakteristik så an den snabba il ödesändringen sker med ett mjukare förlopp.
De liyckvagor som uppkommer runt ventilerna vid snabh.sektioneringen, illustreras
i appendix A.3.
Nedan visas resultaten av en jämförelse mellan ventiler med olika karakteristik
och storlek vid snabbseklioncring. Utgående frän spjäli med DN = 300 (Figur 17
ach Figur 18) blir resul[alen bältre då dimensionen mänskas ull 251). Ytterligare
förbättring fäs då man använder PRG-kikvenliler meU DN = 250 (Figur 19 och
Figur 20).
TryckväxlarkoppUngar med korta rörledningar är okänsliga för
snabbsekiionerings ventilemas utformning. Snabbscknoncringen kan genomföras pä
myckel kort tid (i princip momentant). I ett verkligt fall med verkliga rörlängder
sätter dessa tillsammans med ventil sy p och slorlek en gräns för kortaste
stängningstid. Simuleringarna ovan har genomförts med stängningstiden en
sekund.
.
J
* «
«

I
m
25
- '*"- " i u v^brtU DN 300 """ "•" " " •
-
H
U, « « If , *"
U 0) ID IV IS U U
Enkolaldig tryckvfcdare mad Ilnga i*r jnabbssWämieiina
Hgwr 17: Tiyck^pikarnax aniplilud då sekboncringaventilema ar spjäll med DN = 300
Hldontliwwifllv
Cjipptocreok FJårTvårmBBystem
Vridapfåll DN 300
Priira rfrtf »:»MJ-
" "m- «
Enkalsldto iryckvfaiare med långa röf; BnabbsekHonenno
Fignr 18: Flttdcsäiidring vid sekilonering med spjäll med DN = 300
-

-
-
-
-
•
-
— ^
w
CrtpptoawK F]ånvårm«yatem
PfiGDN 25O'
t
-—^
»i
•C
Enkalsirfg trycfcvixtare med långa rör snatfcuktioneiirig
Tul«--5C
Figur 19: Tryckspikarna* stoilzk n,1r ^kiiuncriin^cii ulforM med en veni il av lämpligare siurkk (jch
karaktcrlsuk
-
-
un
-
-
CW»o«»k FUnvlmasralam
• i * ' ' PRGDN250 ' ""•""'"' a: " 1 """ "
YA
u in m u amm ta :o
Enk*skflfl tiyckvåxtar» matj långa rfr: inabbssköonerlno
Figur 20: Flödesäodmigtn viU sekliijncring mcä lämpHgafc sUfEck i>ch kHraklKhsHk
J
*
-
-
1.
«M

7 Slutsatser
27
Tryckväxlaren ger fördelar vid normal drift jämfört med en värmeväxlare dä den
ger både lägre re lurtemperaturer i systemet och lägre flöden. Även en lägre
framlcdningstemperatur möjliggörs eftersom man inte behöver kompensera för
sådana värmeförluster som uppkommer i en värmeväxlare. Då rören i de tre
tryck växlarutformningarna hålls mycket korta och en avsiktlig sektionering under
normal drifl utförs, uppstår endast mycket små tryckstörningar-
Om det istället är ett larm som utlöser sektionenngen och denna initieras samtidigt
som störningen inträffar {venfils läng n i ngstid en sekund), utgör Iryckväxlarcn också
ett bra skydd mot oönskat höga tryck i nätets lågtrycksdeL
När rören i tryckväxlaren far en ändlig längd blir tryck växlaren känslig för val av
.storlek och karakteristik hos sektioneringsvemilenia. Dä avsiktlig sek ii one ring
utförs uppstår tryckspikar i kopplingsledningama och en tryckvåg breder ut sig.
Storleken på dessa tryckspikar beror dels på sekiionerings ventilemas utformning,
dels pä graden av asymmetri i iryckväxlaren. Med lämplig! vuiUzi ventiler kan (för
givna rörlängder) den tryckvåg som uppkommer mini me ras.

Referenser
[I] Gustafson, B-A. Trycktransienier i rörsystem. Kompendium 1993/94,
Institutionen for Ternio- och Fluiddynamik. Chalmers Tekniska Högskola,
1993/94.
[2] Gustafson. B-A. Pipe Flow Caladations - Steady Flow och Pipe Flow
Catctdmitms - Transient Flow, 1994.
[3] Werner, S och Fredriksen, S. Fjärrvärme. Studentlitteratur, Lund, 1993.
28

Appendix
A.1 Stationära jämförelser
Bilder över stationär iryckhöjd för Cripplecreek med värmeväxlare och
tryckväxlare med korta rör för uieiemperaiurerna -15T, ±0"C och+15"C:
»
-
-
:
D
Figur Al: Trycfcväxlaie
-
-
•
-
. . .
29
CFlppteöwk FJinviimwyitBfTi
W «7 J-
ID Jtkff ^1 U
Trydwäidam: ittöonår iryckhqdaUld
Tum-15 C
-
•
m
i.
-
-
;

IB
m
m
-
-
-
-
.
-"
Figur A2: Tiyckvaxlaie
IB
40
,»
«
*
-
-
-
-
-
-,
Figur A3: Tryckväxlaru
hilx
B
30
CrtpphKf«kF)»mlimfliyatam
z^=-—
U Ul Ul
m ib» u ja
Trycfcvixlare: etUiQnår LrycKhöfdAbkld
Cripplocreolf fliirvSmwiyilBin
Ul MF H
10 Ktjp 11 LO
Tuta -+15 C
a\ 31-nr-Di -
-
s-
-
J
hur» ftC-H(D
E1-DF-D1 -
-
"
«
-
w
w
«
•
•
•

Figur \A\ Värmeväxlare
-
:
•
«
Figur *S. Vitnneviixlaie
-
-
:
•
.
.
i- r
-t j^
r ^*- »••*
-
-
-
-
•r—-»_
•
i—-—'
»i «•,
31
Cripp*cr»k F^invlmnnyatan
w m SM
ID xioi ii ia
Vårmovixisns; sWkmår tfycKhA^sbU
CipplKreak F^invirmesystam
p=-—
w ur w
Prur-MC-Sf
ID XVI 14 U
VåmisvJjdara: Jtsöonft: iryckhfydsblld
"—
si g* ni »i —
j
a"
«
-
:
J
-
-
J
:
•
•c

•
-
-
-
.
-
T
Figur A6: Väimi:vidJilare
*
W M min ' ' ii^mw-s Hh-n-IT-li' -
«.
ui Sto a/a KU un
SS m Xtm Ii ID U
VlmwvIxlMrw rtUlonlr irychh^dsblld
TuM-+15 C
Temperaturerna 1 systemet vid driftbilen -15*C. ±0"C och +15'C. Observera att
tryckviixlaren inte ger upphov till några tcmpcraturFörlusier sä som faltet iir vid
värmeväxlardrifL.
Figur AT; Tryckvönlare
-
-
•
CrlpplecmK FJtnvimwystem
bpuTG »mm WC.B BI:II-PJ-I1 .
f •". f f 4" , ""
H U II Ik 11 ID tt
Trydniitare; IKTpenKud&doliiiiii]
TUW--15C
-
-
j
-
-
-
•
*
-
*

Figur AS: Tiyckvaxlare
Figur A9: Tryukväxlari:
:
•
;
-
-
-
-
•
ro
33
US B» H
ID Jbn 11 U
Crpptacrwk FJånvtnrwsyatem
»'•Ii- HC •
HHTC ' ' PriifM nc-&f m ^i-nf-ni -
ua us sv SM s*n
OS 1J Jtbn IB Zfl IS
TiychvlxtafB: »[rp*r«UT«fdalnlnQ
T\IIB-*1SC
-
-
•
•
-
J
:
•
;
*
-
*
-

Figur A1Q: VJrniCYäxldri;
*
:
-
•
*
-
-
-
•
•
r •
-
-
-
Figur All: Väremvaxlare
*
CriHJlwwek Riirvåimeiyswin
SJll U3 | SAS SfJ SM ( SAn
OJJ 01 m rim n in as
VimrniidBA: iwnpenULJriOFdalnlng
CripfilKnsk qånvlmwsyjiem
au as SJO SM 5*11
Oi 10 Wm H 10 25
VArmevAxlsre: tenpermurflfdeinlrfl
-
:
1
J
-
-
-
-
J
*
*
-
-
I.
-
•

FifinrAia: Värmeväxlare
35
CrippfeOHk RlmiårmBEyiUn
t it
u m IB* ii u
KftmWZ-W Blil-IJ-li _, I*
A.2 Stationära tryckhöjder Över tryckväxlare med långa rör
Bilder över stationär [ryckhöj d för Cripplecreek med tryckväxlarc där rören har
ändlig längd för utetemperaturerna -15"C, ±0T och +15"C:
Figur A13; TrycXväxJare med länga rik
CriFfWotofc FHminuMyrtBm
*£. ^L
DB U K ]h Ii IP U

m
I
-
-
:
; .
•i—«—
;-ku\
-
-
36
1
Crfeptacrwk FJånvIrmwystorn
u u u xm
EntetakNg !ry««ftjtlora mad långs
Figur A14: Tryckväxlare med länga ror
..
•
-
-
•
r"
-
WppBereeli Flinvirmwystein
fr*,,— PK-B H1:SI
" — —
||^ HnlE ' ' Fri|r*n PFC-» ÉD 11-DT-m' -
a
Figur AI5: Tryck växlarn mtd långa lör
BUI us av ui »II
05 11 ^ U 10 U
Enkaltltfg iryckvixlan med länga för stationär iryckhöjdsbikl
Tum-+15 C
"
;
-
-
-
•
:
«
-
»
•

37
A.3 Tryckvågor runt ventilerna vid snabbsektionering
De trycfcvågor som uppstår vid seklioneringen i den enkelsidiga tryck växlaren,
med dimensioner införda i beräkningarna, illustreras nedan. En övertrycks våg
vandrar ut frän uppsirömssidan på ventilerna dä flödet där bringas till noll. På
nedströmssidan utgår samiidigi en undertrycksvåg. Storleken pä dessa vågor beror
av ventilens storlek och karakteristik.
U 11 El U ^ ^ *9 U
Figur A16: Tryckvågor vid aefcrimieringsvenOl SI pä framledningen
-
m
• •

Figur A18: Trytkvågur vid ventil S3
\
38
Crfpttocrevk FJIrrvI/mwYstem
VA%#IDN300
lwétim flrll B> M.Dl-lt _
Enketeldlfl trydndxlara med l#n@a rör: ansbb»ktionaring
Cripptecrwk FJånvårmMyateiT!
- H-X ' pflGDN250 ' """ "''"t 0 "-" 01 ' ~
•*Ol«dnor*i* SI
an in u 30 w - ) 4= so
EnkefaldTo lryclcvlxlv« med lAfiQN r6r. snBbb»UiOn«rinQ
Figur A19: Tryckvägor vid wktionerjngsventil SI på fraiuledningen
V

t*
1-
m
m
*
r
-
•
•
39
CfariKrak FJånvifmoayatmn
Hwu ' PRGDN2S0 "••"- ""'"=»•»•«'-i
J
U 1J3 U U ^,^_ ID LD
Enkftiskflo bycfwåxku* m*d långa rör; snabbsaktJonering
Figur A10 Trjckvågor vid sekticmcfing&venbl S2 på reimledningen
-
-
•
*
Figur A21: Tryckvågor vid vciiiil S3
-
•
•
Cripptoaw* ninvfinnflsyDteni
u 10 u 10 ^ ^ aa sn
Enkalsidig trycJwfcflsra mod Långa rflr: sr^bbsaköon^rTia
J
*
m
t.

A.4 List of illustrations (in english)
1 Backeround
Figure 1: Cripplecreefc district beting system
2 Comnarisons al steady state
Figure 2: The original heat exchanger is replaced hy a pressure separator
Table 1: Comparison between flows in Ihe low nressure zone; heal exchanger
contra pressurc separator
Table 2: Tern perature differences ovcr heat exchanger. forward and re tum
side [C]
3 Dilfercnt modets
Figure 3: Singlc sided pressurc separator
Figure 4: Double sided pre&sure separator
Figure 5: By-passed heat excbangcr
4 Intentioner sectioning
Figure 6: Intentional sectioning with a single sided pressurc separator
Figure 7: Intentional sectioning with a double sided pressure separator
Figure S: Inientional sectioning with a by-passed heat exchangcr
5 Sectionine imtiated hy an alarm
Figure 9: Main distribution pump irips. Tlie pressurc separator rcmaiiis passive.
The forward pressurc at tJic produetion unit is kept ulrnost tonsianL
Figure 10: Fast secEionäng protects ihe low pressurc zonc from high pressurc
*
Figure 11: Very fasi siop of a pump when thc pressurc sepaiator rcmains passive.
The pressurc in Ihe local nct is hcld by the retum pipe Eo the main nel.
Figure 12: Fasi seciioning protecis Ehe local nct from low pressurc waves
Figure 13: HndX and H^,^, when the pump in Ihe low pressure /one irips and the
pressure separator rcmains passive
Figure 14: Fast setdoning protects thc low pressure zone when the local pump

6 Consequenses of pipe dimensions in the pressure separator on safetv asoects
41
Figure 15: Lengths of the pipes in the pressure separator that have been introduced
in the computations
Figure 16: Pipe head distribution över a single sided pressure separator whose
pipcs have a finite length
Figure 17: The aroplitude of me pressure peaks when the secfioning vaives are
butterfly valves, DN=30()
Figure 18: The c hänge of tlow at ,sectioning with butterfly valves, DN-300
Figurc 19: The size of the pressure peaks when the sectinning valves have more
suitable sizc and characterisues
Figurc 20: The t;hänge of flow at sectioning with valves of morc suitable size and
characteristics
Al Comparisons at steady stacc
Figure Al: Head diagram of system with pressure separator. T^^^=-l5'C
Figurc A2: Head diagram of system with pressure separator. T^,,^^=0'C
Figure A3: Head diagram of system with pressure separator. T^^-4-15 C
Figure A4: Head diagram of system with heat exchanger. TMldprj=-lS"C
Figure A5; Head diagram of system with heat exch anger. T^,^,=tlC
Figurc A6: Head diagram of system with heat exchangcr. Tgilh,1Me^+15T
Figure A7: Tcmperaiure disiribution of system with pressure separator. TDUtdom=-15 w C
Figure A8: Temperature distribution of system with pressure separator. TailldDM=E)X
Figure A9: Tcmperaiure distribution of system with pressure separator. T01flJtM=+15"C
Figure A10: Temperature distribution of system with heat exchanger TouCdM=-15"C
Figure All: Temperature distribution of system with heat exchanger. Ta[lfdMr=0"C
Figure A12: Temperature distribution of system with heat exchangcr. TDUId

CHALMERS TEKNISKA HÖGSKOLA
Institutionen för Termo- oth Fluiddynamik
< ^
\53%ä5*
^

Sammanfattning
Tryckväxlare används för att möjliggöra olika trycknivåer i olika delar av en
fjärrvännenät. Vid normal drift separeras trycknivåerna med hjälp av strypning
och pumpnäng. När en oväntad driftstörning inträffar, kan de olika nätdelama
skiljas ät hydrauliskt genom snabbsektionering och pä sä vis skydda de delar av
OänvärmanmeL som inte tål höga tryck.
Denna rapport är en fortsättning på "Tryckväxlare - en beräkningsteknisk studie,
del I" och avser att behandla tryckväxlare i situationer där felfunktioner,
fdmanöver eller annan oväntad händelse drabbar tryckväxlaren. Exempel på
sådana händelser är felsignal till reglerventilcn, scktionermg i huvudnätets
returledning med öppen fram ledning, start av en trycks tcgringspump i huvudnäiet
och stopp av det lokala nätets cirkulations pump. Dessutom undersöks inverkan av
dålig samstämmighet mellan sektionerings ventilerna-
Alla simuleringar har utförts för ett teoretiskl fjärrvärmesysTem utlagt för typiskt
svenska förhållanden. Del bestar av ett huvudnät där vänneproduktion sker och ett
lokal i näl. Det lokala nätets trycknivå tilläts inte ligga lika högt som huvudnätets,
varför nätdelamas olika trycknivåer separeras med en tryckväxlare. T de fall då
snabhscktionering utförs till följd av en störning, utlöses den av en tryckvakt som
är placerad på det lokala nätets framledning. Ventilemas manövertid är en sekund-
Vid felsignal till reglerventilen och sektionering i returen kompletteras
beräkningsmodellen med en säkerhetsventil pä framlednängcn till det lokala nateL
Om snabbsektionering utlöses vid samma tryckgräns som säkerhets ventilen öppnar
kommer flödet ut genom denna alt bli både mycket litet och kortvarigt. Vid
jämförelse med ett direktkopplat system där säkerhetsventilen ar den enda
tryckavsäkringen inses att säkerhetsventilen kan göras mindre i tryckväxlarfallet
tack vare att flödet genom säkerhetsventilen blir sä myckel lägre.
Vid start av en tryckstegringspump eller stopp av en cirkulationspump kommer
det lokala nätet att skyddas av en snabbsektionering, men även nar tryck väx låren
hålls passiv dampas störningens amplitud. Detta innebar att risken för att små
störningar skall utlösa onödiga snahbscktioncringar är låg.
Tryckväxlarc med korta rör är okänsliga för dålig samstämmighet mellan
sekn oncringsventilcrna förutsatt att den ledning där ventilen stänger sist inte ger
en för hög tryckhållning till det lokala nätet. För enkelsidiga iryckväxlare
förutsätts dessutom att 53 öppnar samtidigt som en av ventilerna SI och S2
stänger.
För tryckväxlare med långa rör ar däremot samstämmigheten mellan
sektionerings ven tile ni a viktig. Del beror pä att den ventil som börjar slänga först,
ensam måste utföra det accelerations- och retardationsarbete som de tvä
sektionerings ventilerna annars skulle hjälpas åt att göra.

Summary
Press urc separators are used to make differenl pressure levels possible in different
parts of a district heating system. Tn normal operation Uie pressure levels are
separated by throtlling and pumping. When an unexpected disturbance in the
system oceurs Ehe different parts of the system can be hydraulieally separaied by a
very fast sectioning. In thai way the parts of the district heating system that are
sensitive lo high pressures, can be protected.
This report is a coniinuation of "Tryckväxlare - en beräknings teknisk studie, del I"
and intends to deal with pressure separators in siluations caused by unexpected
events, Examples of such events are an incorrect signal to !he control valve, a
closure of the return pipe of the main system leaving ihe forward valve open, a
start of a bo os ter pump in the main system or a s udden stop of the cirkulation
pump än the local nei. Furihermore, Ihe consequenees of bad timc matching
between the fast closing sectioning valves are investigated.
All simulaiions are made in a simple district heating system. The system is a
theoretical model designed for lypical swedish conditions. It consists of a main
network where ihe heat is produced, and a local network. The pressure level in
the local system is not allowed to be as high as in the main system. Therefore the
different pressure levels are separated by a pressure separator. In those c åses
where fast sectioning is causcd hy a disturbancc, the sectioning is iniiiatcd by a
pressure guard placed al the forward pipe in the local net. The valve maurcuvrc
time is one second.
In the cases with an incorreci signal to ihc expansion valve ur sectioning in [he
return pipe, a safety valve is added to me compuiational model. The safeiy valve
is, just like the trcated devicc, placed al the forward pipe än the local nct. If fast
sectiomm: is initbted at the same pressure as the safety valve opens, Ihe flow oui
through the safety valve will be small and lasi only for a very short lime. If you
comparc a directly connccied system where the safety valve ts Ihe only protection
again t high pressures, with a system with a pressure separator, you can see that it
is possäble to make the safeiy valve smaller in ihe latier case I hanks to the much
smaller flow Ehrough the safety valve.
When a booster pump starts or when a circulaiion pump stops, Ihe local net will
be protected by a fast seeiioning, but even if Ihe pressure separator is held
passive, the amplitude of the disiurbance is reduecd. This means ihat the risk of
unnccessary sectiomngs, caused by small disturbanecs, is low,
Pressure separators with short pips are insensidvc to non-identical manoeuvres of
Ihe two fast sectioning valves as long as the pipe with the last closing valve does
not hotd a too high pressure for the local net. For single sided pressure separators
it is also necessary that S3 opens al thc same time as one of Ihe valves SI and S2
For pressure separators with long inlem al pipes the fast sectioning valves should
act simultaneously. This depends on that the valve that firat starts to close, alone
has to perform aJl ihe acceleration and relardation work that the two valves
otherwisc would do together.

Innehållsförteckning
Sammanfattning *.,.--. i
Summary ii
Innehållsffirieckning iä
Förord ^ 1
1 Bakgrund : 2
2 Skillnader i iryckavsakring med och utan tryckväxlare . . ,.v •. , 4-
2.1 Allmänt *&*'.*- 4
2.2 Felsignal till reglerventilen : 5
2.3 Sekiionering i returen 7
3 Inverkan av dålig samstämmighet mellan sektionen ngsvcntilcrna 12
4 TryckviixlarkoppHngen vid snabba förändringar utan snabbsckiionering , . , 19
4.1 Allmänt . _, ._ 19
4.2 Start av tryckstegrings pump 19
4.3 Stopp av cirkulationspump 22
5 Slutsatser 24
Referenser 25
Appendix .....;.. . tii •••-•i,;* ,..' ; = ,.;,:.s •1*^-i'*"2$
A.l Olika utförandeforracr . .** _..._.,,,%. %
A.2 Stopp av cirkulationspump 29
A.3 Felsignal Ull reglerventilen ,.., T 29
A.4 Scktioncring i returen : 31
A.5 Inverkan av dålig samstämmighet mellan
sekiionerings ventil erna ....... . ^ . ,.. ; 33
A.6 List of illustrations (in english) ..,......._. 41

Förord
Arbete! bakom denna rapport har skett på Institutionen för Termo- och
Fluidtlynamik, Chalmers Tekniska Högskola, under handledning av Bror-Arne
Gustafson,
Jag vill rikta etl stort tack till honom För all stöd och hjälp under arbetets gäng!

1 Bakgrund
2
Tiyckväxlare används för att möjliggöra olika trycknivåer i olika delar av ett
fjärrvärmenät. Vid normal drift separeras trycknivåerna med hjälp av strypning
och pumpning. När en oväntad driftstörning inträffar, kan de olika nätdel ama
skiljas åt hydrauliskt genom snabbsekt]onering och på så vis skyddas de delar av
fjärrvärme nätet, som inte tål höga tryck.
Simuleringar med tre oläka iryckväxlarmodellcr vid normal drift har utförts för ett
teoretiskt fjärrvärmesystem utlagt för typiskt svenska förhållanden. Systemet
består av ett huvudnät (zon A) där värmeproduktionen sker, och eil lokali nät
(zon B). Det lokala nätets trycknivå tilläts inte ligga lika högt som huvudnotcts,
varför de olika trycknivåerna separeras med en tryckvä*lare,
Fjärrvännesysicmet Cripplecreek illustreras i Figur 1 och dess stationära
tryckhöjds bild i Figur 2.
Network
ZmA /
'rC
Layout
1.7
1
-t-i
Figur 1: Laycjm och kc^plingsschemi ftir Cnpplwnsck rjärrvännesyhteni sned cukelsidifi uyiiväxlare

-
-
:
0
•
[
-
:• T-
1
* *
1.
1
- — - —
"
horu PiC-U
. — "
Figur 2 Tryiikhfijdsblld över Cripplecreek fjärrvännesysteni vid TtBl = -5"C
Tryckväxlaren ger fördelar vid nurmaä drift jämfört med en värmeväxlare då den
ger både lägre reiurEemperaiurer i sysiemet och Jägre flöden. Även en lägre
rramledmngstemperatur möjliggörs eftersom man inie behöver kompensera för
sådana tcmperaiurRirluster som uppkommer i en värmeväxlare.
Tryckväxlarens egenskaper har behandlats i ett tidigare arhete och redovisats i
rapporten "Tryck växlare - en herakningsicknisk studie, de i I" [2]. Där redovisas
tryckväxlarens funktionssätt i olika utföTandeformer med avseende pä såväl
staii onära egenskaper som egenskaper vid snahhscktionering.
De insiationära Tall. som då studerades, avsåg "avsiktlig sektäoncring". dvs normal
sektionering föranledd av t ex normall underhäll, och "sektionering ullöst av
larm", dvs scktionering föranledd av en driftstörning. 1 det senare fallet förutsattes
dock alt driftstörningen detekterats vid den plats där den uppstått och således var
känd för tryt;kväxlaren, åtminstone några tiondels sekunder innan tryckvägen
ankom till iryckväxlarstatiouen. Vidare studerades inverkan av tryckväxlarcns
interna rörlängdcr på funktionen. I samtliga fall uppvisade tryckväxlaren utmärkta
skyddsegenskapcr. För en mer detaljerad redogörelse hänvisas Lill ref [2].
I föreliggande rapport redovisas resultatet från fortsatta silkerheESSIudier. Dessa
behandlar situationer vid felfunktion, felmanöver eller annan oväntad händelse
som kan tänkas drabba tryckväxlaren utan förvarning.
-
-
-
:
-
:
-

2 Skillnader i tryckavsäkring med och utan
tryckväxlare
2.1 Allmänt
Händelser som kan orsaka högt tryck i det lokala nätet, är t ex om reglerventilen
RI (Figur 31) öppnar på grund av felfunktion elter om sektioneringsvcntilen A54
(Figur 1) stängs med öppen framventil, dvs pä grund av felmanöver. Dessa tvä
händelser skall nu studeras närmare och illustreras genom en jämförelse mellan
två direktkopplade system varav det ena saknar tryckväxlare.
Tryckav.säkrmgen i eu system utan tryckväxlarc skulle kunna ske med en
säkerhetsventil, placerad på lägtryckzonens framledning. Säkerhetsventilen öppnar
vid eu förutbestämt värde, och släpper ut så mycket flöde att den tillåma
tryckgränsen inte överskrids.
" * - *
huvudnås
Dlrektkopplat systam med s&terhatsventil
»®
Figur 3: Principiell tryckltöjdrftirddtiing i au diicklkopplal system man [lyctvMxlare
Även i systemet med en enkclsidig tryckväxlarc införs en säkerhetsventil som en
extra säkerhetsåtgärd (Figur 35).
Simuleringarna ar utförda vid TDfc = -5"C och gränsen för tryckavsäkring vid
denna temperatur sätts till 60 mvp. Reglerventilens totala gänglid aulas vara
100 sekunder.

2.2 Felsignal till regterventilen
N3r reglcrventilen börjar Öppna, minskar dess tryckfall och tryckhöjden ut till det
lokala nätet Ökar successivt allteftersom reglerventilen öppnar.
I systemet med säkerhetsventil som enda tryckavsäkring kommer trycket ut till del
lokala nätet att stanna under tillåten gräns (se Figur 37) om säkerhetsventilen är
tillräckligt stor, men flödet ut genom sökerhets ventilen kommer alt bli stort och
långvarigt.
-
-
-
m
-
-
QffferrHfc FJtfTvåima^iWm
IwA^rgtn fl dH UtaM rim
^ _ — — - — — - ~ ~ ~ ~ ~ ~ ^
M HB •£ 100 l&r,^ 4U
" *
— -
DlmktioiffiEA lyatem m«d sflkaitieltswitll; fstalffiÉJ Un laalarv&illl Hl
Figur 4: Flöden i til direklkcpplal system »lan (iyckväxlare
En tänkbar åtgärd skulle kunna vara alt frysa regleringen i samma ögonblick som
säkerhetsventilen öppnar. Det visar sig i simuleringarna att i sä fall elimineras
flödet ut genom säkerhetsventilen helt (Figur 5, tryckhöjder i systemet, se
Figur 38),
T nästa exempel kommer dock samma åtgärd att ge upphov till maximalt utflöde
och är därför ej tillämphar.
•
•
•
-
m

a*pb«wkfpnvånn*va**n
•ar 1
DfetfotaRtai vymn nwJ ilbih •ftfeUgrMimngbrwiBHi
latftrtnpnfiysH
FJ^ur 5: Flödet ut genom sakerhelsventilen elimineias när regleringen fryses
1 ett system med tryck växlarkoppling kan flödet ut genom säkerhetsventilen
minskas ordentlige, även om snabbscktionering inte uifftrs, efier.som en myckui
stor del av tiyckökningen och det därigenom ökande flödet, tas om hand av
förbindelsen mellan fram- och returledningen. (Tryckhöjder, se Figur 39.)
Cripptt* FpRviimKymm
TV- Uti* »L.*ll _ Ml
EnkWkk%;*yamdhäu*rm*d*&h*hma**n±k*dgndiWimgbnMfaiPM
Figur *: Flöde genom iryckväxlaiiank och saterhelsventil i en enkelsidig tiyckvjixtare
W

I tryckväxla [fallet tas ännu bätirc resultat om snabbsektionering (med
ventil manövertid en sekund) utförs dä trycket uppnår det tillåtna gränsvärdet. Allt
överskotts il öde går då, tillsammans med del ordinarie primära flödet, genom
tryckväxlartanken och ingel alls slapps ut genom säkerhetsventilen.
Cift* mil gjfrvlrmtyHfn
frura Kul HLI>H-H -.8»
EnhriiUg ttydrvixh» mmd xUwnrtmnl: todtarwl 01 ntfsnvnll R1
•MäbHrtoMrirt
Figur 7: HlöUti genom UyckväxiartiinJc och nakaMsveniil' en unkciaidig liyckväxlare vid
snal?bsek.rii>ri4:rjng
(Tryckhöjder i systemet, se Figur 40.)
2.3 Sektionering i returen
När scktioncringsventilen A54 i den primära reiurledningen stängs, ökar
returtrycket.
1 det dircktkoppladc systemet minskar dä differensiryckei över
abonnentcemralerna och det totala Modet minskar. Därmed minskar tryck Fallet
över regEerventilen Rl och framlcdningstrycket till det lokala nätet höjs. Men.
rcglerventilen Rl styr i det här fallet pä konstant tryck ut till det lokala nätet,
varför den. med visst eftersläp, stänger för att på så sätt försöka att hälla
framlcdningstrycket pä en konstant nivå.
Till slut kan inte regleringen sänka framlednings trycket tillräckligt mycket för att
bibehålla önskat tryck. Då öppnar säkerhetsventilen och släpper ut en del av flödet
så alt tillåtna tryckgränser inte överakrids (Figur 8 och Figur 9).

."
m
•
-
— * -
8
' "-»
1
jmnmmtwriaiMfting
m«j BåMrtHthWiUL Hfcfoniilng»afitil -
Figur 8: Tiyckhöjd i diiektkopplat system ulon uycltvKlare
Cfftfecm* nimimwyaSiTi
" " " ' -1
flr.|r_ *'£lt a H-

9
Om regleringen fryses pä samma salt som tidigare nar en viss [ryckgräns uppnås,
visar det sig att flödet ut genom säkerhetsventilen den här gängen blir mycket
större än om regleringen inte hade frusits. (Jämför frusen reglering vid felsignal
till regäerveniilen - inget flöde ul genom säkerhetsventilen. Figur 5.)
•
-
-
-
-
-
-
•
Ci^filKnM ^årrvlriHysbm
'--
KM Bl.»-Il-It —
- ^ j rrainwnr«Bldn«MliiikM
ihilliHiliH Hilikn ^ ^ ^ ' " ^ ^ V
DtrrtkopplaE syttom rr*j fcikfttfllsvisndl; MkElonBHrgivwiiD muran Atinpar
Figur 10: Flöden i direktkopplal syätem ulari tryckva^lnre, när regleringen fry^
Allt flöde genom reglerventilen kommer då att gå ut genom säkerhetsventilen nar
sektionerings ventilen i returen är .slängd. (Tryckhöjder, se Figur 41)
T systemet med en enkelsrdig tryckväxlare med säkerhets ven til, uppstär det ett
flöde genom tanken, från retur- till framled ningen, nar trycket i returled ningen
ökar till följd av sekiioneringen i returen. I det här fallet styr rcglcrvcntilen pä
nollflöde genom tanken (egentligen konstant läge av lemperaiurskiktet i tanken)
och kommer därför att öppna upp då ventilen på den primära returlcdningen
fortsätter all stänga. När regleringen inte räcker till för att sänka
fram ledningstrycket, öppnar säkerhetsventilen och släpper ut flöde sä au givna
tryckgränser inte skafl överskridas.
Regier ventilen börjar öppna vid t=25 s och klarar sitt reglerkritcrium fram till
t-6O s. Den är helt öppen vid t-106 s. Sektionerängsventilen pä re Lurledningen *
hydrauliskt stängd vid t=88 s.
—
-
-
-
**

10
En snabhscktioiiering som utlöses vid samma gräns som säkerhetsventilen öppnar,
kommer att begränsa flödet genom säkerhetsventilen till endast en liten mängd
med mycket kon varaktighet. Sektioneringen medför au flödet i de: lokala nätet
bibehålls och att flödet frän huvudnätel stoppas helt nät reglerveiuilen (Rl) har
kwiWHrallARU^ntoi
CrftfecraikFilrrvlmwymm
^31^
ft*V« »FHI tfii-H-rl
Ei**ltWg uydw&dmm med lÉIvhBUvHitl: HkOaiwrinGwenll 1 nturan siingw
•rubbKkUorAiIno
Fipur 11: Flöden i system med enkelsidig tryckväxlare vid Bnabbiektioneriiig
(Se ocksä Figur 42)
Om dessutom regleringen fryses samtidigt som sektioneringen påbörjas, kommer
flödet i systemet alt likna flödet i det toregående fallet. Däremot kommer
differenstrycket Över reglerventilen successivt att minska när sektionerings ventilen
stänger för att helt försvinna när flödet blir noll. Flödet frän huvudnätet stoppas i
det hör fallet när returventiien (A54) har stängt. (Figur U och Figur 43)

*****?• 4Hk*H(ll»l
11
Cf^tocnMfc FJinvinnBivifcni
SSS22 S22%%r
tm *fnf 0-14-H-11 _. U)
EnWddlg irydrviidBra mod tlkflrtrtwnill: £^t>tlm>a/lnosventil I reUiran Hänger
Figur 12. Fftxkn i sytiem med enkelsidig iryckväxiare när regleringen fryses samtidigt som
Bnobrjseklinnering päbtirjns

3 Inverkan av dålig samstämmighet mellan
sektioneringsventilerna
T de hittills utförda simuleringarna med snabbsektionering i en tryckvSxlare har
det förutsatts att alla sektioneringsveniiler manövreras identiskt. Vid utformning
av en tryckväxlarc eftersträvas att snabbsektionerings ventilerna Si och S2 skall
vara lika och manövreras med samma hastighet under samma tidsperiod. Hur
viktigt är det att fullständig samstämmighet uppnås? Hur stor möda behöver
läggas ned i samhand med konstruktionsarbetet för att uppnå tillräcklig
samstämmighet?
12
Tryckväxlarcns funktion, i fråga om om länkning av flöden, ändras inte iiven om
det bara är en sektäoneringsventii som slänger. Om flödet hindras på fram- eller
remrstdan kommer det att om länkas och gä genom tryckväxlartankcn, precis som
om bada ventilerna hade stängt.
Simuleringarna är gjorda vid T(M=-5"C och med ventilmanövertid en sekund i alla
m.
För en enkelsidig tryck växlare med korta ror är systemet okänsligt för dålig
samstämmighet mellan sckii onerin gsven til em a, förutsatt att ventilen S3 (se
Figur 33) öppnar samtidigt som någon av sektioneringsventilcrna stänger. Verkan
pa systemet blir mycket liten t o m om endast en av sektäoneringsventilerna
stänger.
C*P** EVnvlmw/nfn
Enliilifcfa PyavUwK
B2dkiowViHAl4
Figur 13: TrycUiöjdsbild över system nuul enkcLudig rryckväxlarc när cnda.sE sekrionering^endl^n pä
rramlcdDiiigen slänger

13
Inte heller i den dubbelsidiga tryckväxlaren (Figur 32) uppstår del några
trycksvängningar beroende på dålig samstämmighet mellan
sektionerings ventilerna. Om en av sektionerings ven dierna på fram- eller retursidan
inte stänger alls, kan dock tryckhållnmgen från huvudnätet komma att orsaka
förändringar i tryckhöjdsbilden, som kan göra all lillåina tryckgränser Överskrids.
När endast sektioneringsventilen på framlcdningen (Si) stänger kommer
lågtrycksn&tel all tryckhållas av returledningen Lill huvudnätet vilket i det har
fallet inte innebär för högi tryck till del lokala nälei. En liten trycksvängning
uppstår däremot när flödet genom den pump, som håller lägirycksnätct på önskad
nivå, blir noll och pumpen går upp i dämda punkten.
r.
Citplootttt F|4n**rmwytfem
fina »rnr ED-I'-IB-n
diflg wniAnvr^hat meMn Mkfonarinflsverrtikf na - S2 sUnger Inta alb
Finur 14: Del liikala nätcl rryckliäils av fedrleJnJn^nii [ill huvudsätet naf 3ek!ionering,svemikii pä
relurlcdningen Inte &(ang«
Oro det däremoi bara Hr sckiioneringsveniilen på remrsidan som slänger (52),
kommer det lokala nätet att iryckhållas av frairjledningsiryckei efter den Törsta
reglcrvenlifen (Rl). Detta beror på alt det inte blir något tryckfel genom
reglerventilen (R2) när hela det primära flödet går genom tryckväxlartanken (TI)
och det sekundära flödet gar genom tanken (T2).

-
II
^1
II l^^l IIIII II
Figur IS: Del lokala nölet tryckiälls av framledningen Ull huvudnalet nBr seklionenngävemiliiii pä
framlttlntagen inte hänger
En förbiknpplad värmeväxlare med korta rör är inte heller känslig för dålig
samstämmighet mellan sektioneringsventilerna, inie ens om det bara ar en av
ventilerna som slänger Den skillnad i tryckhöjdsbikl som uppstår beror på att
tiyekfallct över värmeväxlaren ökar dä systemel slär om Lill vanneväxlardrift vid
scktioneringen.
QU>*u"* fymiiiMmjMmu
Figur 16: Tryckhöjdsbild övci sysiKm med föibittipplad värmeväxlare oäf tmla&l wkli^ncnngsvendkn
Analogt om Si inte slänger.
-

15
I systemet med den cnkelsidiga tryckväxlaren med långa rör (Figur 34), blir
samstämmigheten mellan sekUoneringsventilerna viktig. Simuleringar har
genomförts då stängningen av seklioneringsventilen på ietursidan (S2) förskjuts i
förhållande till sektioneringsventilcn på framsidan (SI) med olika intervall (0,1-
0,5 sekunder). Man kan se att ju mer stängningen av S2 försenas, desto mer måste
SI arbeta och desto större blir tryckvagorna runt den stängande ventilen och
därmed även i resten av systemet.
Analoga resultat erhålls om stängningen av sektione rings ventilen pä framsidan
(SI) försenas i förhållande till retursidans sektionerings ven til (S2)h dvs ju mer
stängningen av SI försenas, desto mer måste $2 arbeta och desto större blir
tryckvågorna runt den stängande ventilen och därmed i resten av systemet,
(Figur 44 till Figur 48)
Tryckförloppet ute i nätet blir dock olika beroende pä om det är SI eller S2 som
utför huvudarbetet under sektioneringen. Om Si är den ventil som börjar stänga
först, kommer det lokala nätet uti påverkas av undertrycks vägen som utgår Iran
S Is nedsirömssida. Om istället stängningen av 52 börjar först, kommer det lokala
nätet att påverkas av övertrycksvågen som utgär frän S2s uppströmssida. (Figur 55
till Figur 59)
CriFpt««Bt< F^åfTvlnnMyal&fn
•u**ivw«ai«iiu
^ f
PRQDN2S0
TriVH |inf m:il-H-il
Er^eliVflfl byefcvfixkr-o m&d Idngs Ar
fuMsdndlg aamiiåmmiflho! rWler EekikineilnananEUsina
Figur 17: Fullständig samslhmmifiliel mellan sckUnneriogsveiiUlöna
#"

•
&
-
-
•
18
• '*** H4» ' niQDNSSO ^v# " cl ' •si"-"-"* ' -
•
•
HdanrtvMitai
L J
BD ID U 11 It* wc 49 U
Erk)f*J*Jffta trfOwktimiB m#d Unga iGr
dålg HmsttmniUvt mallBn vUlorwkignHnälKnA
aaÄdrddO.JirelalMSI
Figur IS Dålig samstämmighet mellan sckUojicfiiigsveiible/aa
*
-
:
•
DD 1D 2D U ItlBIK U ID
Enkslildlg työtvisla med Unga i6n
dtDg wmflåmmTahe? meUBn seMbnsdngiwnlikmå
S£lficH(dO,2«retalMSl
Figur 19. Dålig sainsESmmigfiet mellan äekuoiiöingsvenulefna
;
-
•
m
-
-
-

-
-
-
•
•
t-
17
00 IA U KB nmmc U ill
EnkaMdlg Syr+vlxtan nwl Unga tOn
dUlg unulinilnlQlisl m**ri wktbnarGgivonlllemi
S2«ndr(tä 0.3 • ntahl SI
Figur 20: Dålig samstämmighet mellan seklionenngsvennlernn
«
:
-
Cdppbcmek FJtnvlmBsystom
• Wi H-U PAG DN 250 '"**" ir " f •-"•«••» -
[
-
, „ , v -«*"i'
iSTJiftw*"""" 1 " iwrt«wO*m4Hiflnn
OC I* 10 Ul Mn « U
EnkekMp tryärvtxlBm rn«f lårga rttr.
dålig uniilinimighst meHan o@Wowfimggv*nTl»mm
S?«nJiö(dO,4ir8laflvtSi
Figur 21: Däflg j^amMiainmighirl mellan ^ikmerlngsvenblerna
J
:
-
-
-
, -1

-
;
*
-
18
00 11 £1 M 1W* &0 10
EnkabJdta iryetariidw mad Ung*, r&r.
dåTid ttmilånimlgriat metan Mfc&vMrtngiwitllflnu
Figur 22: Dålig MmBUunmlgliei mellan sdaioneringKvetitiltiraa
-
-
;
-
J
Analoga resultat erhålls också ftir dubbelsidig tryckväxlare och förbikopplad
värme växt are med långa rör.

*
4 Tryckväxlarkopplingen vid snabba förändringar
utan snabbsektionering
4.1 Allmänt
Start eller stopp av en tryckstegringspump eller en cirkulationspump Sr exempel
på snabba störningar som kan uppslå i fjärrvärmeniit. Det är tidigare visat (ref [2])
all snabbsekiionering skulle skydda det lokala nätet i sådana fall. Del kan dock
vara av intresse att veta vad som händer om man läler störningen gå förbi
tryckväxlaren utan a!t sektionering utförs. I vad mån kommer tryck väx lårens
existens att påverka störningen?
Jämförelser görs mellan två olika system - ett direktkopplat system och ett syslem
med en enkelsidig (men passiv) tryckväxlarc (se Figur 30 och Figur 31),
Tryckändringarna antas ske sii snabbi atl varken reglerventilcn (Rl) eller
abonnentccntralernas ventiler hinner reagera i något av systemen. Simuleringarna
är utförda vid T_ = -5t.
4.2 Start av tryckstegrings pump
Då stan av en [ryckstegringspump simuleras med en hastig varvulsökning hos
huvudpumpen, visar jämförelserna att tryck växlarkopplingen har en dämpande
effekt på störningen, dvs all störningens ampHlud minskar nar den passerar
tryck växlaren.
I systemet ulan tryck växlarkoppling när tfverUycksvågen ui till lågirycksnaicts
fram led ning med stor amplitud, samtidigt som den del av vägen som gäll genom
den första abonnentcen trålen, när låg trycks nätets re lurledning med lite lägre
amplitud.

Criflttfcr—fc Fj*n**im«yngm
100 lfc*K ISD
DfrvMUffttT lyflBm: Hart av trvdotoflrinQipun*]
* V» I"" BH'M -i
Figur 23: Tiyckhöjdcr i ei[ direklfcopplal system utan tryckväxlare när en liyLkKieBringRimnip Hfartsus
Cilppiecfwk FJårrvåimaaytfem
WFn* Q*» ftiiru ir.1l B:!ln||-n -, W
nvHtOilrti m *K VKH mm

21
I systemet med den passiva tryckväxlaren uppslår det en tryckdifferens över
tanken. Detta beror på all tryckökningen till följd av varvtalsökningen, är större i
fram ledningen än den i returledningcn. Vid antagandet alt reglervcntilen (Rl) inte
hinner reagera ger denna tryckdifferens upphov till ett flöde genom tanken, frän
fram- till retursidan (varvid differensen elimineras). Därigenom påverkas inte det
lokala nätets fram ledning av en lika stor iryckökning som ökningen före
tryckväxlarkopplingen antydde.
&itatauig irywåxw» rart v rygmigMngipuw
—— ,"' »H-u-il -
Fiffir 25: Tiytlchojder i ett n>^tem med enkelsidig iryckväxlaic när cii [fyckstegrmgsimmp slutas
-
-
m
-
-
-
H U •• * • • 111
•
•
,-1
Figur 26: Flfide i cu syslcm med enkElsiUig iryckvaxlare nar en H)i;k^[eghn«^^uinp startas

4.3 Stopp av cirkulationspump
22
Ett stopp av det lokala näleis cirkuJationspump orsakar kraftiga [ryckvågor frän
lågtrycksnätet. Snabbsektionering i ett system med tryckväxlare kommer att
minimera påverkan i fjärrvärmenäiet [2], men även då tryckväxlaien hålls passiv
kommer själva kopplingen att dämpa tryckvågoma jämfört med ett direktkoppJat
system utan tryckväxlare.
Nar cirkulationspumpen trippar kommer, i första Ögonblicket, en övertrycksvåg alt
breda ut sig uppströms om pumpen (sugsidan), och en undertrycksvåg att breda ut
sig nedströms (trycksidan).
I systemet utan tryckviixlariank kommer civeriiy eks vågen att vandra i
returledningen, genom abonnentcentralema, och nå lågtrycks nätets framledning
efter en viss tidsfördröjning relativt pumpstoppet. Undertrycks vägen frän pumpens
nedsirömssida går direkt ut till huvudnaiet (Figur 27).
-
• -
u «D iw^ iu JU na
Figur 27: T^ckhujtter i en djrcktkopplat syslem i3ian tryckvaxlaru vid stopp av cukulaiifin&puiiip
Flödet I lågtryckszonen minskar när cirkulationspumpen stannar (Figur 36). Det
lokala nätet tryckhålls genom fram led ningens direktkoppling med huvudnätet och
eftersom tryckfallet över reglerventilen minskar vid minskat flöde kommer
tryckhållningen av Lågtrycksnatct att ligga lite högre än tidigare.
•
•

I fallet med den passiva tryckväxlaren innebär förbindelsen mellan fram- och
reiuriedn ingen, att den undertrycksvåg som breder ut sig från pumpens
nedsträmssida nar framledningen nästan omedelbart Denna undertrycks våg
motverkar den överirycksväg som vandrar genom abonnentcentralcrna med
resultatet alt det lokala nätet inte påverkas lika starkt av pumpstoppet.
-
-'w
-
-r- 1
.
—^
23
•1 V IhriH ml tå tå
Figur 28 Tryck tifijdcr i ett system med enkelsidig cycfeväslare vid stopp av rirkulaiioiispump
UndertryLksvägcn frän pumpens nedstftfmssida orsakar också etE flöde genom
tryckväxlartanken vilket gör atc det totala ilödct frän huvudnätet till lågtrycksnatct
bibehålls. Därigenom kommer uckså tryckriållningen av det lokala nätci att vara i
ston sen oförändrad.
-
-
— -
Figur 29; Flöde i system med enkelsidig tryLkvkUaie vid alnpp av cirkulalionspiirnp
-
.
•

5 Slutsatser
24
Händelser som orsakar för högt tryck i det lokala nätet är t ex om en reglerventil
öppnar upp till följd av felsignal, eller om en sektionerings ventil i re Lurled ningen
till huvudnätet stängs utan att motsvarande sektioneringsventil på framledningen
stängs samtidigt.
I båda fallen utgör snabbsektionering (ventilmanövertid en sekund) i en enkeäsidig
tryckväxlare ett effektivt skydd mot otillåtet höga tryck. Nar systemet
kompletteras med en säkerhetsventil på framled ningen till det lokala nätet kommer
sektioneringen, om den utlöses vid samma förutbestämda tryckgräns som
säkerhetsventilen öppnar, att göra att flödet ut genom säkerhetsventilen blir hade
mycket litet och kortvarigt.
Vid jämförelse med ett direktkopplat system med säkerhetsventil inses också att
säkerhetsventilen kan göras mindre i iryckväxlarfallet eftersom flödet ut blir sä
mycket lägre när det lokala nätet skyddas av snabbsektionering.
Snabba händelser som orsakar stora tryckändringar i det lokala nätet är t ex start
av en iryckstegringspump i huvudnätct eller ett plötsligt stopp av det lokala nätels
cirkulationspump. 1 bada fallen skyddas lågtrycks nätet av snabbsektionering, men
även om tryckväxlaren hälls passiv kommer störningens amplitud att dampas när
den passerar tryckväxlarkopplingen. Detta innebär au risken för att små störningar
skall utlösa onödiga snabbsektioneringar ar låg.
För atr undersöka hur stor betydelse samstämmigheten meJlan ventilerna liar vid
en snabbsektionering, utförs avsiktlig sektionering med ulgångspunkt i eil
stationärt til Is länd. Sedan tillåts en av sektionering s ventilerna att börja stänga med
visst eftersläp - fortfarande har dock alla ventiler mantfveriiden en sekund.
Tryck växlare med korta rör är okänsliga för dålig samstämmighet mellan
sektionerings venti lem a SI och S2. För enkelsidiga [ryckväxlare förutsätts dä alt
S3 öppnar samtidigt som en av de båda andra ventilerna stänger. Man kan till och
med tillåta att endast en av sektionerings ventilerna stänger så länge den ledning
som lämnas öppen, och allrsä kommer att fungera som tryckhållning till det lokala
nätet, inte ger en trycknivå som ligger över den tillåtna.
Tryckväxlare med Långa rör är däremot känsliga för dålig samstämmighet mellan
sektioncringsventilerna SI och S2. Det beror på att den ventil som törst börjar
stänga, ensam mäsie ulföra del accelerations- och retardationsarbete som de två
scktionerings ventilerna annars skulle hjälpas åt att göra.

Referenser
[l] Gustafson, B-A. Pipe Flow Calculafions - Steady Flow och Pipe Flow
Cuk-ulations - Transienl Flow, 1994.
[2] Olsson, L. Tryckväxlare - en beräknmgsmknisk studie, del i. Institutionen för
Termo- och Fluiddynamik, Chalmers Tekniska Högskola, Goleburg, 1995.

Appendix
A.l Olika ulförandeformer
"~-e
FiuvudnlE
Ri %O
Figur 30: DirckLkopplat syslem utan UyckvWare
Figur 31: EjikeJsiilg Uytkviiiilare
26
Dfrflldfcimil ratern
EnkatakJla irvckvfctUira
" #
bydwåxtatnnfc
P1
• & >

^-e—
hiMidnAr R1
2Chn
Figur 32. Dubbelsidig tryck växlare
huvudnfll
Ftgur 33: FörhikoppW vfrmc vädra
2?
Didrfwlbdia irvckvidHm
3Iryckviidarianh (T1)
S1
ftSrhitooDlad varmavfalnra
vSrmffvåKlara
byctarixtartenk fT2)
lokalt NU

huvudrätt
^ - *
28
FnkrtaWp fryekiAflTa mad långa rfr
RI SCH
Figur 34: Eiikclsidig iryckväxJare med låiiga rOr
"~s»
huvudmål
- * * - *
EnkalsMln tfvdwfcdara mod sfccBrtiatsvBnlil
m XD-
Figur 35: Enkel&idig Iryckvänlan; med säkerhct&veuul
fryckvåxtortank
A
lokalt n*I
lokalt nål

A.2 Stopp av drbulationspuinp
29
CrVpltcn* fllnvirmMyöMn
1DD ihiH IIC
DlnkOmnriiR lyttom: sm> sv dKuiaitoriBpurrip
•a pmr miinhi-ii
Figur 36: Flöde i ilireklkitpplai i,ysicm ulan irycfcväKlare viu stopp av tiikulaiiniispunip
A. 3 Felsignal till regler ventil en
»
• \
\
cHnMKHk FJkTrtmiMyik
•Hfiu nmr mn.io ii -,
nwddfftti aynm imd #*ivh=w#mli: rtiJflml fläng wwtf Ri
Figur 37: Tryckhtijdcr i dircklkoppJat system med säkerhetsventil
#

-
>
-
-
_ Tiiii-ini tifMfca
nwd dUwtanwitil MWgnal till ragtomntU Ri
rsQterinpn fryiu
Figur 3å Tr^Lkhöjder i din&lfcopplai sy^riini muJ n^keriieCsvenUI när regleringen Iryhea
IDOkidmrr«Mi4v
Cifrtecrtek FjlnYlmwyitom
kwHaMeqtn fl du Irbk idM
sa T— KD
EnkehLd$ iryäivAxlKra mmd aåKwfiim*ntll: Jeb^pgl till fögtirvttiill Hl
F^ur 39: Tryckhiijder i system med eukelsidig tryckväxlaie och säkerhasvendl
-
*
-
J •
m
• •
m

31
Ci*p*3**F|äm*nn**y**m
Htwm pfur BI.H-H-i* -
EnkWldig tiy&vliia» mmd EflkwhttvmilL Milans! Hl ragbmndl Hl
Figur 40: liyckhöjder i system ined enkelsidig tryirk växlare uch sakerhelsvcniil vid snabbsoktioiicring
AA Sektionering i returen
-
;
-
•
&W«rMH=|fcTvirmMvai»m
——^ j^r.
.
L U BU 4U> «U ItHHC EJ»
OirBkikDppto lyinin m*d 4å>*r*u^wrjL. »tfontttoGitvwiril 1 iwunn BElnoir
Figur 41: TryukhijjUer i diiefctkopplnl syslem nied säkerhets vcnljl när regleringen fryses
-
•
-
J
-
•
•
• " t
-
Sr

a
&%**=*"% fpnvhmMymm
2233
tOD frun BD
'*= rf*» *=H'ii'Ti _
Enhzlildlg tryckviJdBra nwl illwtaiiwiil; MkOonefiiwvonUl I iWuifci siAngsr
•nflfcbMkUoneiina
Figur 42: Tryckhöjder i system med enteJsidig tryckväxlare vid snahfiscklioneririj;
aarv
Crtobaa* FJinvinnwyÄm
mm nmmi mist
h>FP *

A.5 Inverkan av dålig samstämmighet mellan sektioneringsventilema
CifcvlKnrtFlåiTvir
EnkaWdlg cydcvtdrnr* rrwd Ikqa tär.
dåJlQ simsUmmler^l medan HKtfonehngt^nttlwnfl
SI PtaritytlO.I irs*[MS2
PrqfH »nir EDII-ir-ll ' *
Figur 44: TsjckJcjnlelning vid dålig samstämmighet mellan sektioneringsvmiileraa
*
:
. -
•UrnlrgmrtflH
CrippteoMh FjårrvÉrmwy»»
ao 10 aa as wwa. u
EnkntikJtg iiydivÉxIii mod långa röc
dåfio jamrtåjrirnighel maHan »kfloneetnosvantUvna
SI törirtyd 021 rvWlvt SZ
•'"••" -1
Figur 45. TTyckfördcliiing vid dålig samstämmighet mellan sekiioncnngwentitema
-
-
-
.
J
m
m
:
•
-

34
Enkatakflg tvctarijdm mad !fc«a Ar.
dåJld nnutånvräiM m#an Hklkirwirfimnlilvni
Fipur 46: Tiyck fördelning vid daiig sanuiTJSiianigliEC mellan &ck[loEionngsvcniili:itia
-
i
-
•
•
CrtpptecMk F^lrrvtrmasvslvn
oo in m u ]*••£ u u
ErDoUdlg trydcvttiart mod långa Ar.
dålg unulåmmtahsl mtf «r nKAonwIrviivaniilwiui
Sir&dr^dD^iiolalMSa
Figur 47: Tryckfördclning vid dålig samstämmighet mellan sekuoncringSYOniiluma
*
-
i

\
35
CripplKMk RfcivftrmwptOTi
- tw* HM* *«•• IFELI SiH-H-pl -
" Mr^Jn V fr il" »nM**HÉ
UJ 10 Et U Iteave iC D
Enkrtldlg tryckvfcflBT» med llr>cn T*:
dAGo i&rrvtimmg W rnMan rtkDon«nr«iv0nDI«ma
31 fdrririHd 0,51 rvtatnrt 32
Figur dH TryLkiVirdL-Ididg vid dålig samstämmighet mellan scklionenngsvtniilema
Crtotoawk F]lrTviimaay»lani
PRGDN3ED
EnkabUlg tr>t*våxifirfl med länga rör
Figur 49. FullslimUig s^nLslämmighei mclJan ^tkbtincriiigsveiLdlerna
rriru (Kil Bl H-14-11 - *

•
-
-
#
Crfefemk F)Lrvlinwtyttoni
m w, w w w ,»11
td U ID VVi IJ U U
EnWikflo D^*vtdmr* m*d Unge iir.
itåflQ Bimt*mmfchei mtllvi asVOor*rt>g*w*r**mi
S2Äö^dO,1imtalMS1
Figur SO: Maximal och minimal Uycfchftjd vid dålig samstämmighet mellan ^kiiijrienngsveiiulefDa
*
-
.
-
•
-
T
CrtariKMh FJhrvImBiytteni
H-LT PRO DN £50 •""" Jil "
? ? T
OJ 10 Kim M U
Enk^akflg trydivAxlua m*d tånga rör
diCi} MmaåmmiOh* mallui Hltfoiwirniwititoina
S2«rdr«dOl2ai9lBllvi&]
-
i*"
-
-
-
•
•
ED.lxIlnl! _ 1.
Figur 51: Maximal och minimal fr>Lkhöjti vid dälig samsLämmLgh^i melliui ^kiiimering^vEniiLtma
-
-
•
#

37
-ti
CitoteTHk FJfcrvinnw/i*m
KW DN 250
p.t^- rtt'.f »H 1H1 -,
U ID K** U
Enk*l*Wlg tryc*vfljOs med långa röc
SZ Bn&4d 0.3 • iQlalM S1
Figur 52: Maximal och minimal (jycthöjJ vid dålig saniMämniigliet meLan seklioncnngsveuulema
Crtppton* Fjin-YårmMy ifcn
- Pt"IW Mmlj PflGDNKO
kritim tl,

*
-
-
-
-K
m
25=^
^ _
38
* * *
EnlWikSg bvchvfalus irad Unga rCi:
lOirutAmrrAiMt rnaltor wMbrWngEvmfdlmmg
S3fröi^dO,5tre(otMSl
_ .
J
•
*
-
m
- -
J •
Figur 54: Maximal och minimal uyckhQjd vid dålig samstämmighet mellan äektiiineiinBsvenWema
-
-
IIP
-
•
•
- P#HW Hala 11.» pFHIF B

T
39
Cripptontfc Fllnvtmwymi
P-» N*IP n.H-im
Enkebkng t^kvfcdH nwd långa ttr.
data umuinvnkiriBl malten Hk0orwäU9v«nitema
51ttitWKJD,ZirB*äiM52
Fipur Sfi: MdAinia3 och ntiJiima] iryckhöjd vid dålig samsliinuiiighei mellan sekikuieringKvuidltfua
*
:
•
-
.
-
CrtnMKTHh f^lnwimiwvriim
* r f
10 (** u ra
Enlvliidb fryckvlidv* rrwd långa r«r
dmaCåmirilDtW mHlpn MMkn*nnQrmnTibmm
SlÄTJrötdO.aireWM^
Figur 57: MaxJnLal och minimal irycblifijd vid dålig samslammigh^L mellan MkUnnchngsvenUlema
•
a'
-
J
m
m
:
*

1.
*
-
-
-
-
B
- =—-—
M
-J
40
r s-
Hl Ul Hl IM IM Ull
b U ID. Xta U U U
EnkMUla bydcvidn nvd Unga cftn
dUd wnvtimnilbhH maltn MkttwwinaiwltorH
Figur 58 Mciximal och minimal iryckhöjd vid dälig samslämnugJiel mellan sekuoneriiigsvenlilerna
-
:
.-
i
CifeXKrert FJIrrvårmttyti*
H. W i-
Enltstakflg tydtvirfart mfltf långa ifir
mämMåmmbh*! mellan sekterwinatVHtSoru
Figur 59; Maximai och minimal uyckhijjd vid dålig samstämmighet mellan &i!klinii^riagsvenlUema
J
-
-
-
:
•
-
-
-
•
-
*
-
:
-

A.6 List of illustrations (in english)
1 Backeround
41
Figure I; Laynm and flow chart for Cripplecreek district heating system with a
single sided pressure separator
Figure 2: Pipe head distribution in Cripplecreck district heating system at TM[=-5*C.
2 Differenccs in prniectfon a^ainst hieh pressures with and without pressure
separators
Figure 3: Head distribution in a däreeily connected system without a pressure
separator
Figure 4: Flows in a directly ccinnccted system without a pressure separator.
Case: control valvc failurc
Figure 5: The (low through ihe safeiy valve is eliminatcd when the regulaiing
valvc is frozen. Case: control valve failure
Figure 6: The flow through thc pressure separator länk and Ihrough thc safety
valve in a single sided pressure separator (passive). Ca.se: control valve failure
Figure 7: The flow through thc pressure separator lan k and Ihrough thc safety
valve in a single sided pressure separator at fast sectioning. Case: t;ontrol valvc
Figure 8: Pipe head in a dircctly connecied system wiihout a pressure separator,
Case: unwise seciion valve (A54-) cfosure
Figure 9: Flows in a diiectiy connected system without a pressuie separator.
Case: unwise seciion valve (A54) dosure
Figure 10: Flow in a dircctly connected system wiihout a pressure separator, when
thc regulating valvc is frozen. Case: unwise section valvc (A54) closure
Figure 11; Flow in a system with a single sided pressure separator al fast
sectioning.Casc: unwise section valve (A54) closure
Figure 12: Flow in a system with a single sided pressure separator when thc
regulaiing valve is frozen at thc same time as the fast sectioning is iniuatcd.
Case: unwise section valve (A54) elosure
3 Conseuuences of nop-identical manneuvre of thc sectionins valves
Figure 13: Pipe head distribution in a syslem with a single sided pressure
separator where only the seciion ing valvc m the forward pipe is closing during
sectioning. Case: single sided pressure separator

42
Figure 14: When the sectioning valve in tfie return pipe remains open, the
pressurc in Ehe local net is held by Ihe pressure in the return pipe to the main ncL
Case: double sided pressure separator
Figure 15: When Ihe sectioning valve in the forward pipe remains open. the
pressure in the local net is held by Ihe pressure in the forward pipe to the main
net, Case: double sided pressure separator
Figure 16: Pipe head in a syslem with a by-passed heat exchauger when only Ae
sectioning valve in ihe forward pipe is closing during sectioning
Figure 17: Identical manoeuvre of the sectioning vaives. Case: single sided
pressure separator with long connecting pipes
Figure IS: Non-idcntical manoeuvre of Ihe sectioning vaives, S2 delayed 0,1 sec
relative SI
Figure iy: Non-ideniicaE manoeuvre of the sectioning vaives. S2 delayed 0»2 sec
relative SI
Figure 20: Non-idcntical manoeuvre of the sectioning vaives, 52 delayed 0,3 sec
relative SI
Figure 21: Non-idcntical manoeuvre of Ihe sectioning vaives, S2 delaycd 0,4 sec
relative Si
Figure 22: Non-identical manoeuvre of ihe sec Li o ning vaives, S2 delayed 0,5 sec
relative Si
4 The pressure separator at quick changes without fast sectioning
Figure 23: Pipe head in a direcdy connected system without a pressure separator
when a booster pump is started
Figure 24: Flow in a direcdy connected syslem without a pressure separator when
a boo.stcr pump is started
Figure 25: Pipe head in a system with a single sided pressure separator when a
booster pump is started
Figure 26: Flow in a system with a single sided pressure separator when a boosicr
pump is started
Figure 27: Pipe head in a dirccily connected system without pressure separator
when the local circulalion pump is tripped
Figure 28; Pipe head in a system with a single sided pressure separator when the
local cirkulation pump is tripped
Figure 29: Flow in a system with a single sided pressure separator when the local
circulaiion pump is Lripped
Al Different modeis
Figure 30: Directly connected system without a pressure separator
Figure 31: Single sided pressure separator
Figure 32: Double sided pressure separator
Figure 33: By-passed heat exchänger

43
Figure 34: Single sided pressure separator wilh long pipcs
Figure 35: Single sidcd pressure separator wilh safery valve
A2 $top_of ihe local circulation pump
Figure 36: Flow in a direcily connected syslem wilhout a pressure separator when
the local circulation pump is tripped
A3 Incorrect signal lo ihe reeulaiing valve
Figure 37: Pipe hcad in a direcily connected system wilh safety valve
Figure 38: Pipe head in a direcily connected system wilh safety valve when the
regulaling valve is fmzen
Figure 39: Pipe head in a system with a single sided pressure separator and a
safety valve. No sectioning.
Figurc 40: Pipe head in =i system with a singlc sidcd pressure separator and a
safety valve at fast sectioning
A4 Closuie of the retum section valve (A54)
Figure 41: Pipe head in a dlrcctly connected system with a safety valve when the
regulating valve is fmzen
Figure 42: Pipe head in a system wilh a single sidcd prcssurc separator at fasl
sec doning
Figure 43: Pipe head än a system with a single sided pressure separator when the
regulating valve is frozen al Ihe same lime as the fast settioning is initiaied
A5 Conseouences of non-identicul manocuvre of the sectionine valves
Figure 44: Pipe head distribution al non-identical manoeuvre of the settioning
valves. Casc: single sidcd pressure separator wilh long connecting pipes.
SI delayed 0,1 scc rclative S2r
Figurc 45: Pipe head distribution at non-identical manoeuvre of the sectioning
vaives. Casc: single sidcd pressure separator wilh long conneciing pipes.
SI delayed 0,2 sec relutive S2.
Figure 46: Pipe head distribution al non-identical manoeuvre of the sectioning
valves, Casc: single sided pressure separator wilh long conneciing pipcs.
SI delayed 0,3 sec relative S2,
Figure 47; Pipe hcad distribuiion at non-identical manoeuvre of the sectioning
valves, Ca.se: single sided pressure separator with long connecting pipes.
SI delayed 0.4 sec relative S2.
Figure 48; Pipe head distribution at non-identical manoeuvre of the sectioning
valves. Case: single sided pressure separator with long connecting pipes.
SI delayed 0,5 sec relative S2.
Figure 49: Ideniical manoeuvre of the sectionmg valves. Case: single sided
pressure separator with long connecting pipes.

44
Figure 50: Maximum and minimum pipe head at non-identical manoeuvre of the
sectioning valves. Case: single sided pressure separator wiih long connecting
pipes. S2 delayed 0,1 sec relative SI.
Figure 51: Maximum and minimum pipe head at non-identical manoeuvre of ihe
sectioning valves. Case; single sided pressure separator widi long connecting
pipes. S2 delayed 0,2 sec relative SI.
Figure 52: Maximum and minimum pipe head at non-identical manoeuvre of the
sectioning valves, Case: single sided pressure separator wiih long connecting
pipes- S2 delayed 0,3 sec relative SI.
Figure 53; Maximum and minimum pipe head at non-identical manoeuvre of the
sectioning valves. Case: single sided piessure separator with long connecting
pipes. S2 delayed 0,4 sec relative SI.
Figure 54: Maximum and minimum pipe head at non-identical manoeuvre of the
sectioning valves. Case: single sided pressure separator wiih long connecting
pipes. S2 delayed 0,5 sec relative SI.
Ftgure 55: Maximum and minimum pipe head at non-identica] manoeuvre of ihe
sectioning valves. Case: single sided pressure separator with long connecting
pipes. SI delayed 0,1 sec relative S2.
Figure 56: Maximum and minimum pipe head at non-identical manoeuvre of the
sectioning valves. Case: single sided pressure separator with long connecting
pipes. SI delayed 0,2 sec relative 52.
Figure 57; Maximum and minimum pipe head at non-idenucal manoeuvre of ihe
sectioning valves. Case: single sided pressure separator with long connecting
pipes. SI delayed 0,3 sec relative 52.
Figure 58: Maximum and minimum pipe head at non-identical manoeuvre of the
sectioning valves. Case: single sided pressure separator with long connecting
pipes. SI delayed 0,4 sec relative 52.
Figure 59: Maximum and minimum pipe head at non-identical manoeuvre of the
sectioning valves. Case: single sided pressure separator with long connecting
pipes. SI delayed 0h5 sec relative S2.

RAPPORTFORTECKNING
Samtliga rapporter kan beställas hos Energikontorets Förlagsservice,
Telefon: OS -677 26 00
Telefax: OS -677 26 (15
FVFs FÖRTECKNING ÖVER FORSKNING OCH
UTVECKLINGSRAPPORTER
1 invenleriTu; av skador på befintliga skarvar med CFC-blästa
respektive CFC-friafogskum
2 Tiy$:väalarc - SiaUis Jiösieii 1995
Bevakning av internationell fjairviinhcioräkning
Författare Publicerad
Hans Toratensson
Bror Arne GmLifkm
J jsia Olsson
Sture Andersson
Gunnar Nilsson
Förteckning över tidigare publicerade rapporter från Vörmeforsk Hel va t ten teknik som kan
beställas lias Energikontorets Förlagsservice.
DISTRIBUTIONSTEKNIK
540 KapitfiNioHSkiidrtar Lttr direktfMagda fjaTrvämieledoingar - med
huvudinriktning pä mineralullspiudijkter
$15 RiiHdgängfifs ekonomiska betydelse för fjänvitnnerrätcn
Investerings-, doft-t# imtlurhåibkwsinatlcr
463 Sänkt driftien^>eraiur i Ijirrvuimmäi - tiiiimauuiigar ocli
beslämningar iiv fysy^iskatgej^kaper Ifir cellhetong
45U Utveckling av metoder för kvalitetssäkring av nicinltTnjrsskjifw
Förfallare
Sture Andersson
tSjarii] Jensson
Peicr Herhen
Jan Molin
Ronny Nilssun
Urs-Åke rronholni
KoJFWestin
446 BäTltinnåga hos CFC-fii knlvenisoleiing vid drirLlcmpcraiur Ull Jflrtelt
Del 1: ProvnJngsmeli.id fur bestämning av axiell skjuvhällfaslhel bos Gunnar Bergrum
kulvL:itrijr
Uel 2: KiypnLiig vid ladiell tryckhelaslning
Junus Karlsson
445 Dirckllii^innx av rjärrvännerOr J;ni Kal]svik
Alf Lindmark
Eva Petttrdiun
429 Freoufria isolennateriiil lur Ijäm-iinitckLjJvcrtar
VjicuumpulvciiftUlcring £>ch CO2-hJa.it polyuKEannkum
leasotis
Bert Od

412 LacksAfcning i fiäuviiniickulv^rlar
364 Uiiderhailsskaicgi for diafribuUonsiät, Färsmdie
340 Corona-hf handlingens bclydclsc för manieliöi [ill fjairvämie-
ItitaiEgai samt metod och krav Gir kvalilcLskoniroll
335 Anvisningar för öchakming och andra arbeten i närheten av
diretttskkiimnuuide PUR-kulvertar
31K Sänkt Jrifllemperdtur i fjärrväraienäl - konsekvenser i
Ui&liibuliunsnät
315 Skumkvalilel vid %a OJri^ivnin^alempeuturei och varierande
m udiaiörtemperaturei
2S6 LannsyjilLmJ - Kump-ibililti
260 Skumkvalilet vid laga omgivningstemperaturer
259 KvalitetsprovnJng av PUR-äkumisolenng
258 Sp%iinmgtin%ly&iiv fiJuTVcinneledningai Del 3. Diincn&ioncriiigsanvisningar
nch dimentiionerin^äpro^raoi för T-stycken
257 Skador pä maotelmrskarvar
2^6 MikrtfOilzigtla fjaffvänneJedningars tempefaturlifijandc effekt fur
intilliggande lednmgur
249 Metod för rrtnlgenradiograferiugav isolerskikl i kulvi:r|r6r för
ganvönnelediiirjgiir
37 UnderhalLspianermg av rjarrvännenäl
226 SkumutfyUnad i kulverLskaivar
201 Friktions!! terade ljarrv;3rmclcdJiiTi£;ir. Fkltmamingiir i Lund. Del 2
163B-iH-ie 3.
Författare
Hem/ lliumer
Lennari Strömwall
LeifLemmeke
Lars-Kri c Jansson
Hakan Carlsson
JcDi Molin
Jan Molin
Ronny Nilsson
Helge Bcrjjslitim
Jolian IJun^ijvist
Chrisltr Bodin
Jnhn Ljutigqvisi
Toi RundsuöiD
Lars Blomqvist
Jolm f .ungijvist
John LjungqvisE
Roir Wyslin
Sture Andersson
Håk;iTi Citrlsiun
lan Molin
John LjnngqviÄl
Ben Oddving
RolfWCiiin
Hakan Carlsson
Jan Molin
StigDahn
Thomas Asp
Anders Enksson
Hakan Danielsson
Stig Härd
Bertil WikioréD
Lars Blomqvist
JohnLjungqvisl
Dan Olofsson
Jan Molin
Kun Berj-endurff
Publicerad
dec-91
1Har - 87
maj-86

FJÄRRVÄRMECENTRALTEKNIK
556 VÄRMEVÄXLARRENOVERING - MyEerialpAvcrkan vid kemist
rengöring av värmeväxlare
546 Försmutsningsförlopp i ptattväimEvaxlare lör
Ijänvrinn tibonncn iceniraler
545 Funktions- och kvaliieisprovnäng flvalxiiuieiiiccnualöi
Ijarrvännwiyaltni
505 Prcstandabestämning och fihtäiiring av aboiincn(Lcn!uiler < 50 kW
413 SkadinveraleriDg, Abomteulcentraler
411 Inverkan pii returtemperaturen vid ackumulering av (appvajäiiv;ilten i Sture Sikström
ahonoeiilccnUTil&r
365 Dynamisk provning av vänneväxlare ined hjälp av
processiiicnlificTing
3tiO Laboraioriqm>vning av villaahann&ntuniiraler
955 Fjärranalys av undercentraler
321 Uadexcemraieis reglering
302 DiagnostikutrubiiuHg för 2-siegskoppiade abonneniceiitmTcr
272 Avkylning av QiärrvännoviiHHi i Windiga abonnentcenlralcr
267 Ilmtocäiiraler - LillcraiursUHiie «v tidigare aibeien
255 Inkoppling av varmvattenberedare vid installation av värmepump
MATTEKNIK
Författare
Lar&Äke Crouholin
Janusz Wollerstrand
Svcnd Prcdcnkitcrt
Hakan Wiklletun
1*0 tet Ciuimntrus
Lena Råherger
Peier Gumméius
HäKan Wjjiluiun
Bo Östlund
Hakan Walletnn
Bergdahl
Ben Uddvlng
Jnban Wiriherg
jDaklin Marklund
Michael Thiede
lUfJaDfisotl
Annika Winbeig
Sven Werner
Raijil f uppiinen
Görjin Biblén
547 JNjnfurel&tfiniimingar av flödeshislighet mellan nllraljinfbrnätjut av Jerker Delsing
Clamp-On typ ooli

512 Riktionsnedbauning i Qfrrvginnenät genom tillsaln av tcnskTcr-
ED Ickniifc cdi cknnoniisk bedömning
Författare
Henrik Bjurhtröm
Lars-Åta Cronliolm
4fil Tiyckväsiare - ett imoribiing fflr effektivisering iiv OJirrvärmc^ymcni Dror-Anie Gustafsog
363 Leveranasäkerhcl i Ijärrvärmesystem
320 LeveransfaHkcrhct vid Yäimedisiribution
29B Inventering av daimprngram för simulemifi odi optimering av
Ijärrvärmesyslem
RAPPORTER FRÄN ANDRA
FORSKNINGSGRUPPER
4S3 Korrosion nos einaljerade ylori vannvaKciisyscm
380 KcjiTTjöknmtiKUcr av emaljerade vannvattenticnHlaie
343 Färgämne för lävkagciiitlikciiug i [järrvfinnesysem
294 AckuriuilALflrsyAlem föi driftutjäiDiiinij
221 Säkerhet vuLelpitfiiirfrifl
igäBJR-IB
4
Sluie Andersson
Ciui Mimssoii
Lennart Josefsson
Hans Åkesson
Hans Gianatll
Andcr» Hstefgreu
B ri U-Marie Svenson
Britt-Marie Svensson
Torsleo Baner
Björn Carlsson
Folke l*er«on
Bertil Köhto
Bettil Köhier
Publicerad

Svenska Fjärrvärmeföreningens Service AB och NUTEK
bedriver ett kollektivforskningsprogram inom området
hetvattenteknik. Forsknings- och utvecklingsprogrammet
fokuseras på distributionsteknik, fjärrvärmecen tro I teknik
och systemteknik.
SVENSKA FJÄRRVÄRMEFOREN1NGENS SERVICE AB
101 53 STOCKHOLM
Besöksadress: Qlol Palmes gala 3-1, 6>
Telefon OB - 677 25 50, Telefax 03 - 677 25 55
Förlagsservice, beställning av trycksaker:
Telefon 08 - 677 2ä 00, Telefax 08 - 677 26 05