Råvattenpumparna i vattenverket .1 Ny driftstrategi

Det enklaste och billigaste sättet att spara energi på är att om möjligt stänga av en pump. Data från försök II visade att vid drift med två pumpar bör inte flödet överstiga 4000 m³/h. Vid detta flöde är trycket i fördelningslådan ca 3,7 bar och trycket bör helst inte sänkas ytterligare. Flödesbegränsningen gör att det bara är under vissa tidsperioder av året då det är möjligt med drift med två pumpar. Vid analys av data från 2004 fram till 2008 visade att månaderna november - april har en låg frekvens av flöden som överstiger 4000 m³/h. Genom att beräkna medelförbrukningen med tre pumpar under dessa månader för 2007 och 2008 och jämföra det med data från försök II, beräknades besparingen för drift med två pumpar till ca 150 kWh per timme. Figur 21 visar ett diagram för det totala flödet av råvatten för månaderna november – april för åren 2004-2008. Det gula strecket visar det maximala flödet, på 4000 m³/h, för att drift med två pumpar ska vara ett alternativ. Ett normalt år håller sig flödet under denna gräns en stor del av tiden. Vid milda vintrar som år 2007 var flödet dock lite högre än normalt och drift med två pumpar hade inte varit något alternativ.

2500 3000 3500 4000 4500 5000

jan-04 jan-05 jan-06 jan-07 jan-08

Fl öd e [ m 3/h^] totalt flöde maxflöde

Figur 21. Totalt flöde av råvatten månaderna november - april för åren 2004-2008. Den gula linjen visar maxflödet för drift med två pumpar.

I medeltal är det 195 timmar per år under den här perioden som medelflödet per timme överstiger 4000 m³/h. Genom att köra två pumpar de timmar som flödet ligger under 4000 m³/h, erhålls en besparingspotential på ca 514 000 kWh/år. Med ett beräknat pris på 40 öre/kWh blir det en besparing på ca 205 000 SEK/år

Genom bättre planering och kommunikation mellan avdelningarna finns det potential att minska de tillfällen då flödet överstiger 4000 m³/h, samt minimera risken för toppar i konsumtionen. Vid behov av stora mängder vatten bör först

produktionsledaren på Sulfaten kontaktas. Produktionsledaren kan då koordinera de olika avdelningarnas MR0-vattenuttag för att undvika kraftiga trycksänkningar. Vid riktigt stora uttag som det som skedde under försök II bör produktionsledaren

kontaktas så att ytterligare en pump kan startas innan uttaget sker. Det är även viktigt att ifrågasätta behovet av flöde, exempelvis ”Måste fyllning av karen ske på 1 timme istället för 2?”. Många gånger är tidsaspekten viktig men inte alltid. Ibland kan tanke före handling vara skillnaden mellan behov av två eller tre pumpar.

Problem som kan uppkomma vid start och stopp av en pump är föroreningar i vattnet. Båda försöken påvisade problem med föroreningar i vattnet in till pappersmaskin 9 (PM9), vilka resulterade i att filter sattes igen. Anledningen till problemen är att rörsystemet är gammalt och med tiden har det byggts upp avlagringar längs rörväggarna, vilka kan lossna vid tryckförändringar. Dessa problem borde kunna minskas genom att spola igenom systemet ordentligt för att bli av med dessa avlagringar som lossnar från ledningarna.

Ett argument som talar för tre pumpar istället för två är att om en pump stannar ofrivilligt, blir konsekvenserna värre om det bara är två pumpar i drift från början istället för tre. Problemet kan även förstärkas vid ett ofrivilligt stopp då det finns risk att pumpen börjar gå baklänges. Anledningen är att ventilen efter pumpen inte alltid stänger sig vid ett driftstopp, vilket leder till att vattnet börjar gå baklänges genom pumpen på grund av tryckskillnaderna. Detta gör att pumpen går baklänges, vilket bidrar till en ytterligare trycksänkning. Det är dock inte omöjligt att denna ytterligare trycksänkning kan leda till att trycket blir så lågt att hela bruket tvingas stanna, även vid drift med tre pumpar. Att en pump går baklänges på grund av en öppen ventil ska dock egentligen inte kunna ske. Pumparna är utrustade med magnetventiler som ska stänga då en pump stannar, vilka tyvärr inte alltid fungerar. Anledningen är att

ventilerna är gamla och öppnas och stängs med hjälp av vatten. När vattnet får stå blir det organisk tillväxt, vilket leder till att magnetventilerna kärvar. Genom att byta ventilerna till nya som öppnas och stängs med hjälp av tryckluft skulle problemet kunna avhjälpas.

Att byta ventiler är även ett krav för att kunna åtgärda det viktigaste problemet, avsaknaden av fjärrstart. Idag måste operatören gå till vattenverket för att kunna starta och stoppa en pump. Det gör att det tar ganska lång tid innan en pump antingen kan stoppas eller startas upp. Vid extrema trycksänkningar finns det risk att operatören inte hinner agera innan trycksänkningen har påverkat bruket så mycket att det blir driftstopp. Problemet är att kostnaden för att bygga om vattenverket är svår att räkna hem. Det gjordes en utredning i början av 1990-talet om vad det skulle kosta att byta ventilerna i vattenverket. Vid den utredningen var det dock inte aktuellt med fjärrstart. En anledning var att det inte fanns något färdigt datasystem att koppla in signaler till för att möjliggöra fjärrstart, vilket finns idag. Ett annat argument emot fjärrstart har varit att operatören behöver kontrollera att pumpen står still innan den startas. Om pumpen fortfarande roterar och dessutom baklänges kan motorn explodera. Idag finns det utrustning som gör det möjligt för operatören att kunna kontrollera att pumpen står still från kontrollrummet. Utredningen uppdaterades år 2000 och då låg kostnaden på 1,6 miljoner SEK för att byta ventilerna. Idag skulle den kostnaden tillsammans med kostnaderna för extrautrustning för fjärrstart kosta omkring 2,5-3 miljoner SEK, med reservationer för tillkommande kostnader på grund av tillval av utrustning [13]. En sådan investering går inte att räkna hem på enbart den potentiella energibesparingen,

men det finns fler anledningar att byta ventilerna. Dels börjar de bli gamla och det är snart dags att kassera dem och dels finns det vinster i personalbesparing. Med fjärrstart blir det mindre jobb att sköta vattenpumparna då det mesta skulle gå att utföra från kontrollrummet.

9.1.2 Förstärkningspump

Det är möjligt att köra med två pumpar i vattenverket vissa delar av året. Genom att ha en förstärkningspump minskar mängden dagar med behov av tre pumpar, samt det minskar konsekvenserna av ett en pump ofrivilligt stannar. Tanken var att

förstärkningspumpen skulle vara frekvensstyrd och regleras efter tryckmätaren som är placerad i fördelningslådan i sodahuset. För att bestämma vilket tryck pumpen ska ge måste tryckfallet från vattenverket till fördelningslådan beräknas. Tryckfallet har studerats dels genom att teoretiskt beräkna tryckfallet och dels genom att mäta tryckfallet med hjälp av tryckmätaren i fördelningslådan och den manuella i

vattenverket. Mätningen av tryckfallet utfördes genom att trycket i vattenverket och fördelningslådan dokumenterades vid flera tillfällen, se tabell 4. Utifrån dessa

mätningar uppskattas tryckförlusten till ca 0,2 bar. Tryckförlusten påverkas av flödet, vilket gör att med ett högre flöde kommer tryckförlusten att öka.

Tabell 4. Uppmätta tryck i vattenverk och fördelningslåda och därifrån beräknad tryckförlust, tillsammans med det totala flödet och temperaturen i strömmen. (Obs! under perioden 2008-09-08 till 2008-09-15 var ej hela bruket i drift)

Datum och tid

2008-08-29 kl. 07.11 4,45 4,27 0,18 4171 17,0 2008-08-29 kl. 10.30 4,45 4,26 0,19 4291 17,0 2008-09-01 kl. 08.47 4,55 4,43 0,12 3775 16,3 2008-09-08 kl. 08.46 4,5 4,4 0,10 3939 15,5 2008-09-09 kl. 08.09 4,58 4,36 0,22 3758 15,3 2008-09-09 kl. 15.37 4,58 4,37 0,21 3728 15,3 2008-09-10 kl. 07.19 4,53 4,38 0,15 3829 15,2 2008-09-11 kl. 07.38 4,52 4,35 0,17 3734 15,0 2008-09-15 kl. 08.18 4,58 4,48 0,10 3701 13,4 2008-09-22 kl. 08.50 4,62 4,42 0,20 3809 12,2 2008-09-23 kl. 08.10 4,62 4,43 0,19 3759 12,1 2008-09-24 kl. 08.30 4,55 4,38 0,17 3960 12,0 2008-09-25 kl. 08.28 4,58 4,41 0,17 3688 12,0 Vattenverk [bar] Fördelningslåda [bar] Rörförlust [bar] Totalt flöde [m3/h] Temp. i strömmen [ºC]

Den teoretiska beräkningen, se bilaga 2, gav en tryckförlust på 0,068 bar. Vilken är mycket mindre än den verkliga förlusten. Det finns flera faktorer som påverkar den teoretiska beräkningen.

• Flödesfördelningen: Hur stort flöde som användes vid beräkningen och hur flödet fördelades mellan användarna påverkar tryckförlusten. Egentligen skulle tryckfallsberäkningarna behöva utföras för ett helt års olika flöden, vilket inte var möjligt i det här fallet och ett medelflöde har därför använts istället.

• Tryckförlustkoefficienterna: Det är gamla rör vilket gör det svårt att bestämma tryckförlustkoefficienterna. Beräkningsresultatet tyder på att beläggningar på rörväggarna har större inverkan än vad som tidigare hade antagits.

• Formlerna: Formlerna som används för beräkning av tryckfall är bara approximationer av det verkliga tryckfallet, vilket ger en extra felkälla.

• Mätfel: Det fanns inte flödesmätare till alla fordrade flöden. Därför fick vissa flöden mätas med en portabel flödesmätare, vilken enbart gav ett

ögonblickvärde. Ytterligare ett möjligt mätfel är online-flödesmätarna, vilka inte behöver vara rätt kalibrerade.

Förstärkningspumpen behöver bara öka trycket i systemet med ca 0,4 bar, vilket är ganska lite. Problemet med att öka trycket i systemet är att trycket måste ökas för varje kubikmeter vatten. Det gör att allt vatten måste gå genom förstärkningspumpen. För att klara maximala toppar måste det kunna passera 5500 m³/h vatten genom pumpen, vilket gör att det krävs en stor pump. Med den lilla tryckhöjningen och det stora flödet är det en propellerpump som ska användas. Dessa är inte vanliga och på grund av de små kvantiteterna ganska dyra. Slutsatsen av den här utredningen är att en förstärkningspump nere i vattenverket inte är att rekommendera.