The purpose of this work was to investigate in which types of systems where use of differential pressure controllers is possible. And to analyze which success factors using of differential pressure controllers can provide. The work was done with the help of a literature review and discussions with energy consultants at the company FVB Sweden AB. This work does not assume any specific case, but treat scenarios that could occur in reality. There are three main scenarios created to demonstrate the function and importance of differential pressure controllers in a heating system. These scenarios treat cases where one pump is supplying both homes and businesses, when buildings will be built in stages and when the pump supplies a group of properties comprising both one-pipe and two-pipe systems. The study has shown that in all three scenarios imbalance in flow will occur in the heating system, this is reported under the chapter result in the report. In cases where the problem is imbalance of flows, the problem can be solved by installing only a static control valve on the outgoing return line from the property. Financial calculations carried out in this work. These calculations are showing what the additional cost will be for a differential pressure controller, compared to a static control valve. Calculations that show the cost savings that can be made when installing a differential pressure regulator has also been done. The conclusion of this work is that in all three scenarios presented in the results section, a differential pressure controller should be installed to provide the heating system with a balanced flow. Although it is a more expensive alternative, cost savings can be achieved, which justifies the installation of a differential pressure controller in the heating system. / Syftet med detta arbete var att undersöka i vilka typer av systemlösningar som användning av differenstrycksregulatorer är möjlig, samt att undersöka vilka framgångsfaktorer som användning av differenstryckregulatorer kan ge. Arbetet har genomförts med hjälp av en litteraturstudie och samtal med energikonsulter på företaget FVB Sverige AB. Detta arbete utgår inte från något specifikt fall, utan behandlar scenarion som skulle kunna uppstå i verkligheten. Det är främst tre scenarion som skapats för att kunna visa differenstryckregulatorers funktion och betydelse i ett värmesystem. Dessa scenarion är då en (1) pump försörjer både bostäder och verksamheter, när fastigheter skall byggas i etapper samt när en (1) pump försörjer en grupp byggnader som har både ett- och tvårörssystem. Studien har visat att det kommer i samtliga tre scenarion uppstå obalans i värmesystemet, detta redovisas under kapitlet resultat i rapporten. I de fall där obalans i flöden finns kan problemet lösas med att endast installera en statisk stamventil på utgående returledning från fastigheten. Ekonomiska beräkningar har även genomförts i detta arbete. Dessa beräkningar visar på vad merkostnaden blir för en differenstrycksregulator, jämfört med endast en stamventil. Det har även genomförts beräkningar som visar vilka kostnadsbesparningar som kan göras vid installation av en differenstryckregulator. Sammanfattningsvis blir slutsatsen av detta arbete att i samtliga tre scenarion som redovisas i resultatkapitlet, bör en differenstryckregulator installeras för att undvika obalans i systemen. Trots att det är ett dyrare alternativ kan kostnadsbesparingar åstadkommas, vilket motiverar en installation av en differenstryckregulator i värmesystemet.

In hydraulic-mechanically controlled variable displacement pumps, the actual pump controller produces additional power losses. Due to the low damping coefficients of all pump controller’s components, hydraulic-mechanically pressure controlled pumps use to oscillate while adjusting the pressure level in the hydraulic system. In several state-of-the-art variable pump controllers, a damping orifice connects the control actuator’s displacement chamber with the reservoir. This bypass dampens the movement of the control actuator but also leads to bypass losses during steady-state operation of the pump. A new concept for damping via feedback loops avoiding bypass losses is presented in t his paper.

Hybrid solar-Brayton systems utilize both solar thermal energy and supplementary renewable fuels to provide controllable and dispatchable power output, which renders them a promising way to meet the growing energy demand and reduce the carbon footprints. However, existing testing facilities for key components in such hybrid systems often fail to accomplish the testing requirements, hence impeding the improvement of the renewable energy share and the overall efficiency. A novel testing facility is urgently needed in order to thoroughly stimulate and analyze the component characteristics. This research work focuses on the development of a gas turbine simulator as an innovative testing facility for hot, pressurized components in hybrid solar-Brayton systems. The dual-flow choked nozzle based flow control has been proposed, explained, and analyzed in comparison to the single-flow layout. The basic idea of gas turbine simulator has been experimentally implemented and validated on a prototype, verifying its functionality. By incorporating a PLC-based control system, an automated gas turbine simulator has been designed and modified based on the prototype. Its performance with regard to stabilizing boundaries and tracking trajectories has been evaluated by experiments. Based on the experimental results, the gas turbine simulator prototype has proven its ability to establish controllable boundary conditions and migrate operating points for the impinging receiver. Through manual adjustments, excellent quasi-steady state performance has been obtained, with the precision for pressure control reaching ±0.005 bar at ambient temperature and ±0.015 bar at high temperature of 797.1-931.5 °C. The manual operation time has been identified at 23.1 s for establishing the receiver boundaries, and at 70 s for changing operating points. With the help of the proposed control strategy, the automated gas turbine simulator has eliminated the need for manual adjustments, and demonstrated the ability to maintain the safe and convergent operation for the receiver. The performance in boundary condition stabilization has been satisfactory, with enhanced steady-state accuracy comparing to the prototype by virtue of the PID controller. The transient-state fluctuations in pressure control have been effectively restrained within an acceptable region with deviations of ±0.018 bar to ±0.076 bar from the desired 2.400 bar operating pressure. The capability of tracking linear and nonlinear trajectories has also been testified, with the precision level between ±0.023 bar and ±0.037 bar. Finally, in view of the good stability, high precision, and rapid response manifested in the experimental studies, the gas turbine simulator has validated its ability to imitate the steady and transient characteristics of gas turbines on the boundaries of the test section. It also grants the possibilities to conduct control variable studies and wide-range transition studies. The gas turbine simulator is a suitable testing facility for the key components in hybrid solar-Brayton systems. / Hybrid solenergi-Brayton-system använder både solvärmeenergi och kompletterande förnybara bränslen för att ge kontrollerbar och sändbar effekt, vilket gör dem till ett lovande sätt att möta den växande energiefterfrågan och minska koldioxidavtrycken. Men befintliga testanläggningar för nyckelkomponenter i sådana hybridsystem misslyckas ofta med att uppfylla testkraven, vilket hindrar förbättringen av andelen förnybar energi och den totala effektiviteten. En ny testanläggning behövs omgående för att grundligt stimulera och analysera komponentens egenskaper. Detta forskningsarbete fokuserar på utvecklingen av en gasturbinsimulator som en innovativ testanläggning för varma, trycksatta komponenter i hybridsolar-Brayton-system. Den dubbelströms strypta munstycksbaserade flödeskontrollen har föreslagits, förklarats och analyserats i jämförelse med enkelflödeslayouten. Den grundläggande idén med gasturbinsimulator har experimentellt implementerats och validerats på en prototyp, vilket verifierar dess funktionalitet. Genom att införliva ett PLC-baserat styrsystem har en automatiserad gasturbinsimulator designats och modifierats utifrån prototypen. Dess prestanda med avseende på stabilisering av gränser och spårning av banor har utvärderats genom experiment. Baserat på de experimentella resultaten har prototypen av gasturbinsimulatorn bevisat sin förmåga att upprätta kontrollerbara gränsförhållanden och migrera arbetspunkter för den träffande mottagaren. Genom manuella justeringar har man erhållit utmärkt prestanda i nästan konstant tillstånd, med precisionen för tryckkontroll som når ±0,005 bar vid omgivningstemperatur och ±0,015 bar vid hög temperatur på 797,1-931,5 °C. Den manuella drifttiden har identifierats till 23,1 s för att fastställa mottagargränserna och till 70 s för att byta arbetspunkter. Med hjälp av den föreslagna styrstrategin har den automatiserade gasturbinsimulatorn eliminerat behovet av manuella justeringar och visat förmågan att upprätthålla en säker och konvergent drift för mottagaren. Prestandan vid gränstillståndsstabilisering har varit tillfredsställande, med förbättrad steady-state noggrannhet jämfört med prototypen tack vare PID-regulatorn. De transienta tillståndsfluktuationerna i tryckregleringen har effektivt begränsats inom ett acceptabelt område med avvikelser på ±0,018 bar till ±0,076 bar från det önskade 2,400 bar arbetstrycket. Förmågan att spåra linjära och olinjära banor har också vittnats, med precisionsnivån mellan ±0,023 bar och ±0,037 bar. Slutligen, med tanke på den goda stabiliteten, höga precisionen och snabba responsen som manifesteras i de experimentella studierna, har gasturbinsimulatorn validerat sin förmåga att imitera de stabila och transienta egenskaperna hos gasturbiner på gränserna för testsektionen. Det ger också möjlighet att genomföra kontrollvariabelstudier och omfattande övergångsstudier. Gasturbinsimulatorn är en lämplig testanläggning för nyckelkomponenterna i hybridsolar-Brayton-system.