<p>Sammanfattning</p><p>När en rörledning skall dimensioneras måste den designas för att tåla de tryck som uppstår under stationära förhållanden. Ledningen måste också klara de tryck som kan uppstå under instationära förhållanden, t ex då en ventil stänger eller öppnas. Om en ventil stänger och flödet minskar så omvandlas vätskans rörelseenergi till tryckenergi. Om detta sker snabbt så kallas detta för tryckslag. De tryck som uppstår då kan leda till skador på rörledningar och annan utrustning i ett system.</p><p>Dessa tryck kan simuleras med hjälp av datorprogram. Det finns också förenklade metoder för att beräkna dessa tryck. Dessa förenklade metoder är dock bara giltiga under speciella omständigheter.</p><p>En ca 6000 m lång råvattenledning mellan sjön Hällungen i Stenungsunds kommun och en reservoar i Stenungsund har nyligen dimensionerats med hjälp av en förenklad beräkningsmetod för tryckslag. Det finns dock en misstanke att dessa metoder ger felaktiga resultat, vilket kan göra att ledningen blir över eller underdimensionerad.</p><p>Studiens syfte är att ta reda på hur mycket resultaten från de förenklade beräkningsmetoderna skiljer sig från mer noggrannare simuleringar, samt under vilka förutsättningar dessa metoder gäller.</p><p>Två förenklade metoder beskrivs i rapporten. Rapporten beskriver även en metod som kallas karakteristikmetoden, som är en metod som de flesta kommersiella programvaror använder.</p><p>Dessa metoder tillämpas på det aktuella fallet och resultaten jämförs.</p><p>Resultaten visar att de förenklade metoderna bara gäller under vissa speciella fall.</p><p>Rapporten bekräftar att dessa ekvationer bara kan användas under speciella fall och med stor försiktighet. De kan dock ofta fungera som en första koll för att få reda på ungefärliga värden.</p><p>När dessa förenklade metoder går att använda är bl a kopplad till hur fort en ventil stänger samt ledningens periodtid, d.v.s. den tid det tar för en tryckvåg att gå fram och tillbaka i en ledning.</p>

Sammanfattning När en rörledning skall dimensioneras måste den designas för att tåla de tryck som uppstår under stationära förhållanden. Ledningen måste också klara de tryck som kan uppstå under instationära förhållanden, t ex då en ventil stänger eller öppnas. Om en ventil stänger och flödet minskar så omvandlas vätskans rörelseenergi till tryckenergi. Om detta sker snabbt så kallas detta för tryckslag. De tryck som uppstår då kan leda till skador på rörledningar och annan utrustning i ett system. Dessa tryck kan simuleras med hjälp av datorprogram. Det finns också förenklade metoder för att beräkna dessa tryck. Dessa förenklade metoder är dock bara giltiga under speciella omständigheter. En ca 6000 m lång råvattenledning mellan sjön Hällungen i Stenungsunds kommun och en reservoar i Stenungsund har nyligen dimensionerats med hjälp av en förenklad beräkningsmetod för tryckslag. Det finns dock en misstanke att dessa metoder ger felaktiga resultat, vilket kan göra att ledningen blir över eller underdimensionerad. Studiens syfte är att ta reda på hur mycket resultaten från de förenklade beräkningsmetoderna skiljer sig från mer noggrannare simuleringar, samt under vilka förutsättningar dessa metoder gäller. Två förenklade metoder beskrivs i rapporten. Rapporten beskriver även en metod som kallas karakteristikmetoden, som är en metod som de flesta kommersiella programvaror använder. Dessa metoder tillämpas på det aktuella fallet och resultaten jämförs. Resultaten visar att de förenklade metoderna bara gäller under vissa speciella fall. Rapporten bekräftar att dessa ekvationer bara kan användas under speciella fall och med stor försiktighet. De kan dock ofta fungera som en första koll för att få reda på ungefärliga värden. När dessa förenklade metoder går att använda är bl a kopplad till hur fort en ventil stänger samt ledningens periodtid, d.v.s. den tid det tar för en tryckvåg att gå fram och tillbaka i en ledning.

Telge Nät äger och står för driften av fjärrvärmenätet i Södertälje. Detta fjärrvärmenät innefattarbland annat ett delnät som inkluderar Scania industriområde samt bostadsområden Pershagen ochVärdsholmen. Värmen till delnätet levereras dels från Igelstaverket men även från värmeåtervinning iScaniaområdet, något som bland annat lett till en ostabilitet på delnätet i sin helhet.Syftet med detta projekt var att utreda om dessa eller andra instabiliteter på nätet bidrog till störretemperatur- eller tryckvariationer som på lång sikt kan påskynda slitaget och utmattningen påsystemet. Temperaturvariationen på nätet analyserades för de större byggnadskomplexen B006,B210 och Clab samt för huvudledningen. Tryckvariationerna i nätet analyserades främst för B210 därsåväl hetvatten som fjärrvärme förbrukas, vilket leder till snabba regleringar av ventiler och pumpar.Därutöver genomfördes även tryckmätningar på huvudledningen för att analysera omtryckvariationerna från B210 fortplantar sig vidare samt om bytet av flödesriktningen i systemetorsakar några tryckslag.Temperaturvariationer kommer att leda till ökad axiell påfrestning på systemet och kommer främstatt matta ut särskilt utsatta komponenter som T-rör och andra kraftiga rörböjar. På längre sikt kandock även de rundgående svetsfogar som sammanfogar raka rör riskera att brista.Vid analysen av temperaturvariationer i nätet granskades data över hela året 2012 vilket visade attdet fanns en koppling mellan utetemperaturen och temperaturvariationerna på nätet. Vid följandeundersökning analyserades hur många temperaturcykler av olika storlekar som förekommer vidkomplexen. Därefter sammanställdes dessa för att beräkna hur många fulla temperaturcykler på110°C som motsvaras av dessa mindre cykler. Detta skedde med hjälp av Palmgren-Minersdelskadehypotes. Resultatet av denna analys visade att delnätet Clab var förhållande stabilt och attvariationerna höll sig inom tillåtna gränser. Temperaturen på framledningen vid B006 visade sig dockvara ganska instabil, detta kan delvis bero på instabiliteter på huvudledningen skapade avvariationerna i de övriga komplex som levererar värme till systemet.B210 visade sig ha mycket ostabila temperaturer på returledningen för hetvattnet och extremtostabila temperaturer gällande returledningen för fjärrvärmen, något som kan leda till kraftigtpåskyndad utmattning på såväl B210 komplexet som huvudledningen. Dessa problem beror till stordel på att hetvatten konstant matas för värmning av en målerianläggning som ligger i B210 området,där det stundvis inte finns någon förbrukning på detta. Då hetvattnet inte förbrukas leds det iställetvidare för att matas ut direkt på fjärrvärmenätets huvudledning samt används för värmning av andrabyggnadskomplex vid B210 där fjärrvärme normalt används som värmekälla. Detta leder till attfjärrvärmeledningarna periodvis värms upp kraftigt och hastigt av hetvattnet vilket skapar en stormängd temperaturcykler på systemet. Genom att minimera denna onödiga leverans av hetvattenskulle en stor del av temperaturproblemen på nätet förhindras.Tryckvariationerna vid B210 mättes med ett mätintervall på såväl 30 sekunder som 0,1 sekundermellan mätningarna. Intervallskillnaden mellan mätningarna visade på att snabba trycktransienterloggas som minimalt mycket större och måttligt mycket snabbare vid loggning med ett kortareintervall. Ett mätintervall på 0,1 sekunder tros dock fortfarande ge en alldeless för låg upplösning föratt registrera fulla tryckslag, något som leder till resultatet av mätningarna ska betraktas medförsiktighet.De största trycktransienter som registrerades vid B210 skedde på morgonen vid uppstarten avmåleriet. Dessa höll sig dock till en nivå där de inte uppskattas göra någon skada på systemet. Vidmätningarna på huvudledningen kunde inga spår av trycktransienterna vid B210 registreras. Utifråndessa data tros därmed inga tryckslag förekomma på det analyserade delnätet. / Telge Nät is the current owner and operator for Södertäljes district heating system. In this project apart of this system which includes Scania industial area as well as the residential areas of Pershagenand Värdsholmen will be investigated. The heating for this system is provided partly by thecogeneration plant of Igelsta as well as from heat production and recovery within the area of Scania.The main purpose of this project is to investigate whether or not these unusual operationcircumstances result in any temperature or pressure fluctuations which could lead to advancedfatigue on the system. Temperature fluctuations have been analyzed for main pipe as well as forB006, B210 and Clab which are all larger complexes within the area.Pressure fluctuations have been analyzed for the complex of B210 where hot water as well assuperheated water is used. This leads to intense pump and valve adjustments which is likely to causea lot of pressure fluctuations. The pressure is also measured at the main pipe to investigate if thefluctuations from B210 spread to other parts of the system.Analysis of the temperature fluctuations data from 2012 showed a correlation between the outdoorstemperature and the temperature within the district heating system. Following investigationsmeasured the amount of temperature cycles at the different complexes at several differentmagnitudes. The Temperature cycles were thereafter converted into full temperature cycleequivalents at 110°C using Palmgren-Miners hypothesis. These results were used to maketemperature fatigue estimations for the different complexes. The estimations showed that Clab wasa relatively stable system and that the fluctuations were kept within an acceptable range. Thetemperature of the feed pipe at B006 was proven to be quite unstable; this could be a direct result ofthe overall instabilities on the main pipe caused by heat production and heat recovery within Clabsand B210.The temperature at B210 was very unstable for the superheated water return pipe and extremelyunstable for the hot water return pipe. This instability could in the long run lead to a severelydecreased lifetime for the whole system. The instability is likely to be caused by a constant feed ofsuperheated water for heating at a paint shop which is located within B210, water that is fedregardless if there is need for heating in the paint shop or not. Excess superheated water which is notused for heating the paint shop is redirected to heat areas and pipes where hot water is normally theheat source, something which leads to large fluctuations on the system. By reducing the excess feedof superheated water to the paint shop a large portion of the problems with the systems could besolved.The pressure fluctuations at B210 were analyzed with a measure interval of 0.1 seconds and 30seconds between the measurements. This was done to determine whether or not the intervalbetween the measurements had a big influence on the registered pressure transient. Analysisindicated that pressure transients where registered as slightly bigger and relatively faster when themeasure interval of 0.1 seconds was used. It is however known that even a measure interval of 0.1seconds is far too slow to provide any results on the actual magnitude of the pressure transient. Theresult of this analyze should therefore not be considered as definitive.The largest pressure transients at B210 were registered at the startup of the paint shop. These werehowever still at a level where no damage is expected to occur on the system. Measurements at themain pipe showed no traces of the pressure transients from B210. This leads to the concussion thatthe analyzed pressure fluctuations are kept within an acceptable range.

Studiens syfte är att identifiera en robust ingenjörsmetodik för approximation av sannolikhet och konsekvens (risken) vid vätskeslag i ett specifikt rörsystem. Arbetet har utförts i form av kvalitativa studier med verifierande experiment av analytiska beräkningsresultat.  Studiens resultat, vilka presenteras och diskuteras i slutsatskapitlet, visar på att vätskeslag kan predikteras och därigenom förebyggas med Joukowskys ekvation, vilken formulerades av Johannes von Kries 1883.  I de flesta fall kan ett rörsystems konstruktion optimeras mot oönskade tryckslags-konsekvenser genom omsorgsfullt val av lämpliga rörsystemskomponenter, såsom rördimensioner, ventiler, rörkrökningsradier och rörstödskonstruktioner. / This study’s objective has been to identify and evaluate a robust engineering method for the purpose of approximation and evaluation of a water hammer event in a specific pipe system design.  The study has been conducted in the form of qualitative studies with verifying experiments of the results from various analytical calculations.  The results presented and discussed in the last chapter of the essay, indicates that water hammer can be predicted and prevented by using Joukowsky's equation, formulated Johannes von Kries 1883.  In the most circumstances, pipe systems can be optimized to prevent water hammer consequences by selection of suitable components. Such as tube dimensions, valves, tube bending radius and the tube support design.