RTC-sturingsregels schematiseren

Laatst geactualiseerd 1 november 2019 Kennisniveau Specialist Hydraulisch functioneren

Met Real Time Control (RTC) in stedelijke watersystemen is door het aansturen van pompen (gemalen), kleppen of schuiven actief in te grijpen in het hydraulisch gedrag van een systeem. Met metingen aan waterstanden en/of debieten wordt dan via een actieve regeling het werkpunt van een pomp, een klepstand of de hoogte van een regelbare schuif (overlaat of onderdoorlaat) aangepast. Hierbij kan het gaan om zeer geavanceerde regelingen (bijvoorbeeld PID of fuzzy-regelingen). Maar het kunnen ook betrekkelijk eenvoudige logische sturingsregels zijn.

Voorbeelden RTC-regels

De capaciteit van pomp A (regelpunt) neemt lineair toe van Q_a.mintot Q_a.maxvoor een waterpeilvariatie op locatie B (meetpunt):
Q_A=Q_a.minvoor H_B<H_B.min
Q_A=Q_a.min+(Q_a.max-Q_a.max)/(H_B.max-H_B.min)(H_B-H_B,min) voor H_B.min<H_B<H_B.max
Q_A=Q_a.maxvoor H_B>H_B.max

Controleer bij het opnemen van sturingsregels in het model steeds of de genoemde maximale en minimale waarden voor debieten definitie Debiet en waterstanden niet in strijd zijn met de overige beschikbare gegevens. Denk aan pompkarakteristiek, lokale maaiveldhoogte en het laagste lokale punt in het systeem.

Regelingen met grenswaarden

Vaak kunt u ook 'regelingen' in de vorm van grenswaarden opgeven, bijvoorbeeld:

Status Klep A = open als H_B>=H_grens
Status Klep B = dicht als H_B<H_grens

Een dergelijke regeling kan ertoe leiden dat een klepstand plotseling wijzigt binnen een rekentijdstap. Dat kan weer leiden tot instabiliteit in de berekening. Daarom kunt u het best een 'tabelregeling' invoeren, waarbij de betreffende klep geleidelijk opent en sluit.

Controle randvoorzieningen

Het gaat hier steeds om het aanpassen van de hydraulische karakteristieken van elementen in het gemodelleerde systeem, afhankelijk van wat elders in het systeem gebeurt en/of andere relevante condities. Een mooi voorbeeld van dit laatste is de volgende regeling waarmee randvoorzieningen (bijvoorbeeld een bergbezinkbassin) in gemengde rioolsystemen worden gecontroleerd Eerst wordt de berging in het rioolstelsel vrijgemaakt voor een eventuele volgende bui, pas daarna wordt de randvoorziening geledigd. Tijdens het wachten op het ledigen van de randvoorziening worden (optioneel) spoelpompen aangestuurd die als doel hebben sedimentatie definitie Sedimentatie te beperken en zuurstofloosheid van het stagnante water te voorkomen.

ALS het bassin (deels) vol is (H>H_leeg) EN er het afgelopen half uur een neerslagsom van 0 is waargenomen EN het waterpeil in de gemaalkelder van hoofdrioolgemaal <Hcrit
DAN
Status ledigingsgemaal = AAN, status spoelpompen = INTERMITTEREND
ANDERS
ALS het bassin (deels) vol is (H>H_leeg) EN er het afgelopen half uur een neerslagsom van 0 is waargenomen EN het waterpeil in de gemaalkelder van hoofdrioolgemaal >H_crit
DAN
Status ledigingsgemaal = UIT
(INDIEN AANWEZIG) status spoelpompen = AAN
EIND
EIND

(Hierbij speelt dus behalve de toestand van het systeem ook de externe factor 'neerslag' een rol in de aansturing.)

Figuur A Schema randvoorzieningVergroot afbeelding

Anticiperende sturing riool en rwzi

De literatuur vermeldt ook wel regelingen die anticiperen op verwachtingen omtrent neerslag en/of dwa-belastingen. Maar voor een succesvol RTC-gebruik moeten de voorspellingshorizon en de reactietijd van het systeem dan minimaal van dezelfde orde zijn. Een sterk vereenvoudigde vorm van een dergelijke anticiperende sturing voor de combinatie van een rioolstelsel en de rwzi kan zijn:

Neerslagverwachting binnen 24 uur < 4 mm neerslag: Status systeem is dwa-modus
Neerslagverwachting binnen 24 uur > 4 mm neerslag: Status systeem is hwa-modus

Hierbij gaat het dan met name om bijvoorbeeld dwa-buffering voor een rwzi die tijdens dwa te maken heeft met tijdelijke overbelasting. Belangrijk bij deze regeling is dat de neerslagverwachting voor de komende 24 uur voldoende nauwkeurig is.