Propozycja struktury algorytmu ewolucyjnego do optymalizacji kosztów pompowania w wodnych sieciach przesyłowych

• Autorzy: Malinowski P.

Warianty tytułu

EN

Structure proposed for the evolutionary algorithm enabling optimization of pumping costs for water distribution networks

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Przedstawiono metodę optymalizacji kosztów pompowania w wodnych sieciach przesyłowych (sieć wodociągowa, cieplna itp.), która umożliwia osiągnięcie efektów ekonomicznych przy jednoczesnym zapewnieniu wymaganych warunków eksploatacyjnych. Do rozwiązania tego problemu zaproponowano metodę algorytmu ewolucyjnego, ze względu na małą wydajność obliczeniową tradycyjnych metod optymalizacyjnych. W wyniku działania takiego algorytmu otrzymuje się model sieci zmodyfikowany w stosunku do wyjściowego poprzez umieszczenie w nim zadanej liczby pomp wraz z ich wymaganą charakterystyką techniczną. Wyznaczone miejsca instalacji pomp oraz ich charakterystyki prowadzą do obniżenia niezbędnego ciśnienia zasilania, nie powodując przekroczenia granicznych wartości (minimalnego i maksymalnego) ciśnienia wody w sieci. Analiza została przedstawiona na przykładzie systemu ciepłowniczego wybranego miasta. Opisano strukturę algorytmu ewolucyjnego, umożliwiającego wyznaczenie optymalnej lokalizacji pomp w systemie. Wyniki obliczeń wykazały możliwość zmniejszenia kosztów pompowania wody w systemie ciepłowniczym.

EN

A method is described, which enables the costs of pumping in water distribution networks (water-pipe network, heat distribution network) to be optimized effectively in economic terms under the operating conditions required. Considering the complexity of traditional optimization methods and the time-consuming computations involved, an evolutionary algorithm has been proposed to cope with this problem. With this algorithm a modified network model can be obtained, which differs from the input model in that it incorporates a given number of pumps and their technical characteristics. The defined pump installation points, as well as the technical characterization of the pumps, make it possible to reduce the feeding pressure required, without exceeding the limit values (minimal and maximal) of water pressure in the network. The analysis is presented taking a municipal heat supply system of choice as an example. The structure proposed for the evolutionary algorithm permits the optimal location of the pumps in the heating system to be determined. The calculated results substantiate the possibility of reducing the water pumping costs in a heat supply system.

Słowa kluczowe

PL

sieć wodociągowa; sieć ciepłownicza; koszty pompowania; optymalizacja

EN

water distribution network; heat distribution network; pumping costs; optimization

• Wydawca: Polskie Zrzeszenie Inżynierów i Techników Sanitarnych, Oddział Dolnośląski
• Czasopismo: Ochrona Środowiska
• Rocznik: 2011
• Tom: Vol. 33, nr 2
• Strony: 59--63
• Opis fizyczny: Bibliogr. 18 poz., rys., schem., tab.

Twórcy

autor

Malinowski P.

• Politechnika Wrocławska, Wydział Inżynierii Środowiska, Zespół Instalacji Sanitarnych, Wybrzeże S. Wyspiańskiego 27, 50-370 Wrocław,

Bibliografia

• 1.T. WALSKI, D. CHASE, D. SAVIC: Water distribution modeling. Heasted Press, Waterbury 2001.
• 2.Z. SIWOŃ: Hydraulic analysis of water distribution systems. Environment Protection Engineering 1998, Vol. 24, No. 3–4, pp. 121–130.
• 3.P. BOULOS, D. WOOD: Explicite calculation of pipe network parameters. Journal of Hydraulic Engineering 1990, Vol. 116, No. 11, pp. 1329–1344.
• 4.K. VAIRAVAAMOORTHY, M. ALI: Optimal design of water distribution systems using genetic algorithms. Computer-aided Civil and Infrastructure Engineering 2000, No. 15, pp. 374–382.
• 5.D. SAVIC, G. WALTERS: Evolving sustainable water net-works. Hydrological Sciences Journal – Journal des Sciences Hydrologiques 1997, pp. 549–563.
• 6.D. SAVIC, G. WALTERS: Genetic algorithms for least-cost design of water distribution networks. Journal of Water Re-sources Planning and Management 1997, pp. 67–77.
• 7.L. ADAMO, G. CAMMARATA, A. FICHERA, L. MARLETTA: Reti di teleriscaldamento: Analisi entropica e algoritmi genetici. La Termotecnica 1997, pp. 81–87.
• 8.P. MALINOWSKI: Modelowanie hydrotermiczne i optymalizacja systemów zaopatrzenia w ciepło. Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej, Wrocław 2009.
• 9.J. ARABAS: Wykłady z algorytmów ewolucyjnych. Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, Warszawa 2001.
• 10.A. SZKAROWSKI, L. ŁATOWSKI: Ciepłownictwo. Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, Warszawa 2006.
• 11.W. JĘDRAL: Pompy wirowe. Państwowe Wydawnictwo Naukowe, Warszawa 2001.
• 12.H. HOTLOŚ: Quantitative assessment of the influence of water pressure on the reliability of water-pipe networks in service. Environment Protection Engineering 2010, Vol. 36, No. 3, pp. 103–112.
• 13.H. HOTLOŚ: Badania zmian poboru wody w wybranych miastach Polski w latach 1990–2008. Ochrona Środowiska 2010, vol. 32, nr 3, ss. 39–42.
• 14.D. KOWALSKI: Zarządzanie jakością wody w systemie wodociągowym. Ochrona Środowiska 2009, vol. 31, nr 3, ss. 37–40.
• 15.A. KOTOWSKI, A. PAWLAK, P. WÓJTOWICZ: Modelowanie miejskiego systemu zaopatrzenia w wodę na przykładzie osiedla mieszkaniowego Baranówka w Rzeszowie. Ochrona Środowiska 2010, vol. 32, nr 2, ss. 43–48.
• 16.A. KOTOWSKI: Analiza hydrauliczna zjawisk wywołujących zmniejszenie przepływności rurociągów. Ochrona Środowiska 2010, vol. 32, nr 1, ss. 27–32.
• 17.K. STRZELECKA, K. JEŻOWIECKA-KABSCH: Rzeczywiste wartości współczynnika strat miejscowych podczas przepływu wody przez nagłe zwężenie rury. Ochrona Środowiska 2010, vol. 32, nr 1, ss. 33–37.
• 18.D. KOWALSKI, B. KOWALSKA, M. KWIETNIEWSKI, A. MUSZ: Przepływy zwrotne w rozgałęzionej sieci wodociągowej. Ochrona Środowiska 2010, vol. 32, nr 4, ss. 31–36.