Woudagemaal simulator
In 1920 werd het Ir. D.F. Woudagemaal in Lemmer gebouwd. Dit grootste, nog werkende stoomgemaal ter wereld staat sinds 1998 op de UNESCO Werelderfgoedlijst. Deze monumentale stoomreus wordt nog altijd door Wetterskip Fryslân ingezet om Friesland droog te houden wanneer de waterstanden te hoog worden. Door de klimaatverandering en de steeds vaker voorkomende perioden van hevige regenval, speelt het gemaal nog altijd een belangrijke rol. Daarom is het essentieel om ervoor te zorgen dat de medewerkers van Wetterskip Fryslân goed opgeleid en getraind blijven. Om die reden is het verzoek gedaan om een 3D-realtime simulator van het stoomgemaal te ontwikkelen.
Aanleiding
Momenteel worden er jaarlijks twee trainingsweken georganiseerd om de medewerkers van Wetterskip Fryslân op te leiden in het bedienen van het Woudagemaal. Er is behoefte aan meer trainingsmogelijkheden, maar het is niet wenselijk om het aantal weken dat het gemaal in werking is uit te breiden vanwege de brandstofkosten en de uitstoot. Daarom vormt een realistische tijdsdomeinsimulator van het gemaal een waardevol hulpmiddel om de medewerkers van Wetterskip Fryslân op te leiden en te trainen.
Welk probleem lost het op?
Het trainen met de simulator leidt tot een hoger opleidingsniveau en biedt een duurzaam en sneller alternatief voor het opleiden van medewerkers.
Projectteam
De simulator is ontwikkeld door de Maritieme Onderzoeksgroep van NHL Stenden. Ralph Schaafsma, Arjan van Vliet en Jan de Jonge hebben de simulator ontwikkeld onder begeleiding van teamleider Marcel Krijnen en met ondersteuning van prof. Herbert Koelman. Veel dank gaat uit naar de medewerkers van het Ir. D.F. Woudagemaal voor de uitgebreide rondleidingen en de waardevolle informatie die zij hebben gedeeld om dit project tot een succes te maken.
Aanpak
Met behulp van Python is een uitgebreid, op klassen gebaseerd tijdsdomein-rekenmodel opgezet. Het model maakt gebruik van de XSteam-bibliotheek om de eigenschappen van kokend water, verzadigde stoom en oververhitte stoom te berekenen. De simulator is onderverdeeld in verschillende componenten, zoals:
Ketels
Oververhitters
Stoomleidingsysteem
Stoommachines
Pompen
Condensors
Hulpstoommachines
Condensaat- en filtertanks
Afsluiters
Bij iedere tijdstap worden de berekende waarden van onder andere massa, debiet, temperatuur, druk en enthalpie gedeeld met het visuele model. Binnen dit model worden de berekende parameters weergegeven. De gebruiker van de simulator kan hierdoor de actuele situatie van het gemaal bekijken en actief afsluiters, hendels, verwarmingsinstallaties en andere onderdelen bedienen om het gemaal in bedrijf te stellen en te besturen.
Het visuele model is een volledig realtime, driedimensionale weergave van het daadwerkelijke gemaal. Het is gebouwd met de High Definition Render Pipeline van de Unity-engine. De virtuele omgeving biedt een hoge mate van visuele nauwkeurigheid en maakt gebruik van de nieuwste grafische technologieën. Dankzij de nauwe koppeling met het rekenmodel ontstaat een zeer realistische en interactieve trainingsomgeving.
Wat zijn de resultaten?
NHL Stenden heeft hiermee een bijdrage geleverd aan het opleidingsprogramma van Wetterskip Fryslân voor het Ir. D.F. Woudagemaal. Het trainingsprogramma wordt hiermee uitgebreid, zonder dat het gemaal hiervoor extra weken hoeft te draaien. Doordat medewerkers de mogelijkheid krijgen om het gemaal vanuit een laptopomgeving te bedienen, zijn de trainingsmogelijkheden vrijwel onbeperkt. Daarnaast is trainen met een simulator een uitstekende manier om in een veilige omgeving te werken, zonder het risico waardevolle apparatuur te beschadigen.
NHL Stenden heeft een fysisch correct tijdsdomeinsimulatiemodel ontwikkeld
Verbetert de opleiding en training van medewerkers van Wetterskip Fryslân
Een duurzaam alternatief voor trainingen, doordat er geen extra brandstof nodig is voor het in bedrijf stellen van het gemaal
Projectpartners
- Wetterskip Fryslân
