Waterschap Brabantse Delta · R&D-lab · research-artifact
De twin voorspelt pompdebiet en -vermogen uit een catalogus-curve. Dit artifact stelt de enige vraag die telt voordat je hem op de edge vertrouwt: komt die curve overeen met wat de echte pompen werkelijk doen? Het antwoord is genuanceerd — en wijst precies aan wat er moet worden verbeterd.
De echte pompen zijn VFD-aangedreven en draaien vrijwel altijd op 24–68% van het nominale toerental (1485 rpm). Het debiet volgt het toerental netjes — de klassieke affiniteitswet. Maar het catalogus-item hidrostal-H05K-S03R is een tabellarische regeling%→debiet-curve zonder toerental-/affiniteitsblok, dus hij kan een gemeten astoerental helemaal niet omzetten in een voorspeld debiet. Dat is het kerngat.[1]
Databron is de z-info historian van gemaal Klundert (ZRG00033), 5-minuten-resolutie over een venster van 14 dagen.[1] Elk punt is één 5-minuten-monster waarin precies één pomp draaide (dus het stationsdebiet is dat van die pomp) — dit filtert 1278 bruikbare werkpunten uit de ruwe historie (P100: 826, P200: 452). Deze punten zijn gelegd over het EVOLV-catalogusmodel hidrostal-H05K-S03R[2] (nominaal 1485 rpm, BEP 346 m³/h @ 35,6 m).
De toerentalgebaseerde curve is gefit op de affiniteitscollaps (φ = Q/N vs ψ = ΔP/N²) uit de echte punten, met out-of-sample validatie: getraind op twee derde van de stationaire werkpunten, getest op een achtergehouden derde die de fit nooit zag. Start/stop-rampen zijn uitgesloten, omdat een 5-minuten-gemiddelde daar over een schakeling loopt en geen echt werkpunt vertegenwoordigt.
aanname Voor het vermogen wordt een constante motor+VFD-factor van ×1,60 toegepast op het uitgerolde model, terwijl de werkelijke verhouding belastingafhankelijk is en varieert tussen 1,3× en 1,7×. Dit is een vereenvoudiging voor de eerste uitrol, geen exacte fysische constante.
Debiet tegen opvoerhoogte uitzetten laat zien waar het station daadwerkelijk werkt versus de haalbare band van de catalogus (de curve doorlopen van 0% tot 100% regeling per opvoerhoogterij). De echte punten liggen binnen de band maar gedrongen tegen de lage-debietrand: bij 1,39 bar ligt de "0%-regeling"-ondergrens van de catalogus op 119 m³/h, terwijl de echte pomp regelmatig daaronder draait op gereduceerd toerental. De catalogus heeft dus niet "ongelijk" over wat de pomp kan — de envelop bevat de realiteit. De mismatch zit in de as: hij indexeert debiet op een abstracte regeling%, niet op toerental, en de ondergrens ligt hoger dan het deeltoerental-werkpunt van dit gemaal.
Echt vermogen is de elektrische opname van de motor; de catalogus-np is asvermogen. Over 1248 werkpunten is de echte opname ≈1,60× het catalogus-asvermogen (mediaan; belastingafhankelijk 1,3–1,7) — een gecombineerd motor- + VFD-rendement van ≈63%. De gemeten curve draagt nu een elektrisch geschaalde np (×1,60), zodat het voorspelde vermogen van de twin de gemeten kW volgt (uitgerold — zie Discussie & beperkingen).
De affiniteitscollaps (φ = Q/N vs ψ = ΔP/N²) is gefit uit de echte punten en out-of-sample gevalideerd — getraind op twee derde, getest op een achtergehouden derde die hij nooit zag. Op stationaire werkpunten (exclusief start/stop-rampen, waar een 5-minuten-gemiddelde over een schakeling loopt en geen echt werkpunt is) voorspelt de gefitte curve het gemeten debiet nauwkeurig.
De rode curve in Figuur 1 is deze fit. Waar de catalogustabel het debiet helemaal niet uit het toerental kon voorspellen, volgt de gefitte affiniteit de echte pomp tot ≈2% bij stabiel bedrijf. De bredere spreiding op de volledige dataset (≈7%) is vrijwel volledig start/stop-transiënten — geen curvefout. Dit is de curve waarop de edge-twin zou moeten draaien.
In plaats van de catalogus opnieuw te seeden (wat de datasheet-baseline met velddata zou overschrijven), is de gefitte curve toegevoegd als gemeten curve per asset op de FROST Thing van de pomp, en is de rotatingMachine-node uitgebreid om beide te behouden: hij laadt de theoretische curve op model uit de catalogus, de gemeten (zoals geïnstalleerd) curve op uuid uit FROST, voorspelt op de gemeten curve en rapporteert het verschil met de theorie bij elke tick.[3]
| curveSource | gemeten (zowel PU1 & PU2) |
| measuredCurveSource | z-info 14d-fit (stabiel, MAPE 2,2%, R² 0,988, n=1278) |
| gapVsTheoryPct (lopend vastgelegd) | −10,1% — gemeten 150 m³/h vs datasheet 167 m³/h |
De node las de zoals-geïnstalleerd-curve rechtstreeks uit FROST (properties.measuredCurve, gematcht op de uuid van de node) en schakelde erop over — geen catalogus-wijziging, de datasheet-curve blijft als referentie ongemoeid. Met het gemeten toerental gevoed uit z-info voorspelt de twin het debiet op de in het veld gefitte affiniteit, terwijl hij flowTheoretical en gapVsTheoryPct uitstuurt zodat de afwijking van het datasheet continu zichtbaar is — de "beide curves die samenwerken om verschillen met de theorie te identificeren" die de pilot wilde bouwen.
Uitgerold over de hele stack met volledige CI: generalFunctions #19 (FROST measured-curve reader), rotatingMachine #11/#12 (dual-curve + gap-vs-theory), EVOLV #88/#89 (pins).[3] Vermogen voorspelt nu op de elektrisch geschaalde np van de gemeten curve (×1,60, η≈0,63), en het affiniteits-ψ-bereik is verbreed naar 14,1–23,8 (debiet nog steeds ≈2,5% out-of-sample). Resterende nuance: de motor+VFD-factor is belastingafhankelijk (1,3–1,7); een constante 1,60 wordt toegepast.
| Grootheid | Echt (mediaan) | Catalogus @1390 mbar |
|---|---|---|
| Debiet | 219 m³/h | 119–613 m³/h (0–100%) |
| Astoerental | 880 rpm (60% nominaal) | — (geen toerental-as) |
| Afgeleide regeling% | ~21% | 0–100% |
| Vermogen @ ~219 m³/h | 15,8 kW (elek) | 10,8 kW (as) |
Het catalogus-item hidrostal-H05K-S03R heeft geen affiniteitsblok, dus het kan het gemeten astoerental dat de PLC/OPC-UA-koppeling levert niet gebruiken. De debietvoorspelling hangt dan volledig af van een regeling% die de regelaar verzint — daarom dreef het debiet van de twin af van de realiteit.
De belangrijkste beperking is dat de motor+VFD-vermogensfactor belastingafhankelijk is (1,3–1,7×) terwijl op de twin een vaste ×1,60 wordt toegepast — een vereenvoudiging die bij extreme belastingen tot enkele tientallen procenten afwijking op het vermogen kan leiden, ook al blijft de debietvoorspelling zelf nauwkeurig. De bredere spreiding op de volledige dataset (≈7% t.o.v. ≈2% op stabiele punten) is vrijwel volledig toe te schrijven aan start/stop-transiënten waarin een 5-minuten-gemiddelde over een schakeling loopt, niet aan een tekortkoming van de curve zelf. Een logische vervolgstap is een belastingafhankelijke correctiefactor in plaats van de constante ×1,60.