Zatapialne pompy podnoszące: przewodnik dotyczący projektowania i doboru
Pompy w przepompowniach zanurzeniowych przepompowują ścieki lub wodę drenażową z niskiego punktu zbiórki do wyższego kanału ściekowego, procesu oczyszczania lub miejsca zrzutu. Ponieważ pompy pracują wewnątrz studzienki mokrej, stacja może być kompaktowa i nie wymaga długich rurociągów ssawnych. Takie rozwiązanie jest szeroko stosowane w kanalizacji komunalnej, inwestycjach komercyjnych, ściekach przemysłowych, odwodnieniu dróg i instalacjach budowlanych.
Niezawodność działania zależy od całej stacji. Hydraulika pomp, geometria studzienki mokrej, napływ, sterowanie poziomem, warunki rurociągu tłocznego, ciała stałe, dostęp, wentylacja i ochrona elektryczna – wszystko to oddziałuje na siebie.
Ustal przepływ projektowy
Określ średni, maksymalny i minimalny przepływ. Ścieki komunalne i komercyjne zmieniają się w ciągu godziny i sezonu, podczas gdy wody opadowe mogą gwałtownie wzrosnąć. Napływ przemysłowy może być związany ze zmianami produkcji lub zrzutami partii.
Pompy muszą radzić sobie z maksymalnym przepływem, nie dopuszczając do przelania się studzienki mokrej. Przy niskim napływie system powinien unikać długich czasów retencji, które sprzyjają powstawaniu zapachów, septicity i osadów. Stacja z dwiema lub więcej pompami może stopniować wydajność i zapewniać redundancję w szerokim zakresie napływu.
Opracuj krzywą systemu
Punkt pracy to miejsce, w którym krzywa pompy przecina się z krzywą systemu. Całkowita wysokość podnoszenia obejmuje wysokość statyczną, ciśnienie w punkcie zrzutu oraz straty tarcia w rurociągu tłocznym, zaworach, kolankach i złączkach.
Wysokość podnoszenia statycznego może się zmieniać wraz z poziomem w studzience mokrej lub ciśnieniem w systemie odbiorczym. Tarcie gwałtownie rośnie wraz ze wzrostem przepływu. Sprawdź działanie pojedynczej i wielu pomp, ponieważ dwie pompy pracujące równolegle niekoniecznie dostarczają dwukrotnie większy przepływ. Przesuwają one punkt pracy wzdłuż wspólnej krzywej systemu.
Przeanalizuj warunki w rurociągu tłocznym przy niskim i wysokim przepływie, przyszłą rozbudowę i możliwe osady wewnątrz rury. Unikaj wybierania tylko na podstawie maksymalnej wysokości podnoszenia lub maksymalnego przepływu.
Wybierz odpowiednią hydraulikę do przenoszenia ciał stałych
Ścieki mogą zawierać szmaty, chusteczki, włókna, piasek i inne zanieczyszczenia. Typowe rozwiązania hydrauliczne obejmują konstrukcje z kanałem pojedynczym, wielokanałowe, wirnikowe i tnące. Wirnik kanałowy może zapewnić wydajną pracę z określonym swobodnym prześwitem. Konstrukcja wirnika wirującego może zmniejszyć bezpośredni kontakt z ciałami stałymi, ale może mieć niższą wydajność. Frez może zmniejszyć niektóre ciała stałe przed zrzutem, chociaż nie nadaje się do każdego strumienia odpadów.
Określ maksymalny rozmiar ciał stałych, swobodny prześwit, oczekiwaną zawartość włókien i stężenie piasku. W przypadku ścieków przemysłowych podaj temperaturę, pH, chemikalia, zawartość oleju, ciężar właściwy i materiały ścierne.
Prawidłowo dobierz rozmiar studzienki mokrej
Studzienka mokra zapewnia magazynowanie między cyklami pracy pomp i musi zapewniać stabilny napływ do pompy. Jeśli jest za mała, pompy uruchamiają się zbyt często. Jeśli jest za duża, ścieki pozostają zbyt długo, a ciała stałe mogą się osadzać.
Ustawienia poziomu powinny obejmować zatrzymanie, uruchomienie pompy wiodącej, uruchomienie pompy pomocniczej i alarm wysokiego poziomu. Utrzymuj wymaganą głębokość zanurzenia pompy i zapobiegaj powstawaniu wirów. Projektant stacji powinien sprawdzać czas cyklu przy różnych przepływach, a nie tylko przy szczytowym przepływie projektowym.
Ławki i pochyłe powierzchnie pomagają kierować ciała stałe w stronę wlotu pompy. Unikaj martwych stref i występów, w których gromadzą się zanieczyszczenia. Rury wlotowe nie powinny odprowadzać bezpośrednio na czujniki poziomu ani powodować nadmiernych turbulencji w pobliżu wlotów pomp.
Zaplanuj redundancję i logikę działania
Wiele krytycznych stacji wykorzystuje układy praca/standby lub praca/pomoc/standby. Automatyczne przełączanie równoważy godziny pracy. Jeśli pompa wiodąca nie nadąża, uruchamia się pompa pomocnicza. Alarm wysokiego poziomu działa niezależnie od normalnej logiki uruchamiania, jeśli jest to uzasadnione.
Logika sterowania powinna uwzględniać awarię pompy, awarię czujnika, utratę zasilania, przeciążenie, wyciek uszczelnienia, wysoką temperaturę i utratę komunikacji. Zdalne monitorowanie może raportować poziomy, status pracy, uruchomienia, godziny pracy, prąd, alarmy i nieprawidłowe trendy.
W przypadku usług krytycznych rozważ magazynowanie awaryjne, podłączenie generatora, zasilanie awaryjne lub połączenie do pompowania awaryjnego. Wymagana odporność zależy od konsekwencji środowiskowych i operacyjnych przelania.
Wybierz pomiar poziomu
Wyłączniki pływakowe są proste i szeroko stosowane. Wiele pływaków może zapewniać funkcje zatrzymania, uruchomienia, pracy pomocniczej i alarmu. Wymagają wystarczającej przestrzeni do swobodnego ruchu i mogą być narażone na działanie smaru lub zanieczyszczeń.
Hydrostatyczne przetworniki poziomu zapewniają ciągły pomiar i elastyczne punkty nastaw. Instrumenty ultradźwiękowe lub radarowe unikają bezpośredniego kontaktu z cieczą, ale wymagają czystej ścieżki pomiarowej i odpowiedniego montażu. Solidna stacja może wykorzystywać główny przetwornik plus niezależne pływaki zapasowe.
Zaprojektuj bezpieczne usuwanie pomp
Szyny prowadzące i automatyczne sprzęgła rozładunkowe pozwalają na podniesienie pompy bez wchodzenia do studzienki mokrej ani odkręcania zanurzonych śrub. Potwierdź materiał szyn, obciążenie łańcucha podnoszącego, wagę pompy, rozmiar włazu rewizyjnego i wyposażenie do podnoszenia nad głową.
Zawory odcinające i zwrotne powinny być dostępne z komory zaworów lub bezpiecznego obszaru roboczego. Zawory zwrotne zapobiegają przepływowi zwrotnemu po wyłączeniu, podczas gdy zawory odcinające umożliwiają serwis. Ich straty ciśnienia muszą być uwzględnione w obliczeniach systemu.
Zamknięte przestrzenie i gazy ściekowe stwarzają poważne zagrożenia. Projektowanie, eksploatacja i konserwacja stacji muszą być zgodne z obowiązującymi wymogami bezpieczeństwa w zakresie dostępu, wentylacji, detekcji gazów, podnoszenia, izolacji elektrycznej i higieny.
Chroń pompę i silnik
Typowe zabezpieczenia obejmują przeciążenie silnika, zanik fazy, temperaturę uzwojeń, wyciek uszczelnienia, wykrywanie wilgoci i zapobieganie pracy na sucho. Większe jednostki mogą również monitorować temperaturę łożysk i wibracje.
Zweryfikuj napięcie, częstotliwość, prąd rozruchowy, długość kabla i dostępną moc transformatora. Przemienniki częstotliwości mogą sterować poziomem w studzience mokrej lub ograniczać przepięcia hydrauliczne, ale minimalna prędkość w rurociągu tłocznym musi pozostać wystarczająco wysoka, aby transportować ciała stałe. Pompa musi również pracować w swoim dopuszczalnym zakresie prędkości i chłodzenia.
Zarządzaj przepięciami powietrznymi i hydraulicznymi
Wysokie punkty w rurociągu tłocznym mogą zatrzymywać powietrze, zmniejszać wydajność i powodować niestabilną pracę. Urządzenia do odpowietrzania powinny być dobrane do obsługi ścieków i umieszczone w miejscu umożliwiającym konserwację. Szybkie uruchamianie lub zatrzymywanie może powodować przepięcia ciśnienia. Długie rurociągi i systemy o dużym przepływie mogą wymagać analizy przepięć, kontrolowanego działania zaworów, miękkiego startu lub rampowania prędkości.
Zrównoważ wydajność i odporność na zatykanie
Koszty energii mają znaczenie w przypadku stacji pracujących codziennie. Porównaj wydajność w rzeczywistym punkcie pracy i w oczekiwanych warunkach eksploatacyjnych. Jednak najbardziej wydajna konstrukcja do czystej wody niekoniecznie jest niezawodna w przypadku ścieków.
Ocena cyklu życia powinna obejmować energię, częstotliwość blokad, części zużywające się, żywotność uszczelnień, robociznę, podnoszenie, zapasy części zamiennych i ryzyko przelania. Konstrukcja, która zmniejsza liczbę nieplanowanych wezwań, może zapewnić większą wartość niż niewielka różnica w wydajności.
Uruchomienie i konserwacja
Przed uruchomieniem zweryfikuj kierunek obrotów pompy, rezystancję izolacji, ustawienia poziomu, pozycje zaworów, zazębienie szyn prowadzących, funkcje alarmowe, pobór prądu, przepływ i ciśnienie tłoczenia. Przetestuj każdą pompę indywidualnie i w pracy połączonej. Potwierdź, że rzeczywiste obniżenie poziomu jest rozsądnie zgodne z oczekiwaną wydajnością.
Rutynowa konserwacja obejmuje czyszczenie studzienki mokrej i czujników, sprawdzanie kabli i łańcuchów, inspekcję zaworów, przegląd alarmów uszczelnienia lub wilgoci, rejestrowanie prądu silnika i godzin pracy oraz badanie wirników pod kątem zużycia lub blokad. Monitoruj liczbę uruchomień i czas pracy pompy; zmiany mogą wskazywać na infiltrację, ograniczenie przepływu w rurociągu, zużytą hydraulikę lub problemy ze sterowaniem.
Informacje dla dostawcy pomp
Podaj przepływy projektowe, wymagane punkty pracy, krzywą systemu (jeśli dostępna), rysunek studzienki mokrej, opis cieczy i ciał stałych, dane rurociągu tłocznego, ustawienia poziomu, głębokość instalacji, przyłącze tłoczne, zasilanie, filozofię sterowania, materiały, liczbę pomp, wymóg redundancji, wymogi testowe i standardy miejsca.
Wniosek
Pompy w przepompowniach zanurzeniowych zapewniają niezawodną obsługę, gdy są wybierane jako część skoordynowanego systemu ściekowego. Dokładne obliczenia przepływu i wysokości podnoszenia, odpowiednia hydraulika do przenoszenia ciał stałych, dobrze zaprojektowana geometria studzienki mokrej, redundantne sterowanie, bezpieczne usuwanie i zdyscyplinowana konserwacja stanowią podstawę stacji, która działa niezawodnie przez lata.
Częste błędy projektowe
Częste jest nadmierne rozmiarowanie. Pompa, która zbyt szybko opróżnia studzienkę mokrą, może uruchamiać się często, podczas gdy duży rurociąg tłoczny może pracować z prędkością zbyt niską do transportu ciał stałych. Z drugiej strony, pompa o zbyt małym rozmiarze pozwala na wzrost poziomu podczas szczytów. Oceń magazynowanie, wydajność pompy, czas cyklu i prędkość w rurociągu tłocznym jako jedno obliczenie.
Innym błędem jest lokalizowanie wszystkich elementów sterujących na jednej wysokości lub poleganie na jednej technologii wykrywania bez uwzględnienia awarii. Zapewnij odpowiednie odstępy między poziomami zatrzymania, uruchomienia, pracy pomocniczej i alarmu, a także użyj niezależnego alarmu wysokiego poziomu tam, gdzie konsekwencje przelania są poważne.
Często zadawane pytania
Dlaczego stosuje się dwie pompy w przepompowni?
Dwie pompy zapewniają elastyczność operacyjną i redundancję. Mogą one naprzemiennie pełnić rolę pompy wiodącej, a obie mogą pracować podczas szczytowego napływu, jeśli system jest zaprojektowany do pracy równoległej.
Co powoduje powtarzające się zatykanie?
Przyczyny obejmują nieodpowiednie przejścia wirnika, odpady włókniste, niską prędkość, słabe czyszczenie studzienki mokrej, zużyte elementy tnące lub pracę poza zamierzonym punktem pracy. Zbadaj materiał usunięty podczas serwisu, aby zidentyfikować źródło.
Czy rozdrabniacze są zawsze najlepszym rozwiązaniem dla chusteczek?
Nie. Pompy z rozdrabniaczem lub frezem nadają się do pewnych przepływów i rurociągów tłocznych, ale dodają elementy zużywające się i zwiększają zapotrzebowanie na energię. W innych stacjach preferowane mogą być kontrola źródła, przesiewanie, hydraulika kanałowa lub zmiany w systemie.
Jak często należy czyścić studzienkę mokrą?
Częstotliwość zależy od smaru, piasku, czasu retencji, geometrii i napływu. Ustal początkowy harmonogram inspekcji, a następnie dostosuj go na podstawie zaobserwowanych osadów i trendów operacyjnych.
Czy falownik może zapobiec wszystkim przepięciom?
Może kontrolować przyspieszanie i zwalnianie, ale zachowanie przepięciowe zależy również od długości rurociągu, profilu, zaworów, kieszeni powietrznych i awarii zasilania. Ważne systemy mogą wymagać formalnej analizy przepięć.
