Jak prawidłowo dobrać pompę do ścieków sanitarnych?
Jak prawidłowo dobrać pompę do ścieków sanitarnych?

Przy doborze pompy do ścieków bytowo-gospodarczych lub deszczowych pamiętać należy o następujących zasadniczych wymaganiach decydujących o poprawnej pracy urządzenia:

1) Strumień przepływu, jaki powinna mieć pompa, musi być większy od strumienia napływających ścieków tak by pompa przy maksymalnych dopływach nie pracowała w sposób ciągły. Nadwyżka wydajności nad dopływem do przepompowni winna wynosić od 10 do 20%. Przez wydajność przepompowni należy rozumieć wydajność jednej lub kilku pomp pracujących jednocześnie.
2) Pompa w miarę możliwości powinna pracować w optymalnym punkcie pracy, gwarantuje dobre wykorzystanie mocy i długą żywotność. Idealny dobór polega na tym by, rzeczywisty punkt pracy pompy znajdował się w pobliżu punktu najwyższej sprawności z tolerancją +/-15%
3) Prędkość ścieków w rurociągu tłocznym winna wynosić minimum 0,7 m/s, lecz dopiero prędkość 0,8 m/s gwarantuje transport niemal wszystkich zanieczyszczeń spotykanych w ściekach na stromych odcinkach wznoszących.
4) Należy ustalić, czy rurociąg tłoczny będzie w całości wypełniony pompowanym medium. Straty w rurociągach tłocznych o tej samej długości i średnicy lecz o wypełnieniu całkowitym lub częściowym mogą różnić się znacznie. Częściowe wypełnienie występuje przy opadającym końcowym odcinku rurociągu tłocznego co powoduje zmniejszenie strat, bądź przy braku odpowietrzenia rurociągów w najwyższych punktach, co spowoduje konieczność odpowiedniego podwyższenia niezbędnego ciśnienia pompy.
5) Hydraulikę całego układu należy dostosować do zakładanej ilości przetłaczanych ścieków. Do wielkości przepływu 4,0 l/s zaleca się stosowanie pomp z rozdrabniaczem o stromych charakterystykach i podnoszeniach do 60 m (0,6 MPa). Powyżej 4,0 l/s przepływu najlepiej w praktyce sprawdzają się pompy o swobodnym przelocie, lecz nie mniejszym niż dla kuli o średnicy 80 mm. Dążenie za wszelką cenę do swobodnych i maksymalnych przelotów wirników pomp jednak nie jest wskazane z uwagi na zwiększenie objętości układu hydraulicznego skutkujące zagniwaniem ścieków, przewymiarowanie silnika oraz redukcję sprawności hydraulicznej wpływającą na późniejsze koszty eksploatacji.
6) Po stronie ssawnej pompy umieszczonej w zbiorniku, należy zapewnić odpowiednią wysokość zwierciadła ścieków w celu chłodzenia silnika (jeżeli pompa jest bez płaszcza chłodzącego) oraz zabezpieczenia pompy przed kawitacją. Minimalne ciśnienie na dopływie do pompy podaje producent jako wartość NPSH. NPSH zależy od:
• geometrii wirnika,
• prędkość obrotowa pompy,
• temperatura ścieków,
• wysokość zwierciadła ścieków w zbiorniku,
• ciśnienia atmosferycznego.

Przykład doboru pompy do ścieków. Schemat układu hydraulicznego
Przykład doboru pompy do ścieków. Schemat układu hydraulicznego

1. Informacje o układzie hydraulicznym

• Rodzaj ścieków: bytowo-gospodarcze
• Maksymalny chwilowy dopływ ścieków: Qmax = 12 l/s
• Wysokość pionu w przepompowni: HL1 = 3,0 m
• Długość rurociągu tłocznego za przepompownią: HL2 + HL3 + HL4 = 800 m
• Średnica pionu tłocznego w przepompowni: DN100 stal KO
• Średnica rurociągu tłocznego za przepompownią: PE160 PN10 (dw = 141 mm)
• Geometryczna wysokość podnoszenia: Hg = 5,77 m
• Rodzaj i ilość oporów miejscowych:
– Kolano DN100 90° (R = d) 1 szt.
– Zawór zwrotny kulowy DN100 1 szt.
– Zasuwa krótka DN100 1 szt.
– Trójnik orłowy DN100 1 szt.
– Dyfuzor DN100/150 1 szt.
– Łuki segment. PE 160 45° 2 szt.
– Wylot 1 szt.

2. Oczekiwana wydajność przepompowni Qp

Qp = 1,2 x Qmax = 1,2 x 12,0 = 14,4 l/s

3. Sprawdzenie prędkości przepływu w pionie i rurociągu zewnętrznym

4. Niezbędna wysokość podnoszenia jednej pompy do ścieków sanitarnych Hp

Na wymaganą wysokość podnoszenia pomp składają się straty trojakiego rodzaju.

1) Geometryczna wysokość podnoszenia.

Geometryczna wysokość podnoszenia stanowi różnicę między rzędną najwyższego w układzie, a rzedną zwierciadła ścieków w zbiorniku przepompowni. Dla niedużych przepompowni z pompami o rozruchu pośrednim jest to założenie poprawne, ponieważ pompy ani przy starcie nie uzyskują maksymalnych obrotów, ani po wyłączeniu nie zatrzymują się natychmiast. Przy dużych przepompowniach i znacznych wahaniach zwierciadła należy przyjmować poziom wyłączenia pomp. Geometryczną wysokość podnoszenia należy ustalać po wykonaniu w miarę dokładnego profilu całej instalacji tłocznej.

2) Straty miejscowe na armaturze i kształtkach,

Straty miejscowe są to straty ciśnienia wywołane przeszkodą w przewodzie i są uzależnione od jej typu. Strata miejscowa może być związana ze zmianą kierunku przepływu (kolanka, odsadzki itp.), zmianą geometrii przewodu (redukcje, kryzy dyfuzory, armatura itp.), zmianą wielkości strumienia ścieków (dopływy boczne). Dla typowych kształtek i armatury współczynniki oporów miejscowych występują w postaci stabelaryzowanej w powszechnie dostępnych poradnikach. Współczynniki oporów są również podawane przez producentów kształtek i armatury.

3) Straty liniowe na przepływie ścieków w rurociągach.

Straty liniowe są to straty ciśnienia na długości przewodu, wywołane różnymi rodzajami tarcia występującymi w przewodzie tłocznym. Straty liniowe zależą od współczynnika oporów liniowych. Współczynnik oporów liniowych jest z kolei zależny od liczby Reynoldsa oraz chropowatości względnej.

Ad 1. W niniejszym przykładzie Hg = 5,77 m

Ad 2. Obliczenie start ciśnienia w armaturze i kształtkach

Ad 3. Obliczenie strat liniowych

Niezbędna wysokość podnoszenia pompy w chwili startu wynosi:

Hg = 5,77 m
SHM 1-7 = 0,95 m
SHL = 4,71 m
———————
Hp = 11,43 m

5. Dobór pompy

Dla obliczeniowych parametrów pompy:
Qp = 14,4 l/s (51,84 m³/h) oraz Hp = 11,43 m
z katalogu firmy Metalchem SA dobrano pompę typu MSV-80-44 z wirnikiem Vortex o swobodnym przelocie 80 mm i parametrach rzeczywistych w punkcie pracy:
Qp = 16,0 l/s (57,6 m³/h)
Hp = 12,04 m
Pn = 4,0 kW

Zamieszczony przykład doboru pompy zawiera najprostszy podręcznikowy przypadek rozpatrywany dla krótkiego rurociągu o niewielkiej ilości oporów miejscowych z najwyższym punktem na profilu zlokalizowanym w studni rozprężnej. Przykład ten zawiera jednak ideę doboru i kolejność postępowania w trakcie prac projektowych.
Na wynikowym wykresie przedstawiono niemal doskonały dobór pompy, bowiem rzeczywisty punkt pracy pompy na przecięciu charakterystyk rurociągu tłocznego (kolor czarny) i pompy (kolor zielony) jest usytuowany bardzo blisko punktu pracy pompy przy jej maksymalnej sprawności (krzywa Eta).

Aktualnie powszechnie dostępne są programy obliczeniowe producentów pomp i przepompowni, które znacznie ułatwiają żmudny proces obliczeń hydraulicznych.
Niezbędne dane wymagające ręcznego wprowadzenia do programu to:
• dopływ ścieków wyrażony w l/s lub m³/h
• rzędne geodezyjne układu tłocznego
• rodzaj i ilość oporów miejscowych
• długość i średnica wewnętrzna rurociągu tłocznego
• materiał rurociągu tłocznego
• średnica pionu tłocznego
• wstępna geometria zbiornika przepompowni z rzędną dopływu
• chropowatość przewodu „k” przyjmowana przez projektanta w zależności od zastosowanego materiału rurociągu tłocznego (PVC, PE, stal)

Dobór polega na wstawianiu do zaprojektowanego układu hydraulicznego kolejnych pomp z katalogu producenta, aż do uzyskania poprawnego punktu pracy pompy oraz poprawnej prędkości tłoczenia. Brak doboru odpowiedniej pompy przez program, oznacza konieczność wprowadzenia zmian do założonego układu hydraulicznego. Sztuka w posługiwaniu się programami obliczeniowymi polega zatem na wprowadzeniu właściwych danych oraz interpretacji wyników. Wyniki w postaci wydruków zawierają parametry hydrauliczne pomp i układu tłocznego oraz ich parametry elektryczne. W opcjach programów bardziej zaawansowanych można uzyskać również charakterystyki pomp współpracujących z przetwornicą częstotliwości.

Nawet dobry dobór pompy na etapie projektowania, nie zawsze oznacza, że instalacja będzie pracować prawidłowo. Poprawna musi być również fizyczna realizacja wszystkich elementów systemu kanalizacyjnego.

Elementy systemu oraz podstawowe zalecenia realizacyjne i eksploatacyjne:

• Zlewna grawitacyjna

– eliminacja wód przypadkowych, które mogłyby zasadniczo zmienić bilans ścieków,
– separacja tłuszczów i piasku przez producentów ścieków w sektorze przemysłu i usług, które to zanieczyszczenia szczególnie niekorzystnie wpływają na niezawodność układu pompa/rurociąg tłoczny.

• Przepompownia

– dokładne zasprzęglenia pompy na kolanie stopowym, wpływające na sprawność pompowania i trwałość instalacji,
– niedopuszczanie do kawitacji na pompach oraz ich zapowietrzania przez ustawienie minimalnego poziomu wyłączania pomp zgodnie z instrukcją producenta,
– odpowiednie zabezpieczenia elektryczne z uwagi na pobierany prąd startowy znacznie wyższy niż dla zwykłych odbiorników elektrycznych (~5÷8 razy),
– zapewnienie ciągłości dostawy energii elektrycznej (zapasowe źródła zasilania),
– właściwy kierunek obrotów pomp.

• Rurociąg tłoczny

– dokładna lokalizacja miejsc instalacji zaworów odpowietrzająco-napowietrzających w terenie na etapie realizacji,
– systematyczne czyszczenie zaworów odpowietrzająco-napowietrzających na etapie eksploatacji,
– poziome zmiany trasy winny być wykonane w miarę łagodnymi łukami,
– miejsca skrzyżowań z kolizjami nie powinny zawierać odcinków stromych lub pionowych, w których będą się gromadzić nieporywane przez strumień ścieków zanieczyszczenia,
– niedopuszczalne jest przewężenie lub zmniejszenie przekroju rurociągu,
– kierunku przepływu ścieków,
– należy zapewnić rewizje na rurociągu w miejscach najbardziej narażonych na zatykanie oraz możliwość jego przepłukania wodą lub powietrzem,
– wylot rurociągu tłocznego nie może być zatopiony, ponieważ podnosi to linię ciśnień realizowanego układu tłocznego.
Opracowali:
Zespół wodkany.pl

Kim są autorzy bloga wodkany.pl?

Jesteśmy grupą entuzjastów, specjalizująca się w branży wodno-kanalizacyjnej, w szczególności dotyczącej zewnętrznych sieci kanalizacji tłocznej. Dzielimy się naszym wieloletnim doświadczeniem projektowym oraz eksploatacyjnym sieci wod-kan.
Praca to nasza pasja. Nadrzędnym celem jest dostarczanie wartościowych treści użytkownikom sieci wod-kan, projektantom, wykonawcom, a także producentom. Znajdziesz u nas nietypowe przypadki „z życia”, rozwiązanie problemów eksploatacyjnych, sposoby na usprawnienie działalności, w tym kwestie prawne. Nie mniej ważne jest dla nas edukowanie naszych rodaków (i nie tylko), jak dbać o środowisko oraz racjonalnie korzystać z zasobów wodnych. Stworzyliśmy również darmowy poradnik dotyczący nieoczywistych przyczyn usterek w przepompowniach.

ZOSTAW ODPOWIEDŹ

Please enter your comment!
Please enter your name here