Instalacje pompowe w przepompowniach i oczyszczalniach ścieków (MOBI) Katowice

Poprawność wykonania systemów kanalizacyjnych ma istotny wpływ na warunki sanitarne mieszkańców, ich zdrowie oraz zagrożenie epidemiczne. Ma też istotny wpływ na niezawodność działania i co obecnie szczególnie ważne na energochłonność systemów odprowadzania i oczyszczania ścieków. Niniejsza publikacja omawia podstawowe zagadnienia dotyczące projektów nowych i modernizacji istniejących instalacji. Dotyczą one zwłaszcza doboru pomp w różnych przepompowniach ścieków, pomp znajdujących się na terenie oczyszczalni ścieków, m.in. pomp do osadów, oraz sterowania pracą i optymalnej regulacji wydajności niektórych większych instalacji pompowych. W książce uwzględniono także rozwiązania projektowe, bezpośrednio lub pośrednio wpływających na bezawaryjną i efektywną energetycznie pracę pomp. Wartość praktyczną pozycji wzmacniają zamieszczone w niej przykłady dotyczące różnych pomp zainstalowanych w istniejących obiektach, które szczegółowo przedstawiają zaistniałe kłopoty eksploatacyjne i zastosowane sposoby ich wyeliminowania. Spis treści: Okładka Strona tytułowa Strona redakcyjna Spis treści Wykaz ważniejszych oznaczeń Wprowadzenie Streszczenie Część I. POMPY I UKŁADY POMPOWE 1. Podstawowe wiadomości o pompach i układach pompowych 1.1. Przenośniki cieczy 1.2. Układ pompowy i instalacja pompowa 1.3. Pompy wyporowe i pompy wirowe 2. Podstawowe typy i wielkości charakterystyczne pomp wirowych 3. Charakterystyki pompy i układu pompowego 3.1. Podstawowe charakterystyki pompy wirowej 3.2. Zakres dopuszczalnej ciągłej pracy pompy 3.3. Charakterystyka układu pompowego 4. Kawitacja i charakterystyki kawitacyjne 4.1. Znaczenie problemu kawitacji w przepompowniach ścieków 4.2. Przyczyny i skutki kawitacji 4.3. Nadwyżki antykawitacyjne i charakterystyki kawitacyjne 4.4. Rozporządzalna i wymagana nadwyżka antykawitacyjna 4.5. Relacje między NPSHi a NPSH3 4.6. Materiały odporne na erozję kawitacyjną 4.7. Uwagi praktyczne dotyczące unikania pracy pomp w kawitacji 5. Regulacja pomp 5.1. Punkt pracy pompy w układzie. Współpraca kilku pomp 5.2. Sposoby regulacji wydajności pomp 5.3. Regulacja dławieniowa 5.4. Regulacja zmiennoobrotowa 5.5. Regulacja przez zmianę liczby pracujących pomp połączonych równolegle 5.6. Układy napędowe pomp 5.6.1. Silniki asynchroniczne 5.6.2. Silniki synchroniczne z magnesami trwałymi 5.6.3. Przetwornice częstotliwości 6. Dobór pomp i energooszczędna eksploatacja obiektu pompowego 6.1. Powiększenie efektywności energetycznej transportu cieczy w kontekście zmian klimatycznych 6.2. Straty nieuniknione i niepotrzebne w pompowaniu cieczy 6.3. Efektywność energetyczna układu pompowego 6.4. Ogólne zasady energooszczędnej eksploatacji pomp 6.5. Ogólne zasady doboru pomp do instalacji 6.6. Optymalny energetycznie i/lub kosztowo dobór pomp, w szczególności do przepompowni ścieków 6.7. Podstawowe kryteria doboru typu i wielkości pompy oraz jej dostawcy 6.7.1. Związek doboru pompy z możliwością awarii pompowni 6.7.2. Związek doboru pompy z jej zadaniem w obiekcie/instalacji pompowej 6.7.3. Związek doboru pompy z tłoczonym medium oraz warunkami pracy 6.7.4. Związek doboru pompy i jej wersji materiałowej z możliwością pracy w kawitacji 6.7.5. Związek niezawodności pompy z efektywnością energetyczną pompowania Część II. PRZEPOMPOWNIE ŚCIEKÓW SUROWYCH 7. Rodzaje przepompowni ścieków i pomp ściekowych 7.1. Rodzaje i właściwości ścieków surowych 7.2. Rodzaje i cechy przepompowni ścieków 7.3. Różnorodność stosowanych rodzajów i typów pomp oraz ich wirników 8. Wybór typu pompy ściekowej i rodzaju wirnika 8.1. Założenia ogólne 8.2. Wybór typu zespołu pompowego 8.3. Wybór rozwiązania konstrukcyjno-materiałowego pompy danego typu 8.4. Wybór typu wirnika/części hydraulicznej pompy 9. Doprowadzenie ścieków do pompowni i do pomp. Zbiornik ścieków 9.1. Retencja w grawitacyjnym kolektorze doprowadzającym 9.2. Doprowadzenie ścieków do pomp 9.1.1. Pompy zatapialne suche 9.2.2. Pompy zatapialne mokre i inne swobodnie zanurzone (np. wałowe) 9.3. Cechy konstrukcyjne zbiornika ścieków 10. Rurociągi ssawne i tłoczne pomp oraz odprowadzenie ścieków z pompowni 10.1. Rurociągi ssawne pomp suchych 10.2. Rurociągi tłoczne 10.3. Zasady wykonania i montażu pomp i rurociągów ze względu na pompy 10.4. Odprowadzenie ścieków z pompowni 10.5. Straty ciśnienia w rurociągu 10.6. Sedymentacja w rurociągach 10.7. Zawory/klapy zwrotne 11. Regulacja wydajności pomp ściekowych oraz sterowanie pracą pompowni 11.1. Regulacja a sterowanie 11.2. Funkcjonowanie przepompowni przy znacznej zmienności strumienia ścieków 11.3. Poziomy włączania/wyłączania pomp 11.4. Regulacja wydajności pomp ściekowych 11.5. Sterowanie pracą przepompowni ścieków 11.5.1. Regulacja pomp ściekowych i sterowanie pracą przepompowni 11.5.2. Możliwe sposoby sterowania pracą przepompowni 11.5.3. Optymalne energetycznie sterowanie pracą przepompowni ścieków 11.6. Warunki wymagane do poprawnego funkcjonowania systemu optymalnego sterowania pracą przepompowni ścieków 12. Wymagania dotyczące niezawodności pracy pomp i pompowni 12.1. Wymagania dotyczące pomp 12.2. Wymagania dotyczące instalacji pompowej i całej przepompowni 13. Uderzenie hydrauliczne jako ważny aspekt projektu przepompowni 13.1. Wiadomości podstawowe 13.2. Środki zapobiegające uderzeniu hydraulicznemu lub łagodzące jego przebieg 13.2.1. Koła zamachowe 13.2.2. Zawory/klapy zwrotne 13.2.3. Zbiorniki ciśnieniowo-powietrzne (powietrzniki) 13.2.4. Zawory bezpieczeństwa i zawory napowietrzające 13.2.5. Upust z zaworem obejściowym pompy 13.2.6. Podsumowanie 14. Przykłady awarii/niesprawności instalacji pompowych w przepompowniach ścieków i zastosowane środki naprawcze Przykład 1. Nieuwzględnienie przy doborze pomp zakresu dopuszczalnej ciągłej pracy Przykład 2. Wybór pomp nieodpowiedniej jakości Przykład 3. Kłopoty związane z wymianą pomp wałowych na pompy zatapialne suche Przykład 4. Kłopoty związane z zatykaniem się kanałowych wirników pomp ściekowych Przykład 5. Problemy związane z erozją kawitacyjną w pompach zatapialnych suchych Przykład 6. Skutki zalania pomp niehermetycznych w wyniku awarii przepompowni Przykład 7. Zatykanie się wirników pomp wykorzystywanych do czyszczenia zbiornika Przykład 8. Skutki pracy pomp zatapialnych mokrych przy okresowym wynurzaniu się silnika ponad poziom ścieków Część III. INSTALACJE POMPOWE W OCZYSZCZALNIACH ŚCIEKÓW 15. Schematy instalacji pompowych i rodzaje pomp w oczyszczalniach ścieków 15.1. Schematy technologiczne typowych oczyszczalni ścieków 15.2. Rodzaje i typy pomp stosowanych w oczyszczalniach ścieków 16. Osady ściekowe; wpływ ich właściwości na przepływy w pompach i rurociągach 16.1. Rodzaje osadów ściekowych 16.2. Ciecze nienewtonowskie 16.3. Właściwości osadów ściekowych jako cieczy nienewtonowskich 16.4. Wpływ właściwości osadów ściekowych na straty ciśnienia w rurociągach 16.5. Wpływ właściwości osadów ściekowych na charakterystyki pomp wirowych 16.6. Wpływ właściwości osadów ściekowych na wymaganą nadwyżkę antykawitacyjną 17. Pompy do osadów ściekowych 17.1. Warunki zastosowania a rodzaje pomp do osadów ściekowych 17.2. Rodzaje i typy pomp do osadów ściekowych 17.3. Parametry i cechy charakterystyczne pomp wymienionych w podrozdziale 17.2 17.3.1. Pompy z wirnikami kanałowymi 17.3.2. Pompy o swobodnym przepływie (vortex) 17.3.3. Pompy z urządzeniami rozdrabniającymi 17.3.4. Pompy z wirnikami odśrodkowo-śrubowymi 17.3.5. Pompy odśrodkowe typu N (Flygt) 17.3.6. Pompy samozasysające 17.3.7. Pompy diagonalne i śmigłowe 17.3.8. Pompy tłokowe 17.3.9. Pompy membranowe z napędem pneumatycznym 17.3.10. Pompy zębate 17.3.11. Pompy krzywkowe (Rootsa) 17.3.12. Pompy śrubowe (Mono) 17.3.13. Pompy perystaltyczne (przewodowe) 17.4. Dodatkowe uwagi i zalecenia dotyczące pomp poszczególnych typów 17.4.1. Pompy odśrodkowe 17.4.2. Pompy śmigłowe 17.4.3. Pompy śrubowe (Mono) 17.5. Uwagi i zalecenia dotyczące rurociągów 17.5.1. Projektowanie nowych i modernizacja rurociągów 17.5.2. Eksploatacja rurociągów 18. Inne pompy w oczyszczalniach ścieków 18.1. Pompy ścieków surowych/podczyszczonych 18.2. Pompy ścieków oczyszczonych 18.3. Inne pompy niż omówione w rozdziale 17 i w podrozdziałach 18.1 i 18.2 18.3.1. Pompy wód opadowych i pompy do wody technologicznej 18.3.2. Pompy do tłuszczów 18.3.3. Pompy dozujące 18.4. Dodatkowe wymagania dotyczące dużych pomp do ścieków surowych i oczyszczonych w przepompowniach i oczyszczalniach ścieków 18.4.1. Minimalny poziom cieczy w zbiorniku ze względu na wiry 18.4.2. Precyzyjne zainstalowanie pomp 19. Przykłady awarii/niesprawności instalacji pompowych w oczyszczalniach ścieków i zastosowane sposoby ich usunięcia Przykład 9. Skutki błędnego oszacowania oporów przepływu w rurociągu Przykład 10. Zakleszczanie się łopatek wirnika pompy śmigłowej w obudowie Przykład 11. Problemy związane z erozją kawitacyjną pomp zatapialnych mokrych Przykład 12. Niewłaściwy dobór pompy wyporowej ze względu na właściwości osadu Przykład 13. Wpływ dopuszczalnego rozrzutu parametrów pracy pomp odśrodkowych Przykład 14. Zaopatrzenie tylko jednej z dwóch pomp w przetwornicę częstotliwości Część IV. TOK POSTĘPOWANIA PRZY PROJEKTOWANIU, ZALECENIA EKSPLOATACYJNE ORAZ MATERIAŁY UZUPEŁNIAJĄCE 20. Zarys toku postępowania podczas projektowania instalacji pompowych do transportu ścieków, osadów ściekowych i innych cieczy 20.1. Uwagi ogólne 20.2. Elementy projektu instalacji pompowej w przepompowni ścieków 20.2.1. Założenia 20.2.2. Liczba magistral przesyłowych oraz charakterystyka układu pompowego 20.2.3. Dobór pomp 20.3. Elementy projektów instalacji pompowych w oczyszczalniach ścieków 20.3.1. Pompownie ścieków surowych/podczyszczonych oraz ścieków oczyszczonych 20.3.2. Inne instalacje pompowe w oczyszczalniach ścieków 20.4. Dodatkowe przykłady obliczeniowe dotyczące pompowni ścieków surowych i pompowni ścieków oczyszczonych Przykład 15. Wybór średnicy długiej magistrali tłocznej oraz liczby i wielkości pomp Przykład 16. Porównanie dwóch sposobów sterowania pracą przepompowni ścieków surowych lub ścieków oczyszczonych 21. Uzupełniające materiały informacyjne dotyczące różnych rozwiązań pomp ściekowych, przepompowni i tłoczni ścieków oraz zaworów zwrotnych 21.1. Różne rozwiązania typowych, pionowych pomp ściekowych 21.2. Różne sposoby chłodzenia silników pomp zatapialnych suchych 21.3. Pompownie, zawory zwrotne i pompa zmodyfikowana 21.3.1. Pompownie kompaktowe 21.3.2. Pompownia przewałowa 21.3.3. Pompownia klasyczna z pompami suchymi 21.3.4. Zawory zwrotne 21.3.5. Pompa zmodyfikowana 21.4. Tłocznie ścieków 22. Uwagi i zalecenia eksploatacyjne Literatura Przypisy