LÅNGA LEDNINGAR OCH PUMPNING, VAD SKALL MAN TÄNKA PÅ?

Storlek: px

Starta visningen från sidan:

Download "LÅNGA LEDNINGAR OCH PUMPNING, VAD SKALL MAN TÄNKA PÅ?"

Max Viklund
för 6 år sedan
Visningar:

1 LÅNGA LEDNINGAR OCH PUMPNING, VAD SKALL MAN TÄNKA PÅ? KIM ÖDLUND SEDIMENTERING? TRYCKSLAG? ENERGIÅTGÅNG OCH DRIFTSKOSTNAD? SVAVELVÄTE?

2 TEORETISK INTRODUKTION: TRYCK & FLÖDE H stat (m) H dyn (m) Grundkonceptet med pumpning Pumpsystemet Önskat jobb för pump Erforderligt flöde Q (l/s) Statisk pumphöjd H stat (m) Flödesförluster H dyn (m) Pumpprestanda Vad en given pump kan ge Vilket flöde Q (l/s) en pump ger vid ett visst mottryck H (m) Varje pump har sin egen prestandakurva (Q-H) H (m) Q (l/s) L (m) Pumpkurva: Tryck & Flöde H (m) H (m) Q (l/s) Q (l/s) Q (l/s) 2

3 SPECIFIK ENERGI

4 Val av mindre eller större pump? m3 skall pumpas / år Mindre pump: Ger 10 l/s vid 10 m tot =50% Större pump: Ger 20 l/s vid 28 m tot =70% Vilken är mest fördelaktig - ur energisynpunkt? 4

5 ENERGIKRAV - NYCKELTAL Specifik energi (Es) Es = Inmatad Effekt (kw) / Pumpat flöde (m³/h) = kwh/m³ E S Energi Volym Pt Qt gqh tot 1 Q H tot g Energi = P x t t = Tid Tid t = V/Q V = Pumpad vätskevolym VARIM en VARIM branschförening Vattenreningsindustrins inom Teknikföretagens mötesplats Branschgrupper

Parameter Enhet Liten Pump Stor Pump Q l/s 10 20 Högre flöde => Större tryck!

H m 10 28 η 0,5 0,7 P=ρgQH/η kw 1,96 7,85 t=v/q h 278 139 E=Pt kwh 545 1090 E

6 Parameter Enhet Liten Pump Stor Pump Q l/s Högre flöde => Större tryck! Större tryck = > Mer förluster! Mer förluster = > Högre effektbehov! H m η 0,5 0,7 P=ρgQH/η kw 1,96 7,85 t=v/q h E=Pt kwh E s =ρgh/η kwh/m3 0,0544 0,1090 Man skall alltid försöka minimera den specifika energin! 6

7 SUMMERING Minimera den specifika energin! E S H tot H Minimera totaltrycket Minimera det statiska trycket, H stat Hävert Maximera sumpnivån Minimera systemförlusterna, H f, tot Maximera rörledningsdiametrarna Minimera punktförlusterna Minimiera totaltrycket, H tot Minimera pumpstorlek (flödet) Minimera frekvensen (VFD) Hf-tot Maximera den totala verkningsgraden Hstat Q 7

8 Pumpsystem: Designkriterier Lägsta kostnad vid normalt flöde Minimera förlusterna Hög pumpverkningsgrad, låg specifik energi Undvika sedimentering i ledning - vattenhastighet >0,7m/s & 1,5-2,5m/s i PSTN för avloppsvatten Övriga kriterier Volymen i röret bör bytas ut minst 2-3 ggr/24 tim. Skälig investeringskostnad Effektmarginal Olika sumpnivåer 8

Egenskaper hos svavelväte Svavelväte är en färglös

som orsakar korrosion på betong och metallytor

2015-10-16 VARIM en VARIM branschförening

9 Egenskaper hos svavelväte Svavelväte är en färglös giftig gas som luktar mycket illa (ruttna ägg) och som orsakar korrosion på betong och metallytor Mycket giftig Miljöskadlig Extremt brännbar VARIM en VARIM branschförening Vattenreningsindustrins inom Teknikföretagens mötesplats Branschgrupper 9

10 Uppkomst av svavelväte Svavelväte (H 2 S) utvecklas vid anaeroba processer (frånvaro av syre) under nedbrytning av organiskt material i avloppsvattnet i slimelager på insidan av rören. LTA-system, tryckledningar med minimalt med syre. Parametrar som påverkar uppkomsten av H 2 S: - ph (högt ph (>8) minskar utvecklingen av H 2 S) - Temperatur (hög temperatur påskyndar utvecklingen av H 2 S) - Tillgängligt syre (<1 mg/l utvecklingen av H 2 S börjar) - Uppehållstid (< 8 tim) - Tillgång till sulfater 10 10

11 Hälsorisker med svavelväte Halt H 2 S i luft (ppm) Påverkan Lukttröskel 1 Svag men fullt märkbar lukt 3-5 Kraftig lukt 10 Nivågränsvärde (NGV) för arbete under en arbetsdags exponering Irriterande för ögonen 30 Mycket obehaglig lukt Syn- och andningssvårigheter efter en timmes exponering Hosta och ögonirritation. Luktsinnet bedövas efter 1-15 minuter. Yrsel inträffar efter minuter Bedövning av luktsinnet Blockering av andningssystemet och medvetslöshet >1000 Dödlig halt 11 11

12 Ökande svavelväteproblematik i framtiden - Centralisering av reningsverk (storskalighet) medför längre ledningar med längre uppehållstid - Överdimensionerade ledningar (för framtida utbyggnad) medför längre upphållstider - Fritidsområden omvandlas till permanentboenden och de kommunala va-näten byggs ut för att ersätta enskilda avloppslösningar 12 12

13 Traditionella rekommendationer för att minimera problem med svavelväte Tillsätt kemikalier och/eller bakterier Tillsätt luft/syre i systemet Se till att uppehållstiden är kort Förbered systemet (rören) för rengöring/avlägsnande av slimelagret på insidan av rören ( polly pig ) Använd korrosionsbeständiga material i hela LTA-systemet Placera inte utloppen från LTA-systemen nära kringboende Nyheten!!! Använd en förbrunn nära utloppet från LTAsystemet 13 13

14 Med en förbrunn slipper man traditionella tillsatser av kemikalier såsom - Nitrater (syrekälla), kalciumnitrat (tex. Nutriox ) - Väteperoxid (syrekälla) - Natriumhydroxid (höjer ph till 12 i ca 30 minuter, måste upprepas med bestämda intervall) - Järnsalter - Klor (natriumklorit eller natriumhypoklorit) 14 14

15 TOP-station Odomin 15 15

16 Odomin 16 16

17 Egna utvärderingar i Ågesta ihop med med fastigheter anslutna med LTA-system - Hade stora problem med svavelvätelukt där en Odomin installerats. Content of H 2 S: 16/77 ppm 17 17

18 Installation av förbrunn ~ 20 m från pumphuset Förbrunnen efter nergrävning Utlopp Luftare Inlopp från ca. 200 LTA-stationer Inuti förbrunnen Nära samarbete med kunden 18 18

19 Halt H 2 S uppmätt samtidigt i förbrunnen och i pumpsumpen Halt H2S (ppm) Min value in pumpstation Mean value in pumpstation Max valuie in pumpstation Min value in pre-chamber Mean value in pre-chamber Max value in pre-chamber I förbrunnen Datum I pumpsumpen I förbrunnen daglig max 827 ppm I pumpsumpen daglig max 68 ppm Reduktion 12 x 19 I förbrunnen daglig medel 388 ppm I pumpsumpen daglig medel 26 ppm Reduktion 15 x 19

20 TRYCKSLAG

21 TRYCKSLAG ett mystiskt fenomen som spränger ledningar, förstör pumpar och annan utrustning 21

22 ORSAK & EFFEKTER AV TRYCKSLAG Orsak Snabb förändring i Flöde & Tryck Vid pump - stopp Vid pump - start När ventiler stänger och öppnas Effekter Från mindre förändringar i tryck och hastigheter, till Mycket höga tryck och/eller vakuum Kopplingar brister Rör går sönder Pumpen går sönder Engineering & Expertise Transients Analysis, Water Hammer 16 October

23 EXEMPEL AV EFFEKTEN AV TRYCKSLAG Omedelbart rörbrott Kollaps pga undertryck Kollaps pga övertryck Försvagad rör sektion Korrosion Erosion pga flöde Kavitation implosion Weakened section Downsurge Upsurge Cracking Rupture Smällande ventiler 23

24 VAL AV SKYDD Aktivt skydd VFD - frekvensstyrning Mjukstart Långsamtstängande ventiler Fungerar ej vid strömavbrott! Passivt skydd Tryckklockor Av-/Inluftningsventiler 24

25 PASSIVT SKYDD Standard tryckklocka Fylld med vätska och komprimerad luft Vätskan trycks ut i ledningen när trycket sjunker Fördel: Tillförlitlig, nästan helt underhållsfri, och fungerar vid strömbortfall Nackdel: Kan behövas relativt stor volym, vilket kan bli kostsamt 25

PASSIVT SKYDD Av- (in-) luftningsventil Monteras längs ledningen där undertryck kan uppstå Vid undertryck, släpps luft in (insläppsfunktion) Vid instängd luft, släpps

26 PASSIVT SKYDD Av- (in-) luftningsventil Monteras längs ledningen där undertryck kan uppstå Vid undertryck, släpps luft in (insläppsfunktion) Vid instängd luft, släpps luften ut (avluftningsfunktion) Fördel: Installationskostnaden kan i vissa fall vara fördelaktig Nackdel: Dålig lukt kan spridas De kan sätta igen Separation av vattenpelaren 26

27 KOSTNADSFÖRDELNING INOM LCC Underhåll 18% 0% Inköp 23% Drif t 59% 27

28 28 28

Relevanta dokument

Drift & kostnadseffektiv. .dimensionering av.

Drift & kostnadseffektiv. .dimensionering av. Drift & kostnadseffektiv..dimensionering av..pumpsystem Stockholm 2009-09-24 VARIM en branschförening inom Teknikföretagens Branschgrupper Agenda 1. Potential för energibesparing Effekter och verkningsgrader,