Pumpstation Renovering av en pumpstation och dess interiör. Henrik Andersson Anna Fagerström Jörgen Lans Ulrika Hellman 1
Sammanfattning I det här projektet har vi fått till uppgift att renovera en pumpstation. Stationen byggdes under 70- talet och har sedan bara stått. Vår uppgift är att se till att pumpstationen uppgraderas till dagens standard. I det arbetet ska vi ta hänsyn till ekonomi och säkerhet, samtidigt som vi vill skapa en så modern och driftoptimerad station som möjligt. I vår rapport beskriver vi både de olika enheter vi använder oss av i den nya stationen, som till exempel styrsystem, pumpar, flödesmätare och nivågivare. Vi tar också upp elsäkerhet, vilket är A och O i arbeten som berör el. Vi har också tagit fram olika information som berör stationen, så som en planritning, en funktionsbeskrivning och en apparat- och motorlista. 2
Innehåll Nivågivare... 4 Pumpar... 4 Flödesmätare... 5 Kommunikationssätt och Övervakningssystem... 6 Säkerhet vid arbete i pumpstation... 7 processbilden 8 Planritning av pumpstation... 9 Styrsystem... 10 Operatörspanel... 11 Funktionsbeskrivning... 12 Motor- och instrumentlista... 13 Ekonomi... 14 Slutsats... 15 Källor... 16 3
Nivågivare För att kunna mäta spillvattennivån i pumpsumpen så väljer vi den beprövade nivågivare mjk 7060 med tillhörande avluftad kopplingsdosa, som är konstruerad för att klara av miljön i en spillvattenpumpsump. Den har 2-tråds matning: 10 30 V DC och utsignal: 4 20mA. Pumpsumpens djup är 4m från botten till bräddutloppet så vi skaffar den med mätområdet 0 5m. Det är en neddoppningstryckgivare med piezoresistivt mätsystem. D.v.s. man utnyttjar att halvmetallen kisel får ökad resistans under tryck i ett linjärt förhållande, dubbelt tryck ger dubbelt motstånd. Pumpar Då de befintliga pumparna behöver bytas ut, och flödet till pumpstationen planeras öka väljer vi en större dimension på de nya pumparna. Vi väljer att köpa två stycken pumpar av Flygts modell 3153, med pumphjulen 433. Pumparna har en total tryckhöjd på 10 m, de gamla pumpade då ca 45 l/s, de nya beräknas pumpa 60 l/s. Pumparna kostar ca 70 000 80 000 kr st. Vi väljer dem dels för att de passar på de befintliga pumpfötterna som vid besiktning ansågs i bra skick. Genom att inte ersätta dem sparar vi pengar då vi slipper betala för arbete och påverkad drift. En annan av anledningarna att vi valt just Flygt, är att de är driftsäkra och tillverkas i Sverige, så vi har enkel tillgång till service, och stödjer samtidigt jobb i Sverige. Båda pumparna kopplas till varsin frekvensomformare. Vilket främst görs för att spara ström, men också bidrar till ett jämt flöde in i verket, vilket underlättar driften. Vi valde två frekvensomformare modell MSF.030 från Emotron för 15 000 kr st. Jämfört med mjukstartare för 7000 kr st tyckte vi att energisparandet och det minskade slitaget på pumparna vägde upp den högre engångskostnaden för inköpet. 4
Flödesmätare Vi använder en flödesmätare för att få reda på flödet i rören samt larm signaler. Flödet mäts med en analog signal eftersom flödet är variabelt. Pulssignalen skickar en snabb puls för varje liter som passerar och skickas digitalt till PLC:n. Detta gäller även larm signaler. Funktionen hos den elektromagnetiska flödesmätare vi använder är att det induceras en spänning i en ledare som rör sig genom ett magnetiskt fält. Den flytande vätskan är ledaren i detta fall och genom att mäta den inducerade spänningen, kan flödeshastigheten hos mediet mätas. Elektromagnetisk flödesmätning Proline Promag 10D Specifikationer i korthet: Flödesmätning : Minimum konduktivitet: Upp till 10 m/s (26,4 gal/min) 50 μs/cm Vätsketemperatur: Upp till +60 C Lining material: Polyamid Processtryck: Upp till 16 bar 5
Kommunikationssätt och Övervakningssystem Som kommunikationssätt har vi valt en fiberlösning. Fibern var utbyggd i området och därför lätt att ansluta till. Kostnaden för anslutningen beräknas ligga på ca 15 000 kr. Alternativet hade varit GPRS, men då fiber är det mest moderna och möjliggör online mätning och en tvåvägskommunikation med larmhantering, tyckte vi att det var det bästa alternativet för en så optimerad drift som möjligt. Till övervakningssystem har vi valt att använda Flygts AquaView, den öppna kommunikationsplattformen är utvecklad för att användas med pumpstyrningar för fjärrstyrning. Det har följande funktioner: En online-hjälp-funktion. Systemet lagrar, bearbetar och analyserar information så att det till exempel kan visa flödesrapporter och trender i flöden, men också bräddningar och framtida servicebehov. Om det inträffar ett problem kan programmet spåra händelseförloppet genom att titta på lagrad information, vilket gör det lättare att åtgärda problemet. Programmet visar driftstatusen online och gör det möjligt att fjärrstyra pumpstationen. På så sätt kan man ställa in både när pumpar ska starta och stoppa, när ventiler ska öppna och stänga men också larmprioriteringar och larmkoder. Värden, trender och kurvor visas i lättförståeliga grafiska bilder. AquaView har även en översiktskarta och kartor av varje mindre enhet, programmet kan visa flera kartor samtidigt och man kan styra alla funktioner genom bilderna. Insamlad fakta kan redovisas i till exempel excel och som både listor eller diagram. De viktigaste larmen skickas till personalens personsökare. Varje användare får en individuell identifikation, användare kan sedan sorteras i grupper där olika grupper kan ha delvis eller hel åtkomst till programmet. Detta görs för att systemet ska vara så säkert som möjligt. 6
Säkerhet vid arbete i pumpstation Faror och säkerhetsrisker vid pumpstationer och vid arbete i pumpstationer som önskas minimeras: Fallrisk från hög höjd Tunga lyft Dåligt ljus Låg temperatur Olyckor vid ensamarbete Personlig hygien och stänkskydd Spridning av hälsofarliga mikroorganismer till dricksvattennätet Gasbildning från avloppsnät/pumpsump, främst svavelväte Bräddning av avloppsvatten Elskada på person eller utrustning Motorskada av varmkörning Brandfara Vid renovering och uppdatering av vår slitna pumpstation så har vi ovanstående säkerhetsrisker att beakta. Hålet i golvet till pumpsumpen består av gallerluckor som kan spärras i öppet läge och över dessa, durkplåtar av aluminium. Skicket bedöms vara gott och felfritt samt ha rimlig vikt för en person att lyfta/öppna. Lyftbalken och den elektriska kättingtelfern som används till pumplyft behöver inte bytas. Lysrörsarmaturens reflektor är grumlig, så det är otillräcklig belysning och den håller inte IP55 som vi beslutat ha som lägsta IP-klass i våra pumpstationer på elutrustning som inte ska nedsänkas eller direktspolas med avsikt. Så vi byter till 2st Northcliffe Barat T8 Elektronisk lysrörsarmatur IP66. Befintlig aerotemper håller varmt i pumpstationen även på de kallaste vinterdagarna och tillräcklig IP-klass. Jobb nere i pumpsumpen kräver minst två personer, en som stannar uppe och den som går ner måste ha lyftsele samt gasvarnare, personen som går ned ska kunna lyftas upp utan att annan går ned. Veckokontroller och enklare tillsyn utförs normalt av drifttekniker, Så därför aktiveras ett närvarolarm när belysningsströmbrytaren slås till, en signal startar en klocka i PLC:n som skickar ett larm till övervakningscentralen, om belysningen inte släckts efter en halvtimme, som ska ringa upp och kontrollera om något hänt. I pumpstationen finns visir som skyddar mot stänk vid spolning, övrig skyddsklädsel, handskar och gasvarnare får personalen medföra i servicebilen. Spolslang och tvättstället betjänas med brutet vatten, återströmningsskyddsmodul med luftgap som skyddar mot vätska kategori 5 enligt SS-EN 1717, vätska som medför hälsorisk genom närvaro av mikroorganismer. 7
Ventilationen installeras så att höga halter av giftiga, explosiva och för elektroniken korrosiva gaser ventileras bort. En frånluftskanal ner i pumpsumpen ombesörjer ventileringen av de gaser som bildats av spillvattnet i ledningsnätet. Även el- och instrumentskåp får frånluftskanal så att det inte samlas korrosiv gas däri. Tilluftsflödet görs större än frånluftsflödet för att hålla ett övertryck i pumpstationen eftersom då minskar gasinflödet från avloppsnätet. Om nivån når bräddningsutloppskanalen så larmas övervakningscentralen. Bräddflödet mäts för att kunna redovisas för ansvarig myndighet. För att upprätthålla elsäkerheten i pumpstationen är alla elektriska installationer, galler, armering, ventilationskanaler och vatten potetialjordade. Eluttagen skyddas av jordfelsbrytare för personskydd (30mA). Elektriska installationer ovan golvnivå håller minst IP55 och under golvnivå (pumpsump) IP68. Pumparna, ventilationsaggregatet, kättingtelfern, aerotempern och återströmningsmodulen har alla låsbar säkerhetsbrytare som skall användas vid service eller underhåll av dessa. Pumpmotorerna kopplas via överlastskydd som bryter de tre faserna om belastningen blir för stor det går så mycket ström att det blir varmt, återställning kan ske när det svalnat. För att hålla hög elsäkerhet enligt ellagstiftningen och minimera brandrisk anlitar vi Inspectas elbesiktningsingenjörer som har kunskap och rutiner för att elsäkerhetskontrollerna blir utförda på ett fackmannamässigt sätt. processbilden 8
Planritning av pumpstation 2016-05-26 1. Elektrisk kedjetelfer 2. Lyftbalk 3. Luckor till pumpsump 4. Aerotemper luftvärmare 5. Data fiber leverantörens skåp 6. El leverantörens skåp 7. Frekvensomformare 8. El och styrskåp 9. Vattenslangvinda 10. Tvättställ 11. Återströmningsskydd brutet vatten 12. Ventilationsaggregat 9
Styrsystem Som styrsystem har vi valt Sulzer ABS PC 441. Dels för att det är kompatibelt med andra system och att man får allt i ett utan att behöva köpa till en massa olika moment för pumpstationen. Med ABS PC 441 så upptäcker vi lättare och snabbare flödesavvikelser mellan våra pumpstationer genom att systemet mäter ut- och inflöden vilket gör att eventuella problem snabbt kan identifieras. Bräddningar kan undvikas genom att PC 441 kan starta och stoppa pumparna baserat på hastigheten i nivåförändringarna som då är överställd den förinställda start- och stoppnivån. Detta gör att belastningen på pumpstation och ledningsnät minskar eftersom den fördelar volymen över en längre period. Minskade energikostnader genom att tilldela pumparna olika start-/stoppnivåer dag- och nattetid. Detta gör att man kan tömma stationen när el priserna är som lägst. Genom AquaApp får man tillgång till de viktigaste funktionerna grafisk pumpgrops status, in och utflöde och larm. Samt att man kan ändra start-/stoppnivåer och återställa motorskydd brytare. Vilket gör att man effektiviserar arbetstider för personalen genom att dom slipper åka ut på larm för att återställa, utan man kan göra det direkt i mobilen/läsplatta. 10
Operatörspanel Vi har gjort om det gamla elskåpet till operatörspanel. Där vi sågat ut ett hål där vi satt in den grafiska displayen från ABS PC 441. Samt strömbrytare för enskilda pumpar och att vi förberett för en tredje framtida pump om det är så att stationen kommer att få ett ökat behov. En huvudströmbrytare är också monterad som bryter strömmen till alla pumpar samtidigt. 600 1 2 3 800 11
Funktionsbeskrivning Vår pumpstation har en fyra och en halv meter djup pumpsump med två nedsänkta pumpar, en nivågivare, en flödesmätare på utloppet och en flödesmätare på bräddavloppet. Pumparna har varsin frekvensomformare som minimerar deras strömförbrukning och håller en jämn nivå i sumpen. Pumparna är organiserade så att de styr på en börnivå och styrsystemet styr så att pumparna byter prioritet som första pump en gång per dygn. Börnivån varierar beroende på om det är natt eller dag, på dagen då el-taxan är hög ligger börnivån på 3 meter nivå, på natten ligger börnivån på 0,5 meter nivå, detta görs för att spara på elkostnaden. Styrsystemet gör också att pumparna tre gånger per natt pumpar ner nivån så lågt det går, för att försöka få med sej så mycket slam som möjligt från botten. Detta görs för att slammet inte ska sedimentera och skapa driftproblem. Styrningen gör också att pumparna regelbundet går upp till hög hastighet för att rensa sej så att saker inte ska fastna. Om strömförbrukningen går upp onormalt mycket styrs pumpen att köra baklänges för att om möjligt köra bort en möjlig trasa. Styrsystemet styr efter informationen som nivågivvaren skickar till systemet. All information som styrsystemet får av de olika enheterna går också att se online. Man kan även se olika värdekurvor och trender, och styra eller övervaka driften online. Dessa är A-larm: - om pumparna inte startar enligt signal - om belastning skyddet aktiveras - bräddnivålarm - om frekvensomformaren får ett fasbortfall - om frekvensomformaren får överlast - om motorns temperaturvakt stänger av pumpmotorn (termovakt) Dessa är B-larm: - högnivålarm strax under bräddnivå 12
Motor- och instrumentlista 13
Ekonomi 14
Slutsats Efter detta projekt har vi lärt oss att planera och utföra en renovering av ett pumphus. Vi har tagit hänsyn till ekonomi och använt dom smidigaste teknikerna för att uppnå en god säkerhet. Vi har installerat två nya pumpar med flödesmätare, frekvensomformare och nivågivare. Vi har även förstått viktigheten med ett bra säkerhetssystem som gör att vi snabbare upptäcker nivåavvikelser eller andra fel. Tack vare vårt val av system så får vi snabbt reda på eventuella larm. Vi har även tagit hänsyn till ekonomin då vi har tagit till vara på befintliga saker i pumphuset som t.ex. det gamla elskåpet som vi gjort om till en operatörspanel, förberett för framtida installationer(som en till pump). Vårt förslag om uppgradering har nackdel främst i investeringskostnaden om 210 300kr. Att lyfta elsäkerheten är dock helt nödvändigt för att få bedriva den nödvändiga verksamheten på pumpstationen. Driftsäkerheten, minskat underhåll och tillsyn tillsammans med minskad elförbrukning i och med att pumpningen sker smartare med minskad förslitning, frisätter värdefulla arbetstimmar samt förbrukningskostnader för många år framåt. Vi har lärt oss att göra en så enkel och lättförståelig funktionsbeskrivning som möjligt som alla anställda och entreprenörer kan ta del av vid arbete på pumpstationen. 15
Källor www.mjk.se www.inspecta.com www.elsakerhetsverket.se www.arbetsmiljova.se www.svensktvatten.se www.cornema.se www.sulzer.com 16