ebook Instalacje pompowe w przepompowniach i oczyszczalniach ścieków Waldemar Jędral

Spis treści ebooka Instalacje pompowe w przepompowniach i oczyszczalniach ścieków

Wykaz ważniejszych oznaczeń 11
Wprowadzenie 14
Streszczenie 17
Część I. POMPY I UKŁADY POMPOWE 21
1. Podstawowe wiadomości o pompach i układach pompowych 22
1.1. Przenośniki cieczy 22
1.2. Układ pompowy i instalacja pompowa 22
1.3. Pompy wyporowe i pompy wirowe 24
2. Podstawowe typy i wielkości charakterystyczne pomp wirowych 27
3. Charakterystyki pompy i układu pompowego 31
3.1. Podstawowe charakterystyki pompy wirowej 31
3.2. Zakres dopuszczalnej ciągłej pracy pompy 32
3.3. Charakterystyka układu pompowego 33
4. Kawitacja i charakterystyki kawitacyjne 35
4.1. Znaczenie problemu kawitacji w przepompowniach ścieków 35
4.2. Przyczyny i skutki kawitacji 35
4.3. Nadwyżki antykawitacyjne i charakterystyki kawitacyjne 38
4.4. Rozporządzalna i wymagana nadwyżka antykawitacyjna 41
4.5. Relacje między NPSHi a NPSH 3 45
4.6. Materiały odporne na erozję kawitacyjną 46
4.7. Uwagi praktyczne dotyczące unikania pracy pomp w kawitacji 47
5. Regulacja pomp 49
5.1. Punkt pracy pompy w układzie. Współpraca kilku pomp 49
5.2. Sposoby regulacji wydajności pomp 52
5.3. Regulacja dławieniowa 52
5.4. Regulacja zmiennoobrotowa 54
5.5. Regulacja przez zmianę liczby pracujących pomp połączonych równolegle 57
5.6. Układy napędowe pomp 59
5.6.1. Silniki asynchroniczne 59
5.6.2. Silniki synchroniczne z magnesami trwałymi 59
5.6.3. Przetwornice częstotliwości 61
6. Dobór pomp i energooszczędna eksploatacja obiektu pompowego 62
6.1. Powiększenie efektywności energetycznej transportu cieczy w kontekście zmian klimatycznych 62
6.2. Straty nieuniknione i niepotrzebne w pompowaniu cieczy 64
6.3. Efektywność energetyczna układu pompowego 65
6.4. Ogólne zasady energooszczędnej eksploatacji pomp 66
6.5. Ogólne zasady doboru pomp do instalacji 67
6.6. Optymalny energetycznie i/lub kosztowo dobór pomp, w szczególności w przepompowni ścieków 68
6.7. Podstawowe kryteria doboru typu i wielkości pompy oraz jej dostawcy 72
6.7.1. Związek doboru pompy z możliwością awarii pompowni 72
6.7.2. Związek doboru pompy z jej zadaniem w obiekcie/instalacji pompowej 72
6.7.3. Związek doboru pompy z tłoczonym medium oraz warunkami pracy 73
6.7.4. Związek doboru pompy i jej wersji materiałowej z możliwością pracy w kawitacji 73
6.7.5. Związek niezawodności pompy z efektywnością energetyczną pompowania 73
Część II. PRZEPOMPOWNIE ŚCIEKÓW SUROWYCH 75
7. Rodzaje przepompowni ścieków i pomp ściekowych 76
7.1. Rodzaje i właściwości ścieków surowych 76
7.2. Rodzaje i cechy przepompowni ścieków 76
7.3. Różnorodność stosowanych rodzajów i typów pomp oraz ich wirników 78
8. Wybór typu pompy ściekowej i rodzaju wirnika 81
8.1. Założenia ogólne 81
8.2. Wybór typu zespołu pompowego 81
8.3. Wybór rozwiązania konstrukcyjno-materiałowego pompy danego typu 86
8.4. Wybór typu wirnika/części hydraulicznej pompy 86
9. Doprowadzenie ścieków do pompowni i do pomp. Zbiornik ścieków 90
9.1. Retencja w grawitacyjnym kolektorze doprowadzającym 90
9.2. Doprowadzenie ścieków do pomp 90
9.2.1. Pompy zatapialne suche 90
9.2.2. Pompy zatapialne „mokre” i inne swobodnie zanurzone (np. wałowe) 91
9.3. Cechy konstrukcyjne zbiornika ścieków 93
10. Rurociągi ssawne i tłoczne pomp oraz odprowadzenie ścieków z pompowni 94
10.1. Rurociągi ssawne pomp „suchych” 94
10.2. Rurociągi tłoczne 95
10.3. Zasady wykonania i montażu pomp ze względu na pompy 96
10.4. Odprowadzenie ścieków z pompowni 97
10.5. Straty ciśnienia w rurociągu 98
10.6. Sedymentacja w rurociągach 100
10.7. Zawory/klapy zwrotne 102
11. Regulacja wydajności pomp ściekowych oraz sterowanie pracą pompowni 103
11.1. Regulacja a sterowanie 103
11.2. Funkcjonowanie przepompowni przy znacznej zmienności strumienia ścieków 103
11.3. Poziomy włączania/wyłączania pomp 104
11.4. Regulacja wydajności pomp ściekowych 105
11.5. Sterowanie pracą przepompowni ścieków 106
11.5.1. Regulacja pomp ściekowych i sterowanie pracą przepompowni 106
11.5.2. Możliwe sposoby sterowania pracą przepompowni 107
11.5.3. Optymalne energetycznie sterowanie pracą przepompowni ścieków 108
11.6. Warunki wymagane do poprawnego funkcjonowania systemu optymalnego sterowania pracą przepompowni ścieków 109
12. Wymagania dotyczące niezawodności pracy pomp i pompowni 111
12.1. Wymagania dotyczące pomp 111
12.2. Wymagania dotyczące instalacji pompowej i całej przepompowni 112
13. Uderzenie hydrauliczne jako ważny aspekt projektu przepompowni 114
13.1. Wiadomości podstawowe 114
13.2. Środki zapobiegające uderzeniu hydraulicznemu lub łagodzące jego przebieg 117
13.2.1. Koła zamachowe 118
13.2.2. Zawory/klapy zwrotne 118
13.2.3. Zbiorniki ciśnieniowo-powietrzne (powietrzniki) 118
13.2.4. Zawory napowietrzające i zawory bezpieczeństwa 119
13.2.5. Upust z zaworem obejściowym pompy 119
13.2.6. Podsumowanie 120
14. Przykłady awarii/niesprawności instalacji pompowych w przepompowniach ścieków i zastosowane środki naprawcze 122
Przykład 1. Nieuwzględnienie przy doborze pomp zakresu dopuszczalnej ciągłej pracy 122
Przykład 2. Wybór pomp nieodpowiedniej jakości 124
Przykład 3. Kłopoty związane z wymianą pomp wałowych na pompy zatapialne suche 125
Przykład 4. Kłopoty związane z zatykaniem się kanałowych wirników pomp ściekowych 126
Przykład 5. Problemy związane z erozją kawitacyjną w pompach zatapialnych suchych 127
Przykład 6. Skutki zalania pomp niehermetycznych w wyniku awarii przepompowni 128
Przykład 7. Zatykanie się wirników pomp wykorzystywanych do czyszczenia zbiornika 129
Przykład 8. Skutki pracy pomp zatapialnych „mokrych” przy okresowym wynurzaniu się silnika ponad poziom ścieków 130
Część III. INSTALACJE POMPOWE W OCZYSZCZALNIACH ŚCIEKÓW 133
15. Schematy instalacji pompowych i rodzaje pomp w oczyszczalniach ścieków 134
15.1. Schematy technologiczne typowych oczyszczalni ścieków 134
15.2. Rodzaje i typy pomp stosowanych w oczyszczalniach ścieków 136
16. Osady ściekowe, wpływ ich właściwości na przepływy w pompach i rurociągach 137
16.1. Rodzaje osadów ściekowych 137
16.2. Ciecze nienewtonowskie 139
16.3. Właściwości osadów ściekowych jako cieczy nienewtonowskich 141
16.4. Wpływ właściwości osadów ściekowych na straty ciśnienia w rurociągach 144
16.5. Wpływ właściwości osadów ściekowych na charakterystyki pomp wirowych 146
16.6. Wpływ właściwości osadów ściekowych na wymaganą nadwyżkę antykawitacyjną 151
17. Pompy do osadów ściekowych 152
17.1. Warunki zastosowania a rodzaje pomp do osadów ściekowych 152
17.2. Rodzaje i typy pomp do osadów ściekowych 153
17.3. Parametry i cechy charakterystyczne pomp wymienionych w podrozdziale 17.2 154
17.3.1. Pompy z wirnikami kanałowymi 154
17.3.2. Pompy o swobodnym przepływie („vortex”) 154
17.3.3. Pompy z urządzeniami rozdrabniającymi 155
17.3.4. Pompy z wirnikami odśrodkowo-śrubowymi 155
17.3.5. Pompy odśrodkowe typu „N” (Flygt) 155
17.3.6. Pompy samozasysające 155
17.3.7. Pompy diagonalne i śmigłowe 156
17.3.8. Pompy tłokowe 157
17.3.9. Pompy membranowe z napędem pneumatycznym 157
17.3.10. Pompy zębate 158
17.3.11. Pompy krzywkowe (Rootsa) 159
17.3.12. Pompy śrubowe (Mono) 159
17.3.13. Pompy perystaltyczne (przewodowe) 161
17.4. Dodatkowe uwagi i zalecenia dotyczące pomp poszczególnych typów 161
17.4.1. Pompy odśrodkowe 161
17.4.2. Pompy śmigłowe 163
17.4.3. Pompy śrubowe (Mono) 163
17.5. Uwagi i zalecenia dotyczące rurociągów 163
17.5.1. Projektowanie nowych i modernizacja rurociągów 163
17.5.2. Eksploatacja rurociągów 164
18. Inne pompy w oczyszczalniach ścieków 166
18.1. Pompy ścieków surowych/podczyszczonych 166
18.2. Pompy ścieków oczyszczonych 166
18.3. Inne pompy niż omówione w rozdziale 17 i podrozdziałach 18.1 i 18.2 167
18.3.1. Pompy wód opadowych i pompy do wody technologicznej 167
18.3.2. Pompy do tłuszczów 167
18.3.3. Pompy dozujące 168
18.4. Dodatkowe wymagania dotyczące dużych pomp do ścieków surowych i oczyszczonych w przepompowniach i oczyszczalniach ścieków 168
18.4.1. Minimalny poziom cieczy w zbiorniku ze względu na wiry 168
18.4.2. Precyzyjne zainstalowanie pomp 170
19. Przykłady awarii/niesprawności instalacji pompowych w oczyszczalniach ścieków i zastosowane sposoby ich usunięcia 171
Przykład 9. Skutki błędnego oszacowania oporów przepływu w rurociągu 171
Przykład 10. Zakleszczanie się łopatek wirnika pompy śmigłowej w obudowie 172
Przykład 11. Problemy związane z erozją kawitacyjną pomp zatapialnych „mokrych” 173
Przykład 12. Niewłaściwy dobór pompy wyporowej ze względu na właściwości osadu 175
Przykład 13. Wpływ dopuszczalnego rozrzutu parametrów pracy pomp odśrodkowych 176
Przykład 14. Zaopatrzenie tylko jednej z dwóch pomp w przetwornicę częstotliwości 178
Część IV. TOK POSTĘPOWANIA PRZY PROJEKTOWANIU, ZALECENIA EKSPLOATACYJNE ORAZ MATERIAŁY UZUPEŁNIAJĄCE 181
20. Zarys toku postępowania podczas projektowania instalacji pompowych do transportu ścieków, osadów ściekowych i innych cieczy 182
20.1. Uwagi ogólne 182
20.2. Elementy projektu instalacji pompowej w przepompowni ścieków 183
20.2.1. Założenia 183
20.2.2. Liczba magistral przesyłowych oraz charakterystyka układu pompowego 184
20.2.3. Dobór pomp 188
20.3. Elementy projektów instalacji pompowych w oczyszczalniach ścieków 191
20.3.1. Pompownie ścieków surowych/podczyszczonych i ścieków oczyszczonych 191
20.3.2. Inne instalacje pompowe w oczyszczalniach ścieków 192
20.4. Dodatkowe przykłady obliczeniowe dotyczące pompowni ścieków surowych i pompowni ścieków oczyszczonych 193
Przykład 15. Wybór średnicy długiej magistrali tłocznej oraz liczby i wielkości pomp 193
Przykład 16. Porównanie dwóch sposobów sterowania pracą przepompowni ścieków surowych lub ścieków oczyszczonych 195
21. Uzupełniające materiały informacyjne dotyczące różnych rozwiązań pomp ściekowych, przepompowni i tłoczni ścieków oraz zaworów zwrotnych 197
21.1. Różne rozwiązania typowych, pionowych pomp ściekowych 197
21.2. Różne sposoby chłodzenia silników pomp zatapialnych suchych 206
21.3. Pompownie, zawory zwrotne i pompa zmodyfi kowana 210
21.3.1. Pompownia kompaktowa 210
21.3.2. Pompownia przewałowa 212
21.3.3. Pompownie klasyczne 213
21.3.4. Zawory zwrotne 214
21.3.5. Pompa zmodyfikowana 216
21.4. Tłocznie ścieków 217
22. Uwagi i zalecenia eksploatacyjne 221
Literatura 224
Skorowidz rzeczowy 226