29
3.6. Cíl práce zaměřené na odstranění stávajících nedostatků Cílem projektu je nahrazení současných odstředivých ponorných čerpadel Sigma 80-GFHU s uzavřeným jednolopatkovým oběžným kolem o průchodnosti pevných částic 60 x 50 mm v jímce primárního kalu ponornými kalovými čerpadly s řezacím ústrojím, čímž se dosáhne rozsekání větších částí a vláknitých příměsí (chlupy, sláma) obsažených v čerpaném kalu a zamezí se tak ucpávání čerpadel. Téhož cíle lze rovněž dosáhnout čerpadly s vírovým (vířivým) oběžným kolem o velké průchodnosti, která jsou vhodná pro čerpání silně znečištěných kapalin s hrubozrnnými (1 - 2 % písku v kalu) a vláknitými příměsemi a jsou zvláště vhodná pro kapaliny silně uvolňující plyny.
4. VÝSLEDKY 4.1. Návrh modernizace čistírny odpadních vod 4.1.1. Navrhovaná změna v uspořádání linky Výměna čerpadel v uspořádání stávající výrobní linky nezpůsobí žádné změny.
Obr. 24 Čerpací stanice primárního kalu
K – primární kal 1 – ponorný spínač SL 408.55.1. - vypíná čerpadla na minimální hladině, v ručním provozu blokuje chod čerpadla SL 408.55.2. - zapíná chod čerpadel
30
Výškový rozdíl mezi ponornými spínači je 0,5 m. 2 – čerpadlo 80-GFHU-220 (jedno čerpadlo je záložní) 3 – zpětná klapka 4 – šoupě H1 – zapínací hladina čerpadel primárního kalu H2 – vypínací hladina čerpadel primárního kalu V provozu je pouze jedna jímka primárního kalu příslušející páru usazovacích nádrží, druhý pár nádrží je připravován pro odstraňování dusíku a fosforu z odpadní vody, která bude přiváděna z kanalizační větve „Tiba“.
4.1.2. Požadavky na stavební úpravy Současná čerpadla jsou instalována v mokré jímce v provedení se spouštěcím zařízením (SZ), které umožňuje snadnou montáž a demontáž a možnost vyjmutí čerpadla i z nevyčerpané jímky. Přednostmi instalace v mokré jímce jsou nižší náklady na stavební část a montáž, menší potřeba místa pro čerpadla a chlazení motoru čerpaným médiem. Z těchto důvodů budou takto instalována i čerpadla nová, což si vyžádá minimální stavební úpravy.
Obr. 25 Sestavení čerpadla v provedení se spouštěcím zařízením
1 - příruba spouštěcího zařízení, 2 - výtlačné koleno, 3 - vodící trubky 2", 4 - příchytka vodících trubek Příruba spouštěcího zařízení je přišroubována na výtlačnou přírubu spirály čerpadla. Čerpadlo je při spouštění do jímky vedeno dvěma vodícími trubkami, které jsou
31
upevněny nahoře příchytkou, dole na základové desce výtlačného kolena. Toto koleno má jednu přírubu speciálně upravenou na přírubu spouštěcího zařízení, druhá příruba je provedena podle ČSN. Spouštěné čerpadlo je k přírubě výtlačného kolena přitlačováno vlastní hmotností, čímž dojde k utěsnění bez jakékoliv montáže. Podobně lze bez nejmenšího demontážního zákroku čerpadlo vytáhnout za řetěz či lano k revizi, opravě, čištění, event. výměně.
4.1.3. Požadavky na změny v napojení linky na inženýrské sítě Ponorná
kalová
čerpadla
ve
vertikálním
provedení
jsou
poháněna
elektromotorem, který tvoří s čerpadlem jeden celek. Pro připojení elektromotoru k přístrojové skříni je použito vodotěsného šestižílového kabelu, jehož dvě žíly se zapojují do ovládacího okruhu stykače - okruhu hlídačů teplot zamontovaných do vinutí elektromotoru. Hlídače teploty rozpínají ovládací obvod stykače při teplotě vinutí 130 °C a chrání tak motor před přehřátím, případně spálením. Šňůra je ze svorkovnicového prostoru vyvedena vývodkou, která je ve víku svorkovnice utěsněna proti vniknutí vody. Z výše uvedeného vyplývá, že výměna čerpadel si nevyžádá změny v napojení na rozvod elektrické energie.
4.1.4. Výběrové řízení - Výběr dodavatelů čerpacího zařízení pro čerpání primárního kalu Z důvodu ucpávání čerpadel v čerpací stanici primárního kalu bylo rozhodnuto vyhlásit výběrové řízení na dodávku čerpacího zařízení s řezacím ústrojím nebo vírovým oběžným kolem. Kritéria hodnocení navržená investorem : •
požadavek na ponorné kalové kanalizační čerpadlo určené k čerpání čistírenských kalů o max. hustotě 1100 kg⋅m-3 a teplotě 40°C obsahujících neabrasivní pevné části, drobné kusovité látky jako je papír, hadry, obvazy, zbytky jídel, různé splachy z ulic, případně menší množství písku (1 - 2 %), popele, štěrku, kousky dřeva a jiné látky přicházející do kanalizace
•
čerpadlo ve vertikálním provedení pro instalaci v mokré jímce se spouštěcím zařízením ⇒ snadná instalace
32
•
požadované parametry čerpadla při pokud možno nejvyšší účinnosti : výkon Q = 15 l⋅s-1 měrná energie Y (eč) = 83 J⋅kg-1 ⇒ dopravní výška Hd ≥ 8,5m
•
průměr výtlaku ≤ DN 150
•
použití materiálů odolných proti korozi ⇒ požadavek dlouhodobé životnosti čerpadla, speciální povrchová úprava není při menším obsahu písku vyskytujícím se v primárním kalu a nižších otáčkách (cca 1450 min-1) nutná
•
teplotní čidla zabraňující přehřátí statorového vinutí
•
max. důraz na spolehlivost a nenáročnost na údržbu
•
nízké investiční náklady
•
doba dodání zakázky
•
energetická náročnost
•
servisní služby
Vyhodnocení jednotlivých kritérií výběrového řízení : ☺
špatné
☺☺
slabé
☺☺☺
dobré
☺☺☺☺
velmi dobré
☺☺☺☺☺ vynikající Do konečného kola výběrového řízení byli vybráni tito výrobci či dodavatelé : ♦ ITT Flygt, Švédsko Zastoupení v ČR : LK pumpservice, Kolbenova 159, Praha 9 – Vysočany Nabídka ponorného kalového čerpadla s řezacím kolem FP 3127. Čerpadla typu F mají otevřené oběžné kolo tvarované do S s tvrzenými řeznými hranami. Řezná deska je umístěna na vstupu. Spolu s oběžným kolem řeže materiály s dlouhým vláknem dřív, než se takovýto materiál dostane do čerpadla. Poškození, které by mohly způsobit pevné předměty, se předchází buď střižným kolíkem nebo automatickou třecí spojkou. Tato čerpadla jsou určena pro čerpání kalu na ČOV obsahující materiál s dlouhými vlákny a pro instalace v mokré jímce v provedení na patkové výtlačné koleno se spouštěcím zařízením (SZ). Všechny části čerpadla, které přicházejí do styku s čerpanou kapalinou, jsou na ochranu opatřeny základní nátěrovou hmotou na bázi vody a vrchní nátěr na bázi gumy. Na přání zákazníka je čerpadlo dodáváno se speciální povrchovou úpravou, která ovšem není
33
pro dané použití nutná. Pro aplikace v korozním prostředí existují specifické modely z nerez oceli. Čerpadlo je osazeno indukčním motorem s kotvou nakrátko s monitorovacím zařízením sledujícím přehřátí statorového vinutí. Robustní konstrukce hřídele rotoru uložená v předmazaných valivých ložiscích nevyžaduje žádnou údržbu. Každé čerpadlo je testováno z hlediska svého výkonu podle normy ISO 2548 třídy C. V rámci uzavřené servisní smlouvy je kryta potřeba náhradních dílů. Záruční a pozáruční servis je zajišťován na základě objednávek nebo celoročních smluv. Firma LK pumpservice realizovala v uplynulých letech mimo jiné dodávku čerpadel ITT Flygt pro čistírny OV Ústí na Labem, Brandýs nad Labem, Žamberk, Ledeč nad Sázavou, Kralovice, Ždírec nad Doubravou a Hrádek nad Nisou. Čerpadlo ITT Flygt FP 3127
Kritéria Cena zařízení (Kč bez DPH) Doba dodání zakázky [týden] Řezací ústrojí / vírové oběžné kolo Průchodnost pevných částic oběžným kolem [mm] Vertikální provedení + možnost instalace v mokré jímce se spouštěcím zařízením Dopravní výška [m] při požadovaném výkonu Q = 15 l⋅s-1 Účinnost [%] při požadovaném výkonu Q = 15 l⋅s-1 Výtlak Příkon elmotoru [kW] Výkon elmotoru [kW] Otáčky [min-1] Max. hustota čerpaného media [kg⋅m-3] Max. teplota čerpané kapaliny [˚C] Materiály (odolnost proti korozi) Bezobslužná ložiska Teplotní čidla Hmotnost [kg] Servisní služby
T - 11
Parametry 150 357 8 řezací ústrojí neudáváno u čerpadel typu F ano 9,5 43 DN 150 7 5,9 1445 1100 40 nátěr na bázi gumy ano ano 149 servisní smlouva
Účinnost tohoto čerpadla je při požadovaném výkonu nižší a navíc je pracovní bod (ch-ka čerpadla protíná ch-ku potrubí pro dané podmínky) poměrně vzdálen od bodu (výkonu), při němž čerpadlo pracuje s max. účinností.
34
Obr. 26 Řez čerpadlem ITT Flygt, umístění v mokré jímce se SZ, řezací kolo
♦ Herborner pumpen, Německo Zastoupení v ČR : Jaroslav Tesař, M. Majerové 1635, 356 05 Sokolov Nabídka ponorného kalového čerpadla TQRH/80-1-200. Tato ponorná čerpadla odpadních vod jsou vhodná pro čerpání odpadních vod, čistírenského kalu a kapalin s vláknitými látkami v čistírnách odpadních vod. Jednokanálová oběžná kola odolná vůči ucpání s velkou průchodností (80 mm) zajišťují bezporuchový provoz. Samočinné řezací zařízení tzv. „non clogging system“ z tvrdého kovu na řezání vláken zabraňuje jejich splétání v hydraulické jednotce a následnému zakousnutí čerpadla těmito vláknitými látkami obsaženými v odpadní vodě. To znamená, že tímto zařízením jsou řezána vlákna nebo předměty, které se dostanou mezi víko čerpadla a oběžné kolo, jež by jinak mohly způsobit zadření čerpadla. Podle zkušeností ing. Jaroslava Tesaře, majitele firmy v ČR, je toto zařízení velmi účinné a podstatně prodlužuje životnost a provozní spolehlivost čerpadel. Čerpadla jsou vyráběna v rámci stavebnicového systému UNIVERS, což je třírozměrný modulární systém stavby čerpadel odpadních vod pro moderní techniku zpracování OV. Základním modulem je vždy stejné těleso čerpadla, které je možno kombinovat ve třech dimenzích. Při pozdějších úpravách, tedy změně podmínek nasazení, zůstává těleso čerpadla zabudováno v potrubním systému a je možno jej přizpůsobit záměnou modulů. Prvním rozměrem je hydraulika. Těleso čerpadla je možno osadit jednokanálovým oběžným
kolem
otevřeným
vícekanálovým oběžným kolem.
nebo
uzavřeným,
vířivým
oběžným
kolem
nebo
35
Druhým rozměrem je pohon. Těleso čerpadla je možno kombinovat s ponorným motorem, přírubovým motorem nebo s kozlíkem s normálním motorem. Třetím rozměrem je druh umístění. Těleso čerpadla může být zabudováno v horizontální nebo vertikální poloze s odpovídajícím pohonem pro umístění v suché jímce nebo v kapalině. Všechny součásti tělesa a hydrauliky čerpadla jsou ve standardním provedení zhotoveny z litiny GG 25. Jako materiál hřídele je použit nerez, ložiska jsou bezobslužná, opatřená mazacím prostředkem na celou dobu životnosti a zajišťují dlouhou životnost při nepřetržitém provozu. Čerpadlo je osazeno asynchronním motorem chlazeným povrchem pro provoz při ponoření a teplotními čidly zabraňujícími nepřípustně vysoké ohřátí vinutí motoru. Firma má hustou síť zákaznických údržbářských servisů a v případě jakékoli poruchy je možné se přes firemní centrálu spojit se správným odborníkem 24 hodin denně. Čerpadlo Herborner pumpen TQRH/80-1-200
T -12
Kritéria
Parametry
Cena zařízení (Kč bez DPH) Doba dodání zakázky [týden] Řezací ústrojí / vírové oběžné kolo Průchodnost pevných částic oběžným kolem Vertikální provedení + možnost instalace v mokré jímce se spouštěcím zařízením Dopravní výška [m] při požadovaném výkonu Q = 15 l⋅s-1 Účinnost [%] při požadovaném výkonu Q = 15 l⋅s-1 Výtlak Příkon elmotoru [kW] Výkon elmotoru [kW] Otáčky [min-1] Max. hustota čerpaného media [kg⋅m-3] Max. teplota čerpané kapaliny [˚C] Materiály (odolnost proti korozi) Bezobslužná ložiska Teplotní čidla Hmotnost [kg] Servisní služby
68 060 7 řezací ústrojí ∅ 80 ano 8,7 72 DN 80 3,6 3 1480 1100 40 litina, hřídel nerez ano ano 92 operátor 24 h denně
36
Obr. 27 Čerpadlo Herborner TQRH/80-1-200, umístění v mokré jímce se SZ
♦ EMU, Německo Zastoupení v ČR : EMU Praha s.r.o., Nad Zlíchovem 25, 152 00 Praha 5 Tato firma se již více než tři desetiletí zabývá výrobou ponorných čerpadel pro odvádění a čištění odpadních vod. Při nasazení v čistírnách, dešťových zdržích nebo v čerpacích stanicích pomáhají čerpadla EMU na celém světě řešit problémy s odpadními vodami. Nabídka ponorného kalového čerpadla s otevřeným vířivým oběžným kolem FA 08.52 W-215-1450. Tato čerpadla jsou osazena T-motorem typu T171-4/9 BA o jmenovitém výkonu PN = 3,5 kW, jehož motorový prostor je suchý a k chlazení dochází ponorem v čerpaném médiu. Přitom je ztrátové teplo motoru předáváno přímo tělesem čerpadla. Předností je, že není nutné externí chlazení a cenově příznivá kombinace čerpadlo/motor. Oběžné kolo je vířivé (vírové) pro čerpání silně znečištěných kapalin s hrubozrnnými a vláknitými příměsemi a pro čerpání proplyněných médií, jako např. surového či vyhnilého kalu s koncentrací pevných látek do 8 %. Výhodou u těchto kol je, že dochází k malému opotřebení pevnými hrubozrnnými částmi, neboť ve vířivém pohybu většinou míjejí kanály oběžného kola, a rovnoměrné rozložení sil na lopatky při startu, což má vliv na životnost ložisek a mechanické ucpávky hřídele. Materiálové provedení tělesa čerpadla a motoru i oběžného kola je litina GG 25, která je pro dané použití postačující. Na přání je ovšem možné i zvláštní provedení. Jako
37
materiál hřídele je použit nerez, ložiska jsou bezobslužná, opatřená mazacím prostředkem na celou dobu životnosti. U čerpadel EMU je využíván systém výměnných kroužků, kluzný a vymezovací kroužek z nerez oceli, chránící těleso čerpadla a oběžné kolo před předčasným opotřebením. Mění se tedy nejprve kroužky, u nichž dochází k opotřebení především, nikoli oběžné kolo, což je velice výhodné z ekonomického hlediska. Systém kontroly kvality EMU zaručuje ve všech provozních oblastech dodržení norem kvality dle DIN/ISO 9001. Veškerá čerpadla jsou testována na zkušebně dle ISO 2548 C a dodržení bezpečnostně-technických požadavků strojní směrnice EU pro čerpadla a čerpací agregáty potvrzuje prohlášení o konformitě CE. Tato odborná způsobilost je na každém čerpadle viditelně vyznačena značkou CE. V ČR má firma EMU tři smluvní autorizovaná servisní střediska, která zajišťují záruční i pozáruční servis. ČOV Mladá Boleslav je nejblíže servis v Kralupech n. Vltavou. Čerpadlo EMU FA 08.52 W-215-1450
T -13
Kritéria
Parametry
Cena zařízení (Kč bez DPH) Doba dodání zakázky [týden] Řezací ústrojí / vírové oběžné kolo Průchodnost pevných částic oběžným kolem [mm] Vertikální provedení + možnost instalace v mokré jímce se spouštěcím zařízením Dopravní výška [m] při požadovaném výkonu Q = 15 l⋅s-1 Účinnost [%] při požadovaném výkonu Q = 15 l⋅s-1 Výtlak Příkon elmotoru [kW] Výkon elmotoru [kW] Otáčky [min-1] Max. hustota čerpaného media [kg⋅m-3] Max. teplota čerpané kapaliny [˚C] Materiály (odolnost proti korozi) Bezobslužná ložiska Teplotní čidla Hmotnost [kg] Servisní služby
63 424 5-6 vírové oběžné kolo ∅ 80 ano 8,7 48 DN 80 4,2 3,5 1450 1100 40 litina, hřídel nerez ano ano 73 servisní smlouva
38
Jestliže jsou čerpadla jen v občasném provozu, což pro daný případ platí, může účinnost klesnout pod 50 %. U tohoto typu čerpadla je pracovní bod pro dané podmínky velice blízko hodnotě max. účinnosti, i přes její nízkou hodnotu.
Obr. 28 Čerpadla EMU v umístění v mokré jímce se SZ, vírové oběžné kolo
Do výběrového řízení se též přihlásila firma MEZ Nedvědice a. s., ČR s nabídkou ponorného kalového čerpadla s řezacím ústrojím COKR 100. Tato čerpadla jsou určena pro čerpání kejdy a jiných tekutých odpadů obsahujících vláknité látky, zbytky slámy, krmiv apod., které jsou při vstupu do oběžného kola pomocí řezacího ústrojí rozsekány. Tím je opět zabráněno ucpávání čerpadla. Pro dokonalejší provoz má oběžné kolo zakončení ve tvaru šroubu, který umožňuje posouvání i velmi hustých kapalin do čerpadla. V čerpané kapalině nesmí být přítomny ocelové předměty, kameny apod., které by zničily čerpadlo. Do konečného kola výběrového řízení tato firma vybrána nebyla, jelikož nabízené čerpadlo pracuje s max. účinností při průtoku cca 35 l⋅s-1 a dopravní výšce 11 m, což by v daných podmínkách nebylo využito. Podmínka, aby pracovní bod čerpadla byl co nejblíže bodu, při němž čerpadlo pracuje s max. účinností, by tedy nebyla splněna. V ceně zařízení je vždy též zahrnuta cena přívodního elektrického kabelu o délce cca 10 m, cena spouštěcího zařízení kromě vodících trubek, které jsou voleny individuálně dle výškového rozměru jímky a patkové výtlačné koleno. Ve většině případů nelze instalovat nová čerpadla na stávajícím spouštěcím zařízení, neboť každá firma má toto zařízení jinak řešeno (např. spouštěcí zařízení s jednou nebo dvěmi vodícími trubkami).
