شرح
طراحی ایستگاه پمپاژ خطوط انتقال آب
عوامل طرح
ایســتگاه هاي پمپاژ اصلي، که آب را براي سامانه شبكه توزیع فراهم ميکنند، معمولاً در نزدیكي تأسیســات تصفیه و یا ذخیره آب آشــامیدني قرار گرفته اند و مستقیماً به سامانه لوله کشي پمپاژ ميکنند.. پمپ هایي که آب را مستقیماً به خطوط انتقال میدهند و به ســامانه هاي توزیع ميفرستند، اغلب پمپهاي فشار بالا نامیده ميشوند.
پمپهاي تقویتي (بوستر) ممكن است در هر جایي در ســامانه قرار بگیرند تا فشــار خط لوله را افزایش دهند. ایســتگاههاي پمپاژ تقویتي معمولاً دور از ایســتگاه پمپاژ اصلي، همچون تپه ماهورها، جاییکه مناطق فشــاری مورد نیاز اســت، قرار دارند. پمپهاي تقویتي ممكن اســت براي تأمین جریانهاي بیشــینه در سامانه توزیع، که در حالتهاي عادي نیازهاي معمول را پاســخگو هستند، اســتفاده شــوند.
هنگامي که ایستگاه پمپاژ به تأسیســات موجود اضافه ميشــود، طراحي و طرح ریزي قبلي،که بر اســاس تحلیل هیدرولیک ســامانه کلي اســت، باید دوباره بازبیني شود. تحقیقات جدید و روزآمد مكان ایستگاه و تقاضاهاي نیازمندي هــاي حــال و آینده باید در نظر گرفته شــود. جانمایي پمپ هاي ثابــت، به طوريکه هد مثبت بر مكــش پمپها تأمین شــود، بسیاری از مشكلات عملكردي را از بین خواهد برد. انتخاب ایســتگاه از طریق ارزیابي نقشــه برداري توپوگرافي و تحلیل ساده ســیلاب انجام مي گیرد که احتمال هیچ سیلابي در محل ایستگاه پیشــنهادي پیش بیني نشــود.
طراحی کلی ایستگاه پمپاژ
- مصرف روزانه متوسط سالیانه (ACD).
- مصرف روزانه بیشینه سالانه (MDC).
- مصرف ســاعتي بیشــینه در روز بیشینه ســالانه (ساعت بیشینه) .
- MCD به علاوه تقاضاي آب آتشنشاني
- فشارهاي محدودکننده بیشینه (PSI 70).
- فشــارهاي محدودکننده بیشــینه در هر نقطه در شبكه (معمولاً PSI30)
- فشــار محدودکننده پسماند که باید در هر نقطه از شبكه آتشنشاني حفظ شود((30 PSIبراي طراحي سامانه بزرگ توزیع هر نقشه خطوط فشــاري با استفاده از توپوگرافي و تحلیل شبكه هیدرولیكي تهیه ميشود. خطوط فشار براي ارتفاع عوارض زمین منطقه باید تنظیم شود. هد دهش پمپ از فشارهاي سامانه در موقعیت ایستگاه پمپاژ به علاوه افت هد لوله کشي ایستگاه پمپاژ به دست مي آید.
تجهیزات پمپاژ
الف- کلیــات: محل ایســتگاه پمپاژ و ســاختمان مكش و ظرفیت ها و هدهاي پیشبیني شــده عوامــل اصلي انتخاب پمپ هســتند. کارکرد ایســتگاه پمپاژ در عملكرد ســامانه توزیع کلي ميتوانــد بر تعییــن ظرفیت ها نیز اثر بگــذارد. عبارتهاي اصلي هیدرولیــک پمــپ و روابط مربوطــه، اصول پمــپ و کاربردها و توصیه هــاي نصب، عملیات و تعمیــرات در کتابچه هاي اطلاعاتي مهندسین مشاور هیدرولیک و استانداردهاي مؤسسات هیدرولیكي در دســترس هستند. توصیه شده اســت که این کتابچه ها بخش ثابتي از کتابخانه طراح سامانه سیالات باشد.
ب- انواع پمپ: براي کاربردهاي پمپاژ آب آشامیدني معمولاً دو نــوع پمپ مورد اســتفاده قرار ميگیرد؛ انــواع پمپ توربیني، عمودي،مستغرق، شــفت و غلافي و پمپهاي گریز از مرکز افقي یا عمودي دوتكه اي طراحي شــده براي خدمات کارهاي آبي. اگر ایســتگاه پمپاژ و ســاختمان مكش در مخزن زیرزمیني یا در یک سطح باشند، پمپ هاي توربیني عمودي با شفت و غلاف قرار گرفته در مخــزن یا چاه مكش انتخابي منطقي خواهد بود. اگر ایســتگاه پمپاژ در یک مجموعه رو زمیني شــامل تأسیســات ذخیره باشد، پمپهاي پوسته مجزاي گریز از مرکز، انتخاب بهتر خواهد بود. این پمپها معمولاً افقي هستند اما اگر فضا محدود باشد، پمپ پوسته مجزاي عمودي نیز معمول است. کوپلینگ هاي انعطافپذیر، پمپ و محور محرک را به هم متصل ميکند. طراحي پمپ پوسته مجزا براي ســهولت در تعمیرات عناصر چرخنده، که بدون قطع اتصال لوله کشي مكش یا دهش ميتواند جدا شود، انجام گرفته است.
در طراحي کارهاي آبي اســتاندارد برای ســامانه آشامیدني، پوســته پمپ باید چدنــي و پروانه ها برنزي باشــد. پایه هاي پمپ و محرک آن از چدن یا فولاد ســاخته شده اســت. پروانه پمپ و پوسته با توجه به توصیه های سازنده و هزینه تعویض حلقه ها ممکن است دارای حلقه های سایشی باشد. پمپ ها، آب بندهای مکانیکی یا پکینگی، یاتاقان های غلتکی یا ساچمه ای و سامانه روان کاری خواهند داشت. پمپ هایی که تحت شرایط سنگینی کار می کنند، مثلا در انتهای منحنی های عملکردی یا تحت عملکرد خاموش روشن کردن متناوب، باید به جای آب بندهای مکانیکی، از آب بندهای پکینگی استفاده کنند. آب بندهای مکانیکی برای پمپ هایی به کار خواهد رفت که به احتمال قوی برای مدت طولانی تحت شرایط آرام کار می کنند. جایی که شرایط آب، ساینده و یا شامل ذرات درشت است، پوشش دهی پمپ و سایر گزینه های مواد برای پروانه، محور، حلقه های سایشی و آب بندها در دسترس است. از تحلیل آب در نقطه کاری قبل از انتخاب مواد غیر استاندارد باید مطمئن شد.
کاربردهاي پمپ
پمپهــاي تقویتي: پمپ تقویتي ممكن اســت روزمیني یا زیرزمیني باشــد، انتخاب پمــپ و کنترلها براي پمپهاي تقویتي در خط با کمترین فشار مكش و فشار قطع اتوماتیک تخلیه در نظر گرفته می شود، براي کاربردهــاي پمپ تقویتي کوچک، که بیشــترین تقاضــاي مصرف کمتــر از حدود 1500 gpmاســت، طراح باید مجموعه نصب شــده روي پایه و از قبل مونتاژ شــده شامل تمام عناصر هیدروســتاتیک، جریان، ابزار دقیــق و الكتریكي را در نظر گرفت.
– منحني هاي پمپ: با منحني هد تعریف شــده سامانه، این امكان میسر شده است که پمپي را براي تحویل ظرفیت مورد نیاز انتخــاب کرد.
محركهاي پمپ : محرکهای پمپ برای پمپ های تأمین و توزیع آب، موتورهای الکتریکی خواهد بود. گازوئیل یا سایر سوخت ها به عنوان منبع توان فقط برای مصرف اضطراری به کار میرود. محرکها، موتورهای AC سرعت ثابت القایی قفسه سنجابی، نوع سنکرون یا روتور پیچی خواهند بود. محرک های پمپ آتش نشانی باید بر اساس 20 NFPA باشند.
شیرها
شیرهای مورد استفاده در سامانه لوله کشی ایستگاه پمپاژ شامل موارد زیر هستند: شیرهای کشویی ، زاویه ای و کف فلزی (گلوب) ، مخروطی، پروانه ای، توپکی، یک طرفه و اطمینان. شیرهای کف فلزی، توپکی، مخروطی و پروانه ای بهترین گزینه ها برای تنظیمات جریان برای به دست آوردن فشار یا جریان مناسب هستند. شیرهای یک طرفه نباید در لوله کشی عمودی به کار روند.
الف – شیرهای لوله کشی مکش: شیر کشویی در لوله کشی مکش، برای مجزا کردن پمپ از خط، نصب خواهد شد. ساقه این شیر ممکن است، برای جلوگیری از جمع شدگی هوا، افقی قرار گیرد. شیرهای پروانه ای نباید در مکش پمپ نصب شوند.
ب- شیرهای لوله کشی دهش: شیر یکطرفه و پروانه ای یــا کشــویي در دهش پمپ و شــیر یکطرفه بین پمپ و شــیر پروانه ای قرار می گیرد.
پ- شــیرهاي تخلیه هوا و خلأ: شــیرهاي هوا و خلأ در لوله کشي دهش براي پمپهاي توربیني عمودي به کار ميرود.
لوله کشي سامانه کنترل: ســامانه هاي کنترل پمپ از شیرهاي دســتي تكي تا ســامانه هاي کنترل جریان اتوماتیک یا کنترل دور بسیار پیشرفته تغییر ميکند.
جریان سنجها
آب ایســتگاه پمپاژ به منظورهــاي متفاوتی اندازه گیري ميشــود؛ براي محاسبه افت هاي سامانه توزیع با کسر خوانش هــاي اندازهگیري کل از تأمین کلي، بــراي پایش کارایي پمــپ و براي تعیین صورتحســابهاي ناویژه آب تأمین شــده نرخ بالاي دقت و معیار محدوده گســترده در بیشــتر کاربردهاي جریانسنجهاي ایستگاه پمپاژ مطلوب است. به دلیل بهسازيهاي ثابت در فناوريهاي قدیمي و بهبودهاي فناوريهاي نو که بازار را با محصولات جدید پر ميکند، با محصولات جدید پر ميکند، طراح باید وضعیت صنعت را قبل از نهایي سازي انتخاب جریانسنج در نظر بگیرد.
معیارهای طراحي
- دقت: +1درصد نرخ جریان
- محدوده پذیري: تمام محدوده طراحي را پوشش دهد.
- تعمیرپذیــري: راحت براي کاربــر. تعمیرات کلي با خدمات کارخانه اي در دسترس آسان.
- هزینه اولیه: حداقل
- هزینه عملكرد: حداقل
- عمر طراحي: حداقل 20سال
جانمایی لوله کشی
الف – لوله کشی مکش: طراحی مناسب برای کاهش افت های فشاری و تأمین جریان کافی برای پمپ بسیار مهم است. بسیاری از مشکلات هد مکش خالص مثبت NPSH با طراحی مناسب لوله کشی مکش از بین می رود. لوله کشی مکش باید عاری از نشتی های هوا باشد. اتصالات لوله کشی باید برای اندازه های کوچک دنده ای یا فلنجی و برای اندازه های بزرگ فلنجی باشد.
تعیین اندازه لوله مکش: لوله مکش باید تا آنجایی که ممکن است کوتاه باشد اما نه کوچک تر از ورودی پمپ. اگر لوله مکش بلندتری لازم باشد، این لوله باید یک یا دو اینچ قطر با توجه به طول لوله، بزرگتر از قطر ورودی پمپ باشد. لوله مکش یکسان با نازل مکش پمپ برای هر پمپ دو مکشه، دست کم با طول ۱۰ برابر قطر لوله از فلنج مکش تا پمپ خواهد بود. برای پمپ هایی که به صورت عمودی نصب می شوند و سایر محدودیت های فضا را باید متحمل شوند، برای چیدمان صحیح مکش میبایست با سازنده پمپ مشورت کرد. هدرهای لوله مکش در تأسیسات چند پمپه دارای اندازه ای هستند که هر پمپ بتواند مقدار جریان متناسب خود را دریافت کنند.
عوامل: قابلیت اطمینان ایستگاه پمپاژ به عنوان کل و تک تک اجزاي آن باید معین شــود. بعضي عوامل و اجزاي معمول که در ارزیابي قابلیت اطمینان و دسترسي مورد بررسي قرار ميگیرند به شرح زیر فهرست مي شود.
• نیاز آب و ذخیره سازي اضطراري
• پیش بیني عمر یا سایش اجزاي فرعي
• تعمیرات پیشگیرانه
• تعمیرات
• انتقال نیرو
• عملكرد موازي و تجهیزات جانشین
• توان اضطراري
• محافظت نوسانات
• پمپها