در یک ایستگاه پمپاژ تجهیزاتی از قبیل پمپ های انتقال آب یا فاضلاب، شیرآلات ورودی (مکش) شیرآلات خروجی (دهش)، مخازن ضربه گیر جهت کنترل ضربه قوچ، مخازن ذخیره آب یا فاضلاب و ابزار دقیق وجود دارد. به مجموعه این تجهیزات ایستگاه پمپاژ گفته می شود.
پس از طراحی و شبیه سازی خطوط انتقال آب یا فاضلاب و تعیین میزان دبی و فشار مورد نیاز، طراحی و ساخت ایستگاه پمپاژ صورت می گیرد. شرکت فنی مهندسی طرح و کار در زمینه طراحی، ساخت، نصب و راه اندازی انواع خطوط انتقال و ایستگاه پمپاژ آب و فاضلاب دارای سابقه کاری موفق می باشد.
طراحی ایستگاه پمپاژ آب و فاضلاب
ایستگاه پمپاژ یا تلمبه خانه بر روی خطوط انتقال تحت فشار آب یا فاضلاب احداث می گردد. ایستگاه پمپاژ (Pump station) در واقع دبی و فشار مورد نیازی که در طراحی خطوط انتقال محاسبه و برآورد شده است را تامین می کند. برای این منظور تعدادی پمپ در ایستگاه پمپاژ در نظر گرفته می شود که بخشی از این پمپ ها در حالت آماده به کار (Stand by) می باشند و تعدادی در حالت کار (Duty) قرار دارند.
انتخاب تعداد پمپ ها در ایستگاه پمپاژ آب و فاضلاب با توجه به الگوی مصرف در طول شبانه روز صورت می گیرد. همچنین شرایط اضطراری از قبیل خراب شدن تجهیزات و پمپ ها برای در نظر گرفتن Stand by لحاظ می گردد. به عنوان مثال در شرایطی که ایستگاه پمپاژ، آب مصرف آشامیدنی یک شهر را تامین می کند انتخاب 50% از ظرفیت ایستگاه جهت Stand by ضروری است.
علاوه بر انتخاب تعداد پمپ ها، در یک ایستگاه پمپاژ، مخزن ذخیره باید در نظر گرفته شود. این مخزن می توان از جنس پلی اتیلن، فلزی و یا بتنی باشد. به هر صورت آب یا فاضلاب ورودی به ایستگاه پمپاژ در این مخزن ذخیره می گردد و در هنگام روشن شدن پمپ ها به داخل خطوط انتقال هدایت می گردد.
دیگر تاسیسات ضروری در ایستگاه پمپاژ آب یا فاضلاب شیرآلات می باشند. مهمترین وظایف شیرآلات ایستگاه پمپاژ شامل موارد ذیل می باشد:
1- کنترل میزان دبی و فشار خطوط انتقال
2- باز و بسته نمودن جریان در هنگام خرابی و تعمیرات پمپ
3- جلوگیری از برگشت آب و کنترل ضربه قوچ
4- جلوگیری از ورود شن و ماسه به داخل پمپ با کمک شیر صافی
5- تخلیه هوای محبوس داخل خطوط انتقال آب یا فاضلاب.
در هر ایستگاه پمپاژ آب یا فاضلاب، دو عدد کلکتور وجود دارد که یکی مربوط به مکش (suction) و دیگری مربوط به دهش (delivery) می باشد. به وسیله این کلکتور ها پمپ ها در ایستگاه پمپاژ آب و فاضلاب به صورت موازی عمل می نمایند. سیستم مکش ایستگاه پمپاژ باید به نحوی باشد که سبب ایجاد پدیده کاویتاسیون در پمپ نگردد. انتخاب شیرآلات در ورودی پمپ ها و توجه به ارتفاع کلکتور مکش نسبت به سطح مخزن ذخیره از پارامترهای مهم در طراحی ایستگاه پمپاژ آب و فاضلاب می باشد.
سیستم دهش نیز بایستی به نحوی طراحی گردد تا پمپ همواره در نقطه کارکرد خود فعالیت کند تا عمر مفید ایستگاه پمپاژ افزایش یابد.
کنترل ضربه قوچ در طراحی ایستگاه پمپاژ آب و فاضلاب
ضربه قوچ در واقع از تغییر ناگهانی سرعت سیال در طول خط لوله انتقال سیال ایجاد می گردد. این تغییر ناگهانی سرعت می تواند ناشی از عوامل مختلفی باشد که مهمترین آنها خاموش شدن پمپ ها، قطع برق در ایستگاه پمپاژ، خطا در بستن شیرآلات خطوط انتقال توسط اپراتور و مواردی از این دست می باشد.
در هنگام توقف ناگهانی پمپ ها در ایستگاه پمپاژ سرعت سیال (آب یا فاضلاب) در خطوط انتقال به صفر می رسد و این امر سبب به وجود آمدن ضربه قوچی (Water Hammer) می شود که به شدت به تجهیزات به ویژه پروانه پمپ ها آسیب می رساند. برای جلوگیری از این مساله برخی تاسیسات در ایستگاه پمپاژ قرار می گیرند تا با خاموش شدن ناگهانی پمپ ها جریان میرا را به تدریج در طول خط لوله مستهلک نمایند. برخی از مهمترین تاسیسات رایج در کنترل ضربه قوچ (جریان میرا) شامل:
1- استفاده از مخازن ضربه گیر تحت فشار که به وسیله آب و هوای تحت فشار پر می گردد. این مخزن موج برگشتی ناشی از ضربه قوچ را در داخل ایستگاه پمپاژ کنترل و مستهلک می نماید.
2- استفاده از Flywheel بر روی کوپلینگ پمپ تا ممان اینرسی الکتروموتور را افزایش داده و از تغییر سرعت ناگهانی سیال جلوگیری به عمل آید.
3- استفاده از Surge tank در محل هایی از خطوط انتقال که در هنگام خاموشی، خط انرژی سیستم زمین را قطع می نماید.
بهره برداری از ایستگاه پمپاژ آب و فاضلاب
ایستگاه پمپاژ در یک شبکه توزیع و خطوط انتقال به عنوان تامین کننده اصلی آب و فاضلاب نقش ضروری دارد. از این رو یک بهره برداری اصولی به ویژه در مواردی که از ایستگاه پمپاژ به منظور آبرسانی به مناطق مسکونی و یا مجتمع های صنعتی استفاده می گردد ضروری است. اولین مساله در بهره برداری ایستگاه پمپاژ تنظیم فشار و دبی کارکرد پمپ می باشد. باید توجه نمود که پمپ در محدوده مشخصی از فشار و دبی خود راندمان بالایی دارد و تداوم کارکرد بر روی سایر شرایط فشار و دبی سبب مستهلک شدن پمپ می گردد.
برای رفع این مشکل از یک شیر کنترلی با عملگر اتوماتیک به منظور تنظیم فشار و دبی پمپ استفاده می شود. هنگامی که پمپ روشن می شود و فشار در خطوط انتقال پایین می باشد پمپ با حداکثر دبی و حداقل فشار کار می نماید در این شرایط شیر کنترلی به صورت اتوماتیک نیمه بسته می ماند تا به پمپ آسیب نرسد. پس از مدتی که خطوط انتقال تحت فشار قرار گرفت شیر کنترلی به حالت باز درمی آید.
مساله دیگر در کنترل و بهره برداری ایستگاه پمپاژ کنترل سطح مخازن و ارتباط آنها با پمپ می باشد. این مساله از آنجایی اهمیت دارد که مانع از خالی کار کردن پمپ گردد. خالی بودن پمپ آسیب جدی به مکانیکال سیل پمپ زده و حتی سبب نشت آب به داخل موتور و سوختگی موتور گردد. استفاده از فلوتر و سطح سنج ها به منظور کنترل ایستگاه پمپاژ از این جهت مهم و حیاتی است.
گریس کاری دوره ای بلبرینگ ها، کنترل کوپلینگ پمپ، کنترل دمای الکتروموتور، کنترل شیرآلات و ابزار دقیق ها از دیگر نکات مهم در بهره برداری ایستگاه پمپاژ می باشد. طراحی سیستم های کنترلی اتوماتیک و مانیتورینگ ایستگاه پمپاژ در شرکت فنی مهندسی طرح و کار با کمک ابزار دقیق ها و مدارهای فرمان صورت می گیرد.
انتخاب جنس تجهیزات در ایستگاه پمپاژ آب و فاضلاب
منظور از جنس تجهیزات در واقع جنس لوله ها، شیرآلات، پروانه و کیسینگ پمپ می باشد. جنس تجهیزات در وهله اول به کیفیت آب یا فاضلاب بستگی دارد. شوری یا EC، میزان غلظت یون کلراید، اسیدیته یا همان pH و میزان ذرات جامد موجود در آب یا فاضلاب در انتخاب جنس تجهیزات نقش دارند. جنس تجهیزات به صورت کلی شامل موارد زیر است:
جنس استیل (AISI 316, 304)، ضد خوردگی جهت آب شور با کلراید بالا و pH پایین
جنس پلی اتیلن (HDPE) برای استفاده از سیال با ذرات جامد بالا
جنس تجهیزات فولادی و چدن با پوشش رنگی برای آب معمولی و بهره وری در هزینه ها.
کاربردهای ایستگاه پمپاژ آب و فاضلاب
از آنجایی که ایستگاه پمپاژ جز صنایع عمومی طبقه بندی می گردد، بنابراین کاربردهای متعددی دارد که به برخی از آنها اشاره می گردد:
1- استفاده در شبکه توزیع و خطوط انتقال آب شهری و روستایی.
2- استفاده در انتقال فاضلاب جمع آوری شده به تصفیه خانه فاضلاب شهری یا صنعتی.
3- تامین آب مورد نیاز صنایع و معادن در مناطق دوردست که امکان دسترسی به شبکه آب وجود ندارد.
4- انتقال آب از دریا، رودخانه یا دریاچه ها به منظور مصارف صنعتی و کشاورزی.
نكات هيدروليكي مهم در انتخاب نوع پمپ
- ظرفيت طراحی ایستگاه پمپاژ آب مورد نظر بايد طوري باشد كه هرگاه بزرگ ترين پمپ از مدار خارج شد، سامانه توانايي پمپ دبی حداكثر طراحي را داشته باشد.
- طراحي هيدروليكي لوله مكش بايد به گونه اي باشد كه افت ارتفاع در آن حداقل شود. همچنين لازم است از ورود هوا و
ايجاد اغتشاش در جريان ورودي جلوگيري شود. براي جلوگيري از آشفتگي جريان بايد لوله مكش تا حد امكان مستقيم و
كوتاه باشد و در شرايطي كه مجبور به استفاده از زانويي هستيم از زانويي هاي با شعاع انحناي بزرگ استفاده شود. استفاده از ورودي با دهانه زنگوله اي معمولا از ورودي هاي مستقيم داراي عملكرد بهتري ميباشد. علت اين امر جلوگيري از ايجاد جريان گردابي مي باشد. - براي برقراري شرايط ايده آل از لحاظ هيدروليكي سرعت در مدخل ورودي پمپ بايد مناسب باشد به طوري كه در دبی حداقل هم سرعت 0.3 متر بر ثانيه وجود داشته باشد. به منظور جلوگيري از آشفته شدن جريان، لوله مكش را با يك شيب مناسب به پمپ متصل مي كنند. همچنين در اين حالت قطر لوله مكش نبايد كمتر از قطر نازل مكش باشد.
- در طراحی ایستگاه پمپاژ آب بزرگ، در چاه مكش براي جلوگيري از ايجاد گرداب از صفحات مانع استفاده مي شود و يا اينكه عمق آب در چاه مكش حداقل دو برابر قطر لوله مكش انتخاب ميشود. در شكل زیر ابعاد و نحوه قرارگرفتن لوله مكش
در چاه تر براي حالت هاي مختلف استفاده از چاه تر و چاه خشك، نشان داده شده است.
طراحی-ایستگاه-پمپاژ-آب
- براي طراحي روزنه ها در ديوار پخش پيشنهاد مي شود افت ارتفاع در آن را حداقل 4 برابر ارتفاع سرعت در بالادست آن در
نظر گرفته شود تا از توزيع آرام و مناسب جريان اطمينان حاصل گردد.
