Pumper

Kapaciteten på de pumper der er stillet op på pumpestationerne, er i langt de fleste tilfælde valgt dengang da pumpestationen blev projekteret. De blev dimensioneret ud fra det tilløb, man dengang regnede med ville komme til stationen. Det er dog langt fra altid, at tilløbet kommer til at passe med den valgte pumpestørrelse. Det kan være, at indsivningen af uvedkommende vand eller befæstningsgraden i oplandet er større end forudsat, eller at en planlagt separering ikke er foretaget og derfor ikke har fjernet de vandmængder, man havde regnet med. Det kan være, at planlagte udstykninger er blevet udskudt, eller store enkelt udledere er nedlagt (f.eks. industrivirksomheder). Alt sammen forhold der har påvirket tilløbsmængderne, så de opstillede pumper ikke længere kører optimalt.

Hvis der kommer mere vand til stationen, end pumperne har kapacitet til at fjerne, skal det nok blive opdaget hen ad vejen. Så sker der opstuvning i pumpesumpen og i ledningssystemet og måske overløb fra pumpestationen. Dette sker forholdsvis sjældent og typisk kun ved kraftige regnskyl. I langt de fleste tilfælde er pumperne meget større, end der er behov for til daglig.

Omstående diagram viser, hvor mange timer om dagen pumperne i en pumpestation har kørt i løbet af en 2½-års periode. De data, der er brugt til at lave diagrammet, er hentet fra overvågningssystemet. Stationen modtager vand fra et fælleskloakeret opland, og det er tydeligt at se de enkeltdage og perioder, der har været med meget regn. Her kører pumperne mange timer om dagen. Der er også en tydelig årstidsvariation, som kan skyldes indsivning.
 

Herning, Bæktoftvej, Dagligedriftstimer

 

Hvis disse data sorteres i et almindeligt regneark, og der laves et nyt diagram, hvor de dage med flest pumpetimer står længst til venstre, ser det således ud:

herning Bæktoftvej, Daglige driftstimer(sorteret)

Her er det tydeligt at se, hvor mange dage om året der faktisk er brug for den fulde kapacitet, altså hvor pumpestationen er i drift 24 timer i døgnet. I flere end 9 ud af 10 dage er der brug for mindre end den halve pumpekapacitet. Altså kunne pumpekapaciteten halveres i disse dage.

Men der er stadig brug for den fulde pumpekapacitet i dagene med stor afstrømning. Ved at ændre på pumpens kapacitet er det muligt at tilpasse mængden af vand, der løber til pumpestationen.

Selv om denne pumpestationen ikke får tilført regnvand fra et fælleskloakeret opland, vil der oftest være variationer i tilløbet alligevel. Dette skyldes, at de tilsluttede husstande bruger vand på forskellige tidspunkter af døgnet. På figuren på næste side er der vist et typisk døgnforløb for en pumpestation. Også her er der få perioder, hvor der er brug for pumpens fulde kapacitet. Hvis pumpestationen modtager vand fra et vidtstrakt opland eller fra flere andre pumpestationer, ”flader ” variationer dog ud.
 

Døgnvariation i spildevandstilløb

 

Det er altså vigtigt, at de pumper, der står i pumpestationen, har den rigtige størrelse. Det vil sige, at de kan fjerne det vand, der kommer til, også i spidslastperioderne. Hvis pumperne er for store, vil de have mange starter og kun køre i kort tid. Det både slider på pumperne og bruger meget energi (se afsnit ”Reducer antallet af starter”). Ved at regulere pumpehastigheden kan vandets hastighed og dermed det dynamiske modtryk (Hdyn) nedsættes og spare energi.

Hvordan tilpasses kapaciteten

En pumpes kapacitet kan ændres på flere måder, f.eks. drøvling, skift af pumpehjulsstørrelse eller ændring af omdrejningsantallet.

Der findes i praksis 3 måder at regulere omdrejningsantallet på en motor på:

  • Polomkobbelbar motor
  • Gearing
  • Frekvensomformer

Før frekvensomformeren blev udviklet, havde man ikke mange muligheder for at ændre på omdrejningstallet, mens motoren kørte. Hvis man ville skifte hastighed, måtte man anvende polomkobbelbare motorer, hvor der kun kunne skiftes imellem få hastighedstrin, eller man måtte bruge en gearkasse. Med frekvensomformeren kom muligheden for trinløst at ændre motorens omdrejningstal. I løbet af de sidste årtier er priserne på effektelektronik faldet så meget, at frekvensomformeren kan bruges til hastighedsregulering, selv i mindre pumpeinstallationer.

I afsnit 9 ”Frekvensregulering” kan du læse meget mere om frekvensomformere.
 

Virkningsgrad

Hvis man forestiller sig, at alt den elektricitet, der leveres igennem forsyningskablet, blev anvendt til at transportere vandet igennem trykledningen, så ville pumpestationens virkningsgrad være 100%. Desværre er dette umuligt. Der vil altid forekomme tab i motorer, pumper, frekvensomformere eller remtræk. Typiske virkningsgrader er: 

  • Motorer ca. 90-95 %
  • Pumper ca. 45-70%
  • Remtræk ca. 95%
  • Frekvensomformere ca. 95-98%

Disse virkningsgrader skal ganges sammen for at finde pumpestationens samlede virkningsgrad. Typisk ligger virkningsgraden på en pumpestation på 35-60%. Den energi, der bliver tabt, omsættes til varme.

Det teoretiske specifikke energiforbrug, altså hvor der ikke er tab og virkningsgraden er 100%, er 0,0027 kWh/m3 pr. meter vandsøjle [mvs] totalt modtryk.
 

Find virkningsgraden på dine pumpestationer?

Først finder du det totale modtryk, Htot (se boks ”Sådan måler du modtrykket”). Hvis du ganger det fundne totale modtryk med 0,0027, finder du ud af pumpestationens teoretiske specifikke energiforbrug, altså hvor mange kWh der skal bruges til at flytte 1 m3 vand fra pumpesump til oppumpningsbrønd, hvis der ikke opstod tab. Dette skal så sammenlignes med pumpestationens faktiske specifikke energiforbrug.

Valg af løbehjul

Det gælder altså om at anvende komponenter med så lille et tab som muligt for at udnytte energien bedst muligt. F.eks. har pumper med fristrømshjul et tab på ca. 55% mens pumper med kanalhjul ”kun” har et tab på 30%. Det er i vid udstrækning et holdningsspørgsmål, der afgør hvilket løbehjul der vælges. Nogle har erfaringer med, at kanalhjul lettere stopper til, mens andre ikke oplever dette. Derudover har forhold som modtryk, pris, kapacitet og spildevandets sammensætning indflydelse på valget. Du bør altid overveje hvilke totalomkostninger der er forbundet med sådanne udskiftninger. Ikke kun investering og energibesparelse men også evt. udgifter til ekstra udkald, service mv.

Det er på mange pumper muligt at udskifte selve løbehjulet uden at skifte pumpehuset. Hvis du har denne mulighed, kan du prøve at udskifte fristrømshjulet på den ene af pumpestationens pumper og så se, om der opstår hyppigere tilstopninger.
 

Fristrømshjul (vortexhjul) / Kanalhjul

Coatning af løbehjul

En del af energitabet i en pumpe opstår på grund af vandets friktion imod pumpehus og –hjul. Det er nu muligt at ”coate” pumpehus og -hjul, dvs. lægge en overflade af et glat plastmateriale på de overflader der har kontakt med vandet. Herved nedsættes friktionen og dermed energitabet. Metoden er først og fremmest velegnet til store pumper, hvor det er meget dyrt at udskifte pumpehjulet.