Σε υπάρχον αντλιοστάσιο λυμάτων καλείσαι να λύσεις το μυστήριο της κακής λειτουργίας που βασανίζει τους υπευθύνους για την καλή του λειτουργία. Στο 1ο μέρος σχεδίασες το σύστημα του αντλιοστασίου στο ΕΡΑΝΕΤ και τώρα καλείσαι να τρέξεις σενάρια και να εξάγεις συμπεράσματα.

Γενικά

Ο τύπος της εγκατεστημένης αντλίας είναι φυγοκεντρική με βαθμό απόδοσης που προσαρμόζεται σε πολυώνυμο 2ου ή 3ου βαθμού ως προς την ογκομετρική παροχή με ένα μέγιστο (βλ. διάγραμμα).

Στο μέγιστο σημείο επιτυγχάνεται ο μέγιστος ολικός βαθμός απόδοσης και είναι επιθυμητό οι αντλίες να διαστασιολογούνται με σημείο λειτουργίας αυτό το μέγιστο ή δεξιότερα από αυτό για να ληφθούν υπόψη και τα φαινόμενα γήρανσης με το πέρασμα του χρόνου.

Τι ισχύει άραγε για την εξάδα που κλήθηκες να εξετάσεις?

Επτά σενάρια με μία αντλία

Από τα 7 σενάρια που εξετάζεις με μία αντλία σε λειτουργία τα 3 αφορούν μονό αγωγό, τα 3 αφορούν διπλό αγωγό και το 1 αφορά τριπλό αγωγό σε λειτουργία. Αναμένεται ότι καθώς μεταβαίνεις από αγωγούς μικρότερης διατομής σε αγωγούς μεγαλύτερης διατομής το μανομετρικό λειτουργίας της αντλίας να μικραίνει και συνεπώς να αυξάνεται η αποδιδόμενη ογκομετρική παροχή. Στον παρακάτω πίνακα συνοψίζεις τα αποτελέσματα του ΕΡΑΝΕΤ για κάθε σενάριο που έτρεξες. Για την ποιοτική ανάδειξη των προβλημάτων επέλεξες την ταχύτητα ροής των λυμάτων μέσα στους αγωγούς και τον ολικό βαθμό απόδοσης του αντλητικού συγκροτήματος.

Ειδικά για τον συσχετισμό του βαθμού απόδοσης με την ογκομετρική παροχή, αυτός φαίνεται στο προηγούμενο διάγραμμα.

Συμπεράσματα

Τι  συμπεραίνεις από τα παραπάνω αποτελέσματα?

• σε όλα τα σενάρια λειτουργίας η αντλία πετυχαίνει σημείο λειτουργίας πολύ αριστερότερα από το βέλτιστο σημείο λειτουργίας
• ο βέλτιστος βαθμός απόδοσης είναι 71% σε παροχή 117 l/s
• στο 1ο σενάριο που εξετάστηκε ο στενότερος σωλήνας ο βαθμός απόδοσης είναι 36% με παροχή περίπου 4 φορές μικρότερη της βέλτιστης
• σε όλα τα υπόλοιπα σενάρια ο βαθμός απόδοσης παίζει από 61% έως 64% με παροχή περίπου 2 φορές μικρότερη της βέλτιστης

Γίνεται φανερή η πρώτη αστοχία (κατασκευαστική) του συστήματος: από την κατασκευή του επιλέχθηκαν λάθος αντλίες με αποτέλεσμα να λειτουργεί αντιοικονομικά.

Εξηγεί αυτό που μόλις συμπέρανες το πρόβλημα που σου εξέθεσαν οι υπεύθυνοι? Από μόνο του όχι! Εάν όμως κοιτάξεις τον προηγούμενο πίνακα και συγκρίνεις την ταχύτητα με μία οριακά ελάχιστη αποδεκτή τιμή 0,5-0,6m/s (ελάχιστη ταχύτητα παράσυρσης αιωρούμενων στερεών αστικών λυμάτων), τότε διαπιστώνεις τα εξής:

• στα τρία πρώτα σενάρια, δηλαδή με λειτουργία ενός μόνο αγωγού οι ταχύτητες είναι ικανοποιητικές
• στα τέσσερα επόμενα σενάρια εμφανίζονται προβλήματα ανά περίπτωση
• στο 4ο σενάριο λειτουργούν οι 1ος και 2ος αγωγός, ο 1ος αγωγός έχει χαμηλή ταχύτητα και είναι πιθανόν το σενάριο αυτό μετά από ώρες λειτουργίας να ταυτιστεί με το 2ο σενάριο κατά το οποίο λειτουργεί μόνο ο 2ος αγωγός
• στο 5ο σενάριο λειτουργούν οι 1ος και 3ος αγωγός, ο 1ος αγωγός έχει χαμηλή ταχύτητα και είναι πιθανόν το σενάριο αυτό μετά από ώρες λειτουργίας να ταυτιστεί με το 3ο σενάριο κατά το οποίο λειτουργεί μόνο ο 3ος αγωγός
• στο 6ο σενάριο λειτουργούν οι 2ος και 3ος αγωγός, ο 2ος αγωγός έχει χαμηλή ταχύτητα, το ίδιο και ο 3ος αγωγός (το σενάριο αυτό είναι επικίνδυνο)
• στο 7ο σενάριο λειτουργούν οι 1ος, 2ος και 3ος αγωγός, ο 1ος αγωγός έχει χαμηλή ταχύτητα, το ίδιο ο 2ος αλλά και ο 3ος αγωγός (το σενάριο αυτό είναι πολύ επικίνδυνο)

Τι σημαίνει όταν κάποιος αγωγός εμφανίζει χαμηλή ταχύτητα ρευστού? Η ταχύτητα του ρευστού είναι αρκετά κάτω από την ελάχιστη οριακά αποδεκτή με αποτέλεσμα να προκύπτει δυναμικός κίνδυνος να βουλώσει ο αγωγός. Τι μπορεί να συμβεί εάν βουλώσει κάποιος αγωγός?

• στο σενάριο 4 εάν βουλώσει ο 1ος αγωγός λόγω χαμηλής ταχύτητας, τότε αυτομάτως όλο το ρευστό θα περάσει μέσα από τον 2ο αγωγό με αποδεκτή ταχύτητα αλλά μικρότερη ογκομετρική παροχή, υπάρχει πιθανότητα ο βουλωμένος αγωγός να ξεβουλώσει από κραδασμούς λειτουργίας ή υδραυλικά πλήγματα οπότε η παροχή αυξάνεται πάλι
• στο σενάριο 5 εάν βουλώσει ο 1ος αγωγός λόγω χαμηλής ταχύτητας, τότε αυτομάτως όλο το ρευστό θα περάσει μέσα από τον 3ο αγωγό με αποδεκτή ταχύτητα αλλά μικρότερη ογκομετρική παροχή, υπάρχει πιθανότητα ο βουλωμένος αγωγός να ξεβουλώσει από κραδασμούς λειτουργίας ή υδραυλικά πλήγματα οπότε η παροχή αυξάνεται πάλι
• στο σενάριο 6 εάν βουλώσει μόνο ο ένας τότε πιθανό να αναλάβει ο άλλος την ροή εάν δεν έχει βουλώσει και αυτός προηγουμένως ολικά ή μερικά, στην περίπτωση αυτή έχουμε μείωση της παροχής, εάν είναι βουλωμένοι και οι 2 αγωγοί τότε η παροχή μηδενίζεται, εάν λόγω κάποιου πλήγματος ξεβουλώσει ο ένας αγωγός η παροχή αυξάνεται πάλι
• στο σενάριο 7 εκτιμάται ότι πρώτα θα βουλώσει ο 1ος αγωγός λόγω υπερβολικά χαμηλής ταχύτητας, οπότε το σύστημα θα λειτουργήσει με τις επιπτώσεις και τα σκαμπανεβάσματα του 6ου σεναρίου.

Γίνεται φανερή μία δεύτερη πιθανή αστοχία (λειτουργική) του συστήματος: οι βάνες απομόνωσης των 3 αγωγών είναι εσφαλμένα ρυθμισμένες.

Διερεύνηση στο πεδίο

Πρωτού ανακοινώσεις τα συμπεράσματά σου θα πρέπει προηγουμένως να εντοπίσεις σε πιο σενάριο έχει εγκλωβιστεί το σύστημα αλλά και να προτείνεις λύση.

Επιβάλλεται να ζητήσεις από τους υπευθύνους να διεξάγετε μετρήσεις και να καταγράψετε για αρκετές ημέρες (24ωρη συνεχής καταγραφή ανά λεπτό ή κάποια δευτερόλεπτα) το μανομετρικό, την ογκομετρική παροχή και την ισχύ ανά αντλία που λειτουργεί.

Από την περιγραφή του προβλήματος αντιλαμβάνεσαι ότι η κύρια παράμετρος που έχει αισθητή μεταβολή είναι η ογκομετρική παροχή (μείωση ή αύξηση παροχής ανά αντλία).

Συνεπώς αναμένεις μείωση της καταναλισκώμενης ισχύος όταν μειώνεται η αντλήσιμη παροχή και αύξηση της καταναλισκώμενης ισχύος όταν επανέρχεται η αντλήσιμη παροχή.

Θα μπορούσες δηλαδή να αξιοποιήσεις την μετρούμενη ισχύ εάν δεν είναι εφικτή η μέτρηση της αντλούμενης ογκομετρικής παροχής.

Προτάσεις

Με τα καταγεγραμμένα δεδομένα θα πρέπει να μπορείς πλέον να κρίνεις σε πιο σενάριο εγκλωβίστηκε το σύστημα.

Και όντως, ναι, διαπιστώνεις ότι το σύστημα έχει εμπλακεί στο σενάριο 6.

Πράγματι κάποιες βάνες των αγωγών ήταν κακώς ρυθμισμένες.

Αρκεί που εντόπισες την αιτία του προβλήματος? Όχι βέβαια, οι υπεύθυνοι περιμένουν και την πρότασή σου για να λυθεί το θέμα οριστικά.

Αρχικά σκέφτεσαι να προτείνεις ως λύση το σενάριο 3, σε ξενίζει όμως επειδή η ταχύτητα του λύματος είναι οριακή και σκέφτεσαι μην παρουσιάστεί πάλι κάποιο επεισόδιο.

Εξάλλου το κέρδος στον βαθμό απόδοσης είναι μικρό σε σχέση με το σεναριο 2, το οποίο εμφανίζει μία ταχύτητα αρκετά ικανοποιητική.

Οπότε αποφασίζεις να προτείνεις το σενάριο 2 ως την καλύτερη διαθέσιμη λύση.

Από την άλλη όμως σου περνάει από το μυαλό μήπως σε κάποιες εποχές δεν επαρκεί η αντλία του σεναρίου 2 για να καλύψει τις εισερχόμενες παροχές στο αντλιοστάσιο;

Εάν δεν επαρκεί, τότε επιβάλλεται να προχωρήσεις στην εξέταση άλλων 7 σεναρίων, αυτήν την φορά με 2 αντλίες σε ταυτόχρονη παράλληλη λειτουργία.

Ανεξάρτητα όμως από αυτό αναμένεις καλύτερες ταχύτητες με 2 αντλίες σε λειτουργία και θέλεις να εντοπίσεις πιθανές αστοχίες σε κάποια από αυτά τα νέα σενάρια.

Μείνε κοντά μας, λίαν συντόμως η συνέχεια στο 3ο μέρος, προβλέπεται συναρπαστική και άκρως ενδιαφέρουσα...