Pk-yrittäjien turvetuotannon kehittäminen 2005-2007 SUOVESIEN PUMPPAUSJÄRJESTELYT
Osatehtävä: Vesienkäsittelyn ja turvekentän kuivattamisen tehostaminen pumppausta kehittämällä Tavoite: Laaditaan pumppausohje, joka auttaa turvetuotannon kuivatusvesien pumppauksen suunnittelussa ja toteuttamisessa Raportti: Turvetuotantoalueen kuivatusvesien pumppaus (-luonnos) 2
Pumpaamon mitoituksen lähtöarvot Valuma-alue Koko määritetään tuotantoalueen reunaojien ja eristysojien keskiviivan mukaan. 3
Pumpaamon mitoituksen lähtöarvot Valitaan mitoitusvaluma Yleensä väliltä 100-150 l/s/km 2 Jos purkautuvia pohjavesiä, valitaan ylärajalta Jos imeytyy pohjaveteen, valitaan alarajalta Epävarmassa tapauksessa voidaan valita 167 l/s/km 2 Tehokas virtaamansäätö tai/ja suuri varastoallastilavuus, voidaan valita väliltä 50-100 l/s/km 2 Useamman vuoden virtaaman mittaus antaa hyvän tiedon 4
Pumpaamon mitoituksen lähtöarvot Mitoitusvirtaama = pumpun haluttu tuotto Lasketaan valitun mitoitusvaluman ja valuma-alueen pinta-alan mukaan, esimerkki: valuma-alue on 38 ha (0,38 km 2 ) valittua mitoitusvaluma 120 l/s/km 2 0,38 km2 * 120 l/s/km2 = 45,6 l/s valitaan mitoitusvirtaamaksi 45 l/s 5
Pumpaamon mitoituksen lähtöarvot Nostokorkeuden määritys, käytetään apuna vaaituslaitetta PINTAVALUTUSKENTÄN JAKO-OJA LASKEUTUSALLAS / PUMPPAUSALLAS purkutaso nostokorkeus tällä hetkellä turvemaa käynnistysraja pysäytysraja nostokorkeus noin 10v. kuluttua kivennäismaa käynnistysraja pysäytysraja 6
Pumpaamon mitoituksen lähtöarvot Pumppausmatkan ja paikallisvastusten (varusteiden) määritys purkupään asetelma L 7 L 6 jako-oja siirtokanava pintavalutuskenttä purkupään asetelmä L 5 paikallisvastus 90 o mutka, loiva L 4 paikallisvastus 2 kpl 45 o mutka pumppaussilta ja sen putkistovarusteet L 3 pääputkisto terästä tai LDPE, HDPE tai PVC muovi paikallisvastukset 90 o mutka, laajennuskartio ja letkuliitin pumppaussilta paineenkestävä ohituspato/mittapato kumiputki/letku L 2 L 1 7
Pumpun ja putkiston mitoitus Vaihtoehdot Mitoitatte ja suunnittelette itse mahdollisimman pitkälle, pyydätte tarjoukset pumpaamon (kokonais)toimituksesta Annatte konsultin suunnitella ja mitoittaa Pyydätte tarjoukset ja mitoituksen pumppujen /pumppaamoiden toimittajilta Jotakin noiden väliltä 8
Pumpun ja putkiston mitoitus Mitoituksen vaiheet 1. Putkiston koon esivalinta 2. Virtausvastusten määrittäminen 3. Paikallisvastusten määrittäminen 4. Putkiston häviölaskelmataulukon täyttäminen 5. Virtaushäviökäyrien piirto pumppukäyrästöihin ja pumpaamon toimintapiste 9
Pumpun ja putkiston mitoitus 1. Putkiston koon esivalinta Sisäisen putkiston koko Pumpun jälkeen putkisto yleensä pienempi Pumpun paineyhde (lähtö) pieni Sisäisen putkiston jälkeen laajennuskartio Purkuputkisto Taloudellisen virtausnopeuden 0,8-1,5 m/s mukaan valitaan 2-3 sopivaa putkea (sisähalkaisijan mukaan) Mitoitusvirtaaman avulla Sarlinin paikallisvastusnomogrammista 10
11
Pumpun ja putkiston mitoitus 2. Virtausvastusten määrittäminen Tarkastelu tehdään edellä valittujen putkikokojen kanssa Valitaan 3-4 sopivaa virtausnopeutta tavoitevirtausnopeuden molemmin puolin, tavoitevirtausnopeus mahdollisesti mukaan luettuna Virtausvastukset katsotaan Sarlinin virtausvastusnomogrammista Tulokset täydennetään putkiston häviölaskelmataulukkoon 12
SUOVESIEN PUMPPAUSJÄRJESTELYT 13
Pumpun ja putkiston mitoitus 3. Paikallisvastusten määrittäminen Putkiston varusteet aiheuttavat kertaluontoisen häviön Sarlinin paikallisvastusnomogrammin yläreunasta tai raportin liitteestä 4. Lasketaan varusteiden paikallisvastuskertoimet yhteen ja katsotaan paikallisvstusnomogrammista tarkasteltavalla tilavuusvirralla ja putkikoolla paikallisvastuskertoimen aiheuttama häviö. Tulokset täydennetään putkiston häviölaskelmataulukkoon 14
Pumpun ja putkiston mitoitus 4. Häviölaskelamataulukon täyttäminen PUTKISTON HÄVIÖLASKELMATAULUKKO A POISTOPUTKEN SISÄHALKAISIJA, mm B TILAVUUSVIRTA, l/s C POISTOPUTKEN VIRTAUSVASTUS, m/100m D POISTOPUTKEN PITUUSKERROIN E POISTOPUTKEN VIRTAUSHÄVIÖ, m F POISTOPUTKEN PAIKALLISVASTUS, m G POISTOPUTKEN HÄVIÖT YHTEENSÄ, m H SISÄISEN PUTKISTON HÄVIÖT YHTEENSÄ, m I PUTKISTON KOKONAISHÄVIÖT, m J GEODEETTINEN NOSTOKORKEUS, m K KOKONAISNOSTOKORKEUS, m 15
16
17
Energialähteen valinta Valinta pitkälti taloudellinen Tekniset toteutusmahdollisuudet vaikuttavat myös valintaan Keskeisin valinta tehdään sähköverkon ja muiden ratkaisujen välillä Muut ratkaisut ovat: Dieselpumpaamo Dieselaggregaattipumpaamo 18
Vattenfallin sähköverkon liittymishinnasto 1.3.2007 19
Arvio sähköliittymän hinnasta vattenfallin toteutuneiden 20 kv linjojen keskikustannusten mukaan (ilmajohto, sis.muuntajan yms.) 60 50 Liittymän kustannus, k 40 30 20 10 0 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 1,6 1,8 2 2,2 Etäisyys keskijännitelinjasta, km 20 kv linja + muuntaja, toteutunut keskihinta 20kV linja -25 % 20 kv linja + 25 % 20
Sähköpumppaamo Dieselpumppaamo Aggregaattipumppaamo Valuma-alue, ha 50 50 50 Mitoitusvirtaama, l/s 65 65 65 Kokonaisnostokorkeus, m 5 5 5 Pumppaamon hankintakulut: pumppu ja moottori 4 000 22 000 4 000 ohjaus + muut sähkötyöt 2 000 2 000 3 000 sähköliittymä (sis. linja 1 km 25 000 + muuntamo n. 8 000 ) dieselaggregaatti 12 000 polttoainesäiliö 1 500 litraa 1 500 1 500 + pa.pumppu Yhteensä, euroa 31 000 25 500 20 500 21
Dieselpumppaamo Periaatteessa yksinkertainen ratkaisu Moottori, kulmavaihde ja akselipumppu Moottori, alennusvaihde ja lohkoroottoripumppu Tuottoa voidaan säätää kierroslukua säätämällä Pumpaamon ohjaus 12 tai 24 v jännitteellä 22
Dieselaggregaattipumpaamo Dieselaggregaatti ja sähköpumppu (esim. uppopumppu) Aggregaatti joudutaan ylimitoittamaan 2,5-3,5 kertaa suuremmaksi kuin pumpun ottama (nimellis)teho Käytettävä tähti/kolmio tai pehmo käynnistintä 23
Dieselaggregaattipumpaamo Aggregaattia mitoitettaessa huomattava mikä nimellisteho on kyseessä Suurin hetkellinen teho (pienet aggregaatit) Suurin varavoimateho (LTP, Limited-time running power) Varavoimateho (PRP, prime power) Jatkuva teho (COP, continuous power) Tehot laskevat ylhäältä alaspäin samalla aggregaatilla Mitoituksessa voidaan käyttää COP, PRP ja LTP tehoja 24
Dieselaggregaattipumpaamo Ohjaus kaksinkertaisena Dieselmoottorin ohjaus (käynnistysautomatiikka) 12 V Sähköpumpun ohjaus 230/400 V 25
Sähköpumppaamo Luotettava ja helppo ratkaisu Ohjauskomponentit ja tarvikkeet löytyvät pumpun toimittajan hyllyltä Käytettävä tähti/kolmio tai pehmokäynnistintä Pienentää sulakekokoa ja siten sähkömaksuja Mahdollistaa taajuusmuuttajan käytön (sähköverkko) 26
Taulukko 5. Käynnistystapojen vaikutus oikosulkumoottorin käynnistysvirtaan. Käynnistystapa Is/In huomaa suora käynnistys 6* 7 Is/In arvo voi olla jopa 9-10 kertainen. Käynnistyksen aivan alussa virtahuippu on 14*In tähti/kolmio (Y/D) < 6 **ABB:n mukaan virtahuiput voivat olla pumppauskäytössä suurempia kuin suorassa käynnistyksessä pehmokäynnistin n. 4 pienentää paineiskuja sekä käynnistyksessä, pehmokäynnistin virtarajalla että pysäytyksessä 3,5 saattaa pidentää käynnistysaikaa, pienentää paineiskuja sekä käynnistyksessä, että pysäytyksessä taajuusmuuttaja 1 (max 1,5) pienentää paineiskuja sekä käynnistyksessä, että pysäytyksessä. * Uppopumppujen valmistajat ilmoittavat Is/In suhteen suorakäynnistyksessä jokaiselle pumpulle erikseen ja ne saattavat olla pienempiäkin kuin 6. ** Pehmokäynnistin opas, ABB 27
28
29
30
31
Kiitoksia mielenkiinnosta 32