老朽化したリフト ステーションをドライ ピット水中ポンプにアップグレードする 10 の理由

Jun 13, 2023

水中ポンプとドライピットポンプは、廃水リフトステーションで長年使用されてきました。 これらのポンプ技術は成功を収めてきましたが、近年、ドライピット水中ポンプという別の技術が人気を集めています。 これらは通常、空中でも連続運転可能な密結合水中モーターを備えた固形物処理ポンプとして定義されます。 通常、ジャケットなどの何らかの冷却システムで空気が満たされていますが、油冷することもできます。

老朽化したリフトステーションをドライピットの水中ポンプにアップグレードする 10 の理由を以下に示します。

1. 省エネ

ほとんどのドライピット水中ポンプには、通常 IE3 定格の高効率モーターが搭載されています。 IE3 は、国際電気標準会議規格 (IEC 60034) によって認定されたモーター効率レベルであり、モーターが一定の効率レベル以上で動作することを保証します。 多くの老朽化したポンプには、IE 定格がまったくないか、古い National Electrical Manufactures Association (NEMA) モーターが搭載されているモーターが搭載されています。 IE3 は NEMA プレミアム効率と同等であるため、NEMA 高効率または標準効率のモーターは効率が低くなります。 モーターの効率が高いほど、同じ性能でもエネルギー消費量が少なくなり、エネルギーコストが削減されます。

2. モーターの長寿命化

エネルギー節約の利点の延長として、空運転水中モーターは、効率の低い同等のものよりも寿命が長くなる傾向があります。 モーターはさまざまな理由で故障する可能性がありますが、モーター故障の主な原因は熱です。 米国エネルギー省 (DOE) は、「動作温度が 10 ℃上昇するごとに、絶縁寿命は半分に減少します」と述べています。 (DOE、2012 年 11 月)。 エネルギー保存の法則では、入ったエネルギーはすべて出なければならないと定めています。 効率は、ポンプの性能に変換される入力エネルギーの量に相当します。 残りのエネルギーは他の方法、主に熱で失われます。 したがって、モーターの効率が高いほど発熱が少なくなり、寿命が長くなります。

3. 耐水性

ドライピットリフトステーションの浸水は、ほぼどこでも発生する可能性があります。 洪水の中には、ハリケーンや大雨などの気象現象が原因で発生するものもありますが、障害が原因で発生する場合もあります。 送水管が壊れたり、バルブが故障したり、ポンプが詰まったりすると、たとえ砂漠であってもリフトステーションが浸水する可能性があります。 従来のドライピットポンプには通常、水没させることができない NEMA スタイルのモーターが装備されており、洪水時には故障しやすくなります。 これらのドライウェルには、水をリフトステーションのウェットウェル部分にポンプで戻すことによって浸水を軽減する小型の排水ポンプが組み込まれていることがよくあります。 ドライウェルリフトステーションのドライピット水中ポンプは、洪水時に故障しないだけでなく、通常の動作を継続できます。

4. 稼働量の増加

ドライピット水中ポンプのモーターは非浸水状態でも連続運転が可能なため、冷却のために浸水が必要な従来の水中ポンプに比べ、ウェットウェル内での必要最小限の浸水が低くなります。 すべてのウェット ウェルには指定された動作容積があり、これは通常、「オン」レベルと「オフ」レベルの間の容積です。 空運転水中モーターは「オフ」レベルを下げますが、「オン」レベルは同じ位置に維持できるため、ステーションの動作量が増加します。 古い駅には人口増加に対応するための設備が十分に整っていない可能性がありますが、運用量が増えると、より適切に対応できるように駅をアップグレードすることができます (画像 1)。

5. 設置の柔軟性

ドライピット水中ポンプはさまざまな設置方法が可能です。 同じポンプを、脚またはガイド レール システム上のウェット ピット、吸引エルボを備えたスタンドに垂直に設置するか、エンド吸引式ポンプと同様のブラケット システムに水平に設置するドライ ピットに設置できます。 多くのメーカーは、水平設置用のローリング カート システムも提供しています。 これらにより、吸入および吐出配管を妨げることなくモーター端の整備が可能になり、必要なときにポンプの整備が容易になります。 この柔軟性により、既存のステーションへのポンプの改造がより簡単になり、よりコスト効率が高くなります (画像 2)。

6. 設置の容易さ

この利点は主に、従来のドライ ピット ポンプに代わるドライ ピット水中ポンプに当てはまります。また、実際には、ドライ ピット水中ポンプには密接に結合されたモーターが搭載されているという事実から生まれます。 まず、カップリングの位置合わせが必要ありません。 すべての従来のドライピットポンプがカップリングを使用するわけではありませんが、カップリングは設置時に現場で調整する必要があることに注意してください。 ドライピット水中ポンプのエンドはモーターシャフトに直接組み込まれているため、位置合わせは必要ありません。 第二に、シールチャンバーは完全に密閉されます。 従来のドライピットポンプのシールチャンバーは、多くの場合清水で加圧する必要があります。 これにより、インストールが複雑になり、コストが増加します。 場合によっては、プロジェクトに別のポンプを追加することもあります。

7. 固形物処理能力

近年、モーター部分の技術進歩に伴い、ポンプエンドの設計も進歩してきました。 これには、ノンクロッグインペラ、チョッパーポンプ、カッターポンプのさまざまな設計が含まれます。 現代の廃棄物の流れに含まれる固形物の割合も増加しており、水中ポンプであろうと乾式ピットであろうと、古い固形物処理ポンプには固形物を処理するための設備がありません。 高度な数値流体力学 (CFD) ソフトウェアを使用して設計された新しいインペラ形状は、固体処理アプリケーションに優れています。 チョッパーポンプとカッターポンプは、固体負荷が重い用途にも使用できます。

8. 堅牢な構造

排水ポンプはさまざまな用途に使用されており、それぞれに異なる性能が求められます。 そのため、最も困難な状況にも対処できるように設計する必要があります。 メーカーは、ステータ巻線を損傷から保護するためにモーター設計にクラス H 絶縁を組み込んでおり、メンテナンス間隔を長くするために高容量ベアリングに恒久的にグリースを塗布しています。

9. さまざまな用途に対応する多様な材料

モーターとポンプの設計の進歩に伴い、提供される材料も進歩しました。 リフト ステーションのアプリケーションでは、化学薬品や研磨剤など、従来の下水ではないコンポーネントを処理する必要がある場合があり、それに対応するには適切なポンプ材料を選択する必要があります。 ポンプはもはや単なる鋳鉄ではありません。 ドライピット水中ポンプには、あらゆる種類の鋳鉄、鋼、青銅、その他の種類の材料があります。

10. 追加のセンサー

テクノロジーが高度になるにつれて、機器を保護することがより重要になります。 最近では、ドライピット水中船、特に大型ポンプには、ポンプの動作と状態を監視するための多くのセンサーが装備されています。 これらには、モーター、ベアリングとシールの温度検知デバイス、振動センサー (シール チャンバーとポンプ上部の両方)、さらにはモーターの電気的状態を監視する電気センサーが含まれます。 基本的に、ユーザーが監視したいものはすべて、それを監視するセンサーが存在します。 これらの理由のうち 1 つだけが該当する場合でも、複数の理由が該当する場合でも、費用をかけてドライピット型潜水艇にアップグレードする価値はあるでしょう。

画像 1: 運用量が増えると、増加する人口にうまく対応できるようにステーションをアップグレードするのに役立ちます。 (画像提供: Crane Pumps & Systems)

画像 2: ドライピット水中ポンプ

Layla Wilhelm は、Crane Pumps & Systems の製品マネージャーです。 詳細については、cranepumps.com をご覧ください。