Politechnika Śląska

Wydz. Inżynierii Środowiska i Energetyki

Projekt Przejściowy

TEMAT: PROJEKT BUDYNKU FILTRÓW CIŚNIENIOWYCH POZIOMYCH DLA ZADANYCH DANYCH WYJŚCIOWYCH

Wykonała: Barbara Pyrek

Wydział: ISiE

Kierunek: Inżynieria Środowiska

Specjalność: Wodociągi i kanalizacja

Rok: I Semestr: II

(studia II-go stopnia)

Opis techniczny 4

1. Podstawa i zakres opracowania 4

2. Dane wyjściowe 4

3. Projektowane rozwiązania 5

3.1. Technologia uzdatniania wody 5

3.2. Konstrukcja hali i wymagania przestrzenne 9

4. Sposób zabezpieczenia ciągłości pracy 11

4.1. System dualny. Urządzenia rezerwowe 11

4.2. Personel 12

4.3. Typowe uszkodzenia i sposoby ich usuwania. 12

5. Układ automatyki i sterowanie 14

5.1. Informacje ogólne 14

5.2. Sterownik PLC 14

5.3. Pomiar parametrów 14

5.4. Sterowanie pozostałymi elementami 15

6. Zalecenia eksploatacyjne 15

6.1. Uruchamianie filtrów 16

6.2. Obsługa i konserwacja filtrów 16

6.3. Kontrola fizyko-chemiczna wody 17

6.4. Wymagane dokumenty 17

6.5. Przeprowadzanie remontów pospiesznych filtrów zamkniętych 17

Obliczenia 20

1. Wielkości wyjściowe 20

2. Równoważna średnica ziaren złoża filtracyjnego 20

3. Współczynnik filtracji 20

4. Długość cyklu filtracyjnego 21

Całkowita powierzchnia filtrów: 21

Parametry warstwy podtrzymującej 21

Dobór filtrów 22

8. Parametry rzeczywiste pracy filtrów 22

9. Obliczanie drenażu 22

10. Dobór przewodów 23

10.1. Przewody doprowadzające wodę surową 23

10.2. Przewody odprowadzające wodę przefiltrowaną 24

10.3. Przewody doprowadzające wodę do płukania i odprowadzające wody popłuczne 24

11. Dobór urządzeń 25

11.1. Dobór przepływomierza 25

11.2. Dobór pompy płuczącej 25

Zestawienie urządzeń i materiałów 27

Część rysunkowa 29

Rysunek 1. Schmat do doboru rurociągów 29

Rysunek 2. Rzut hali filtrów ciśnieniowych poziomych 29

Rysunek 3. Hala filtrów ciśnieniowych poziomych. Przekrój A-A 29

Rysunek 4. Hala filtrów ciśnieniowych poziomych. Przekrój B-B 29

Rysunek 5. Przekrój przez filtr ciśnieinowy 29

Rysunek 6. Detale: Schematy mocowań rurociągów 29

Tabela 1. Wielkości charakterystyczne zbiorników filtrów. 8

Tabela 2. Parametry złoża filtracyjnego. 8

Tabela 3. Zestawienie parametrów charakteryzujacych proces filtracji. 9

Tabela 4. Zestawienie parametrów konstrukcyjnych hali 11

Tabela 5. Dobór średnic przewodów doprowadzających wodę surową 24

Tabela 6. Dobór średnic odprowadzajacych wodę przefiltrowaną 24

Tabela 7. Dobór średnic przewodów doprowadzających wodę do płukania oraz przewodów odprowadzających popłuczyny 25

Opis techniczny

Podstawa i zakres opracowania

Podstawą opracowania jest temat wydany przez Zakład Wodociągów i Kanalizacji Politechniki Śląskiej oraz dane wyjściowe określone przez Prowadzącego.

Przedmiotem opracowania jest projekt hali filtrów ciśnieniowych poziomych. Projekt obejmuje swoim zakresem:

• Obliczenia filtrów

• Dobór filtrów z katalogu Producenta

• Dobór urządzeń pomocniczych (pompa, zawory, wodomierz etc.)

• Dobór przewodów doprowadzających i odprowadzających wody do filtra

• Rzut hali filtrów (skala 1:50)

• Przekroje A-A oraz B-B (skala 1:25 oraz 1:50)

• Przekrój przez warstwy pojedynczy filtr poziomy (skala 1:25)

• Szczegół mocowania przewodów do podłoża i konstrukcji wsporczych (skala 1:5)

• Zestawienie materiałów

Dane wyjściowe

Rozpatrywana w niniejszym projekcie hala filtrów ciśnieniowych poziomych jest częścią obiektu Stacji Uzdatniania Wody do spożycia przez ludzi. Filtry współpracują z innymi urządzeniami SUW, takimi jak zbiornik wody czystej i odstojnik popłuczyn, jednakże ze względu na zakres projektu, obiekty te nie zostały uwzględnione w obliczeniach, jak i nie przedstawiono ich na załączonych rysunkach.

Hala filtrów ciśnieniowych poziomych została zaprojektowana dla danych:

• Ilość wody na dopływie: $Q_{d} = 78\frac{\mathrm{m}^{\mathrm{3}}}{\mathrm{h}}$

• Zakres prędkości filtracji: $v_{f} = 10 - 12\frac{\mathrm{m}}{\mathrm{h}}$

• Zawiesina w dopływie: $Z_{d} = 6 - 28\frac{\mathrm{\text{mg}}}{\mathrm{\text{dm}}^{\mathrm{3}}}$

• Temperatura wody: T_w = 6 − 8

• Rzędna terenu w miejscu posadowienia: 340,75 m n.p.m.

1. Projektowane rozwiązania

   1. Technologia uzdatniania wody

      1. Uzasadnienie rozwiązania

Woda uzdatniania w hali filtrów pochodzi z ujęcia powierzchniowego - ilość zawartej w niej zawiesiny waha się w granicach 6-28 $\frac{\text{mg}}{\text{dm}^{3}}$ . W związku z tym głównym zadaniem filtrów ciśnieniowych będzie usunięcie zanieczyszczeń mechanicznych - ww. zawiesin oraz cząstek koloidalnych - do poziomu określonego w Rozporządzeniu Ministra Zdrowia z 29 marca 2007r. (Dz. U. nr 61, poz. 417) w sprawie jakości wody przeznaczonej do spożycia przez ludzi, tj. do wartości 1$\frac{\text{mg}}{\text{dm}^{3}}$ . Dla osiągnięcia wymaganego rezultatu w pełni wystarczy zastosowanie filtracji ciśnieniowej na złożu w postaci piasku antracytowego. Nie przewiduje się wspomagania procesu środkami chemicznymi.

Ze względu na brak danych wyjściowych dotyczących pozostałych parametrów wody surowej (pH, twardość, agresywność, zawartość związków żelaza, manganu, stopień zanieczyszczenia bakteriami itd.) nie uwzględnia się instalacji i urządzeń dla tych wskaźników. Założono, iż ewentualne uzdatnianie wody z pozostałych zanieczyszczeń ma miejsce na innych obiektach rozpatrywanej SUW, których nie obejmuje niniejszy projekt.

Ogólna zasada działania filtrów ciśnieniowych

Napływ cieczy do komory zbiornika ciśnieniowego stalowego następuje króćcem dopływowym znajdującym się w górnej części filtra. Medium rozprowadzane jest równomiernie na powierzchni złoża za pomocą trzech lejów skierowanych ku górze, znajdujących się w filtrze. Woda surowa przelewa się przez krawędzie lejów, a następnie przepływa z góry na dół przez złoże filtracyjne. Następuje zatrzymanie zawiesin w porach złoża filtracyjnego. Ciecz po filtracji zostaje odebrana za pomocą drenażu rurowego i skierowana do króćca odpływu filtratu znajdującego się
w dolnej części komory filtra.

Proces płukania filtra odbywa się w kierunku przeciwnym do kierunku przepływu medium.
W jego trakcie następuje zamknięcie zasuwy na przewodzie spustowym filtratu i doprowadzającym wodę surową. Otwierane natomiast zostają zasuwy na przewodach doprowadzających wodę do płukania i odprowadzających popłuczyny. Woda do płukania jest pobierana ze zbiornika wody czystej i rozprowadzana w danym filtrze przez drenaż rurowy. Popłuczyny są odprowadzane z górnej części filtru za pośrednictwem leja, którego krawędź musi być bezwzględnie pozioma.

Filtr ciśnieniowy

Dla osiągnięcia wymaganych rezultatów zaprojektowano 8 filtrów ciśnieniowych
(7+1 rezerwowy), ustawionych w dwóch rzędach pomiędzy którymi znajduje się galeria rur. Dobrano filtry zwojone poziome firmy AstralPool o średnicy nominalnej DN1400 mm
i długości 1900 mm. Każdy filtr wyposażony jest we właz rewizyjny górny, odpowietrznik, wziernik oraz króćce przyłączeniowe z manometrami. Zbiorniki filtrów wykonane są z tworzywa sztucznego (poliester wzmacniany włóknem szklanym i żywicą). Konstrukcja powłok filtra składa się
z następujących warstw począwszy od wewnętrznej strony zbiornika:

• Chemiczna osłona żelkotowa typu CSS-UP3 odporna na ściera­nie, piasek i wodę słoną. Zgodna z niemiecką normą KTW.

• Żywica poliestrowa laminowana, wzmacniana włóknem szklanym typu GF-UP1.

• Maty włókna szklanego o różnym splocie ułożone naprzemiennie (w miejscach narażonych na większe na­prężenia.

• Włókna typu GF-UP1 nakładane promieniowo na cylindrycznej części oraz biegunowo na całej po­wierzchni zbiornika.

• Zewnętrzna powłoka poliuretanowa .

Filtry wypełnione są piaskiem kwarcowym o równoważnej średnicy ziaren równej 1,2mm. Warstwę podtrzymującą wykonano z cząstek żwiru o średnicy 5mm. Wymagana wysokość złoża filtracyjnego wynosi 700 mm, natomiast grubość warstwy podtrzymującej przyjęto zgodnie
z zaleceniami, jako 100 mm.

Płukanie filtrów odbywa się po osiągnięciu strat ciśnienia 4,0-5,0 m słupa wody
lub przynajmniej raz na dwie doby. Filtry płukane są wodą pobieraną ze zbiornika wody czystej. Wymagana intensywność płukania wynosi $14\frac{\mathrm{\text{\ dm}}^{\mathrm{3}}}{\mathrm{s \bullet}\mathrm{m}^{\mathrm{2}}}$ , a odpowiadająca jej ekspansja złoża 40 %. Woda po płukaniu filtrów kierowana do odstojnika, a następnie do zewnętrznej kanalizacji sanitarnej. Każdy filtr płukany jest oddzielnie. Płukanie nie może zostać przerwane.

Rurociągi i armatura

Wszystkie przewody i kształtki znajdujące się w obrębie hali filtrów są wykonane z PVC-U firmy GAMRAT typu 125. Wszystkie elementy pracują na maksymalne ciśnienie robocze 1 MPa. Połączenie kielichowe poszczególnych segmentów rur wykonane zostanie na klej agresywny.

Wykorzystano przewody o średnicach: 63 mm, 90 mm, 110 mm, 160 mm, 200 mm . Rury należy oznaczyć kolorami w następujący sposób:

• Woda surowa - jasno zielony

• Woda uzdatniona - niebieski

• Woda do płukania - ciemno zielony

• Woda popłuczna - brązowy

Kształtki powinny oznaczono obrączkami w kolorach, jak przewody. Przewody główne będą zaopatrzone w strzałki, wskazujące kierunek przepływu.

Rurociągi spoczywające na podłożu zostaną do niego przymocowane
z wykorzystaniem elementów konstrukcyjnych w postaci stalowych ceowników. Ceowniki zostaną
w sposób stały przytwierdzone do płyty żelbetowej za pomocą śrub kotwiących. Przy użyciu obejm stalowych o wymiarach dopasowanych do średnicy przewodu, rury zostaną przymocowane do ceowników śrubami ze stali nierdzewnej. Takie rozwiązanie ułatwi demontaż przewodów
w przypadku zaistniałej awarii. Rurociągi znajdujące się nad posadzką i biegnące do niej równolegle zostaną przymocowane do elementów konstrukcyjnych (dwie konstrukcje wsporcze ze stali nierdzewnej połączone wspornikiem) za pomocą obejm stalowych. Uchwyty rur posiadają gumowe tłumiki drgań.

Całość armatury wykorzystanej w obrębie hali filtrów wykona jest z żeliwa łączonego kołnierzowo. Zaprojektowano następujące elementy:

• Zawory odcinające automatyczne

• Zawór zwrotny

• Wodomierz

• Termometry

• Manometry na dopływie i odpływie filtra (elementy w komplecie do filtrów)

Zawory zostaną zaopatrzone w tabliczki z naznaczeniem numeru i przeznaczenia
(np. woda surowa, woda przefiltrowana, spust itd.). Numery na tabliczkach powinny być zgodne
z numerami w instrukcjach i na rysunkach instruktażowych.

Dokładne zapotrzebowanie na rury o poszczególnych średnicach, kształtki, zawory etc. określono w zestawieniu materiałów, natomiast umiejscowienie tych elementów w instalacji przedstawiono na rysunkach.

Pompa do płukania filtrów

Do płukania filtrów dobrano jednostopową pompę monoblokową NB 100-250/125 wyprodukowaną przez firmę Grundfos. Nominalna wysokość podnoszenia pompy wynosi 9 m,
a jej wydajność: 110$\frac{m^{3}}{h}$ . Maksymalne ciśnienie robocze wynosi 1.0 MPa.

Korpus pompy wykonany z żeliwa szarego z osiowym króćcem ssawnym i promieniowo ustawionym króćcem tłocznym. Zaprojektowany został na pracę przy ciśnieniu 1,6 MPa. Wirnik wykonany jest z żeliwa szarego. Jest to wirnik zamknięty z podwójnie zakrzywionymi łopatkami
o gładkich powierzchniach.

Zastosowano typowe uszczelnienie wału (węgiel/węglik krzemu) o oznaczeniu BAQE. Dopuszczalna wartość maksymalnej temperatury dla uszczelnienia wynosi 90^oC. Z karty katalogowej producenta pompy dobrano silnik dwubiegunowy MMG model D o klasie sprawności 1 (typoszereg Premium) . Silnik pracuje w zakresie mocy od 11 do 40 kW.

W obrębie pompy należy zamontować dodatkową armaturę w postaci:

• zaworu zwrotnego tłoczeniu

• przepustnicy odcinające j na ssaniu,

• wodomierza

  1. Przepływomierze

Do pomiarów strumieni objętościowych wody surowej oraz wody do płukania dobrano stacjonarne, bezinwazyjny przepływomierz ultradźwiękowy. Urządzenia są przystosowane do pracy na rurociągach o średnicach w zakresie 25 do 2500 mm i w temperatury maksymalnej wody do 100°C. Oprócz pomiarów przepływu objętościowego, przepływomierze przeznaczone są do określania prędkości przepływu.

Każdy przepływomierz składa się z sensorów mocowanych do przewodu za pomocą opaski, które połączone są z cyfrowym procesorem sygnałowym (DSP).

• Producent: Flexim

• Dokładność : poniżej ± 2 %

• Temperatura medium: < 100 °C

• Średnica nominalna: 25-2500 mm

• Typ wyjścia: analogowe

• Pomiar: bezinwazyjny

• Stopień ochrony: IP66

• Odcinki proste: 10 x DN przed i 5 x DN za

• Wielkość mierzona: przepływ objętościowy

prędkość przepływu

• Montaż: stacjonarny

• Zasilanie: 100 ... 240 V AC

20 ... 32 V DC

Zestawienie parametrów:

Tabela 1. Wielkości charakterystyczne zbiorników filtrów.

Wielkość	Symbol	Wartość	Jednostka
Ilość filtrów	nf	8	szt.
Średnica nominalna	ϕn	1400	mm
Średnica wewnętrzna	ϕwew	1340	mm
Długość całkowita	Lf	1900	mm
Długość wewnętrzna	Lwew	1850	mm
Materiał	poliester wzmacniany włóknem szklanym i żywicą

Tabela 2. Parametry złoża filtracyjnego.

Wielkość	Symbol	Wartość	Jednostka
Typ złoża	Jednowarstwowe
Wypełnienie	Piasek kwarcowy
Średnica minimalna ziaren	dmin	0,5	mm
Średnica maksymalna ziaren	dmax	1,25	mm
Równoważna średnica ziaren	de	1,2	Mm
Wysokość złoża	Hzl	700	mm

Tabela 3. Zestawienie parametrów charakteryzujacych proces filtracji.

Wielkość	Symbol	Wartość	Jednostka
Osiągnięta prędkość filtracji	vf	10, 99	$$\frac{m}{\mathrm{h}}$$
Strumień objętości / filtr	Q	13, 37	$$\frac{\mathrm{m}^{\mathrm{3}}}{\mathrm{h}}$$
Nominalny czas pracy filtrów w ciągu doby	T	24	$$\frac{h}{d}$$
Liczba płukań filtrów na dobę	n	3	d^−1
Średni czas płukana filtru	t2	0, 1	h
Intensywność płukania	q	14	$$\frac{\mathrm{\text{\ dm}}^{\mathrm{3}}}{\mathrm{s \bullet}\mathrm{m}^{\mathrm{2}}}$$

1. Konstrukcja hali i wymagania przestrzenne

   1. Ściany

Hala filtrów została wykonana z prefabrykowanych dwuwarstwowych płyt żelbetowych. Do ich produkcji wykorzystano beton klasy C30/37 oraz stal zbrojeniowa klasy A-IIIN. Grubość warstwy nośnej wynosi 30 cm. Od zewnątrz płyty pokryte są tynkiem z zaprawy cementowo-polimerowej. Maksymalna modułowa wysokość prefabrykowanej ściany jest równa 120 cm. Projektowana wysokość obiektu będzie możliwa do uzyskanie dzięki docięciu płyty wzdłuż jej krawędzi. Maksymalna długość prefabrykowanej ściany wynosi 15 m. Prefabrykaty posiadają gotowe otwory okienne i drzwiowe.

Odporność ogniowa ścian – do REI 120.

Ściany hali filtrów muszą być pokryte materiałami nienasiąkliwymi i łatwo zmywalnymi – przewiduje się wykonywanie powłok przeciwwilgociowych poprzez pokrycie ścian farbą IZOHAN EKOFOLIA.

Dach

Zaprojektowano dach dwuspadowy z blachy dachowej stalowej ocynkowanej typu trapezowego. Konstrukcja opierać się będzie na kratownicach, umieszczonych na belkach dachowych w postaci dwuteowników stalowych, biegnących wzdłuż dłuższego boku budynku. Ciężar całej konstrukcji, jak i obciążenia zewnętrzne zostają przekazywane na ściany nośne , a następnie na grunt.

Niniejszy projekt nie obejmuje obliczeń statyczno-wytrzymałościowych konstrukcji dachowej.

Pokrycie hali zostało zaprojektowane jako rozbieralne. Takie rozwiązanie umożliwia transport zbiorników filtracyjnych (w przypadku awarii , wymiany etc.). Transport filtrów będzie miał miejsce poprzez zastosowanie wyciągarki łańcuchowej o napędzie mechanicznym.

Fundamenty i posadzka

Wykonano ławy fundamentowe żelbetowe pod każdą z projektowanych ścian hali. Szerokość ławy wynosi 825 mm . Fundament , podłoga hali, jak i ściany znajdujące się poniżej poziomu terenu, zostaną dodatkowo zaizolowane przeciwwilgociowo masą bitumiczną. Szczegół fundamentu wraz zabezpieczeniami zostały ukazane w części rysunkowe projektu.

Podłoga hali wykonana jest również w postaci płyt betonowych, wykonanych bezpośrednio na miejscu budowy. Płyty nośne zostały zaprojektowane jako trwałe i odporne na obciążenia statyczne. Klasa wykorzystanego betonu to C35/45.

W pobliżu miejsc ustawienia filtrów płyta została dodatkowo wzmocniona zbrojeniem
z prętów stalowych klasy AIII-N o średnicy DN25. Do zbrojenia zaleca się stal typu BST500S, która przeznaczona jest do zbrojenia konstrukcji pracujących pod obciążeniem statycznym stałym i wielokrotnie zmiennym oraz dynamicznym.

Jako materiał zabezpieczający powierzchnię posadzki zastosowano mineralny utwardzacz do posadzek przemysłowych Multitop Enduro. Preparat nakładano metodą natryskową niskociśnieniowym opryskiwaczem. Posadzka została wykonana w dwóch kolorach: szarym naturalnym i ceglastym. Czerwona posadzka betonowa została ułożona na ciągach komunikacyjnych.

Pozostałe pomieszczenia

Poza głównym pomieszczeniem, w którym umiejscowiono komplet filtrów wraz z armaturą, w hali znajdują się pomieszczenia takie jak:

• Dyspozytornia (pow. 19 m²) – będąca miejscem pracy obsługi hali. Przegrody wydzielające granicę pomieszczania zostały wyposażone w otwory okienne, umożliwiające ciągłą obserwację pracy urządzeń. Dyspozytornia jest ogrzewana
  i wentylowana zgodnie z warunkami wymaganymi dla pomieszczeń pracy.

• WC (pow. 6 m²) – w którym znajduje się w pełni wyposażony węzeł sanitarny (miska ustępowa, prysznic, umywalka). Pomieszczenie ogrzewane i wentylowane.

• Warsztat (pow. 7,5 m²) – pomieszczenie techniczne , do magazynowania urządzeń
  i narzędzi niezbędnych do prac kontrolnych i naprawczych elementów wyposażenia hali.

  1. Oświetlenie

W miarę możliwości w hali zapewniono oświetlenie naturalne. Okna umiejscowiono w taki sposób, aby oświetlały korytarz oraz aparaturę kontrolno pomiarową. Stosunek powierzchni okien
w świetle ościeżnic do całkowitej powierzchni pomieszczenia zapewnia minimalną wymaganą wartość tj. 1/8.

Powierzchnia okien w świetle ościeżnic - 23,4 m²

Powierzchnia hali - 187 m²

Stosunek powierzchni - 0,125

Dodatkowo zaprojektowano oświetlenie elektryczne boczne i górne, wykorzystywane
w przypadku niedostatecznego naświetlenia naturalnego .

Do oświetlenia bocznego obiektu zastosowano:

Oprawy : - LugSfera IP65,

Źródła : - wysokoprężne lampy

metalohalogenkowe

Do oświetlenia górnego obiektu zastosowano:

Oprawy : - Atlantyk 2 T5

Źródła : - świetlówki liniowe T5

Wymagania ogólne dot. budowy i wymiarowania hali filtrów ciśnieniowych

Odległość od ścian: min. 1000 mm - zapewniono 1460mm

Odległość pomiędzy filtrami: min. 1000 mm - zapewniono 1200 mm

Przejście między rzędami filrtów: min. 3000 mm - zapewniono 6000 mm

Szerokość bramy: min. 2000 mm - zapewniono 2900 mm

Parametry konstrukcyjne hali

Tabela 4. Zestawienie parametrów konstrukcyjnych hali

Wielkość	Symbol	Wartość	Jednostka
Szerokość wewnętrza hali	BH	13	m
Długość wewnętrza hali	LH	17,5	m
Grubość ścian	gs	300	mm
Powierzchnia	FH	226,8	m^2
Materiał ścian	Dwuwarstwowe płyty żelbetowych C30/37 wzmocnione prętami stalowymi klasy AIII-N
Pokrycie wewnętrzne ścian	Powłoki przeciwwilgociowe IZOHAN
Pokrycie zewnętrzne ścian	Zaprawa cementowo-polimerowa
Grubość posadzki	gp	320	mm
Materiał posadzki	Płyta betonowa C35/45 wzmocniona w miejscach ustawienia filtrów prętami stalowymi typu BST500S klasy AIII-N
Pokrycie posadzki	Mineralny utwardzacz do posadzek przemysłowych Multitop Enduro
Sumaryczna powierzchnia okien w świetle ościeżnic	Fo	23,4	m^2

1. Sposób zabezpieczenia ciągłości pracy

   1. System dualny. Urządzenia rezerwowe

W celu zniwelowanie ryzyka braku dostaw wody z powodu awarii i zapewnienia ciągłej pracy instalacji, zainstalowano dodatkowe urządzenia awaryjne:

• Dodatkowy filtr ciśnieniowy poziomy (7+1)

• Drugą pompę do tłoczenia wody płuczącej

Ponadto filtry ciśnieniowe ustawione są w sposób dualny - dwa rzędy filtrów zbudowane zostały naprzeciw siebie. Układy te są od siebie niezależne. W przypadku awarii na przewodach głównych po jednej ze stron hali, druga strona może dalej spełniać swoje funkcje.

Na terenie hali zostało przewidziane pomieszczenie warsztatowe, wyposażone w niezbędne urządzenia i narzędzia, służące do naprawy powstałych awarii. Naprawa awarii będzie wykonywana przez wyspecjalizowany personel.

Personel

Ponadto w celu zapewnienia ciągłości ruchu, trwałości urządzeń i ich ekonomicznej pracy zostanie powołana tzw. służba eksploatacyjna. W skład służby wchodzą: kierownik ruchu, mistrz ruchu, maszyniści oraz operatorzy filtrów. Są oni zobowiązani do:

• dokładnego zapoznania sie w najdrobniejszych szczegółach z konstrukcją
  i działaniem urządzeń

• opanowania instrukcji obsługi i konserwacji filtrów

• dokładnego opanowania instrukcji i przeglądowo-remontowej filtrów

• umiejętnego zastosowania w praktyce poznanych zasady i instrukcji

Ponieważ praca filtrów jest ciągła, a obsługa pracuje zwykle na zmiany, przewiduje się wprowadzenie zdawanie urządzeń od pracownika do pracownika. Sporządzane przez każdą zmianę codzienne raporty będą rejestrować wszystkie zaszłe w czasie służby wypadki i spostrzeżenia, które później na szczeblu kierowniczym będą omawiane.

Ponadto do zadań personelu należy:

• wpisywanie pomiarów kontrolnych do formularza dobowego przebiegu pracy filtru (raportu)

• kontrolowanie działania filtru przez regularne wykonywanie analiz fizyczno-chemicznych wody surowej i przefiltrowanej

• możliwa szybka naprawa powstałych awarii lub w przypadku zniszczenia całości elementu (gdy brak możliwości naprawy) zgłoszenie tego stanu kierownictwu

  1. Typowe uszkodzenia i sposoby ich usuwania.

     1. Uszkodzenie drenażu

W przypadku uszkodzenia jednego lub więcej przewodu drenażowego w filtrze może dojść do przedostawania się żwiru filtracyjnego pod dno filtrowe. W efekcie przy spuszczeniu wody spustem wypływa żwir. W takim, przypadku należy:

• natychmiast wyłączyć filtr z ruchu,

• wymienić uszkodzony przewód

  1. Przerwa w dopływie wody surowej

W przypadku przerwy w dopływie wody surowej do filtru należy:

• natychmiast wyłączyć filtry z ruchu

• sprawdzić przyczynę przerwy dopływu wody surowej i starać się ją usunąć

Przykład l.

Przyczyną przerwy w dopływie wody surowej do filtru jest uszkodzenie pompy tłoczącej wodę do filtru. W takim przypadku należy włączyć pompę rezerwową i następnie uruchomić filtr.

Przykład 2.

Przyczyną jest pęknięcie rurociągu tłocznego. W takim przypadku należy wyłączyć uszkodzony odcinek rurociągu i przystąpić do natychmiastowej naprawy uszkodzonego rurociągu.

Uszkodzenie zaworów

W przypadku uszkodzenia jednego z zaworów należy:

• wyłączyć z ruchu filtr lub odcinek rurociągu

• wymienić uszkodzony zawór.

  1. Zmętnienie wody za filtrem

Zmętnienie wody za filtrem może być spowodowane przebiciem warstwy filtracyjnej
i wytworzeniem się tzw. ,,dróg wodnych w filtrze" na skutek zbyt dużego zanieczyszczenia warstwy filtracyjnej i nadmiernego wzrostu oporów przepływu. W takim przypadku należy filtr wyłączyć
z ruchu, przepłukać i sprawdzić ponownie jego działanie.

Jeżeli po dwukrotnym przepłukaniu woda za filtrem w dalszym ciągu jest mętna należy zbadać, czy nie został uszkodzony rusztu drenażowy. Sprawdzenie odbywa się poprzez otwieracie spustu skontrolowanie czy wraz z wodą nie wypływa żwir filtracyjny.

Jeżeli nie stwierdzono uszkodzenia dysz, należy sprawdzić stan warstwy filtracyjnej oraz stopień jej zanieczyszczenia. Może się zdarzyć, że przez wadliwe płukanie, warstwa filtracyjna została wyniesiona wraz z wodą płuczącą do kanału i zmętnienie wody jest spowodowane niedostateczną grubością warstwy filtracyjnej. Jeśli wysokość warstwy filtracyjnej jest za mała, należy ją uzupełnić
i ponownie sprawdzić działanie filtru.

Jeśli natomiast okaże się, że warstwa filtracyjna jest zbrylona i silnie zanieczyszczona, należy odstawić filtr do remontu celem wymiany złoża filtracyjnego.

1. Układ automatyki i sterowanie

   1. Informacje ogólne

Projektowana instalacja pracuje w trybie automatycznym i realizuje wszystkie wynikające z technologii regulacje i blokady. Sterowanie odbywa się z wykorzystaniem sterownika centralnego dla całej hali filtrów, znajdującego się w pomieszczeniu dyspozytorni.

Za pomocą układu sterowania prowadzi się:

• sterowanie pracą pomp doprowadzających wodę na filtry

• sterowanie pracą pomp do płukania

• sterowanie przepustnicami i zaworami elektromagnetycznymi do obsługi filtrów, umożliwiające prowadzenie pełnego procesu płukania złóż filtracyjnych zależności od odnotowanych spadków ciśnienia na filtrach

  1. Sterownik PLC

Kierowanie, nadzór nad pracą oraz płukaniem, a także wszystkie stany alarmowe są sterowane Programowanym Logicznym Sterownikiem PLC. Sterownik PLC musi zostać dopasowany do obiektu sterowania t. filtrów poprzez wprowadzenie do jego pamięci żądanego algorytmu działania obiektu. Istnieje możliwość zmiany algorytmu przez zmianę zawartości pamięci programu.

Zastosowano komputery z zainstalowanym systemem sterowania i wizualizacji SCADA firmy Control Maestro, pracujące w środowisku MS Windows. Umożliwia on zbieranie danych pochodzących z różnych źródeł w rożnych formatach dzięki czemu możliwa jest stała kontrola, wizualizacja i monitoring parametrów mierzonych w obrębie hali filtrów. Przy jego pomocy użytkownik będzie miał wgląd we wszystkie odczytywane pomiary oraz będzie mógł sterować zaworami, pompami itd. Komputer SCADA będzie także wyposażony w program DreamReport, który umożliwi użytkownikowi sporządzanie bieżących raportów z pracy obiektu.

1. Pomiar parametrów

   1. Pomiar strumienia przepływu i prędkości w przewodach – woda surowa

Pomiar przepływu wody surowej zrealizowano za pomocą przepływomierza magnetycznego. Wyżej wymieniony przepływomierz jest zasilany napięciem 230VAC i generuje na wyjściu sygnał prądowy (4…20mA), informujący o aktualnym przepływie wody. Sygnał analogowy przekazano do sterownika PLC i poprzez niego do systemu wizualizacji (SCADA) oraz dotykowego panelu sterującego w dyspozytorni.

Pomiar przepływu wody do płukania

Pomiar przepływu wody do płukania zrealizowano w sposób analogiczny do pomiarów strumienia objętościowego wody dopływającej na filtry.

Pomiar ciśnienia za i przed filtrem

Pomiary zrealizowano za pomocą manometrów wbudowanych fabrycznie w króćce przyłączeniowe każdego z filtrów. Do manometrów dołączono przetworniki ciśnienia, generujące sygnał prądowy (4…20mA), informujący o aktualnym ciśnieniu medium w rurociągu. Sygnał analogowy przekazano do sterownika PLC i poprzez niego do systemu wizualizacji (SCADA) oraz dotykowego panelu sterującego.

1. Sterowanie pozostałymi elementami

   1. Sterowanie zaworami

Zastosowano zawory automatyczne, posiadające napęd pneumatyczny, sterowany elektromagnetycznie. Sygnały o trybie pracy poszczególnych filtrów przekazywane są do sterownika PLC i poprzez niego do systemu wizualizacji (SCADA).

Sterowanie pompami

Pompa płucząca (PP) oraz pompa wody surowej są sterowane z dyspozytorni. Umożliwione są następujące tryby pracy:

• Start - praca w trybie ręcznym wybranym przez operatora, załączenie pomp

• Stop - praca w trybie ręcznym wybranym przez operatora, wyłączenie pompy

• Automatyka - praca w trybie zdalnym, włączenie lub wyłączenie urządzeń wybierane jest przez system nadrzędny (SCADA)

Sygnały o trybie pracy pomp przekazywane są do sterownika PLC i poprzez niego do systemu wizualizacji .

Sygnalizacja stanów pracy

Przewidziano sygnalizację stanów pracy, przedstawioną na ekranie (panelu) znajdującym się w dyspozytorni. Kolorem zielonym i czerwonym oznaczono następujących stany pracy:

• praca filtrów w trybie płukania - zrealizowano za pomocą zielonej lampki kontrolnej na panelu dotykowym w dyspozytorni

• praca pompy płuczącej - zrealizowano za pomocą zielonej lampki kontrolnej

• awaria pompy płuczącej - zrealizowano za pomocą czerwonej lampki kontrolnej

Zalecenia eksploatacyjne

Urządzenia mogą tylko wtedy dobrze pracować, o ile przestrzegana jest ściśle instrukcja dostarczona przez wytwórnię. Nie wolno dowolnie zmieniać szybkości filtracji, długości filtrocyklu, szybkości i intensywności płukania. Nie wolno również w przypadku opróżniania filtru wypełnić go nową masą filtracyjną o innym uziarnieniu niż zalecane.

O ile w toku kapitalnego remontu zamierza się przeprowadzić modernizację, połączoną ze zmianą któregokolwiek z wyżej wymienionych parametrów filtracji, to zmiana taka musi być dokładnie uzasadniona przez specjalistów.

Uruchamianie filtrów

Przed uruchomieniem filtr powinien być przepłukany. Ponadto należy sprawdzić, czy wszystkie elementy urządzenia są należycie przygotowane do pracy ciągłej. Po czynnościach przygotowawczych sprawdzić, czy odpowiednie zawory są zamknięte/otwarte.

Obsługa i konserwacja filtrów

Podstawową czynnością konserwacji filtrów jest ścisłe i surowe przestrzeganie przepisów obsługi. Zaniedbania i wadliwa obsługa zmniejszają sprawność filtrów i prowadzą do ich przedwczesnego remontu lub nawet całkowitego uszkodzenia.

Obsługa filtrów obejmuje:

• Kontrolę wskazań przepływomierzy na poszczególnych rurociągach. Jeśli wydatek filtru zmniejszy się poniżej założonego mimo całkowitego otwarcia zaworów odcinających, filtry należy kolejno przepłukać wg zaleceń.

• Kontrolę wskazań manometrów na króćcach wlotowych i wylotowych filtra. W przypadku braku automatycznego płukania mimo osiągnięcia zbyt granicznych strat hydraulicznych na filtrze, należy sprawdzić poprawność działania instalacji, sterownika PLC oraz przepłukać filtr włączając poszczególne elementy ręcznie.

• UWAGA! Przyrządów pomiarowych nie wolno naprawiać w jakikolwiek sposób dyżurnej obsłudze i osobom niefachowym. Należy je w przypadku uszkodzenia i nieprawidłowości wskazań wymontować i przekazać do naprawy specjalistom.

• Przedmuchanie manometrów. W tym celu należy powoli obracając zawór trójdrogowy odciąć manometr od ciśnienia panującego w rurociągu i połączyć go z atmosferą.

• Należy wykonywać co 3 dni.

• Kontrolę zaworów zwykle nie używanych (otwartych) - wymagają one okresowego przeglądu i sprawdzenia, czy nie zawiodą przy ewentualnym ich zamknięciu

• Sprawdzenie stanu żwiru i masy filtracyjnej, a w przypadku ubytku – uzupełnienie braków do wysokości podanej w karcie złoża filtracyjnego. Sprawdzenie należy wykonywać co trzy miesiące.

• Wykonywanie analiz fizyczno-chemicznych wody surowej i przefiltrowanej

• Natychmiastowe zgłaszanie powstałych uszkodzeń lub nieprawidłowości kierownictwu oraz wpisanie informacji o zajściu do raportu dziennego.

Do czynności konserwatorskich należy:

• Zabezpieczenie przed korozją powierzchni konstrukcji zbiorników przez powlekanie dodatkowymi środkami konserwującymi

• Usuwanie nieszczelności połączeń kołnierzowych rur przez dokręcanie śrub. Jeśli to zawodzi należy wymieniać szczeliwo,

• Sprawdzanie zamocowania rurociągów w podporach stałych i ruchowych co 3 miesiące,

• Sprawdzenie i ewentualnie zabezpieczenie rurociągów narażonych na zamrożenie przed sezonem zimowym

  1. Kontrola fizyko-chemiczna wody

Fizyczno-chemiczna kontrola pracy filtrów powinna obejmować następujące własności wody surowej i czystej:

• temperaturę

• zapach

• mętność

• barwę

Fizyczno-chemiczna kontrola własności i składników wody surowej i czystej, powinna być dokonywana codziennie.

Wymagane dokumenty

W celu właściwej kontroli i analizy pracy urządzeń stacji filtrów należy prowadzić jednolite raporty dobowe.

Na powyższych raportach dyżurny personel powinien notować w określonych odstępach czasu wskazania przyrządów kontrolnych poszczególnych filtrów i agregatów oraz uwagi o pracy
i zakłóceniach w pracy urządzeń stacji z podaniem przyczyn. Wyznaczony i odpowiedzialny za wykonanie analiz fizyczno-chemicznych pracownik powinien wypełniać na bieżąco wyniki badań.

Raporty dobowe należy drukować raz na 24h i łącznie z wynikami analiz
fizyczno-chemicznych mistrzowi, kierownikowi ruchu oraz głównemu mechanikowi przedsiębiorstwa, którzy mają obowiązek zapoznania się z nimi i potwierdzenia ich oględzin podpisem. Maksymalny czas zwłoki za ubiegłą dobę wynosi 12h.

Raporty dobowe powinny być przechowywane w specjalnych segregatorach w aktach kierownika ruchu.

1. Przeprowadzanie remontów pospiesznych filtrów zamkniętych

   1. Remonty przeglądowe filtrów.

Stosuje się metodę remontów poprzeglądowych. W zakres przeglądu wchodzą:

• przegląd stanu i ujawnienie stopnia zużycia wszystkich części urządzenia wraz z przeprowadzeniem odpowiednich pomiarów

• ustalenie zakresu naprawy i wymiana części

• ustalenie terminów następnych oględzin, czyszczenia i remontu

Filtry zamknięte należy przeglądać zasadniczo co 3 miesiące. Dłuższe okresy między przeglądami zostaną dopuszczalne po kilkuletniej pracy miejscowego zakładu. I uzyskaniu odpowiedniego doświadczenia.

Zbiornik filtru jest zbiornikiem ciśnieniowym i podlega kontroli Urzędu Dozoru Technicznego. Po każdym remoncie zbiornik filtru powinien posiadać dopuszczenie do pracy wydane przez w/w. urząd.

Ponadto należy przeglądać:

• Manometry w miejscu zabudowania należy przeglądać — raz na 3 miesiące

• Manometry w laboratorium — raz na rok

• Termometry — raz na rok

• Wodomierze — raz na rok

• Przyrządy samopiszące — raz na rok

Po każdym przypadku uszkodzenia, które wywołało nieplanowe zatrzymanie urządzeń, należy przeprowadzić oględziny uszkodzonego elementu oraz innych części urządzeń, które mogły ulec uszkodzeniu. Zakres tych oględzin uzależniony jest od wielkości powstałej szkody.

Sposób dokonywania przeglądu

Przegląd należy rozpocząć od oględzin zewnętrznych urządzeń w czasie ruchu, sprawdzając szczelność połączeń, zaworów rurociągów i aparatury. Należy sprawdzić przez spuszczenie wody spustem, czy przez dysze filtracyjne względnie przez dno nie przedostaje się masa filtracyjna

Za pomocą przeprowadzenia analiz wody sprawdzić sprawność działania filtru. Sprawdzić sprawność działania armatury i przyrządów pomiarowych urządzenia. Wyłączyć filtr z ruchu po jego płukaniu, otworzyć włazy w filtrze i sprawdzić wysokość napełnienia filtru masą filtracyjną. Stwierdzić, czy płukanie obejmuje całą powierzchnię filtru.

Sprawdzić stan żwiru i masy filtracyjnej, celem wykluczenia zbrylenia i sprawdzenia czystości.

Po okresie pracy filtru od l do 3 lat należy wyrzucić złoże filtracyjne, oczyścić filtr
z zanieczyszczeń i zbadać stan drenażu filtracyjnego i wewnętrznych urządzeń filtru.

W czasie przeglądu należy usuwać drobne usterki np.:

• uzupełnić żwir lub złoże filtracyjne

• wymienić uszczelki

• wymienić zużyte części zamienne itp.

W protokóle zespół przeglądowy musi szczegółowo opisać wynik przeglądu oraz podać wnioski o zdatności urządzenia do dalszej eksploatacji, zakresie i terminie remontu, terminie następnego przeglądu. Protokół powinien być spisany w książce remontów lub dołączony do karty remontów.

Zakwalifikowanie urządzeń do remontu poprzeglądowego

Poniżej wymieniono typowe uszkodzenia i usterki , które kwalifikują poszczególne urządzenia do natychmiastowego remontu poprzeglądowego:

• uszkodzenia systemu rurowego do wodnego płukania filtru

• uszkodzenie drenażu filtracyjnego

• zbrylenie masy filtracyjnej

• daleko posunięta korozja urządzeń

• nieszczelność zbiorników filtrów

  1. Zakres robót remontowych.

W zakres prac remontowych wchodzą:

• rozebranie części

• dokładne oczyszczenie

• wymiana względnie naprawa części zużytych,

• pomalowanie podwójne konstrukcji metalowych i zbiorników,

• wmontowanie urządzeń

• próba sprawności

Dla pomp współpracujących z urządzeniami filtracyjnymi należy stosować metodę remontów okresowych. Bliższe dane dotyczące do remontów tych maszyn są podane w instrukcji dla pomp i silników.

Obliczenia

Wielkości wyjściowe

Dane :

Ilość wody dopływie: ${\dot{Q}}_{d} = 78\frac{\mathrm{m}^{\mathrm{3}}}{\mathrm{h}} = 1872\frac{\mathrm{m}^{\mathrm{3}}}{\mathrm{d}}$

Prędkość filtracji: $v_{f} = 10 - 12\frac{\mathrm{m}}{\mathrm{h}} = 0,33\frac{\mathrm{\text{cm}}}{\mathrm{s}}$

Zawiesina w dopływie: $Z_{\text{og}} = 28\frac{\mathrm{\text{mg}}}{\mathrm{\text{dm}}^{\mathrm{3}}}$

Temperatura wody: t_w = 8 

Przyjęto:

Wypełnienie filtra Złoże jednowarstwowe piaskowe

Uziarnienie: Drobnoziarniste

Odczytano z tabeli [1]:

Średnica minimalna ziaren: d_min = 0, 5 mm

Średnica maksymalna ziaren: d_max = 1, 25 mm

Współczynnik nierównomierności: K = 2, 1

Równoważna średnica ziaren złoża filtracyjnego

$$\frac{1}{d_{e}} = \frac{0,7}{d_{\max} - d_{\min}}\ln\frac{d_{\max}}{d_{\min}}$$

$$\frac{1}{d_{e}} = \frac{0,7}{1,25 - 0,5}\ln\frac{1,25}{0,5}$$

$$\frac{1}{d_{e}} = 0,85 \rightarrow d_{e} = 1,2\ \mathrm{\text{mm}}$$

Współczynnik filtracji

Dane:

Kinematyczny współczynnik lepkości wody: $\nu\left( t_{w} = 8 \right) = 1,39 \bullet 10^{- 6}\frac{\mathrm{m}^{\mathrm{2}}}{\mathrm{s}}$

$\nu\left( t_{w} = 8 \right) = 0,0139\frac{\mathrm{\text{cm}}^{\mathrm{2}}}{\mathrm{s}}$

Przyjęto:

Współczynnik kształtu ziaren (ziarna kanciaste) : α = 1, 6

Początkowa porowatość złoża filtracyjnego: m_o = 0, 4

$$k_{f}\mathrm{= 5,343}\frac{d_{e}^{2} \bullet m_{o}^{3}}{\alpha^{2}\left( 1 - m_{o} \right)^{2} \bullet \nu} = \mathrm{5,343}\frac{{0,12}^{2} \bullet {0,5}^{3}}{{1,6}^{2}\left( 1 - 0,5 \right)^{2} \bullet 0,0139} = 0,39$$

Długość cyklu filtracyjnego

Dane:

Wysokość złoża : H = 0, 7m

Graniczna wysokość strat ciśnienia dla filtrów ciśnieniowych: h_gr = 5m

Stała wyrażająca szybkość przyrostu strat ciśnienia: B = 1

Początkowa strata wysokości ciśnienia:

$${h}_{o}\mathrm{=}\frac{H \bullet v_{f}}{k_{f}} = \frac{0,7 \bullet 0,33}{0,39} = 0,59m$$

Długość cyklu:

$$T_{f}\mathrm{=}\frac{{h}_{\text{gr}} - {h}_{o}}{{h}_{o} \bullet B}\mathrm{=}\frac{5 - 0,59}{0,59 \bullet 1}\mathrm{= 7,5\ h}$$

Całkowita powierzchnia filtrów:

Dane:

Nominalny czas pracy filtrów w ciągu doby : T$= 24\frac{h}{d}$

Liczba płukań filtrów na dobę: n = 3 d⁻¹

Średni czas wyłączenia filtru w zw. z jego płukaniem: t₁ = 0, 3 h

Średni czas płukana filtru: t₂ = 0, 1 h

Intensywność płukania: $q = 14\frac{\mathrm{\text{\ dm}}^{\mathrm{3}}}{\mathrm{s \bullet}\mathrm{m}^{\mathrm{2}}}$

$$F = \frac{1,2Q}{v_{f} \bullet \left( T - n \bullet t_{1} \right) - 3,6n \bullet q \bullet t_{2}}\mathrm{=}\frac{1,2 \bullet 1872}{12 \bullet \left( 24 - 3 \bullet 0,33 \right) - 3,6 \bullet 3 \bullet 14 \bullet 0,1}\mathrm{=}\mathrm{15,036}\mathrm{m}^{\mathrm{2}}$$

Parametry warstwy podtrzymującej

Założono:

Średnica cząstek żwiru warstwy podtrzymującej: d_wp=5 mm

Odczytano:

Wysokość warstwy podtrzymującej: h_wp(d_wp)=0, 1 m

Strata wysokości ciśnienia w warstwie podtrzymującej:

h_wp=0, 08•h_wp•q = 0, 022 • 0, 1 • 14 = 0, 11 m

Dobór filtrów

Dobrano:

Filtr poziomy firmy Rodas o parametrach:

Średnica nominalna: ϕ1400

Średnica wewnętrzna: ϕ1340

Długość filtra: L_f = 1900 m

Długość czynna filtra: L_f = 1850 m

Przepływ na jeden filtr: $Q = 16\frac{m^{3}}{h}$

Wymiary złoża na wysokości 0,8 m: B_z = 1, 15 m

L_z = 1, 85 m

Powierzchnia jednego filtra na wysokości złoża:

F_f = B_z • L_z = 1, 15 • 1, 85 =2, 10 m²

Ilość filtrów:

$$n_{f} = \frac{F}{F_{f}} = \frac{\mathrm{15,036}}{\mathrm{2.10}} = 7,06 \approx 7$$

Parametry rzeczywiste pracy filtrów

Wydajność jednego filtra: $Q_{f}\mathrm{= 13,37\ }\frac{\mathrm{m}^{\mathrm{3}}}{\mathrm{h}}$

Prędkość filtracji: $v_{f}\mathrm{= 10,99\ }\frac{\mathrm{m}}{\mathrm{h}}$

Prędkość filtracji przy założeniu awarii 1 filtra: $v_{aw1}\mathrm{= 13,37\ }\frac{\mathrm{m}}{\mathrm{h}}$

Ponieważ v_aw1 przekracza dopuszczalną prędkość filtracji doliczono jeden filtr awaryjny.

Stąd:

Ilość filtrów: n_f = 8

Całkowita powierzchnia filtrów: F_cal.f = 10, 65 (+2, 1)m²

Obliczanie drenażu

Założono:

Drenaż rurowy o otworach okrągłych w przewodach bocznych

Średnica otworów: d_ot=10 mm

Powierzchnia wszystkich otworów:

F_ot=0, 3%• F_f=0, 0003•1, 701 = 0, 0051m²

Dobór przewodów drenażowych:

Dane:

Przepływ wody dla jednego filtra : $Q_{f} = 13,37\frac{m^{3}}{h}$

Przepływ dla przewodu bocznego: $Q_{\text{pb}} = 0,56\frac{m^{3}}{h}$

Prędkość przepływu na początku przewodu głównego: $v_{k} \leq 2\frac{\mathrm{m}}{\mathrm{s}}$

Prędkość przepływu na początku przewodu bocznego: $v_{k} = 1 - 1,5\frac{\mathrm{m}}{\mathrm{s}}$

Dobrano przewód boczny:

Materiał: PVC-U

Średnica: DN 90

Długość: L_d2 = 0, 50 m

Prędkość przepływu: $v_{k} = 0,85\frac{\mathrm{m}}{\mathrm{s}}$

Strata jednostkowa ciśnienia: i=0,004

Strata na przewodzie:

h_db = 0, 0039 • 0, 50 = 0, 002 m

Dobrano przewód główny:

Materiał: PVC-U

Średnica: DN 110

Długość: L_d1 = 1, 55 m

Prędkość przepływu: $v_{k} = 1,72\frac{\mathrm{m}}{\mathrm{s}}$

Strata jednostkowa ciśnienia: i=0,009

Strata na przewodzie:

h_dg = 0, 009 • 1, 55 = 0, 014 m

1. Dobór przewodów

   1. Przewody doprowadzające wodę surową

Na rysunku kolorem jasnozielonym przedstawiono oznaczenia rurociągów, doprowadzających wodę na filtry.

Wymagana prędkość w rurociągu:

$$v_{\text{dop}} = 0,8 \div 1,2\ \frac{\mathrm{m}}{\mathrm{s}}$$

Tabela 5. Dobór średnic przewodów doprowadzających wodę surową

Oznaczenie	Przepływ Q	Przepływ Q	Średnica DN	Prędkość v	Strata i
-	m3/h	l/s	mm	m/s	-
1	13,4	3,7	90	0,85	0,009
2	13,4	3,7	90	0,85	0,009
3	26,7	7,4	110	0,95	0,013
4	40,1	11,1	160	0,8	0,004
5	53,5	14,9	160	0,95	0,007
6	78,0	21,7	200	0,80	0,004

Przewody odprowadzające wodę przefiltrowaną

Na rysunku kolorem niebieskim przedstawiono oznaczenia rurociągów, odprowadzających wodę przefiltrowaną. Wymagana prędkość w rurociągu:

$$v_{\text{filtr.}} = 1,0 \div 1,5\ \frac{\mathrm{m}}{\mathrm{s}}$$

Tabela 6. Dobór średnic odprowadzajacych wodę przefiltrowaną

Oznaczenie	Przepływ Q	Przepływ Q	Średnica DN	Prędkość v	Strata i
-	m3/h	l/s	mm	m/s	-
1	13,4	3,7	63	1,5	0,044
2	13,4	3,7	63	1,5	0,044
3	26,7	7,4	90	1,45	0,032
4	40,1	11,1	110	1,45	0,023
5	53,5	14,9	160	1,1	0,007
6	78,0	21,7	160	1,4	0,012

Przewody doprowadzające wodę do płukania i odprowadzające wody popłuczne

Wszystkie rurociągi doprowadzające wodę do płukania (oznaczono kolorem ciemnozielonym) i odprowadzające wody popłuczne (kolor brązowy) mają jednakową średnicę. Wymagana prędkość w rurociągu:

$$v_{\text{filtr.}} = 1,5 \div 2,0\ \frac{\mathrm{m}}{\mathrm{s}}$$

Tabela 7. Dobór średnic przewodów doprowadzających wodę do płukania oraz przewodów odprowadzających popłuczyny

Oznaczenie	Przepływ Q	Przepływ Q	Średnica DN	Prędkość v	Strata i
-	m3/h	l/s	mm	m/s	‰
PŁ/PPŁ	105,84	29,4	160	1,85	0,021

1. Dobór urządzeń

   1. Dobór przepływomierza

Dane :

Ilość wody dopływie: ${\dot{Q}}_{d} = 78\frac{\mathrm{m}^{\mathrm{3}}}{\mathrm{h}} = 1872\frac{\mathrm{m}^{\mathrm{3}}}{\mathrm{d}}$

Średnica przewodu: d = 200 mm

Dobrano: Stacjonarny, bezinwazyjny przepływomierz
ultradźwiękowy do pomiaru wody surowej

Producent: Flexim

Temperatura medium: < 100 °C

Średnica nominalna: 25-2500 mm

Dobór pompy płuczącej

Dane:

Intensywność płukania: $q = 14\frac{\mathrm{\text{\ dm}}^{\mathrm{3}}}{\mathrm{s \bullet}\mathrm{m}^{\mathrm{2}}}$

Powierzchnia filtra: F_f =2, 10 m²

Strata jednostkowa na przewodzie wody płucznej: i_pp = 0, 021 

Strata wysokości ciśnienia w warstwie podtrzymującej: h_wp=0, 11 m

Graniczna wysokość strat ciśnienia dla złoża: h_gr = 5m

Strata na przewodzie bocznym drenażu: h_db = 0, 002 m

Strata na głównym przewodzie drenażu: h_dg = 0, 014 m

Założono:

Różnica wysokości pomiędzy zwierciadłem wody w zbiorniku wody czystej, a górną krawędzią koryt popłuczyn w filtrze: h = 2, 5 m

Sumaryczna długość rurociągu wody płuczącej od filtra do zbiornika wody czystej:

L_pp = 40 m

Straty liniowe na rurociągu wody płuczącej:

h_rp = L_pp • i_pp = 40 • 0, 021 = 0, 84 m

Wydajność pompy płucznej:

$$Q_{\text{pp}} = q \bullet F_{f} = 14 \bullet 2,1 = 29,4\frac{\mathrm{\text{\ dm}}^{\mathrm{3}}}{\mathrm{s}} = 106\frac{\mathrm{\text{\ m}}^{\mathrm{3}}}{\mathrm{h}}$$

Wymagana wysokość podnoszenia pompy płucznej:

H_pp = h + h_rp + h_db + h_dg + h_wp + h_gr

H_pp = 2, 5 + 0, 84 + 0, 014 + 0, 002 + 0, 11 + 5 ≈ 8, 5 m

Dobrano:

Pompę jednostopniową pompę odśrodkową NB 100-250/125 produkcji firmy Grundfoss o parametrach:

Nominalna wysokość podnoszenia: H_pp.n = 9 m

Wydajność nominalna : $Q_{\text{pp.n}} = 110\frac{\mathrm{\text{\ m}}^{\mathrm{3}}}{\mathrm{h}}$

Sprawność przy parametrach projektowych: =78, 8%

Zestawienie urządzeń i materiałów

Część rysunkowa

Rysunek 1. Schmat do doboru rurociągów

Rysunek 2. Rzut hali filtrów ciśnieniowych poziomych

Rysunek 3. Hala filtrów ciśnieniowych poziomych. Przekrój A-A

Rysunek 4. Hala filtrów ciśnieniowych poziomych. Przekrój B-B

Rysunek 5. Przekrój przez filtr ciśnieinowy

Rysunek 6. Detale: Schematy mocowań rurociągów