Udostępnij Udostępnij Udostępnij Udostępnij Print

Case study: Pompy w aplikacji wydajnego oczyszczania ścieków w kalifornijskiej winiarni

-- poniedziałek, 26 czerwiec 2017

W jednej z winiarni w Północnej Kalifornii, produkującej wysokiej jakości wina eksportowane na światowe rynki, wdrożono aplikację efektywnego oczyszczania ścieków. Jakie wyzwania pojawiły się w czasie jej projektowania? Jakie rozwiązania zastosowano w ramach opracowanego systemu?

Każdy producent wina staje przed dylematem, co zrobić ze ściekami powstającymi w procesie produkcji tego trunku. Rozwiązania są różne, w zależności od lokalizacji i miejscowych przepisów. Pewna winiarnia w Kalifornii poradziła sobie z tą ważną kwestią, zachowując dużą świadomość ekologiczną. Realizowane w niej procesy oczyszczania i odprowadzania ścieków muszą bowiem sprostać wysokim standardom.

Opanować strumień i zachować wydajność

W związku z rozwojem rynku szerokiej gamy win szczepowych produkcja winiarni rosła. Konieczne stało się więc zaprojektowanie wydajnego systemu uzdatniania ścieków. Przed wyzwaniem opanowania ich strumienia i zachowania najwyższej wydajności produkcji stanął Jason Simpson, dyrektor zakładu w firmie EcoLabs.

Odpowiedzialna za ten projekt była część firmy Ecovation Inc., filia EcoLabs, zajmująca się rozwiązaniami dotyczącymi wody, energii i odpadów, a także specjalizująca się w systemach uzdatniania wody i ścieków, które zmniejszają koszty operacyjne i zwiększają efektywność energetyczną. We współpracy z inżynierami i ekspertami w dziedzinie hydrauliki zaprojektowano system, który zbiera maksymalną ilość ścieków z zakładu do studni czerpalnej, a następnie transportuje je do zbiornika wyrównawczego przez reaktor ścieków, aż do aerobowych osadników. Uzdatnione ścieki można wykorzystać do nawadniania winnicy, zamykając w pełni ekologiczny proces uzdatniania.

Na etapie doboru pomp do tego układu należało wziąć pod uwagę kilka czynników:

odporność na korozję – pompy przeznaczone do tego rodzaju zastosowań muszą być szczególnie odporne na korozję ze względu na kwasowość transportowanych cieczy;

odporność na erozję – aby zabezpieczyć się przed płynącymi gruboziarnistymi cząstkami stałymi (np. szypułkami czy pestkami), trzeba stosować wyłącznie pompy wykonane z twardego metalu;

ochrona przed zatykaniem – należało pamiętać, że osadzające się w urządzeniach ciała stałe mogą zablokować proces pompowania;

minimalna powierzchnia i pompy samo-ssące – zastosowanie tłoczni ścieków zajęłoby zbyt dużą powierzchnię i wymagało stabilnej siły ssącej. Tymczasem pompy głębinowe są pompami samossącymi, a zanurzone w płynie nie nagrzewają się nadmiernie;

niezawodność – pompy umieszczone na dnie głębokiej studzienki powodowałyby opóźnienia, gdyby zachodziła konieczność ich regularnego wyciągania w celu sprawdzenia i konserwacji;

przepustowość – należało zapewnić niezbędną przepustowość z uwzględnieniem rocznych wahań zmian objętości wina w zakładowych instalacjach. Jego dzienny przepływ w winiarni może się różnić nawet trzykrotnie (np. od 378 500 litrów poza sezonem do 1 135 600 litrów w szczycie sezonu). Tak jak w przypadku większości systemów, sprzęt musiał być dostosowany do największej możliwej wydajności.

Pompy zanurzeniowe w układzie potrójnym

Podjęto decyzję o instalacji trzech pomp głębinowych zamontowanych w układzie potrójnym. Potrójna stacja ssąca to unikatowe zestawienie trzech pomp działających równolegle. Wybór trzech pomp (zamiast jednej lub dwóch większych) sprzyjał zwiększeniu niezawodności systemu, a także zapewnił działanie przy zmiennych warunkach pracy. Potrójne sterowanie pozwala na pracę jednej, dwóch lub wszystkich trzech pomp, w zależności od zmieniającego się tempa zapełniania zbiornika. Aby zapewnić regularną pracę każdej maszyny i równomierne zużycie, kolejność działania pomp jest zmienna. Zamontowano również bardzo czuły system alarmowy, monitorujący pracę pomp.

W efekcie pompy do uzdatniania ścieków powstających po przeróbce winogron cechuje:

odporność na blokowanie – w pompach odbywa się rozdrabnianie za pomocą wirnika tnącego z końcówką z węglika wolframu, opartego na przyssawce. Przyssawka ma nieregularny otwór z otworkami tnącymi, które pomagają przechwytywać odpadki i wspomagają wirnik w procesie rozdrabniania;

odpowiednia objętość i wysokość ssania – nieblokujące się jednokanałowe wirniki o wysokiej przepustowości i wysokości ssania są idealne do pracy w studni czerpalnej;

odporność na ścieranie – wszystkie szybko zużywające się i mokre (będące w kontakcie ze ściekami z obróbki winogron) elementy, takie jak wirnik, płytka ścierająca, obudowa olejowa, obudowa pompy oraz wewnętrzna, górna część pompy, są wykonane z odlanej stali nierdzewnej 316;

niezawodność – silnik zatapialny jest chroniony za pomocą podwójnego uszczelnienia mechanicznego. Dolne uszczelnienia wykonano z węglika krzemu, a górne z węgla/ceramiki. Powyżej wirnika umieszczono dodatkową uszczelkę wargową, aby zapobiec dostawaniu się materiałów ściernych do komory uszczelnienia. Ochrona uzwojenia i izolacja silnika klasy F wg NEMA pozwala na wzrost temperatury silnika do 110°C, czyli więcej niż izolacje klasy A i B. Automatyczny wyłącznik zatrzymuje silnik pompy, jeśli nadmiernie wzrośnie temperatura lub pobór prądu.

System w swojej ostatecznej formie został zainstalowany w 2008 r. Zgodnie z projektem wszystkie ścieki spływają teraz do studni czerpalnej z trzema pompami głębinowymi: prowadzącą, drugą i zapasową. Pompy pozostają w pełni zanurzone nawet przy najniższym poziomie płynu, aby zapewnić maksymalne chłodzenie.

Ścieki przepływają ze studni czerpalnej do zbiornika wyrównawczego i reaktora, a następnie do osadnika aerobowego. Są tam przetrzymywane do czasu, gdy stają się potrzebne do nawadniania. W zależności od zawartości osadniki są osuszane i odszlamowywane, aby usunąć zbierający się osad.

Jak stwierdził Jason Simpson, system jest niezawodny, a w ciągu pierwszych pięciu lat wymieniono w nim tylko jedną uszczelkę, po sygnale wygenerowanym przez system ostrzegania. Zastosowane rozwiązania zapewniają nieprzerwaną produkcję i pozwalają cieszyć się wyśmienitym winem.

Autor: Jordan M. Schultz jest menedżerem treści w CFE Media.

Tekst pochodzi z nr 3/2017 magazynu "Control Engineering". Jeśli Cię zainteresował, ZAREJESTRUJ SIĘ w naszym serwisie, a uzyskasz dostęp do darmowej prenumeraty w formie drukowanej i/lub elektronicznej.


Przeczytaj także

Badanie rynku: Integracja systemów - 5 czynników wpływających na powodzenie działań integratorów
W badaniu dotyczącym integracji systemów, przeprowadzonym przez Control Engineering, ankietowani wskazali pięć najważniejszych czynników wpływających na przebieg procesów integracji systemów. ... więcej »
Inteligentna automatyka: Platforma dla inteligencji procesowej i ulepszeń procesów
Lukę w komunikacji pomiędzy halą fabryczną a częścią biurową firmy można wypełnić przez integrowanie systemów sterowania procesem z systemem planowania zasobów przedsiębiorstwa (ERP)... więcej »
OMRON: jesteśmy gotowi na przyszłość sektora wytwórczego
Podczas targów Hannover Messe 2017 miałem okazję spotkać się z Timem Foremanem, dyrektorem pionu R&D w Omron Europe, aby porozmawiać z nim o najważniejszych wydatkach... więcej »
Inteligentne maszyny: Urządzenia mechatroniczne – projektowanie pod kątem funkcjonalności
Przyglądając się projektom mechatronicznym, bardzo łatwo dostrzec ich złożoność oraz interdyscyplinarność w podejściu autorów do kwestii konstrukcyjnych. Liczą się tu przede wszystkim takie... więcej »
Inteligentne maszyny: Technologie ery IIoT
Zasadnicze postępy w dziedzinie rozproszonych i połączonych w sieci maszyn, mających możliwość sterowania w czasie rzeczywistym, obejmują heterogeniczną architekturę obliczeniową,... więcej »
Otwarcie Laboratorium Safety na Politechnice Warszawskiej
Dnia 1 czerwca 2017 roku, w trakcie spotkania przedstawicieli firmy Omron Electronics z pracownikami naukowymi Wydziału Inżynierii Produkcji Politechniki Warszawskiej, odbyło się oficjalne... więcej »
 
Aktualne wydanie

Zobacz także

  •   Wydarzenia  
  •   Katalog  

Wydarzenia

PROCESS AUTOMATION
2017-09-07 - 2017-09-08
Miejsce: Kraków
ENERGETAB 2017
2017-09-12 - 2017-09-14
Miejsce: Bielsko Biała
Robotech Robotics Technology Conference
2017-09-19 - 2017-09-19
Miejsce: Wrocław
Europejski Kongres Lean Manufacturing
2017-09-28 - 2017-09-29
Miejsce: Katowice
Targi 4INSULATION
2017-10-11 - 2017-10-12
Miejsce: Kraków
EFE 2. Targi Efektywności Energetycznej
2017-10-11 - 2017-10-12
Miejsce: Kraków

Katalog

Comau Poland Sp. z o.o.
Comau Poland Sp. z o.o.
Turyńska 100
43-100 Tychy
tel. +48 502 185 687

ASTOR Sp. z o.o.
ASTOR Sp. z o.o.
Smoleńsk 29
31-112 Kraków
tel. 12 428 63 00

ABB Sp. z o.o.
ABB Sp. z o.o.
Żegańska 1
04-713 Warszawa
tel. 32 79 09 222

zobacz wszystkie




SONDA


tak
nie
nie wiem


Wydania specjalne

O wydawnictwie   |   Reklama   |   Mapa strony   |   Kontakt   |   Darmowa prenumerata   |   RSS   |   Partnerzy   |   
Copyright © 2003-2017 Trade Media International
zobacz nasze pozostałe strony
Trade Media International Inżynieria & Utrzymanie Ruchu Control Engineering Polska MSI Polska Inteligentny Budynek Design News Polska Almanach Produkcji w Polsce