Rohabwasser Schnecken Pumpwerk
Warum braucht es das Schneckenpumpwerk
Bild mit Texten zur Erklärung der Begriffe bei Schneckenpumpen
Allgemeines und was bedeuted Wasserwechsel:
Rohabwasser Zulauf der Gemeinden Lachen, Altendorf und Galgenen unterquert die Wägitaler Aa auf 405.68 m über Meer.
Der Hauptsammelkanal weist einen Innendurchmesser von d = 1.29 m auf und hat ein Gefälle von i = 1.5 Promille.
Das begehbare Podest unten beim Zulaufbereich der Schneckenpumpen bis nach hinten zur Venturi-Messstelle liegt auf 406.80 m über Meer.
Wenige Meter vor dem Pumpen Zulaufbereich des Schneckenpumpwerkes befindet sich die Messstelle Lachen.
Diese Durchfluss Messung besteht aus einem Venturikanal mit Ultraschall Sensor.
Damit die Venturikanal Messung einwandfrei funktioniert muss immer ein Wasserwechsel vorhanden sein.
Der Venturikanal Messpunkt befindet sich auf 405.67 m über Meer, die Kanalsohle Schnecken 1 + 2 auf 404.75 m über Meer.
Der Tastpunkt (TP) dieser Schneckenwendel sind aber auf 405.10 m über Meer.
Das heisst es sind 0.35 m die gar nicht gepumpt werden können.
Das sind etwa 7'000 l die mit den Schneckenpumpen nicht gefördert werden können.
Der Wasserwechsel beträgt somit: 405.67 m über Meer - 405.13 m über Meer = 0.54 m.
Tastpunkt und Sturzpunkt:
Wenn die Wasserlinie auf 405.10 m über Meer ist, berührt sie den Wendel der Schneckenpumpe. Dies ist in der Fachsprache der Tastpunkt (TP). Damit der Rechenkanal eine genügende Tiefe erreichen kann, muss die Überfallkante auf 409.80 m über Meer liegen. Der Fachbegriff für diese Höhe ist der Sturzpunkt (SP). Die Kanalsohle die das angehobene Rohabwasser wegführt zum Rechen liegt auf 409.23 m über Meer. Der Fussboden im Betriebsraum Schneckenpumpen liegt auf 410.57 m über Meer. Dies ergibt eine Kanaltiefe von Oberkante Betriebsraum = 410.57 m über Meer - 409.23 m über Meer = 1.34 m. Die Füllhöhe im Rechenkanal = Sturzpunkt (SP) 409.80 m über Meer - 409.23 m über Meer = 0.57 m.
Geodätische Förderhöhe: (Hh)
Geodätische Förderhöhe (Hh) = Sturzpunkt (SP) - Tastpunkt (TP) = 409.80 m über Meer - 405.10 m über Meer = 4.70 m. Um diese Förderhöhe zu erreichen muss der Schneckenwendel bestückte Teil eine Länge von 8.19 m aufweisen. Der Aufstellwinkel der Schneckenpumpen beträgt in dieser Situation 35 Grad.
Maximale Förderleistung: (Hc) liegt beim Füllpunkt:
Erst wenn das Rohabwasser Niveau den Tastpunkt (TP) übersteigt beginnt die Schneckenpumpe mit der Förderung. Die grösste Förderleistung (Hc) erreicht die Schneckenpumpe wenn der Füllpunkt (FP) erreicht oder überschritten ist. Bei diesen Vorgaben fördern unsere Schneckenpumpen 1 + 2 je 150 Liter pro Sekunde. Wenn dies zutrifft befindet sich der Staupunkt (StP) bei 409.90 m über Meer. Der Sturzpunkt (ST) ist in dieser Situation 0.10 m tiefer.
Max. Förderleistung: ⇒ Förderhöhe:
Jetzt muss noch der Staupunkt einbezogen werden. Beispiel: Staupunkt (StP) - Füllpunkt (FP) = 409.90 m ü. Meer - 405.66 m ü. Meer = 4.24 m. Bei maximaler Förderleistung wird die Förderhöhe von 4.24 m erreicht.
Abwasser Hauptsammelkanal Wangen:
Damit das Abwasser des Sammelkanal Wangen nicht über das Schneckenpumpwerk zum Hauptsammelkanal Lachen fliessen kann:
muss der Sturzpunkt (SP) des Schnecken Pumwerkes genügend hoch sein.
Der Hauptsammelkanal Wangen hat ebefalls eine Venturi-Kanal Durchfluss Messung.
Auch diese Messung funktioniert nur wenn ein Wasserwechsel vorhanden ist.
Der Venturi Kanal Messpunkt befindet sich auf 410.30 m über Meer und die Kanalsohle nach dem Schneckenpumpwerk auf 409.23 m über Meer.
Der Wasserwechsel beträgt somit: 410.30 m über Meer - 409.23 m über Meer = 1.07 m.
Vorteile Schneckenpumpen:
Schneckenpumpen eignen sich für die Förderung von Rohabwasser in offenen Kanälen. Sie sind nicht anfällig auf Feststoffe. Durch tiefe Drehzahlen ist die Abnutzung gering und die Betriebssicherheit hoch. Die Förderleistung beginnt beim Tastpunkt (TP) und erreicht beim Füllpunkt (FP) ihre Max. Förderleistung. Die Schneckenpumpen zeichnen sich durch ihren flexiblen Arbeits Bereich aus, wodurch ein Dauerbetrieb möglich wird. Dadurch ist es nicht nötig ein Speichervolumen bereitzustellen.
Der Aufstellungswinkel, die Drehzahl 50 bis 75 Umdrehungen pro Minute.
Jede Schneckenpumpe soll durch Dammbalken Einlaufseitig absperrbar sein. Offen aufgestellte Schneckenpumpen sind wenn immer möglich vor Sonnenstrahlung zu schützen.
Schneckenpumpen Dimensionierung: Betriebsjahr 2019
Schneckenpumpe 1
Fördermenge: min.
67.5 l/s ⇒ ca. - 10 % Nennleistung
Fördermenge: max.
135 l/s ⇒ ca. - 10 % Nennleistung
Schneckenpumpe 2
Fördermenge: max.
75 l/s ⇒ 50 % Nennleistung
Fördermenge: max.
150 l/s ⇒ 100 % Nennleistung
Schneckenpumpe 3
Fördermenge: min.
150 l/s ⇒ 50 % Nennleistung
Fördermenge: max.
300 l/s ⇒ 100 % Nennleistung
Schneckenpumpe 4
Reserveplatz
Reserve Fördermenge: min.
200 l/s ⇒ 50 % Nennleistung
Reserve Fördermenge: min.
400 l/s ⇒ 50 % Nennleistung
Rohabwasser-Schneckenpumpwerk PLS Leitsystembild Übersicht Antriebsmotor und Getriebe
PLS Leitsystembild
Rohabwasser Pumpwerk
am 16.10.2018
Rohabwasser Schneckenpumpwerk
Antriebsmotor und Getriebe
am 15.10.2018
Die Vorteile zusammengefasst:
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Guter Wirkungsgrad von zirka 75 % bei regelbarem Durchfluss.
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Grosse Betriebs Sicherheit.
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Selbstständige Anpassung an den Zulauf.
-
Problemloser Transport von Feststoffen.
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Geringe Stossbelastungen, was den Absetzeffekt in Abwasser Reinigungsanlagen verhindert.
-
Anlauf der Pumpe ohne grosse Stromspitzen, da die Schneckenpumpe beim Anlauf leer ist.
Bewirtschaftung der Hauptsammelkanäle:
Im August 2018 werden die nötigen Vorkehrungen, für den Betrieb Speicherkanal mit 500 Kubikmeter Speicherkapazität, zwischen Aussenwerk RB-Spreitenbach und Schneckenpumpwerk ARA Untermarch in Angriff genommen. Das begehbare Podest aus Beton unten bei den Schneckenpumpen bis nach hinten zur Venturi-Messstelle liegt auf 406.80 m über Meer. Der Treppenabgang hinunter zum Podest, das nach links zur Messstelle und nach rechts bis zur Schneckenpumpe 1 führt, ist auf der linken Seite als Betonwand bis 3.77 m hoch um den Pumpesumpf geführt. Die rechte Seite des Treppenabganges ist wie auch rechts zu den Schneckenpumpen mit einem Stahlrohr Geländer ausgestattet.
Speicherkanal 500 m3 «Zulauf Lachen»:
Damit der Zugang zur Messstelle und des Schneckenpumpwerkes bei eingestautem Hauptsammelkanal für Kontrollgänge erhalten bleibt, wird das Geländer durch eine 1.22 m hohe Dammwand ersetzt. Diese Dammwand besteht aus 4 demontierbaren Teilabschnitten, bei jeder der 4 Schnecken- Pumpen. Der höchste Punkt der Dammwand liegt auf 408.02 m über Meer. Die Dammwand ist aus rostfreiem Edelstahl in 4 Elementen gefertigt. Der Bereich Podestes der bis zur Messung Lachen führt ist aus Beton und wird mit einer Dammwand auf 1.05 m erhöht. Im Bereich der Venturi-Messtelle liegt der höchste Punkt auf 407.85 m über Meer. Das heisst der Hauptsammelkanal zwischen RB- Spreitenbach und Schneckenpumpwerk ARA kann als Speicherkanal bis auf 407.80 m ü. M. genutzt werden. Das Regenüberlaufbauwerk RÜ-Spreitenbach hat bei einer Überfall- Kantenlänge von 5 m und einem Zulauf von 1'214 l/s zirka 0.25 m Überfallhöhe. Das entspricht einer Kote von 407.76 m ü. Meer. Die Dammwand ist dem zufolge 9 cm höher als die eingestaute Abwassermenge.
Unser Rohabwasserpumpwerk ist mit 3 Schneckenpumpen bestückt. Baulich ist auf der Seite Platz für eine 4. Schnecke vorgesehen.
Im Zusammenhang mit dem Ausbau im Jahre 2007 wird die Steuerung modernisiert. Die Steuerung wird ins Prozessleitsystem eingebunden. Die Antriebsmotoren werden von Stern-Dreieck-Anlauf auf Sanftstart umgerüstet.
Das Prozessleitsystem (PLS) ermöglicht zusätzliche Funktionen wie:
-
Periodischer Pumpenwechsel für den Betriebstunden Ausgleich.
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Zulauf abhängiger Betrieb der grossen Schneckenpumpe 3.
-
Sperrung Pumpenwechsel bei starker Sonneneinstrahlung.
Typenschild mit den technische Daten Schneckenpumpe 1: «ARA Untermarch» 1973
Bezeichnung: ⇒ Baujahr:
Schnecke ⇒ 1972
Hersteller: ⇒ Typ:
Girod-Olma ⇒ SP 459
Durchmesser: ⇒ Länge:
D: Ø 0.90 m ⇒ L: 8.19 m
Steigung: ⇒ Förderleistung:
35 Grad ⇒ 135 l/s
Elektromotor: ⇒ Hersteller ⇒ Typ
BBC ⇒ QU-160 M4-B ⇒ IE0
Frequenzumrichter: ⇒ Hersteller ⇒ Typ
ABB ⇒ ACS580 ⇒ 25 - 50Hz
Nennspannung: ⇒ Nennleistung:
Un: 3 x 380VAC ⇒ Pn: 15 PS
Nennstrom: ⇒ Leistungsfaktor:
In: 22 A ⇒ cosPhi 0.79
Lager Unten: ⇒ Lager Oben:
Keine Daten ⇒ Keine Daten
Getriebe Hersteller ⇒ Typ:
Hansen ⇒ RNA33-BNNY-28
mit Rücklaufsperre
Drehzahl Motor:
D min: 725 U/min
D max: 1'450 U/min
Übersetzung:
1 : 28.265 U/min
Drehzahl Schnecke:
D min: 725 : 28.265 = 25.65 U/min
D max: 1450 : 28.265 = 51.30 U/min
Typenschild mit den technische Daten Schneckenpumpe 2: «ARA Untermarch» 2018
Bezeichnung: ⇒ Baujahr:
Schnecke ⇒ 2018
Hersteller: ⇒ Typ:
Spaans Babcock bv ⇒ S235JR
Durchmesser: ⇒ Länge:
D: Ø 0.90 m ⇒ L: 8.19 m
Steigung: ⇒ Förderleistung:
35 Grad ⇒ 150 l/s
Elektromotor: ⇒ Hersteller ⇒ Typ
WEG IE4 ⇒ QU-160 M4-B ⇒ IE0
Frequenzumrichter: ⇒ Hersteller ⇒ Typ
ABB ⇒ ACS580 ⇒ 25 - 50Hz
Nennspannung: ⇒ Nennleistung:
Un: 3 x 400VAC ⇒ Pn: 11kW
Nennstrom: ⇒ Leistungsfaktor:
In: 21 A ⇒ cosPhi 0.81
Lager Unten: ⇒ Lager Oben:
Spaans ECO-19-S ⇒ Spaans LGB-26-S
Getriebe Hersteller ⇒ Typ:
Siemens Motox ⇒ Z108-K2X-160
mit Rücklaufsperre
Drehzahl Motor:
D min: 740 U/min
D max: 1'475 U/min
Übersetzung:
1 : 24.94 U/min
Drehzahl Schnecke:
D min: 740 : 24.94 = 29.67 U/min
D max: 1475 : 24.94 = 59.14 U/min
Typenschild mit den technische Daten Schneckenpumpe 3: «ARA Untermarch» 1990
Bezeichnung: ⇒ Baujahr:
Schnecke ⇒ 1990
Hersteller: ⇒ Typ:
Spaans Babcock bv ⇒ CN20 960
Durchmesser: ⇒ Länge:
D: Ø *.** m ⇒ L: *.** m
Steigung: ⇒ Förderleistung:
35 Grad ⇒ 300 l/s
Elektrmotor: ⇒ Hersteller ⇒ Typ
Flender⇒ 15BA 180L-4/ ⇒ IE3
Frequenzumrichter: ⇒ Hersteller ⇒ Typ
ABB ⇒ ACS580 ⇒ 25 - 50Hz
Nennspannung: ⇒ Nennleistung:
Un: 3 x 400VAC ⇒ Pn: 22 PS
Nennstrom: ⇒ Leistungsfaktor:
In: 39.7A ⇒ cosPhi 0.86
Lager Unten: ⇒ Lager Oben:
Spaans LGB-23 ⇒ Spaans LGB-24
Getriebe Hersteller ⇒ Typ:
Hansen ⇒ RNA33-BNNY-28
mit Rücklaufsperre CLV60
Spaans KZN 200 L
Babcock bv: CN20 960 ⇒ S6831
Drehzahl Motor:
D min: 738 U/min
D max: 1'475 U/min
Übersetzung:
1 : 24.726 U/min
Drehzahl Schnecke:
D min: 738 : 24.726 = 29.80 U/min
D max: 1475 : 24.726 = 58.96 U/min U/min
Rohabwasser-Schneckenpumpwerk Leitsystembild Übersicht Antriebsmotor und Getriebe
Der Schneckenpumpen Einlaufbereich mit Aufnahmen
der wichtigsten Höhenangaben für die Sanierung
am 26.09.2016
Der Schneckenpumpen Zulaufbereich Ansicht
vom Podest unten vor der Sanierung 2018
am 26.09.2016
Die hydraulischen Daten des Rohabwasser Schneckenpumpwerkes
-
Geodätische Höhe (Hc) = Sturzpunkt(SP) - Tastpunkt (TP) = 409.80 m über Meer - 405.10 m über Meer = 4.70 m ⇒ Förderleistung = 0.0 %
-
Das Rohabwasser wird vom Staupunkt (StP) - Füllpunkt (FP) = 409.90 m über Meer - 405.66 m über Meer = 4.24 m angehoben ⇒ Förderleistung = 100.0 %
-
Differenz Füllpunkt (FP) - Tastpunkt (TP) = 405.66 m über Meer - 405.10 m über Meer = 0.56 m ⇒ Differenz Staupunkt (StP) - Sturzpunkt (SP) = 410.26 - 409.80 = 0.46 m