Speicherkanal  «West»    Hauptsammelkanal ab 2018

Umnutzung Hauptsammelkanal, RB Spreitenbach ARA Untermarch, als Speicherkanal 2018

Auszug aus Technischer Bericht Nr. 1938.15 von Hunziker Batatech Winterthur: Montag, 26. September 2016


Ausgangslage

  • Gemäss dem Entwässerungs Konzept: V-GEP ARA Untermarch 2014 entlastet das RB Spreitenbach zu häufig. Um die Situation zu verbessern, wird als Massnahme die Umnutzung des Verbandskanals zwischen dem RB Spreitenbach und der ARA Untermarch als Staukanal festgelegt. Dadurch kann zusätzliches Speichervolumen von 307 Kubikmeter geschaffen werden und der Zulauf zur ARA Untermarch besser reguliert werden.

Randbedingungen

  • Die hydraulische Kapazität der ARA Untermarch ist heute bei zirka 250 l/s. Aufgeteilt auf die beiden Einzugsgebiete.

Der Anteil Lachen

  • Beträgt: 165 l/s und wird mit einem steuerbaren Drosselschieber im RB Spreitenbach auf 150 - 170 l/s reguliert. Nach dem RB Spreitenbach werden noch die Zuflüsse «Ennet Aa» mit den 3 Pumpwerken: PW Oberseeweg, PW Tücheliweg und PW Kiebitzweg sowie dem PW Franzrüti in den Verbandskanal eingeleitet.

  • Mit dem Rohabwasser Schneckenpumpen (Trockenwetter Schneckenpumpen 1 + 2) (und der Regenwetter Schneckenpumpe 3) wird der Zufluss aus Altendorf , Galgenen und Lachen in den Rechenkanal der ARA angehoben.

Der Anteil Wangen

  • Beträgt: 85 l/s und erfolgt im Freispiegel und wird im RB Allmeind auf maximal zirka 85 l/s mit einem Drosselschieber reguliert. Nach dem RB Allmeind werden noch die Zuflüsse aus direkt angeschlossenen Einzugsgebieten Industriegebiet Hämmerli und Wohngebiet Gätzibach in den Verbandskanal geleitet.

Trockenwetter

  • Schneckenpumpen 1 mit 135 l/s und Schneckenpumpe 2 mit 150 l/s im 24 Stunden Wechselbetrieb angesteuert von der Zulauf Mengenmessung kleiner 130 l/s. Schneckenpumpe 3 mit 300 l/s ist ausgeschaltet, ist bei Ausfall der Schneckenpumpen 1 + 2 einsatzbereit.

Regenwetter

  • Schneckenpumpen 3 mit 300 l/s angesteuert von der Zulauf Mengenmessung grösser 130 l/s. Schneckenpumpe 1 mit 135 l/s und Schneckenpumpe 2 mit 150 l/s sind ausgeschaltet, sind aber bei Ausfall der Schneckenpumpe 3 einsatzbereit.

RB Spreitenbach

  • Der Regenüberlauf im RB Spreitenbach mit Entlastung in den Spreitenbach befindet sich auf einer Kote 4O7.39 m ü. M. gemäss Plänen: 407.50 m ü. .M. Das sind 2.64 m gemäss Vermessung, und Plänen: 2.38 m über der Sohle des Hebewerks der ARA Untermarch. Diese Kote wird als maximales Rückstauniveau im neuen Staukanal definiert. Die Entlastung in den Spreitenbach erfolgt mit zwei Hochwasser Pumpen von 2 x 3'000 l/s Leistung. Damit im Hochwasserfall kein Wasser aus dem Spreitenbach in das RB Spreitenbach fliesst, ist eine Rückschlagklappe installiert.

  • Die Überfallkante in das Regenbecken befindet sich auf einer Kote 407.00 m ü. M. gemäss Vermessung und gemäss Plänen: 407.10 m. ü. M. Das sind 2.25 m gemäss Vermessung und gemäss Plänen: 1.98 m über der Sohle des Hebewerks der ARA Untermarch. Diese Kote wird als Rückstauniveau definiert, ab dem eine Beschickung des RB Spreitenbach heginnt. Eine Entlastung via Regenbecken in den Spreitenbach ist nur mit Pumpen möglich.


Das Speichervolumen von 515 m3bis das RB Spreitenbach anspricht bedeutet:

  1. Der Pumpensumpf beim Rohabwasser Zulauf kann während dieser Einstauzeit Ohne geeignete Massnahmen nicht mehr genutzt werden.

  2. Auch die Durchfluss Mengenmessung im Zulaufbereich kann während dieser Zeit durch die Linearisierungkurve die jedem Frequenzumrichter als Ausgangssignal hinterlegt wird als Linearisierungswert nutzbar.

  3. Damit während der Zeit des Einstaus ebenfalls eine Durchfluss Mengenmessung im Einsatz, steht müssen die 3 Schneckenpumpen die von 1973 - 2007 mit Stern Dreieckanlauf und seit 2007 - 2016 mit Softstartern ausgerüstet sind und somit keine Regulierbarkeit aufweisen konnten:

  4. Müssen alle 3 Schneckenpumpen Antriebe regulierbar gemacht werden. Das heisst alle Schneckenpumpen erhalten einen Frequenzumrichter und sind in der Lage mit dem Ausgangssignal Drehzahl und der Linearisierungskurve die Werte zu liefern die nötig sind die Durchfluss Mengenmessung

Umbau zum Speicherkanal West 2018

  1. Der Pumpensumpf Rohabwasserzulauf wird so umgebaut, dass er trotz dem gestauten Speicherkanal begehbar bleibt.

  2. Die Drosselschieber Steuerung im RB Spreitenbach wird wie folgt angepasst: Die Drosselfunktion wird nur aktiv, im Störungsfall: Das heisst Ausfall der Regulierung Drehzahl Schneckenpumpen.

  3. Die bestehende Zulauf Mengenmessung und Datenregistrierung ist nur bei Trockenwetterbetrieb aktiv im Einsatz. Sobald das Einstauniveau im Pumpensumpf den Grenzwert kein Wasserwechsel mehr vorhanden erreicht. Wird die Zulauf Mengenmessung durch die Drehzahl Linearisierung der Schneckenpumpe ersetzt.

  4. Aus diesem Grund werden alle 3 Schneckenpumpenantriebe mit Frequenzumformern ausgestattet und somit regelbar gemacht.

  5. Das bedeutet wenn die Förderleistung im Zulauf Lachen 200 l/s betragen soll: Wird die Schneckenpumpe 3 mit 974 Umdrehungen oder 33 Herz betrieben.

  6. Sollte bei der Schneckenpumpe 3 eine Störung auftreten: werden automatisch die Schneckenpumpe 1 mit 1'073  -1/min oder 37 Herz und die Schneckenpumpe 2 mit 974 -1/min oder 33 Herz in Betrieb gesetzt um die geiche Menge zu fördern.

Die Ausführung im Betriebjahr 2018

  • Im August des Betriebsjahres 2018 werden die nötigen Vorkehrungen, für den Betrieb des Speicherkanal mit 307 m3 Speicher Kapazität, zwischen dem Aussenwerk RB Spreitenbach und dem Schneckenpumpwerk ARA Untermarch in Angriff genommen. Das begehbare Podest aus Beton im Pumpensumpf Schneckenpumpen bis nach hinten zur Venturi Messstelle liegt auf 406.80 m ü. Meer. Der Treppenabgang zum Podest, das nach links zur Messstelle und nach rechts bis zur Schneckenpumpe 1 führt, ist auf der linken Seite 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.


Zugang Messstelle Schneckenpumpwerk wenn Speicherkanal West eingestaut ist

  • 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 Teilen demontierbaren Abschnitten, bei jeder der 4 Schneckenpumpen. Der höchste Punkt dieser Dammwand liegt auf 408.02 m ü. M. die Dammwand ist aus rostfreiem Edelstahl in 4 Elementen gefertigt. Der Bereich des Podestes das bis zur Messung Lachen führt ist in Beton ausgeführt und wird mit einer Dammwand auf 1.05 m erhöht. Im Bereich der Venturi Messtelle liegt der höchste Punkt auf 407.85 m ü. M. Das heisst der Hauptsammelkanal zwischen Aussenwerk RB Spreitenbach und Schneckenpumpwerk ARA kann als Speicherkanal bis auf 407.80 m ü. M. genutzt werden. Das Regenüberlauf Aussenwerk RÜPW Spreitenbach hat bei einer Überfallkantenlänge von 5 m und einem Zulauf von 1'214 l/s zirka 0.25 m Überfall Höhe. Das entspricht einer Kote von 407.76m ü. Meer. Die Dammwand ist dem zufolge 9 cm höher als das eingestaute Mischabasser.

  • Unser Rohabwasser Pumpwerk ist mit 3 Schneckenpumpen bestückt. Baulich ist auf der Seite Platz für eine 4. Schneckenpumpe vorgesehen.

  • Im Zusammenhang mit dem Ausbau im Jahre 2007 Wird die Steuerung modernisiert. Die Steuerung wurde ins Prozessleitsystem eingebunden. Ebenso wurden die Antriebsmotoren vom Stern Dreieck Start auf Softstart umgerüstet.


Das Prozessleitsystem (PLS) ermöglicht zusätzliche Funktionen:

  1. Durch den Einbau von Frequenzumrichter für alle 3 Schneckenpumpen, ist es ab sofort möglich den Hauptsammelkanal zu bewirtschaft.

  2. Jede Schneckenpumpenantrieb kann geregelt betrieben werden.

  3. Zulauf abhängiger, Energieffizienter Betrieb der drei Schneckenpumpen.

  4. Die Venturi Zulauf Mengen Messung wird nur bei nicht eingestautem Hauptsammelkanal genutzt.

  • Die Niveaumessung im Pumpensumpf meldet dem PLS 2 Grenzwerte: Wasser Wechsel «JA» bedeutet die Durchfluss Messung ist aktiviert. Wasser Wechsel «NEIN» bedeutet die Durchfluss Messung liefert falsche Werte. Was bedeutet die Drehzahl der Schneckenpumpen und die Linearisierungskurve liefern den Wert.

  • Der Grenzwert Wasser Wechsel «JA» besteht aus 2 Bedingungen:
    1. Das Niveau Pumpensumpf ist tiefer als der Füllpunkt (FP) und
    2. Das Niveau Pumpensumpf ist tiefer als der Wasser Wechsel «NEIN»
    Diese Situation bedeutet die Venturikanal Mengenmessung ist massgebend.

  • Der Grenzwert Wasser Wechsel «NEIN» besteht ebenfalls aus 2 Bedingungen: 1. Das Niveau Pumpensumpf ist höher als der Füllpunkt (FP) und 2. Das Niveau Pumpensumpf ist höher als Wasser Wechsel «EIN» Diese Situation bedeutet die Drehzahl Linearisierungskurve Regulierung ist massgebend.

  • Die Zulauf Mengen Messung wird genutzt solange die oben genannte Niveaumessung Wasser Wechsel «JA» meldet. Sobald die Niveaumessung Wasser Wechsel «NEIN» meldet, wird die Zulauf Mengen Messung vom PLS ausbeblendet. Die Durchfluss Mengen Messung wird nahtlos durch die Linearisierung Kurve Pumpendrehzahl ersetzt.


Typenschild technische Daten Schneckenpumpe 1   «Nord:»   1973

Bezeichnung:        Baujahr:
Schneckenpumpe 1   «Nord:» 1972

Hersteller:        Typ:
Girod-Olma        SP 459

Durchmesser:        Länge:
D: Ø 0.90 m        L: 8.19 m

Steigung:        Förderleistung:
35 Grad        150 l/s

Motor:        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 technische Daten Schneckenpumpe 2: «ARA Untermarch» 2018

Bezeichnung:        Baujahr:
Schneckenpumpe 2   «Mitte:» 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

Motor:        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 technische Daten Schneckenpumpe 3: «ARA Untermarch» 1990

Bezeichnung:        Baujahr:
Schneckenpumpe 3   «Süd:» 1990

Hersteller:        Typ:
Spaans Babcock bv        CN20 960

Durchmesser:        Länge:
D: Ø *.** m        L: *.** m

Steigung:        Förderleistung:
35 Grad        300 l/s

Motor:        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