Konstruerar bättre pumpstationer för dagvatten

Det blir allt vanligare med allvarliga väderhändelser och då behövs en infrastruktur i städer som kan hantera dagvatten över normala nivåer. Pumpstationerna spelar en viktig roll i ett samhälles dagvattenhantering. Men för detta behöver pumpstationen ha rätt konstruktion. Farzad Ferdos är specialist på beräkningsströmningsdynamik (CFD) på Xylem. Här förklarar han hur Xylem hjälper till att konstruera pumpstationer som klarar större volymer vatten snabbare och effektivare och till lägsta möjliga driftkostnad.

Vad ingår i en pumpstationskonstruktion?

– En pumpstationskonstruktion består av olika komponenter. Bland annat har den hydrauliska komponenter som fokuserar på flödesförhållandena i sumpen och vid pumpinloppet. Sedan har vi övervakande och styrande komponenter, till exempel pumpstyrenheter och elektriska delar. Och så den praktiska konstruktionen med olika tillbehör och ventiler samt själva byggnadskonstruktionen. Huvudmålet med att konstruera pumpstationer är för vår del att se till att flödesförhållandena är acceptabla för Xylems pumpar.

Vilka utmaningar upplever kunder med sina pumpstationer?

– När en kund säger att en pump de har inte fungerar är oftast problemet egentligen pumpstationens konstruktion och inte själva pumpen. Att pumparna inte fungerar som de ska beror i dessa fall på flödesförhållandena i sumpen och hur pumparna är uppställda och hur de används.

– Det vi behöver för att allt ska fungera bra är, förutom en bra pump, en bra pumpstationskonstruktion och ett lämpligt styrsystem. Om de här komponenterna inte fungerar bra ihop uppstår det med största sannolikhet problem. Det kan röra sig om pumpar som sätts igen, ojämn hastighetsfördelning vid pumpinloppet, virvelströmmar eller skräp som flyter omkring och sedimentavlagringar. Till slut kan det hela systemet haverera.

– Men när de här komponenterna fungerar bra ihop kan du få en effektiv pumpning med lägsta möjliga driftkostnader och längre produktlivscykler.

Brukar pumpstationskonstruktionen och pumptekniken vara bra integrerade?

– Inte nödvändigtvis. Ofta rådfrågar kunden oss om pumptekniken i ett tidigt skede. Våra kunder anlitar oss för att vi ska förse dem med korrekt pump enligt fastställda driftförhållanden, som flöde, tryck, medietyp och så vidare. Tyvärr gör de sällan samma sak när det gäller stationens konstruktion.

– Pumpstationens konstruktion är ju en del av byggnadsarbetet och brukar utföras av konsulter. Det finns konsulter som har expertis inom pumpstationskonstruktion och kan ta fram en specifik lösning för varje projekt, men vissa använder en standardmodell, vilket inte nödvändigtvis anpassas efter driftbehoven. Sådana stationer får med största sannolikhet problem.

Hur gör Xylem för att hjälpa till att lösa de här problemen?

– När vi konstruerar pumpstationer gör vi en grundlig hydraulisk analys för att säkerställa att prestandan blir optimal för alla driftförhållanden. Ett sätt vi löser detta på för våra kunder är med våra fördefinierade standardkonstruktioner av pumpstationer som redan är testade. Ett annat sätt är via programvara för beräkningsströmningsdynamik (CFD) som kan köra flödessimuleringar för specifika konfigurationer.

– Vi använder denna metod för att testa olika scenarier för en specifik konstruktion. Vi kan använda CFD för att skapa en helt ny pumpstationskonstruktion för en kund eller för att verifiera en konstruktion som de ger oss. Den här metoden blir alltmer relevant och accepterad som konstruktionsförfarande när det gäller pumpstationer.

Varför är beräkningsströmningsdynamik så viktigt för dagvattenstationer?

– Dagvattenstationer är vanligtvis stora projekt som måste anpassas. Det är mycket kostsamma investeringar för våra kunder. Och de förväntar sig allra minst att vi kan garantera prestandan hos våra pumpar. För dagvattenstationer kan vi använda CFD för att säkerställa att de hydrauliska förhållandena finns för att pumpdriften ska uppfylla varje behov.

– Det enda formellt erkända verktyget för verifiering av pumpstationskonstruktioner har hittills varit skalenlig modellering i laboratoriemiljö. CFD håller dock på att bli mer erkänd som metod. Och CFD-studier är något som de ansvariga allt oftare kräver för att garantera en optimal drift i kommunens pumpstationer både vid höga och låga flöden. Digitaliseringen påverkar hela branschen och pumpstationskonstruktion är definitivt inget undantag från denna omställning.

Hur drar kunderna nytta av Xylems arbete med att konstruera pumpstationer?

– Det finns flera fördelar. Jag skulle kunna dela in dem i investeringsfördelar, drift- och underhållsfördelar samt färre nödutryckningar och mindre oplanerad service.

– Våra pumpstationskonstruktioner resulterar ofta i mindre dimensioner, vilket gör att också en mindre investering krävs. För drift och underhåll tillhandahåller vi de optimala hydrauliska förhållandena för pumpar, vilket leder till förbättrad funktion och minskad sedimentering. Våra pumpar och pumpstationer är också konstruerade för att minska problemen med igensättning och risken för pumpstationsfel.

Läs mer om pumpstationskonstruktioner i Xylems dagvattenhandbok

Ladda ned ”The Complete Guide to Stormwater Management”