Bilag. Andy Schmidt, G

Bilag Andy Schmidt, G20122023 E-mail: andy.k.schmidt@gmail.com Projekttype: Bachelorprojekt

Indhold Bilag 1 Projektskabelon... 2 Bilag 2 Skitse over forrens... 5 Bilag 3 Koter over rør... 8 Bilag 4 IGGS billede over forrens... 9 Bilag 5 IGGS billede over pumpestationen... 10 Bilag 6 Datagrundlag til brug for 2015 som reference år... 11 Bilag 7 Styringsbeskrivelse for udløbsstationen... 13 Bilag 8 Udvidelse af sumpen på forrens... 21 Bilag 9 Udregning af % belastning af motorerne... 37 Bilag 10 Excel ark til tryk i røret.... 40 Bilag 11 Udskift fra V-Todo... 42 Bilag 12 Spaltetab... 47 Bilag 13 mail fra Frimodt Pedersen a/s... 48 Bilag 14 mail fra Niels Winther Hansen... 49 Bilag 15 Billeder af målinger på frekvensomformeren... 50 Bilag 16 Rapport fra Krüger maksimal udpumpning fra Kolding forrenseanlæg... 52 Bilag 17 Beregning af Flow over overløbskant... 70 Bilag 18 Rørkarakteristik med ampere... 74 Bilag 19 Oversigtsbillede af indløbsstationen i Kolding... 77 Bilag 20 Indløb i Agtrup... 78 Bilag 21 Udløb i Sdr Bjert... 79 Bilag 22 Rørkarakteristik... 80 Bilag 23 Rørkarakteristik med flow og ampere... 81 Bilag 24 Listepriser på drev og motor fra ABB... 82 Bilag 25 Tilbud på motor og pumpe fra Grønbech og sønner... 83 Bilag 26 Tilbud og beregning op SynRM IE4 motor fra elektroservice... 84 Bilag 27 Omkostninger til programmering af drev.... 86 Bilag 28 Timepris for programmering... 87 Bilag 29 LCC overbliv over drev... 88 Bilag 30 LCC overbliv over motor... 89 Bilag 31 datablad på KSB pumpe... 90 1

Bilag 1 Projektskabelon Andy Schmidt Emne Optimering af udløbspumpestation Skribent Andy Schmidt Studerende, Fredericia maskinmesterskole andy.k.schmidt@gmail.com & G20122023@edu.fms.dk Vejleder Fredericia maskinmesterskole: Jan Meincke Iversen, Adjunkt, jmi@fms.dk Susanne Ketill, Lektor, ske@fms.dk Blue Kolding: Flemming Tang Nielsen, driftschef distribution, fltn@bluekolding.dk Problemstilling Kolding kommunes største rensningsanlæg ligger i Agtrup. For at pumpe fra Kolding centrum, til Agtrup, har man lavet en Ø800 trykledning på 4510 m, med en trykhøjde på 34,75 m. Pumperne, der levere til denne trykledning, er fra 1999 og man forventer, at parametre, som spildevandsmængder, rørets ruhed, er ændret med tiden. Da røret er fra 1979, og har kørt med urenset spildevand i tiden frem til 1999, vil der være aflejringer, biologisk film mv. som giver ændringer i ruheden. Da man i 1998 lavede udbudsmateriale til de nuværende pumper fastsatte man en ruhed. Men man måtte konstatere at ruheden i røret ikke var korrekt, hvilke gjorde, at når man kørte med få pumper, så kørte de tæt ved, eller i kavitation området. 2

Der har været årsag til uplanlagte opdateringer, som neddrejet hjul, frekvensomformer og lejer på motorer. Man er begyndt at separere mere regnvand fra spildevandet, samtidig med at forbrugerne, er mere bevidste om udledning af spildevand. Dels fordi der er økonomisk dyrt at købe og komme af med vandet, og dels fordi toiletter og vandhaner er blevet mere besparende. Dermed er der ikke så meget spildevand der skal pumpes. Dette betyder, at pumperne til daglig ikke er så belastede som man forventede, at de ville være. På baggrund af de ændringer der er sket, er der behov for en undersøgelse situationen i dag, og hvilken optimering der kun være rentabel. Da udløbsstationenstationen og rørledning, er den eneste måde, at fjerne spildevand af Kolding centrum, er det ekstrem vigtig, at optimeringen sker uden at standse driften. Der er mulighed for, at standse driften i på til 8-12 timer ved at lagre spildevandet andre steder. Dette kan dog ikke lade sig gøre i spidsbelastning. Såfremt vandet ikke kan ledes bort vil der ske overløb til Kolding Å og fjord med de konsekvenser det måtte have. Problemformulering Hvordan er driften pumpestationen i dag og hvilken optimering vil give de mindste livstidsomkostninger? Eller BK ønsker at undersøge, hvorvidt det der muligt at lave en besparelse på deres udløbspumpestation. I projektet beskrives driftssituationen for den nuværende pumpestationen, for at kunne analysere, hvilke muligheder der er for besparelser. Ud fra dette vil der blive vurderet, hvilke løsningsforslag, der giver en fornuftig LCC. 3

Hypoteser 1. Udløbspumpestationen kører optimalt 2. Det kan betale sig at udskifte drevene på pumpe 3 3. Det kan betale sig at skifte motorerne til pumpe 3 4. Det kan betale sig at skifte en pumpe til en mindre, der kan tage grundlasten. Metode Delopgaver 1. Indsamle driftsdata (nuværende situation) a. Lagret målinger i. Energiforbrug ii. Koter iii. Oprindelig dimensionering b. Nye målinger i. m 3 /h ii. Moment 2. Opstille krav til nye installationer 3. Indsamle tilbud og forslag til de fire hypoteser a. Pris b. Forventet vedligeholdelse c. Reservedele d. Energioptagelse og energireduktion 4. Der vil på baggrund af indsamlede data, tilbud og løsninger, bliver beregnede på LCC. 1. Der vil blive redegjort for opbygningen og funktionen af udløbspumpestationen. 2. Der vil blive lavet en analyse af driftssituationen i dag som sammenholdes med oprindelige driftssituation. 3. Der vil bliver undersøgt forskellige tiltag i pumpestationerne i dag. 4. Mulighederne for udskiftning af en til to pumper 5. Mulighederne for udskiftning af alle pumper. 6. Interview for at klarlægge situationen i dag 7. Indhentning af tilbud. 8. Beregn LCC. 4

Bilag 2 Skitse over forrens Andy Schmidt byggeriet fra 1999 Tegning fra 5

Skifte over forløbet i forrens, med udgangspunkt i foregående regning. 6

Princip skitse, læg mærke til, at det opsparede vand i bassinet, løber til efter ristene, men løber tilbage til pumpesumpen i indløb. 7

Bilag 3 Koter over rør Andy Schmidt 8

Bilag 4 IGGS billede over forrens Andy Schmidt 9

Bilag 5 IGGS billede over pumpestationen 10

Timer Timer Timer Timer Andy Schmidt Bilag 6 Datagrundlag til brug for 2015 som reference år Pumpe 1 800,00 600,00 400,00 200,00 0,00 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Gennemsnit 2015 Måneder Pumpe 2 150,00 100,00 50,00 Gennemsnit 0,00 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Måneder 2015 Pumpe 3 1000,00 800,00 600,00 400,00 200,00 0,00 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Gennemsnit 2015 Måneder Pumpe 4 150,00 100,00 50,00 Gennemsnit 0,00 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 2015 Måneder 11

Timer Andy Schmidt Pumpe 5 200,00 150,00 100,00 50,00 0,00 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Måneder Gennemsnit 2015 Gennemsnit pumpe 1 og 3 700 600 500 400 300 200 100 0 Gennemsnit pumpe 1 og 3 2015 Gennemsnit pumpe 1 og 3 12-14 Gennemsnit pumpe 2, 4 og 5 200,00 150,00 100,00 50,00 0,00 Serie1 Serie2 12

Bilag 7 Styringsbeskrivelse for udløbsstationen 13

Bilag 8 Udvidelse af sumpen på forrens 21

Bilag 9 Udregning af % belastning af motorerne Pumpe 1 Procentsats Max ampere min ampere Antal målepunkter Procent 100-90% 325,2 292,68 398 0,76 90-80% 292,68 260,16 2558 4,91 80-70% 260,16 227,64 6975 13,38 70-60% 227,64 195,12 3947 7,57 60-50% 195,12 162,6 1735 3,33 50-40% 162,6 130,08 1224 2,35 40-30% 130,08 97,56 1138 2,18 30-20% 97,56 65,04 1026 1,97 20-10% 65,04 32,52 3346 6,42 10-0% 97,56 0 29770 57,12 Pumpe 2 Procentsats Max ampere min ampere Antal målepunkter Procent 100-90% 328,5 295,65 357 0,68 90-80% 295,65 262,8 966 1,85 80-70% 262,8 229,95 725 1,39 70-60% 229,95 197,1 1743 3,34 60-50% 197,1 164,25 263 0,50 50-40% 164,25 131,4 207 0,40 40-30% 131,4 98,55 252 0,48 30-0% 98,55 0 47604 91,34 37

Pumpe 3 Procentsats Max ampere min ampere Antal målepunkter Procent 100-90% 303,7 273,33 429 0,82 90-80% 273,33 242,96 7978 15,31 80-70% 242,96 212,59 21342 40,95 70-60% 212,59 182,22 15267 29,29 60-50% 182,22 151,85 2645 5,08 50-40% 151,85 121,48 385 0,74 40-30% 121,48 91,11 424 0,81 30-20% 91,11 60,74 421 0,81 20-10% 60,74 30,37 267 0,51 10-0% 30,37 0 2959 5,68 Pumpe 4 Procentsats Max ampere min ampere Antal målepunkter Procent 100-90% 316,4 284,76 594 1,14 90-80% 284,76 253,12 773 1,48 80-70% 253,12 221,48 240 0,46 70-60% 221,48 189,84 1501 2,88 60-50% 189,84 158,2 160 0,31 50-40% 158,2 126,56 168 0,32 40-30% 126,56 94,92 181 0,35 30-0% 94,92 0 48500 93,06 38

Pumpe 5 Procentsats Max ampere min ampere Antal målepunkter Procent 100-90% 310,1 279,09 660 1,27 90-80% 279,09 248,08 2042 3,92 80-70% 248,08 217,07 433 0,83 70-60% 217,07 186,06 1964 3,77 60-50% 186,06 155,05 285 0,55 50-40% 155,05 124,04 276 0,53 40-30% 124,04 93,03 1208 2,32 30-0% 93,03 0 45249 86,82 39

Bilag 10 Excel ark til tryk i røret. Sl nummer Tid Andy Schmidt RA0001- UPF01PU03_I RA0001-UPF01-TRYK-LEDN 1 01-09-2015 20:00:00:000 213,3 2,43 2 01-09-2015 20:00:05:000 213,4 2,73 3 01-09-2015 20:00:10:000 204,2 2,77 4 01-09-2015 20:00:15:000 200,7 2,85 5 01-09-2015 20:00:20:000 197,5 3,31 6 01-09-2015 20:00:25:000 214,5 3,21 7 01-09-2015 20:00:30:000 227,9 3,08 8 01-09-2015 20:00:35:000 233,7 3,53 9 01-09-2015 20:00:40:000 235,5 3,47 10 01-09-2015 20:00:45:000 230 3,54 11 01-09-2015 20:00:50:000 236,7 3,22 12 01-09-2015 20:00:55:000 243,2 3,06 13 01-09-2015 20:01:00:000 255,6 2,97 14 01-09-2015 20:01:05:000 248,5 2,6 15 01-09-2015 20:01:10:000 227,3 2,6 16 01-09-2015 20:01:15:000 209,9 2,88 17 01-09-2015 20:01:20:000 207,9 2,81 18 01-09-2015 20:01:25:000 203 3 19 01-09-2015 20:01:30:000 207,1 3,17 20 01-09-2015 20:01:35:000 226 3,22 21 01-09-2015 20:01:40:000 233,4 3,56 22 01-09-2015 20:01:45:000 245,3 3,49 23 01-09-2015 20:01:50:000 239,2 3,52 24 01-09-2015 20:01:55:000 243,1 3,23 25 01-09-2015 20:02:00:000 262,3 3,23 26 01-09-2015 20:02:05:000 259,3 2,72 27 01-09-2015 20:02:10:000 245,7 2,68 28 01-09-2015 20:02:15:000 218,6 2,7 29 01-09-2015 20:02:20:000 204,8 2,78 30 01-09-2015 20:02:25:000 203 2,79 31 01-09-2015 20:02:30:000 201,8 3,24 32 01-09-2015 20:02:35:000 224,3 3,08 33 01-09-2015 20:02:40:000 242,4 3,04 34 01-09-2015 20:02:45:000 258 3,55 35 01-09-2015 20:02:50:000 260,1 3,55 36 01-09-2015 20:02:55:000 263,6 3,44 37 01-09-2015 20:03:00:000 270,2 3,28 38 01-09-2015 20:03:05:000 267,1 2,91 39 01-09-2015 20:03:10:000 255,6 2,84 40

40 01-09-2015 20:03:15:000 234,2 2,59 41 01-09-2015 20:03:20:000 211,5 2,66 42 01-09-2015 20:03:25:000 204,7 2,76 43 01-09-2015 20:03:30:000 200,3 2,9 44 01-09-2015 20:03:35:000 203,8 3,09 45 01-09-2015 20:03:40:000 225,1 3,09 46 01-09-2015 20:03:45:000 247 3,07 47 01-09-2015 20:03:50:000 253,7 3,47 48 01-09-2015 20:03:55:000 259,5 3,45 49 01-09-2015 20:04:00:000 239,3 3,22 50 01-09-2015 20:04:05:000 228,6 3,09 51 01-09-2015 20:04:10:000 218 2,59 52 01-09-2015 20:04:15:000 207,7 2,72 53 01-09-2015 20:04:20:000 201,8 2,8 54 01-09-2015 20:04:25:000 198,4 2,88 55 01-09-2015 20:04:30:000 195,7 2,86 56 01-09-2015 20:04:35:000 195 2,86 57 01-09-2015 20:04:40:000 194,9 2,88 58 01-09-2015 20:04:45:000 194,2 2,98 59 01-09-2015 20:04:50:000 192,6 3,1 60 01-09-2015 20:04:55:000 187,1 3,14 61 01-09-2015 20:05:00:000 179,7 3,17 62 01-09-2015 20:05:05:000 177,6 3,11 63 01-09-2015 20:05:10:000 179,3 3,06 64 01-09-2015 20:05:15:000 184,7 3,01 65 01-09-2015 20:05:20:000 188,4 3,01 66 01-09-2015 20:05:25:000 188,9 3,01 67 01-09-2015 20:05:30:000 188,7 3,04 68 01-09-2015 20:05:35:000 188,1 3,07 69 01-09-2015 20:05:40:000 186,3 3,07 70 01-09-2015 20:05:45:000 186,2 3,05 71 01-09-2015 20:05:50:000 186,2 3,05 72 01-09-2015 20:05:55:000 186,7 3,03 73 01-09-2015 20:06:00:000 187,1 3,04 74 01-09-2015 20:06:05:000 187,5 3,04 75 01-09-2015 20:06:10:000 187,7 3,04 76 01-09-2015 20:06:15:000 187,5 3,04 77 01-09-2015 20:06:20:000 186,8 3,03 78 01-09-2015 20:06:25:000 187 3,04 79 01-09-2015 20:06:30:000 187,3 3,05 80 01-09-2015 20:06:35:000 186,7 3,05 81 01-09-2015 20:06:40:000 186,9 3,04 41

Bilag 11 Udskift fra V-Todo 42

Bilag 12 Spaltetab 47

Bilag 13 mail fra Frimodt Pedersen a/s 48

Bilag 14 mail fra Niels Winther Hansen 49

Bilag 15 Billeder af målinger på frekvensomformeren 50

Bilag 16 Rapport fra Krüger maksimal udpumpning fra Kolding forrenseanlæg 52

Bilag 17 Beregning af Flow over overløbskant 70

Bilag 18 Rørkarakteristik med ampere Da man ikke kan måle flowet direkte i røret, er sværere at bruge flowet til, at lave en rørkarakteristik. Men man kender trykket i udløbsstationen, og man kender antallet af pumper og deres forbrug i ampere. På baggrund af dette, er det muligt, at opstille en rørkarakteristik, som kan anvendes. Først måles trykket i røret efter, at det i en periode har stået stille og de er faldt ro på trykket. Som beskrevet ligger trykket på 2,98 bar. Da der er utrolig mange trykstød i røret når en pumpe ændre driftspunkt, eller når andre kobler ind og ud, er det nødvendigt, at sortere i dataene. Over en periode på et døgn er der opsamlet date hver 5. sek. Det giver 17282 1. Det tages udgangspunkt i pumpe 3, da den har kørt mest og har fået skiftet slidring og løbehjul i uge 26. Først slettes alle linjer, hvor andre pumper end pumpe 3 og flere pumper har kørt sammen med pumpe 3. Det reducere antallet af linjer til 6687. Derefter slettes alle linjer, hvor der er tryk under de 2,98 bar, da mindre tryk end dette må være trykstød. Det reducere linjerne til 4705. Jeg vælger derefter regnes et gennemsnit af tryk og ampereforbrug ud fra hhv. 45,3 2 ; 50 3 & 55 4 Hz. Dette giver 3 koordinat sæt. 184,32 Middel A 3,05 Middeltryk Ved 45,3 Hz 245,31 Middel A 3,17 Middeltryk Ved 50 Hz 295,25 Middel A 3,25 Middeltryk Ved 55Hz Da rørkarakteristikken er en andengradspolynomium, hvor parablen vil have toppunkt på ordinaten, svarende til den statiske løftehøjde. Dermed er det 4. punkt 2,98 bar ved 0 ampere. Disse fire punkter tegnes ind i vha. CAS værktøj. 1 Inkl. linjen med overskrift og første linje i dag 2 2 Mindste frekvens 3 Middel frekvens 4 Største frekvens 74

Figur 1 Kurve over foreløbige rørkarakteristik Figur 2 Punkterne indtegnet. Det ses, at rørkarakteristikken er tegnet ud fra ligningen 0,000005x 2 + 0,000404x+2,97912 Det ses også, at toppunktet ikke ligge på ordinaten, derfor regner jeg toppunktet for at finde det eksakt. Jeg finder at toppunktet ligger i punktet (40,4 ; 2,7). Tager man med i sin betragtning, at ved minimums frekvensen optager motoren 184,3A. Derfor er de 40A kun omkring 1/5 af de 183A. Det fortæller, at rørkarakteristikken ikke er 100% nøjagtig, hvilket heller ikke var formålet, men det er tæt nok på til, at man kan vurdere rørmodstanden. En rør karakteristikbestår af tryk i forhold til flowet [m3/h] ~ [l/s]. Derfor er det vigtigt at kunne sætte flowet sammen med de brugte ampere. 75

Under afprøvning, med at lave en rørkarakteristik ud fra ampere, viste der sig nogle problemer. Optaget ampere fortæller ikke noget om hvor meget vand de leverer, da det ikke vides, hvor stort spaltetabet er og dermed ikke noget om virkningsgraden på pumpen. Derudover sidder alle pumperne ikke ens i forhold til trykrøret, hvilket gør, at der forskellige rørmodstand på alle 5 pumper. De optagne ampere, er heller ikke lineære med flowet, da strøm moment, og cos(φ) følger hinanden som vist på figur 24. Figur 3 Eksempel på forholdet mellem moment, ampere og cos(φ) på en asynkronmotor. Derfor er det nødvendigt, at finde en møde, at fastlægge flowet på. 76

Bilag 19 Oversigtsbillede af indløbsstationen i Kolding 77

Bilag 20 Indløb i Agtrup Andy Schmidt 78

Bilag 21 Udløb i Sdr Bjert Andy Schmidt 79

Bilag 22 Rørkarakteristik Andy Schmidt 80

Bilag 23 Rørkarakteristik med flow og ampere 81

Bilag 24 Listepriser på drev og motor fra ABB Udklip fra mail korrespondance 82

Bilag 25 Tilbud på motor og pumpe fra Grønbech og sønner 83

Bilag 26 Tilbud og beregning op SynRM IE4 motor fra elektroservice Pumpe 1 84

Pumpe 2 85

Bilag 27 Omkostninger til programmering af drev. Udklip fra mail korrespondance 86

Bilag 28 Timepris for programmering 87

Bilag 29 LCC overbliv over drev Andy Schmidt 88

Bilag 30 LCC overbliv over motor Andy Schmidt 89

Bilag 31 datablad på KSB pumpe Andy Schmidt 90