사례 연구
빗물 관리: 루이지애나주 뉴올리언스
프로젝트:
미국 육군 공병대 펌프장 업그레이드
루이지애나주 뉴올리언스
뉴올리언스는 북쪽으로 폰차트레인 호수, 남쪽의 멕시코만, 도시를 가로질러 흐르는 미시시피 강으로 둘러싸여 있습니다. 펌프장이 없다면 1인치의 강우량으로도 범람할 수 있는 지역입니다.
2005년 허리케인 카트리나 이후에 또 다른 홍수 재앙을 방지하기 위해 새롭게 보수된 펌프장에 수십억 달러가 투자되었습니다. 팀켄의 Philadelphia Gear는 130년간의 동력 전달 전문 지식을 적용하여 이 지역의 130만 주민을 보호하는 200개 이상의 펌프장을 위한 맞춤형 솔루션을 제공합니다.
문제
Philadelphia Gear 시스템은 전기 모터, 가스 또는 디젤 엔진과 같은 구동체와 펌프 사이에 동력을 전달합니다. 빗물을 옮기려면 고속의 동력 입력이 필요하며, 그다음으로 전력을 줄이고 속도를 줄여 필요한 곳으로 물을 안전하게 빨아들여야 합니다.
뉴올리언스 대형 펌프장은 지형, 펌핑 요건 및 설치 당시 기술에 따라 각각 다르게 구성됩니다. 이를 위해서는 모든 기어 구동 시스템에 대한 맞춤형 설계가 필요하지만, 이러한 일반적인 문제가 있습니다.
#1: 높은 작동 압력. 뉴올리언스의 낮은 고도로 인해 펌프장에서는 중력을 무시하고 물을 수평이나 수직으로 올리기 위해 물을 펌핑해야 하는 경우가 많습니다. 이는 회전력, 진동 및 마모를 증가시킵니다.
#2: 극단적인 수명 주기 및 서비스 요소 요건. 펌프는 끊임없이 작동하지 않고 홍수를 일으키는 폭우와 폭풍우의 경우에만 간헐적으로 작동합니다. 그러나 운영자는 도시 인구를 안전하게 지키고 좋은 투자 수익을 기대해야 합니다. 따라서 기어 드라이브는 50~70년 동안 잠재적으로 작동하도록 과도하게 설계되어야 합니다.
#3: 기어 드라이브가 물에 잠길 때의 부식 및 조기 고장. 홍수에 잠겼던 기어 드라이브는 마른 지 24시간 이내에 부식 손상이 발생할 수 있습니다.
해결책:
Philadelphia Gear는 1920년대에 처음으로 뉴올리언스 펌프장을 설치했으며 1960년대부터 80년대까지, 그리고 카트리나 직후에 다시 뉴올리언스 펌프장 네트워크의 현대화를 도왔습니다. 오늘날, 팀켄은 새로운 펌프 설치를 위한 독창적인 맞춤형 기어 드라이브를 설계하고 미 육군 공병대의 진화하는 설계 기준을 충족하기 위해 기존 기어 드라이브를 재설치합니다.
“우리는 100년 전의 원본 도면과 기술 데이터를 모두 가지고 있습니다.” 수질 관리 시장 장비의 영업 이사인 Gayle Quinlan은 말합니다. “우리는 이러한 정보를 검색하고 최신 엔진 및 펌프 요건을 업그레이드 제작에 활용할 수 있는 유일한 기어 드라이브 공급업체입니다.”
Quinlan은 뉴올리언스의 홍수 완화에 대한 Philadelphia Gear의 가장 중요한 기여로 다음 예를 꼽습니다:
#1: Harahan Pump to the River 프로젝트를 위한 맞춤형 기어 감속기. 본 프로젝트가 2017년에 완료되기 전에는 강 인접 지역의 빗물을 Pontchartrain 호수로 펌핑되기 전까지 7마일이나 옮겨야 했습니다. 미 육군 공병대는 제방과 강에서 물을 직접 펌핑하기 위해 보다 효율적인 동급 최초의 시스템을 의뢰했습니다. 이 시스템은 24시간 동안 최대 9인치의 강우량을 처리합니다.
Philadelphia Gear는 장비 고장 시 시스템을 보호하기 위해 이중 윤활, 모니터링 및 계측 시스템을 갖춘 3개의 이중 감속 직각 기어 감속기를 맞춤 설계했으며 확장된 시동 기간 동안 기술 지원을 제공했습니다.
#2: 허리케인 카트리나 이후로 수중에서 작동하는 고성능 기어 드라이브. 16년 전 건설된 19번 펌프장에 있으며 Philadelphia Gear가 장착된 펌프는 폭풍 이후에 마지막으로 가동되었습니다. “이 펌프는 우리 부대와 함께 3주 동안 물속에서 계속해서 함께하며 도시의 배수를 도왔습니다.” Quinlan은 회상합니다. “가장 낮은 자연 배수 지점 중 하나에 위치했기에 큰 압력을 받았지만 여전히 문제 없이 작동했습니다.”
Philadelphia Gear는 장치 사이펀 및 검사를 도왔고 나중에 새것과 같은 상태로 수리되었습니다. 이 장치는 오늘날에도 여전히 사용 중이며 2021년에는 허리케인 아이다를 견뎌냈습니다.
#3: 대규모 재설치 프로젝트를 지원하기 위한 시스템 업그레이드. 뉴올리언스의 최고이자 최대 펌프장 중 하나인 Elmwood 펌프장은 2019년에 현대화되었습니다. Philadelphia Gear는 8개 펌프 전체의 새로운 엔진 속도 및 비율 요구 사항을 충족하기 위해 모든 기어링, 베어링 및 윤활 시스템을 업그레이드했습니다.
회사 엔지니어들은 치명적인 폭풍 피해에 대비하여 펌프장을 강화하는 미 육군 공병대를 계속해서 돕고 있습니다. “업그레이드 결과를 통해 업그레이드를 수행하죠.” Quinlan이 말합니다. “배출 배관을 길게 하려면 펌핑 용량하을 늘려야 하며, 이는 엔진과 기타 기어링을 강력하게 해야 함을 의미합니다. 우리는 일반적으로 기존 설계 범위 내에서 업그레이드할 수 있습니다.”
장점
#1: 신뢰성. 내년에 은퇴할 예정인 Quinlan은 최근 자신이 태어나기 전에 지어진 펌프장에 설치된 기존 기어 드라이브를 검사했습니다. 장치는 여전히 제대로 작동했으며 재설치가 예정되어 있었습니다. 홍수 관리를 위한 기어 드라이브는 최대 70년 동안 고장 없이 작동하도록 규칙적으로 가공됩니다.
#2: 효율성. 허리케인 상황에서는 1분 1초가 중요합니다. 홍수를 방지하고 응급대원의 도로 접근을 돕기 위해 펌프는 물을 빠르게 이동시켜야 합니다. “더 효율적인 설계와 작동을 위해 직각, 수평 및 수직 기어를 사용하여 동력을 모든 방향으로 휘어지게 할 수 있습니다.” Quinlan은 말합니다. “우리는 등급, 동력 또는 방향에 의해 제한되지 않습니다. 이것이 우리 활동의 고유한 특징입니다.”
#3: 비용 효율성. 효율적이고 안정적인 기어 드라이브는 유지 보수 비용을 줄이고 막대한 홍수 피해 비용을 방지합니다. Philadelphia Gear 장치는 수십 년 동안 작동한 후에도 무결성을 유지하기 때문에 새 장치를 구입하는 것보다 수리 및 업그레이드를 하는 것이 경제적인 대안입니다.
결과
Philadelphia Gear는 펌프 스테이션 업그레이드에 대해 미 육군 공병대와 계속 협력하고 있습니다. 이처럼 방대하고 자본 집약적인 펌프장 네트워크에서의 재설치에는 시간, 자원 및 상당한 자금이 필요합니다.
다른 기어 드라이브 공급업체가 재설치 프로젝트를 관리하는 일부 경우에, 미 육군 공병대는 궁극적으로 Philadelphia Gear에게 장비를 다시 교체하도록 요청했습니다.
“3년밖에 안 된 장비를 교체하는 사례는 한 번 뿐이었습니다.” Quinlan이 이야기합니다. “그것을 바로잡을 수 있는 경험과 능력이 있다는 것을 알고 있기 때문에 우리에게 요청한 것입니다. 또한, 전력 기술을 추가로 육군 군단과 시립 시설을 위해 할 수 있는 당사의 업무 범위가 확장되었습니다.”
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여기서 Philadelphia Gear의 수질 관리 전문성에 대해 자세히 알아보십시오.
Gayle Quinlan은 팀켄의 Philadelphia Gear 드라이브가 세계 최대 습지 생태계 중 한 곳인 플로리다 에버글레이즈를 보존하는데 어떠한 도움을 주는지 설명합니다. .
Published: 2022/03/17