Zarządzanie wodą deszczową: Nowy Orlean, Luizjana

Projekt:

USA Korpus Inżynieryjny Armii Stanów Zjednoczonych, modernizacja przepompowni
Nowy Orlean, Luizjana

Nowy Orlean na północy graniczy z jeziorem Pontchartrain, na południu z Zatoką Meksykańską, a przez miasto przepływa rzeka Missisipi. Gdyby nie było przepompowni, wystarczyłoby kilka centymetrów deszczu, aby zalać ten obszar.

Od czasu huraganu Katrina w 2005 r. zainwestowano miliardy w budowę nowych i modernizację istniejących przepompowni, aby zapobiec kolejnej katastrofalnej powodzi. Firma Philadelphia Gear z grupy Timken, bazując na 130-letnim doświadczeniu w projektowaniu układów napędowych, opracowuje indywidualne rozwiązania dla ponad 200 przepompowni chroniących milion trzysta tysięcy mieszkańców regionu.

Wyzwania

Systemy Philadelphia Gear przenoszą moc między silnikiem, np. elektrycznym, gazowym czy wysokoprężnym, a pompą. Transport wody deszczowej wymaga dużego poboru mocy przy dużych prędkościach, a następnie zmniejszenia mocy i niższych prędkości, aby woda mogła być bezpiecznie odprowadzana tam, gdzie powinna się znaleźć.

Każda duża przepompownia w Nowym Orleanie jest inaczej skonfigurowana w zależności od topografii, wymaganej wydajności pompowania i technologii dostępnej w momencie jej budowania. Chociaż każdy układ napędowy musi być indywidualnie zaprojektowany, to pewne rozwiązania są wspólne:

Nr 1: Wysokie ciśnienie robocze. Nowy Orlean jest położony tuż nad poziomem morza, co oznacza, że przepompownie muszą pokonywać siłę grawitacji, pompując wodę w poziomie, w pionie i do góry. Oznacza to większy moment obrotowy, większe wibracje i szybsze zużywanie się.

#2: Bardzo wysokie wymagania dotyczące cyklu życia i współczynnika obsługi. Pompy nie pracują w sposób ciągły — działają z przerwami tylko podczas ulewnych deszczy i huraganów, które powodują powodzie. Jednak operatorzy muszą dbać o bezpieczeństwo mieszkańców miast, a jednocześnie inwestycje powinny być opłacalne. Dlatego przekładnie powinny być w stanie działać przez 50 do 70 lat.

#3: Korozja i awarie w przypadku zalania przekładni. Przekładnie mogą zacząć korodować w ciągu 24 godzin po zalaniu przez wodę deszczową.

Rozwiązania:

Firma Philadelphia Gear po raz pierwszy wyposażyła nowoorleańskie przepompownie w latach 20. XX wieku, następnie pomogła zmodernizować miejską sieć przepompowni w okresie od lat 60. do 80. XX w. i ponownie tuż po Katrinie. Obecnie firma projektuje oryginalne, indywidualnie dopasowane przekładnie do nowych przepompowni oraz do wymiany starych systemów stosownie do aktualnych kryteriów konstrukcyjnych Korpusu Inżynieryjnego Armii Stanów Zjednoczonych

„Przechowujemy wszystkie nasze oryginalne rysunki i dane techniczne sprzed 100 lat” – mówi Gayle Quinlan, dyrektor ds. sprzedaży oryginalnego sprzętu na rynek gospodarki wodnej. „Jesteśmy jedynym dostawcą przekładni posiadającym tego rodzaju informacje i mogącym wykorzystać je do modernizacji silników i pomp stosownie do najnowszych wymogów”.

Quinlan wylicza, w jaki sposób Philadelphia Gear przyczynia się do łagodzenia skutków powodzi w Nowym Orleanie:

#1: Niestandardowe reduktory zębate na potrzeby projektu „Harahan Pump to the River”. Przed zakończeniem tego projektu w 2017 r. wodę deszczową z osiedli położonych nad rzeką pompowano do oddalonego o 12 km jeziora Pontchartrain. Korpus Inżynieryjny Armii Stanów Zjednoczonych zamówił bardziej wydajny, pierwszy tego typu system do pompowania wody bezpośrednio do rzeki przez wał przeciwpowodziowy. System jest w stanie przepompować opad do 23 cm w ciągu 24 godzin.

Firma Philadelphia Gear zaprojektowała na zamówienie trzy prostopadłe reduktory zębate z podwójną redukcją, z zapasowymi systemami smarowania, monitorowania i oprzyrządowania w celu ochrony systemu w przypadku awarii sprzętu — oraz zapewniła wsparcie techniczne podczas wydłużonego okresu rozruchu.

nr. 2: Wysokowydajne przekładnie zębate działały w warunkach zalania po huraganie Katrina. Pompy wyposażone w przekładnie Philadelphia Gear na stacji nr. 19, zbudowane 16 lat wcześniej, były ostatnimi, które działały po huraganie. „Przez trzy tygodnie nasze całkowicie zalane systemy pomagały osuszyć miasto” – wspomina Quinlan. „Pracowały pod ogromnym obciążeniem, ponieważ znajdowały się w jednym z najniższych naturalnych punktów odwadniających, a mimo tego nadal działały bez problemów”.

Firma Philadelphia Gear pomogła w osuszeniu i inspekcji systemów, a następnie przywróceniu ich do pierwotnego stanu. Systemy te nadal działają i przetrwały huragan Ida w 2021 roku.

#3: Modernizacja systemów w ramach dużych projektów modernizacyjnych. Jedna z najstarszych i największych przepompowni w Nowym Orleanie, Elmwood, została zmodernizowana w 2019 roku. Firma Philadelphia Gear zmodernizowała wszystkie przekładnie, łożyska i układy smarowania we wszystkich ośmiu pompach stosownie do nowych wymagań dotyczących prędkości obrotowej silnika i przełożenia.

Inżynierowie firmy nadal pomagają Korpusowi Inżynierów Armii Stanów Zjednoczonych w zabezpieczeniu przepompowni przed zniszczeniem w razie huraganu. „Nasze usprawnienia idą w ślad za ich usprawnieniami” – mówi Quinlan. „Jeśli wydłużają rury tłoczne, wymaga to większej wydajności pompowania, co oznacza mocniejsze silniki i inne przekładnie. Zwykle możemy dokonywać usprawnień w ramach obecnej konstrukcji”.

Korzyści

Nr 1: Niezawodność. Quinlan, która za rok ma przejść na emeryturę, niedawno przeprowadziła inspekcję oryginalnych przekładni zainstalowanych w przepompowni zbudowanej zanim przyszła na świat. Systemy nadal działały prawidłowo, ale wymagają remontu. Przekładnie zębate do zastosowania w gospodarce wodnej są rutynowo projektowane tak, aby działały bezawaryjnie nawet przez 70 lat.

Nr 2: Wydajność.Podczas huraganu liczy się każda sekunda. Pompy muszą szybko przenosić wodę, aby zapobiec zalaniu i zapewnić możliwość przejazdu służbom ratowniczym. „Możemy kierować moc w dowolnym kierunku dzięki przekładniom kątowym, poziomym i pionowym, zwiększając skuteczność i wydajność systemów” – mówi Quinlan. „Nie ograniczają nas klasyfikacje, moc ani kierunek. To unikalna cecha naszej firmy”.

Nr 3: Oszczędność. Wydajne i niezawodne przekładnie zmniejszają koszty konserwacji i pomagają unikać kosztownych zniszczeń w razie powodzi. Ponieważ systemy Philadelphia Gear zachowują swoje właściwości nawet po dziesięcioleciach eksploatacji, ich naprawa i modernizacja jest tańsza od zakupu nowych systemów.

Wyniki

Philadelphia Gear współpracuje z Korpusem Inżynieryjnym Armii Stanów Zjednoczonych w zakresie modernizacji przepompowni. Przy tak rozległej i kapitałochłonnej sieci przepompowni modernizacje wymagają czasu, zasobów i znacznych środków finansowych.

W niektórych projektach, w których nowe przekładnie dostarczyli inni producenci, Korpus Inżynieryjny Armii Stanów Zjednoczonych poprosił firmę Philadelphia Gear o ponowną ich wymianę.

„W jednym przypadku wymieniamy sprzęt używany dopiero od trzech lat” – mówi Quinlan. „Zwrócili się do nas, ponieważ wiedzą, że mamy doświadczenie i możliwości, aby to naprawić. A dzięki nowym rozwiązaniom elektrycznym rozszerzyliśmy zakres tego, co możemy zrobić dla Korpusu Armii i naszej miejskiej bazy przepompowni”.

____________________________________________________________________

Dowiedz się więcej o doświadczeniu Philadelphia Gear w zakresie gospodarki wodnej tutaj.

Gayle Quinlan wyjaśnia, w jaki sposób firma Philadelphia Gear z grupy Timken pomaga chronić jeden z największych ekosystemów bagiennych na świecie: Park Narodowy Everglades na Florydzie.

Published: 2022/03/17