Aantal pompen en aansturing

In de meeste grote gemalen staan meerdere pompen. Zo kan een gemaal een pomp en een reservepomp hebben als back-up bij storingen of verschillende pompen hebben die stapsgewijs of continu worden geregeld. Voor gemengde rioolstelsels is het eenvoudigste voorbeeld een DWA-pomp en een extra pomp die inschakelt als het waterpeil in de gemaalkelder boven een bepaald (met HWA-condities samenhangend) peil komt. In veel nieuwe(re) gemalen worden de pompen gestuurd om een bepaald peil te handhaven. Bij een stijgende waterstand gaat de pompcapaciteit omhoog, bij een dalende waterstand gaat de pompcapaciteit omlaag (toerenregeling). In feite is dit een vorm van Real Time Control (automatische sturing, gebruikmakend van variabele, actuele meetgegevens en hiërarchische sturingsregels). Als u kiest voor een gedetailleerde modellering, moet u een dergelijke regeling ook verdisconteren.

De geometrie van de gemaalkelder

Veel oudere gemalen hebben een vrij grote gemaalkelder. Dit hangt samen met het feit dat in het verleden pompen peilgeschakeld waren (in- en uitslagpeil). Om te voorkomen dat de (elektro)motoren te veel zouden slijten, werd bij het ontwerp van de gemaalkelder rekening gehouden met een maximaal toelaatbare schakelfrequentie onder DWA-omstandigheden (vaak maximaal 4 per uur). Hierdoor werden de gemaalkelders vrij groot. Het is belangrijk om het verloop van het gemaalkelderoppervlak als functie van de hoogte juist in het te brengen, zodat u het waterpeil correct berekent als er meer water in het systeem komt. Dit heeft immers direct invloed op de aansturing van het gemaal. N.B. In dit verband is ook de juiste modellering van (overstort)putten in het hele systeem van belang.

Werkpunt

De achterliggende bepaalt in sterke mate het functioneren van een gemaal. Dit heeft gevolgen voor de modellering van de werking van de pompen. Een pomp heeft een pompkarakteristiek, die aangeeft wat de opvoerhoogte is als functie van het . Parallel daaraan heeft een persleiding een leidingkarakteristiek, die het verband geeft tussen het debiet en de leidingweerstand. Als u deze karakteristieken in een figuur uitzet, kunt u het werkpunt, het snijpunt van beide karakteristieken, bepalen (zie figuur A).

Figuur A Pompkarakteristiek, leidingkarakteristiek en werkpunt

De leidingkarakteristiek kent twee soorten opvoerhoogten:

de statische opvoerhoogte: het verschil van de waterstand in de gemaalkelder en de waterdruk of waterstand aan het eind van de persleiding;
een dynamische opvoerhoogte, die de stromingsweerstand (wandwrijving en lokale verliezen van balkeerkleppen, afsluiters, etc.) van de leiding vertegenwoordigt.

Verschuiving van het werkpunt

Bij een dalende waterstand in de gemaalkelder neemt de statische opvoerhoogte dus toe, waarmee ook het werkpunt van de pomp wijzigt (zie figuur B). Figuur B geeft een voorbeeld van de schematisering van een (peilgestuurd) gemaal met daarin:

de gemaalkelder;
in- en uitslagpeil van de pomp en/of de RTC-regels voor de pompaansturing;
de hoogteligging van het uiteinde van de persleiding;
de Q-H-karakteristiek van de persleiding;
de pompkarakteristiek.

Figuur C Schema parallelle pompen in een gemaal.

Figuur D Werkpunt twee pompen in parallel opstelling op een enkelvoudige persleiding

Effect luchtinsluiting op werkpunt

Gas- of luchtophopingen in persleidingen kunnen de leidingkarakteristiek zeer negatief beïnvloeden, waardoor het debiet sterk terugloopt. In extreme gevallen functioneert een gemaal zelfs helemaal niet meer.

Meer informatie vindt u in het gratis te downloaden Handboek Hydraulisch Ontwerp en Beheer Afvalwaterpersleidingen.

Gemalen als onderdeel van een rioleringsmodel