EP1529889A1 - Procédé de curage d'une canalisation et groupe motopompe particulièrement adapté à ce procédé - Google Patents

Procédé de curage d'une canalisation et groupe motopompe particulièrement adapté à ce procédé Download PDF

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EP1529889A1 EP04292393A EP04292393A EP1529889A1 EP 1529889 A1 EP1529889 A1 EP 1529889A1 EP 04292393 A EP04292393 A EP 04292393A EP 04292393 A EP04292393 A EP 04292393A EP 1529889 A1 EP1529889 A1 EP 1529889A1
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B08—CLEANING
    • B08B—CLEANING IN GENERAL; PREVENTION OF FOULING IN GENERAL
    • B08B9/00—Cleaning hollow articles by methods or apparatus specially adapted thereto 
    • B08B9/02—Cleaning pipes or tubes or systems of pipes or tubes
    • B08B9/027—Cleaning the internal surfaces; Removal of blockages
    • B08B9/032—Cleaning the internal surfaces; Removal of blockages by the mechanical action of a moving fluid, e.g. by flushing
    • B08B9/0321—Cleaning the internal surfaces; Removal of blockages by the mechanical action of a moving fluid, e.g. by flushing using pressurised, pulsating or purging fluid
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E03—WATER SUPPLY; SEWERAGE
    • E03F—SEWERS; CESSPOOLS
    • E03F9/00—Arrangements or fixed installations methods or devices for cleaning or clearing sewer pipes, e.g. by flushing

Definitions

  • Sewer discharges are not clear waters but waters charged with various particles of variable size (of faecal origin, detergents, greasy etc .).
  • the flow is gravitarily from the source of effluent at the treatment plant by collectors installed with a slope predefined during civil engineering.
  • the water velocity is maintained higher than 0.6 m / sec by calculating the flow of the lifting pumps taking into account the various pressure drops and the diameter of the pipeline connecting the station to the general collector. In this case, when the lift pumps are operating, the water velocity is sufficient so that there are no deposits in the pipeline.
  • flushing systems are installed upstream sections of collectors with a low slope.
  • the principle is to store a large reserve of water and release it sharply into the collector. This "water plug” fills the section of the piping increasing punctually the pressure and the speed of water above 0.6 m / sec. and leads in its passage the possible deposits.
  • the invention is a method of cleaning a pipe more efficient than previous methods, including a better modulation of the cleaning stream of the pipe and which accommodates as cleaning fluid effluents themselves.
  • the process of cleaning a pipe in which one pushes back in the pipeline by a pump, including the discharge pipe leads into a diversion of the pipeline, a first volume of liquid under pressure at a rate and for a duration such as liquid occupies a whole section of the pipeline is characterized in that one interrupts this repression of the first volume then, less than 10 seconds and preferably less than 5 seconds after the end of sending the first volume, the pump is forced back into the pipe, a second volume of liquid under pressure, at a rate and for a duration such that liquid occupies a whole straight section of the pipeline.
  • we repress less than 10 seconds and preferably less than 5 seconds after the end of this refoulement of the second volume, in the pipeline by the pump a third volume of liquid under pressure, at a rate and for a duration such that liquid occupies a whole straight section of the pipeline.
  • the discharge pressure may be in particular between 1 and 2 bar.
  • the liquid can be water, effluents, a suspension aqueous.
  • the invention also relates to a pump unit comprising an AC motor intended to drive a pump at a given speed, and characterized in that the motor is powered via a frequency converter and, preferably the motor operates, at the given speed, at a point, of the magnetic induction curve of the motor as a function of the effective intensity of the supply current, away from saturation.
  • the frequency converter is integrated with the manufacturing pump.
  • Figure 1 is a diagram of a cleaning system of a pipe by a method according to the invention.
  • FIG. 2 represents in FIG. 2 a, the characteristic curve of a pump and in Figure 2b in a corresponding manner, the variation of induction of the motor which drives the pump according to the intensity of the power supply.
  • another pump unit comprising a pump 5, a motor 6, a frequency converter 7, and an analysis circuit 8 including phi cosine engine, all being powered by a supply line 9 in an alternating current connected to the network.
  • the pump unit 5 to 8 is placed in a pit 10 filled with effluents E. Its discharge pipe 11 opens into a branch 12 whose other end opens into the collector C.
  • the pump unit 5 to 8 has the characteristics illustrated in FIGS. Figures 2a and 2b.
  • FIG. 2a gives the pump pressure on the y-axis flow function on the abscissa (the pressure being the head total).
  • the motor 6 When the motor 6 is powered at a frequency of 100 Hz, the The characteristic curve is curve I. At 50 Hz, curve II is shown. The flow Nominal at 50 Hz is Q1 nom.50Hz. At 100 Hz, it goes to the value indicated on the curve by Q2 name. 100 Hz, the corresponding pressures being respectively H (50 Hz) and H (100 Hz). Like the power of the pump is proportional to the cube of the speed or frequency one can to obtain a considerable cork. And this is possible as shown in the Figure 2 b because, while at the flow Q1 name.

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Abstract

Dans ce procédé de curage d'une canalisation C, on refoule par un groupe motopompe 5 à 8, une première quantité d'eau, puis quelques secondes plus tard, on refoule dans la canalisation C par le groupe motopompe 5 à 8 une deuxième quantité d'eau. <IMAGE>

Description

[001]Les effluents, en provenance des communautés urbaines ou des sites industriels, sont transférés vers les stations de traitement par des collecteurs de fort diamètre.
[002]Les rejets d'égouts, ne sont pas des eaux claires, mais des eaux chargées de diverses particules de tailles variables (d'origines fécales, lessivielles, grasses etc....).
[003]En général, l'écoulement se fait gravitairement de la source des effluents à la station de traitement par des collecteurs installés avec une pente prédéfinie lors du génie civil.
[004]Afin que ces particules ne se déposent pas dans les tuyauteries, les règles de l'art imposent que la vitesse d'écoulement soit supérieure à 0,6 m/sec.
[005]Pour les stations de relevage installées en contre bas des collecteurs, la vitesse d'eau est maintenue supérieure à 0,6 m/sec par le calcul du débit des pompes de relevage en tenant compte des diverses pertes de charge et du diamètre de la canalisation reliant la station au collecteur général. Dans ce cas, lorsque les pompes de relevage fonctionnent, la vitesse d'eau est suffisante pour qu'il n'y ait pas de dépôts dans la canalisation.
[006]Du fait de la non-simultanéité des rejets, la vitesse d'écoulement dans le collecteur de rue n'est pas constante et peut être très inférieure à la vitesse nécessaire pour entraíner les dépôts. De plus, pour des raisons de géographie locale, il n'est pas toujours possible de respecter les pentes théoriques et la vitesse d'écoulement se trouve réduite laissant la possibilité de dépôts lors des faibles débits.
[007]Pour pallier l'encrassement des tuyauteries par des dépôts, des systèmes de chasse d'eau sont installés en amont des tronçons de collecteurs présentant une faible pente. Le principe consiste à stocker une réserve d'eau importante et la libérer brusquement dans le collecteur. Ce "bouchon d'eau" remplit la section de la tuyauterie augmentant ponctuellement la pression et la vitesse d'eau au-dessus de 0,6 m/sec. et entraíne dans son passage les éventuels dépôts.
[008]Le dispositif de "Chasse d'eau" bien que très efficace ne permet pas de moduler le flux de nettoyage.
[009]Une variante consiste à démarrer une pompe de relevage de fort débit pour fournir brutalement un flux important.
[010]Ces deux solutions présentent les inconvénients suivants : manque de souplesse pour le premier et groupe de forte puissance pour le second. Gaspillage d'eau propre dans les deux cas.
[011]L'invention vise un procédé de curage d'une canalisation plus efficace que les procédés antérieurs, permettant notamment une meilleure modulation du flux de nettoyage de la canalisation et qui s'accommode comme fluide de nettoyage des effluents eux-mêmes.
[012]Le procédé de curage d'une canalisation, dans lequel on refoule dans la canalisation par une pompe, dont la tubulure de refoulement débouche dans une dérivation de la canalisation, un premier volume de liquide sous pression à un débit et pendant une durée tels que du liquide occupe toute une section de la canalisation est caractérisé en ce que l'on interrompt ce refoulement du premier volume puis, moins de 10 secondes et de préférence moins de 5 secondes après la fin de l'envoi du premier volume, on refoule par la pompe dans la canalisation, un deuxième volume de liquide sous pression, à un débit et pendant une durée tels que du liquide occupe toute une section droite de la canalisation. De préférence, après la fin du refoulement du deuxième volume, on refoule, moins de 10 secondes et de préférence moins de 5 secondes après la fin de ce refoulement du deuxième volume, dans la canalisation par la pompe un troisième volume de liquide sous pression, à un débit et pendant une durée tels que du liquide occupe toute une section droite de la canalisation.
[013]La pression de refoulement peut être comprise notamment entre 1 et 2 bar. Le liquide peut être de l'eau, des effluents, une suspension aqueuse.
[014]Par ces refoulements successifs, à peu d'intervalle dans le temps, on crée dans la canalisation, un effet de vagues particulièrement efficace. Le premier refoulement envoie dans la canalisation un premier volume d'eau ou bouchon ayant une vitesse d'eau suffisante pour balayer les dépôts. Lors du laps de temps qui s'écoule entre le refoulement du premier volume et celui du deuxième volume, il se crée une dépression en amont du premier bouchon qui amplifie l'action du bouchon suivant par effet d'aspiration. En répétant plusieurs fois ces refoulements, il se forme une vague dont l'effet de nettoyage est bien plus efficace qu'un seul passage d'eau. L'action est d'autant plus efficace que la canalisation est pleine d'eau, car un phénomène de surpression accélère encore le nettoyage.
[015]Pour une canalisation horizontale de 0,07 m2 de section, on a obtenu de bons résultats pour un débit compris entre 140 et 170 m3/h et pendant une durée comprise entre 2 secondes et 5 secondes.
[016]Suivant un perfectionnement, lors du premier refoulement, on mesure la perte de charge dans la canalisation et si elle est supérieure à une valeur donnée, on procède au deuxième refoulement et de préférence au troisième refoulement. On peut mesurer la perte de charge notamment par le cosinus phi du moteur. Si donc le premier refoulement a été suffisamment efficace, on peut se dispenser des suivants. Le curage peut être ainsi bien modulé en fonction de l'état de la canalisation.
[017]L'invention vise aussi un groupe motopompe comprenant un moteur à courant alternatif destiné à entraíner une pompe à une vitesse donnée, et caractérisé en ce que le moteur est alimenté par l'intermédiaire d'un convertisseur de fréquence et, de préférence, le moteur fonctionne, à la vitesse donnée, en un point, de la courbe de l'induction magnétique du moteur en fonction de l'intensité efficace du courant d'alimentation, éloigné de la saturation.
[018]Alors que, normalement, on fait travailler un moteur entraínant une pompe d'une groupe motopompe à la saturation magnétique en sorte que si l'on augmente la fréquence de son courant d'alimentation, on ne disposera pas du couple correspondant à cette augmentation de fréquence, suivant l'invention, on utilise un moteur qui n'est pas saturé et donc surdimensionné mais qui permet de bien obtenir cette augmentation de vitesse et de puissance quasiment instantanément par variation de la fréquence du courant d'alimentation. Le moteur a une grande dynamique en sorte qu'en moins de 10 secondes et notamment en moins de 5 secondes, la pompe du groupe motopompe peut donner une augmentation de débit considérable comme cela est nécessaire pour former les bouchons suivant l'invention.
[019]Pour des raisons de simplicité de manipulation chez l'utilisateur, on préfère que le convertisseur de fréquence soit intégré à la pompe de fabrication.
[020]Aux dessins annexés, donnés uniquement à titre d'exemple :
[021]la figure 1 est un schéma d'une installation de curage d'une canalisation par un procédé suivant l'invention, et
[022]la figure 2 représente à la figure 2 a, la courbe caractéristique d'une pompe et à la figure 2 b d'une manière correspondante, la variation de l'induction du moteur qui entraíne la pompe en fonction de l'intensité du courant d'alimentation.
[023]Dans la canalisation C par exemple d'un diamètre de 300 mm, débouchent deux dérivations 1, 2 alimentées par respectivement deux groupes motopompes, 3, 4 de relevage des effluents, associés respectivement à des bâtiments qui ne sont pas représentés. Ces groupes motopompes 3 et 4 sont du type normal, c'est-à-dire que le moteur à courant alternatif qui entraíne la pompe fonctionne à la vitesse de rotation prévue pour la pompe à la saturation de la courbe de l'induction magnétique du moteur en fonction de l'intensité efficace du courant d'alimentation (du type de la courbe A à la figure 2 b).
[024]Or, suivant l'invention, il est prévu un autre groupe motopompe comportant une pompe 5, un moteur 6, un convertisseur de fréquence 7, et un circuit 8 d'analyse notamment du cosinus phi du moteur, le tout étant alimenté par une ligne 9 d'alimentation en un courant alternatif relié au réseau. Le groupe motopompe 5 à 8 est placé dans une fosse 10 emplie d'effluents E. Sa tubulure 11 de refoulement débouche dans une dérivation 12 dont l'autre extrémité débouche dans le collecteur C .
[025]Le groupe motopompe 5 à 8 a les caractéristiques illustrées aux figures 2 a et 2 b.
[026]La figure 2 a donne la pression de la pompe en ordonnée en fonction du débit en abscisse (la pression étant la hauteur manométrique totale). Lorsque le moteur 6 est alimenté à une fréquence de 100 Hz, la courbe caractéristique est la courbe I. A 50 Hz, on a la courbe II. Le débit nominal à 50 Hz est Q1 nom.50Hz. A 100 Hz, il passe à la valeur indiquée sur la courbe par Q2 nom. 100 Hz, les pressions correspondantes étant respectivement de H (50 Hz) et de H (100 Hz). Comme la puissance de la pompe est proportionnelle au cube de la vitesse ou de la fréquence, on peut obtenir un bouchon considérable. Et cela est possible comme le montre la figure 2 b parce que, alors que au débit Q1 nom. 50 Hz, on se trouve en un point, de la courbe de l'induction magnétique du moteur en fonction de l'intensité efficace du courant d'alimentation, qui est loin de la saturation, on atteint cette saturation, seulement pour une fréquence de 100 Hz, à savoir le point B (100 Hz), (courbe B en trait plein à la figure 2 b).
[027]Pour une vitesse de curage naturel de 0,66 m/sec. et une canalisation de diamètre 300 mm (soit une section de 0,07 m2), le débit d'effluents nécessaire pour assurer cette vitesse d'écoulement est : Q = Vitesse x Section de la canalisation Q = 0,66 x 0,07 x 3600 = 166 m3/h.
[028]Pour constituer un "bouchon" d'eau remplissant totalement la section de la canalisation sur 1 m de longueur, il faut fournir une quantité d'eau équivalente à une longueur de 2 m (ceci afin de compenser le temps de remplissage progressif de la section de la canalisation. A remarquer que, plus la canalisation est obstruée, plus ce temps de constitution du bouchon est rapide).
[029]Soit un volume d'effluents de 2 m x 0,07 m2 = 0,140m3.
[030]Pour une pompe de 166 m3/h, le temps de fonctionnement nécessaire sera donc : 0,140 x 3600/166 = 3 secondes.
[031]Le volume utile de la cuve de la pompe de relevage étant choisi de 1 m3, cette réserve permet de créer une série de 7 "bouchons" consécutifs (1 m3/0, 140 m3 = 7) d'une durée de 3 secondes se succédant avec un intervalle de 3 à 10 secondes afin que chaque "bouchon" bénéficie de la dépression créée, dans le collecteur, par le "bouchon" précédent.
[032]Le temps durant lequel la pompe doit fournir ce débit est court ainsi que la puissance fournie par le moteur. Il est donc possible de choisir un assemblage "moto variateur/pompe" capable de correspondre à ces caractéristiques pendant 3 secondes sous une fréquence de 100 Hz par exemple et d'assurer le fonctionnement courant de la station de relevage sous une fréquence nominale de 50 Hz.

Claims (7)

  1. Procédé de curage d'une canalisation par refoulement par une dérivation à l'aide d'une pompe dont la tubulure de refoulement débouche dans la dérivation, d'un premier volume de liquide sous pression à un débit et pendant une durée tels que du liquide occupe toute une section de la canalisation, caractérisé en ce que l'on interrompt ce refoulement de premier volume puis, moins de 10 secondes et de préférence moins de 5 secondes après la fin du refoulement du premier volume, on refoule par la pompe dans la canalisation un deuxième volume de liquide sous pression, à un débit et pendant une durée tels que du liquide occupe toute une section droite de la canalisation, de manière à former une vague.
  2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que moins de 10 secondes et de préférence moins de 5 secondes après la fin du refoulement du deuxième volume, on refoule par la pompe dans la canalisation un troisième volume de liquide sous pression, à un débit et pendant une durée tels que du liquide occupe toute une section droite de la canalisation.
  3. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que lors du premier refoulement, on mesure la perte de charge dans la canalisation et, si elle est supérieure à une valeur donnée, on procède au refoulement suivant.
  4. Procédé suivant la revendication 3, caractérisé en ce que l'on mesure la perte de charge par le cosinus phi du moteur de la pompe.
  5. Procédé suivant l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'on utilise comme pompe un groupe motopompe comprenant un moteur (6) à courant alternatif destiné à entraíner une pompe (5) à une vitesse donnée, le moteur (6) étant alimenté par l'intermédiaire d'un convertisseur (7) de fréquence.
  6. Procédé suivant la revendication 5, caractérisé en ce que le convertisseur (7) est intégré au groupe motopompe.
  7. Procédé suivant la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce que l'on fait fonctionner le moteur (6) à la vitesse donnée en un point, de la courbe de l'induction magnétique du moteur (6) en fonction de l'intensité efficace du courant d'alimentation, éloigné de la saturation.
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