수처리에는 펌핑 스테이션이 필수라는 말을 하고 싶을 수도 있습니다. 이러한 시스템은 다양한 폐수 처리 및 정화 단계를 거치면서 대량의 물을 순환시키기 때문에 고장이 잦고 에너지 소비량이 매우 높습니다. Festo는 이와 같은 "문제아"에 대처하기 위해 안전하고 에너지 효율적인 자동화 솔루션을 개발했으며, 이는 전 세계에서 이미 수백 번의 검증을 거쳤습니다. 여기에서 핵심은 체크 밸브입니다. 이는 Festo 제품을 사용하여 작업할 때에는 전혀 필요하지 않습니다.
폐수 처리장에서 끊임없이 작동하는 펌프는 엄청난 양의 물을 이동시킵니다. 이를 위해서는 거대한 기계가 필요하며, 그만큼 전력 소비량도 커집니다. 폐수 처리장의 에너지 소비량이 도시 전력 비용의 최대 20%를 차지한다는 것은 놀라운 일이 아닙니다. 주된 원인은 가압 비용이며, 두 번째 비용 동인은 펌핑 스테이션입니다. 구식 기술을 사용하는 경우 특히 큰 비용이 듭니다. 특히 다수의 펌프가 동시에 작동하는 경우, 그리고 이중화를 위해 더 많은 펌프를 대기 상태로 유지해야 하는 경우가 여기에 해당합니다.
에너지 효율적인 프로세스가 요구되고 있고 점점 더 촉진되고 있다는 점은 분명합니다. 우리는 경험을 통해, 대부분의 시스템에 에너지를 크게 절약할 수 있는 잠재력이 있음을 알고 있습니다. 먼저 기존의 펌핑 스테이션을 살펴 보겠습니다. 또는 바로 Festo 솔루션으로 건너뛸 수 있습니다.
오늘날에도 많은 폐수 처리장과 급수 시설의 펌핑 스테이션은 기존과 같이 기계식 체크 밸브로 보호되고 있습니다. 기본적으로 체크 밸브는 펌프가 정지 상태일 때 물이 역류하는 것을 방지해야 합니다. 그러나 기계식 체크 밸브를 사용하는 솔루션에는 여러 가지 단점이 있습니다. 무엇보다도 고장이 잦고 비효율적입니다.
주된 문제는 밸브 디스크로 인해 체크 밸브가 펌프 출력에 대한 저항을 생성하여 이를 먼저 극복해야 한다는 것입니다. 이로 인해 실제로 필요한 양보다 더 많은 에너지가 소모됩니다. 실제로 체크 밸브는 작동 안전성에도 영향을 미칩니다. 펌프가 정지 상태일 때 미생물에 의해 가스 기포가 형성되어 펌프의 자동 시동을 방해하기 때문입니다. 따라서 먼저 체크 밸브를 수동으로 작동시켜야 가스가 기포에서 빠져나가고 펌프가 시동됩니다.
또한, 장기적으로는 체크 밸브를 닫으면 수격작용이 일어나서 배관 시스템이 진동할 수 있습니다. 이에 따라 배관 손상이 불가피합니다. 그리고 또 다른 요인 때문에 전체 시스템의 수명이 단축됩니다. 체크 밸브에서는 누출이 자주 발생합니다. 이에 따라 감지하기 어려운 누출이나 역류가 발생합니다. 손상이 육안으로 확인되면 체크 밸브를 교체해야 할 뿐만 아니라 최악의 경우 펌프도 교체해야 합니다.
Festo는 기계식 체크 밸브 대신에 펌핑 스테이션을 위한 안전하고 에너지 효율적인 솔루션을 제공합니다. 이는 공압식 선형 드라이브가 있는 자동 게이트 밸브입니다. 공정 밸브는 중앙 집중식 또는 분산형 PLC를 통해 연결됩니다.
공압식 자동 나이프 게이트 밸브를 선호하는 중요한 근거는 펌프가 더 이상 플랩에 의해 생성된 흐름 저항에 대응하기 위해 작동할 필요가 없다는 점입니다. 이에 따라 펌프에서 절약되는 에너지 소비량이 추가 컨트롤러 및 압축공기 생성에 필요한 에너지보다 훨씬 큽니다.
중앙 집중식 또는 분산형 PLC를 통해 제어되고 선형 드라이브에 직접 장착되는 Namur 밸브 덕택에 나이프 게이트 밸브와 펌프가 동시에 열리고 닫힙니다. 예기치 않은 공동 현상이 발생하더라도 게이트 밸브가 열리는 즉시 가스가 기포에서 빠져나가므로 펌프 기능이 저하되지 않습니다. 그리고 제어식 폐쇄 기능 덕택에 더 이상 배관 시스템에 수격작용이 발생하지 않습니다. 또한, 자동 나이프 게이트 밸브의 마모가 감소하고 기밀성이 향상되어 시스템의 수명이 크게 연장됩니다.
정전이 발생하더라도 시스템은 안정적인 상태를 유지하고 절대 안전 상태로 전환됩니다. 전압 강하가 발생하면 컴프레서를 지원하기 위해 압축공기 탱크가 자동으로 작동합니다. 공압 드라이브에는 열기, 닫기, 정지 등 세 가지 비상 기능이 있습니다. 항상 상황에 맞는 공정 밸브 기능이 보장됩니다.
Festo의 공압식 선형 드라이브가 있는 자동 게이트 밸브는 다음과 같이 다양한 이점을 제공합니다.
Festo는 현재까지 100곳이 넘는 급수 시설과 200곳이 넘는 폐수 처리장에서 앞서 기술된 솔루션을 성공적으로 구현했습니다. Sindelfingen 폐수 처리장을 예로 들 수 있습니다. 이 설비는 독일 남부에 거주하는 약 250,000명의 주민들이 내보낸 폐수를 정화합니다. 생물학적 처리를 위해 1차 침전 탱크의 폐수를 끌어 오는 펌핑 스테이션에는 6개의 원심 펌프가 있으며 각 펌프의 소비 전력은 90kW이고, 토출 양정이 8 - 9m일 때 최대 유량이 500l/s입니다. 폐수의 양에 따라 최대 5개의 펌프가 작동합니다. 나머지 1개의 펌프는 이중화 목적으로 사용됩니다.
개조 전에는 체크 밸브가 계속 열려 있었음에도 유량이 최대 10% 감소했습니다. 또한, 자유 흐름 단면이 줄어들었습니다. 그리고 체크 밸브가 닫힌 상태에서 배관 시스템에 수격작용이 발생했습니다.
기존 나이프 게이트 밸브의 공압 자동화를 통해 체크 밸브를 기능적으로 완전하게 교체함에 따라 훨씬 더 적은 에너지로 동일한 펌프 유량을 달성할 수 있습니다. Sindelfingen 폐수 처리장은 이를 통해 연간 거의 90,000kWh를 절약하고 있습니다. 이는 폐수 처리장 총 에너지 수요의 2%, 연간 11,000유로가 넘는 비용 절감에 해당합니다. 당국은 25,000유로를 투자했습니다. Festo 솔루션을 통한 자동화로 얼마나 빨리 수익이 발생할지 직접 확인해 볼 수 있습니다.