ディープウェル用水中ポンプの電力使用量について2019/11/18

この資料は、ディープウェル用水中ポンプの電力使用量について、積算値と実績値の比較検証を行ったものである。
使用した水中ポンプは φ150mm×22KW×200V×10台(常時排水) である。

① 三相交流の電力および電力使用量算出式

P = √3 ×λ× E × I
W = P × t
P : 電力 (W)
λ : 力率
E : 電圧 (V)
I : 定格電流 (A)
W : 電力使用量 (WH)
t : 稼働時間 (H)


② 水中ポンプ(φ150mm×22KW)の1時間あたり電力使用量

λ = 1.0 (100%)、E = 200 (V)、I = 81 (A)、t = 1 (H) 上①の式に代入する。

P = √3×1.0×200 (V)×81(A) = 28,059 (W) = 28.1 (KW)

W = 28.1 (KW)×1 (H) = 28.1 (KWH)

※使用電力量を最大値と想定し、力率λ=100% とした。


③ 電力使用量(夜間)の実績

W1 = 93,794KWH (λ=100%) ・・・ 電力会社請求書より転記

運転時間  t = 31 (日)×10 (H/日) = 310 (H)

夜間となる時刻 PM10:00~AM8:00

ポンプ稼働台数  N = 10台


④ 上②を基にした電力使用量の算出

W2 = 28.1 (KW)×31 (日)×10 (H/日)×10台 = 87,110 (KWH)

 
⑤ 下水道用設計積算要領に基づく、ポンプ電力使用量(夜間)の算出

W3 = ポンプ出力(KW)×0.584×揚水運転時間(H/日)×揚水運転日数(日)×ポンプ台数

= 22 (KW)×0.584×10 (H/日・夜間)×31 (日)×10 (台)

= 39,829 (KWH)


⑥まとめ

電力使用量(夜間)の算出結果等を以下に示す。

・実績値(電力会社内訳明細) W1 = 93,794 (KWH) ・・・235%

・ポンプ仕様に基づく算定値  W2 = 87,110 (KWH) ・・・219%

・積算要領に基づく積算値   W3 = 39,829 (KWH) ・・・100%

積算要領に基づく電力使用量積算値を100%とすると、ポンプ仕様による算定値および実績値は200%を越えていることがわかる。

多数の大型水中ポンプを長期間にわたって稼働させると、多額の電力使用料金を支払うことになる。

積算要領に示されている電力使用量算定式中の【0.584】が原因のように思える。

ウェルポイント用ポンプの場合、【0.584】に相当する数値が【0.9】であり、受忍できる範囲なのか?

【0.584】の設定根拠を知っている人がいれば、教えて欲しい!

ドラム缶製のディープウェル2019/11/17

今から、15年ほど前の話です。

井戸管は元請支給という条件で設置したディープウェルです。

井戸管はドラム缶を筒状に溶接接続したものでした。

ストレーナ部分はスリット加工し、金網が巻かれていました。

曲がりや歪みのない、見事な作品とも呼べる仕上がりでした。

ドラム缶はタダみたいなものですが、加工費は・・・?

ベノト掘削機によるオールケーシング掘削工法で設置しました。

ドラム缶製ですから、作業員は積み降ろし、運搬、井戸仕上げに苦労しました。

仕上がりは写真のとおり、井戸管が変形することもなく、見事な仕上がりでした。

根切掘削工事を担当した作業員も苦労したことでしょう。

みなさんはマネをしないで下さい。リスクが大きいですから・・。

ExcelのVBA(マクロ)は若い内にマスターすべし!2019/11/16

低下水位等高線
ディープウェル設計用のソフトウェアを作ろうと思い立ったのはずいぶん昔のことであった。

とりあえず、マイクロソフトのVisual Basicで作ったが、Excelのような使い勝手の良さを再現することはできず挫折した。

Excelの「データ入力規則」のような動作をVBで作成することができなかったのだ。

しばらく、放置していたが、ExcelのVBA(マクロ)で再挑戦した。

VBで作成したプログラムが流用できたのはラッキーだった。

サンプルデータによるデバッグも終え、ついに不圧井戸モデル版が完成した。(私が思っているだけだが・・・。)

ホームページで公開したが、うまく動いてくれるだろうか?

心配である。

次は被圧井戸モデルの開発だ!

ボケないうちに完成させなければ!

ExcelのVBAは優れものだ。

若い内にマスターしておけば良かった。

「後悔先に立たず」である。

バキュームゲージ(真空計)が示すウェルポイントポンプの運転状況2018/06/25

真空ポンプによって吸引された地下水(空気が気泡となって混じっている)はヘッダパイプ内を移動してセパレートタンクに集められます。

集められた地下水はセパレートタンク内で地下水(重い物体)と空気(軽い物体)に分離されます。

分離された地下水はヒューガルポンプで排水され、空気は真空ポンプで排気されます。

この時、セパレートタンクの上面に取り付けられたバキュームゲージ(真空計)はセパレートタンク内の空気のゲージ圧(大気圧との差圧)を示しています。

バキュームゲージのゲージ圧は 0MPa~-0.1MP aの範囲となります。

0.1MPa(メガパスカル)は1気圧に相当しますので、-0.1Mpaは-1気圧(絶対真空)を意味します。

1気圧は水頭換算で約10mですから、上記の写真が示しているゲージ圧-0.065MPaは、セパレートタンク内の気圧と大気圧の差が水頭換算で6.5m程度であることを示しています。

これは各種のロスを考慮しない場合、低下した地下水位面とセパレートタンク内水面の差が6.5mであることになります。

良好な真空状態が確保できていることになります。

なお、真空度を高めることに気を取られてグランドコックを閉めすぎると、空気の吸引量が減ると共に、地下水の揚水量も減少することになります。(グランドコックを全閉にすればゲージ圧が大きくなり、排水量はゼロになります。)

真空度が高いから運転状況が「良好」と判断してはいけません!

ウェルポイントの運転管理作業は真空度、揚水量、地下水位観測井戸内水位などを調整しながら、最適な運転状態を維持する作業なのです。

川を赤く染めているディープウェル排水2012/08/14

ディープウェル排水が赤水となって、川を赤く染めています。

地下水に含まれた鉄イオン(溶解性鉄)が空気に触れて酸化され、赤色の水酸化第二鉄となって沈殿・付着したものです。

鉄自体に毒性はありませんが、水生生物の生存環境に与える影響が皆無とは思えません。

川底や堤防が赤く汚れますので、景観を損ねることにもなります。

すべての排水が赤水になるわけではありませんが、地下水位低下工法を採用する場合には、排水の放流先を確保すると共に、水質によっては赤水対策を講じることが必要となります。

止水工法による完全締切で、地下水をタマリ水状態にし、排水量を最小限に抑えることも有効な対策です。

空から見たディープウェル2012/07/25

Google Earth で現場巡回中に、私が計画したディープウェル(口径600mm)を見つけた。

口径100mmの排水管も確認できた。

最近では Google Earth で現場調査するのが日課となっている。

(続)新オープンシールド工法2008/12/23

新オープンシールド工法の掘進状況です。

掘削幅 7.1m、掘削深度 GL-7.2m の大規模断面です。

シールド掘進方向の両側にはウェルポイントが配置されています。

ウェルポイントの実施計画は、ウェルポイント工法による揚水試験を行って作成しました。

確認された透水係数は極大となる K = 0.1cm/sec のオーダーでした。

自然水位はGL-2mです。

ウェルポイントの打設ピッチは 0.5m 、ライザパイプ長は 6.5m です。

函体上面まで地盤を切削したうえで、ウェルポイントを打設しました。

地下水の豊富な地盤で新オープンシールド工法を採用する場合、地下水位低下工法の併用は必須条件なのかもしれません。

井戸公式の間違い?2008/12/22

「井戸公式が異なっているが、どちらが正しいのか?」という問い合わせが忘れた頃にやってくる。

不圧井戸公式の場合は、以下の通りである。( 記号説明は省略する )

表記方法1 Q = π×K×( H×H - h×h ) ÷ ln ( R÷r )

表記方法2 Q = π×K×( H×H - h×h ) ÷ { 2.3×log ( R÷r ) }

分子は同じだが、分母が違うというのである。

答えは、どちらも「正しい」である。

ln は底を e とする自然対数、log は 底を 10 とする常用対数を表している。

試しに、「底の変換公式」でチェックしてみる。

ln X = log X ÷ log e

= log X ÷ 0.434294481....

= 2.3 × log X

X = ( R÷r ) を代入すると、

ln ( R÷r ) = 2.3 × log ( R÷r )

となる。

自然対数は Natural Logarithm 、常用対数は Common logarith であり、ln は Natural Logarithm の頭文字をとっているのかも・・・。

新オープンシールド工法2008/11/06

新オープンシールドの掘進状況です。

発進直後のため、側面に立坑の土留壁(親杭横矢板)が見えています。

立坑外周部にはディープウェルを設置し、湧水を防止しています。

ディープウェルよって推進区間の地下水位が低下し、掘進作業のドライ
ワーク化が可能となりました。

協会資料によると新オープンシールド工法は滞水地盤下でも施工可能と
のことです。

しかし、水中掘削の場合、土質によっては掘削土が高含水率状態の汚泥となります。

残土処理方法を考慮すると、土質によっては地下水位低下工法の併用が現実的なのかもしれません。

従来型オープンシールド工法との差別化ができなくなりますが・・・。

釜場排水2008/11/05

釜場排水です。

材料はディープウェルのストレーナ管、排水管はサクションホースです。

ドラム缶では強度不足で、移設作業に耐えることができません。

ディープウェル工法によって地下水位低下を図ったのですが、地下水が残りました。

原因は「粘性土の混じった透水性の小さい砂層」の存在です。

写真では赤茶色に写っています。

ディープウェルは力が余って、空気を吸っているのに・・・。

「互層地盤に弱い」という、地下水位低下工法の弱点が露呈した形です。

掘削ノリ面が自立し、崩壊しなかったのが、不幸中の幸いでした。