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문서번호 정수시설과-6757 결재일자 2021. 6. 29. 공개여부 부분공개(5) 방침번호 시 민 ★주무관 정수시설과장 암사아리수정수센터소장 조광호 전훈 06/29 조성태 협 조 주무관 김응균 고도 중계펌프 현황 및 개선방안 검토보고 2021. 6. 암사아리수정수센터 고도 중계펌프 현황 및 개선방안 검토보고 고도정수처리장 제1,2중계펌프의 2020년도 운영현황을 분석하고, 개선방안을 다음과 같이 보고드림. Ⅰ 시설현황 및 설계기준 ？？ 흡수정 및 펌프규격 구분 시설용량 댓수 규격 수량 체류시간 1중계 120만톤/일 흡수정 B39.5×L15.8×H7.0m (4,369m3) 2지 10.5분 흡수정 체류시간 : 흡수정 전체 체적 ÷ 시설용량 - 1중계 : [4,369m3 × 2지] ÷ [1,200,000m3/일 ÷ 24hr ÷ 60min] = 10.5분 - 2중계 : [1,100m3 × 2지] ÷ [ 300,000m3/일 ÷ 24hr ÷ 60min] = 10.6분 주펌프 151.6톤/분×12.5mH, 425kW 4대 조절펌프A 75.8톤/분×12.5mH, 230kW 2대 조절펌프B 20.9톤/분×12.5mH, 110kW 2대 2중계 30만톤/일 흡수정 B20.0×L11.0×H5.0m (1,100m3) 2지 10.6분1) 주펌프 41.8톤/분×16.0mH, 165kW 4대 조절펌프A 20.9톤/분×16.0mH, 90kW 2대 ？？ 펌프 대수제어 구분 용량(m3/일) 주펌프 조절펌프 A 조절펌프 B 1중계 900,000 (일평균) ● ● ● ◎ ● ● ◐ ○ (75%) (100%) (25%) 980,000 (일최대) ● ● ● ◎ ● ● ● ◐ (75%) (100%) (98%) 1,200,000 (비상시) ● ● ● ● ● ● ● ● (100%) (100%) (100%) 2중계 200,000 (일평균) ● ● ● ◎ ◐ ○ (75%) (34%) 220,000 (일최대) ● ● ● ◎ ● ◐ (75%) (67%) 300,000 (비상시) ● ● ● ● ● ● (100%) (100%) 주) ● : 연속운전, ○ : 운전대기, ◎ : 예비, ◐ : 시간제어 Ⅱ 실제 운영현황 분석 - 1중계 ？？ 운영현황 ？ 월평균 가동율(%) 호기 (동력) 1호 110kW 2호 230kW 3호 425kW 4호 425kW 5호 110kW 6호 230kW 7호 425kW 8호 425kW 1월 70 27 99 - 27 10 99 83 2월 63 23 99 13 59 5 100 83 3월 26 6 100 91 66 19 15 85 4월 26 5 100 95 63 13 - 100 5월 43 24 63 96 55 18 37 99 6월 83 65 5 100 50 2 96 100 7월 76 61 0 100 35 5 99 100 8월 69 63 0 100 42 6 97 100 9월 29 3 95 100 65 40 2 100 10월 42 46 76 41 61 6 86 80 11월 30 13 97 94 55 14 92 0 12월 17 22 97 68 53 17 97 - 평균 49.3 31.3 67.0 73.5 52.4 12.8 66.6 83.4 ？ 일 평균 가동횟수 호기 (동력) 1호 110kW 2호 230kW 3호 425kW 4호 425kW 5호 110kW 6호 230kW 7호 425kW 8호 425kW 년간 가동시간(A) 4,020 2,553 5,470 5,995 4,273 1,043 5,432 6,804 년간 가동횟수(B) 1,395 384 74 115 1,458 335 42 68 평균운전 지속시간 (A/B) 2.9 6.6 73.9 52.4 2.9 3.1 130.9 100.8 일평균 가동횟수(회) 4.1 1.1 0.2 0.3 4.3 1.0 0.1 0.2 ？ 일 평균 송수량 및 흡수정 체류시간 (‘20. 6월 기준 ‘20년도 최대 생산월 (6월 평균 : 1,051,443톤/일, 년 평균 : 976,193톤/일) ) 구분 단위 최대 최소 평균 유량 톤/일 912,918 812,350 861,791 흡수정 체류시간 분 15.5 13.8 14.6 ？？ 운영현황 분석 ？ 평균 가동율 - 주펌프(3,4,7,8호)의 가동율은 평균 73%로 총 4대 중 3대가 상시 가동되고 있으며, 8호기의 경우 가동율이 83.4%로 타 주펌프 대비 다소 높은 실정임 - 조절펌프A(2,6호)의 가동율은 평균 22%이나, 각 호기별로 가동율의 편차가 심함 ？ 2호 가동율 : 31.3%, 6호 가동율 : 12.8% - 조절펌프B(1,5호)의 가동율은 50%이며, 각 호기별 가동율의 편차는 거의 없음 ？ 운전지속시간 - 주펌프 중 4호기의 가동빈도가 타 주펌프 대비 다소 많으며, - 조절펌프B(1,5호)의 가동빈도가 각 1,400회 정도로 일 평균 4.2회 가동 ？ 송수량 및 흡수정 체류시간 - 생산량이 가장 많았던 6월 기준으로 분석한 결과, 송수량(최대 912,918톤/일) 및 흡수정 체류시간(최소 13.8분)은 설계기준 이내임 Ⅲ 실제 운영현황 분석 - 2중계 ？？ 운영현황 ？ 월평균 가동율(%) 호기 (동력) 1호 165kW 2호 165kW 3호 90kW 4호 165kW 5호 165kW 6호 90kW 1월 4 99 - 92 99 0.2 2월 6 100 0.04 83 100 - 3월 46 97 0.4 45 96 - 4월 18 100 0.3 77 100 - 5월 99 100 1.3 4 100 - 6월 98 100 0.3 26 100 5.9 7월 98 100 4.7 24 100 0.7 8월 99 100 3.4 17 100 0.2 9월 100 18 - 99 99 2.0 10월 100 5 0.2 100 92 - 11월 100 18 - 100 89 - 12월 97 1 - 97 89 - 평균 70.2 73.8 1.0 60.7 97.6 0.8 ？ 일 평균 가동횟수 호기 (동력) 1호 165kW 2호 165kW 3호 90kW 4호 165kW 5호 165kW 6호 90kW 년간 가동시간(A) 5,729 6,019 78 4,951 7,963 66 년간 가동횟수(B) 231 75 73 589 270 75 평균운전 지속시간 (A/B) 24.8 80.2 1.1 8.4 29.5 0.9 일평균 가동횟수(회) 0.7 0.2 0.2 1.7 0.8 0.2 ？ 일 평균 송수량 및 흡수정 체류시간 (‘20. 6월 기준) 구분 단위 최대 최소 평균 유량 톤/일 259,115 193,806 216,012 흡수정 체류시간 분 16.3 12.2 14.8 ？？ 운영현황 분석 ？ 평균 가동율 - 주펌프(1,2,4,5호)의 가동율은 평균 76%로 총 4대 중 3대가 상시 가동되고 있으며, 5호기의 경우 가동율이 97.6%로 타 주펌프 대비 매우 높은 실정임 - 조절펌프A(3,6호)의 가동율은 평균 0.9%로 거의 가동되지 않음 ？ 운전지속시간 - 주펌프(1,2,4,5호)의 평균 가동시간은 36시간이나, 펌프별 평균 가동시간 및 가동빈도의 편차가 매우 큰 실정임 - 조절펌프A(3,6호)의 경우 가동횟수가 년 75회 수준으로 일 평균 0.2회로 매우 작으며, 평균 가동시간도 1시간 이내임 ？ 송수량 및 흡수정 체류시간 - 생산량이 가장 많았던 6월 기준으로 분석한 결과, 송수량(최대 259,115톤/일) 및 흡수정 체류시간(최소 12.2분)은 설계기준 이내임 Ⅳ 개선방안 ？？ 분석결과에 따른 문제점 ？ 가동시간 편차 - 현재 1,2 중계펌프 모두 수위제어(개별 펌프의 가동·정지 수위 설정)로 운영되고 있으나, 동일 규격인 개별 펌프의 년간 가동시간의 편차가 큰 실정임 ？ 주펌프 예비기 부족 - 통상 개별펌프의 가동율은 고장 등에 대비코자 50%이내가 적정하나, - 주펌프(1,2 중계펌프 각 4대)의 경우 4대 중 3대가 상시가동되고 있으며, 2대 이상의 주펌프 운영 불가시 모든 조절펌프의 가동이 필요하며, 이마저도 어려울 경우 대처불가 ※ 정수센터별 취？송수펌프 가동율은 50% 내외 (붙임1 참고) ※ 정수센터별 고도 중계펌프 가동율 구분 규격 수량(대) 일 최대 유량(만톤/일) 일 평균 유량(만톤/일) 가동율 (%) 광암 86.8m3/min, 175kW 2 43.7 22.0 50 43.4m3/min, 90kW 2 21.7m3/min, 45kW 2 뚝도 110m3/min, 345kW 4 79.2 15.9 20 55m3/min, 181kW 2 영등포 49.6m3/min, 110kW 4 35.8 23.8 67 25m3/min, 75kW 2 암사 (1중계) 151.6m3/min, 425kW 4 120.1 90.6 75 75.8m3/min, 230kW 2 37.9m3/min, 110kW 2 암사 (2중계) 41.8m3/min, 165kW 4 30.1 23.7 79 20.9m3/min, 90kW 2 강북 122m3/min, 300kW 5 105.4 83.0 79 61m3/min, 150kW 2 ※ (참고) 상수도시설기준(2010년), 8.2.3. (펌프) 계획수량과 대수 - 펌프는 예비기를 설치한다. 다만, 펌프가 정지되더라도 급수에 지장이 없는 경우에는 예비기를 두지 않는다. 예비기를 필요로 하는 경우는 설비의 중요도와 운영조건을 고려하여 결정한다. - 고장이나 보수 등으로 펌프가 정지되어 급수에 지장이 되지 않도록 예비기를 설치한다. 예비기를 필요로 하는 경우는 대수는 동일 펌프를 설치하는 경우에는 동일용량 1대를, 용량이 다른 펌프를 설치하는 경우에는 가장 큰 대용량의 펌프 1대로 하는 것이 일반적이다. ※ 보고자 의견 : 정수센터별 취·송수펌프 및 고도중계펌프 가동율과 중요도를 고려할 때, 중계펌프장 주펌프의 경우 예비기는 최소 2대이상이 되어야 할 것으로 판단됨 (주펌프를 각 1대 증설할 경우, 1,2 중계 모두 5대 중 3대 가동으로 가동율은 60%임) ？ 가동빈도(평균 운전지속시간) - 1,2 중계펌프장 모두 흡수정 체류시간이 설계기준(10분 이상)은 모두 충족하나, - 1중계펌프장 조절펌프B의 일 평균 가동횟수가 4.2회, 2중계펌프장 주펌프의 일 평균 가동횟수가 0.9회로 다소 빈번하게 가동되고 있음 - 이는 적정 흡수정 수위를 유지하기 위한 현상으로, 흡수정 담수용량을 증대하거나 펌프 사양변경을 통하여 체류시간을 연장할 경우 충분히 개선될 수 있을 것으로 판단됨 ※ 현재 중계펌프별 총 양정 구분 토출 EL. ① 흡수정 최저수위 흡입 EL. ② 관로손실 ③ 여유양정 ④ 총 양정 ①-②+③+④ 1중계 접합정 HWL. 39.4m 26.7m 흡수정 MWL. 30.2m 2.15m 1.15m 12.5m 2중계 분배조 HWL. 37.84m 22.1m 흡수정 MWL. 24.6m 1.88m 0.88m 16.0m - 고도 공사 추진시, 동력비 및 예산절감을 위해서 펌프 흡입측의 최저수위를 흡수정의 LWL.에서 MWL.로 산정함에 따라 - 당초 설계대비 중계펌프의 총양정이 각각 3.5m(1중계), 2.5m(2중계) 감소되었으며, - 이로인하여 수위제어 범위를 당초 설계안보다 50% 이내로 운영이 불가피함 ？ 1중계 조절펌프와 2중계 주펌프의 가동빈도 증대현상 초래 ※ (참고) 펌프 사양변경 전？후 구분 양정 흡수정 수위운영 범위 당초설계 현재 당초설계 현재 1중계 16.0m 12.5m 0.0 ~ 7.0m 3.5 ~ 7.0m 2중계 18.5m 16.0m 0.0 ~ 5.0m 2.5 ~ 5.0m ※ 1,2중계펌프장 흡수정 수위변화 (‘21.6.24. ~ 6.25.) < 1중계펌프장 > < 2중계펌프장 > 평균 4.94m, 최대 5.60m, 최소 3.90m 평균 3.31m, 최대 4.40m, 최소 2.50m ？？ 개선방안 ？ 가동빈도 조정 - 펌프 가동시간의 상세분석을 통하여 동일펌프 간의 운영시간 편차 해소 - 조절펌프의 유량제어 방식을 현행 대수제어에서 변속운전제어(인버터)로 변경 ※ 변속운전제어(인버터) 적용시 고려사항 - 회전수가 적어질수록 효율뿐만 아니라 총 양정이 떨어질 우려가 있으므로 변속운전제어로 변경할 경우 여유양정을 고려한 총 양정검토가 필요함 ？ 주펌프 예비기 확보 구분 방법 장점 단점 1안 현재 펌프장 내에서 조절펌프 1대를 주펌프로 교체 (아래 세부방안 참고) 고효율 펌프로 교체가능하며, 구조물 증설 불필요 ‘14년 설치된 설비로, 내용연수(11년) 미도래 2안 펌프장을 수평 증축하여 주펌프 각 1대 설치 주펌프, 조절펌프 모두 충분한 예비기 확보로 안정적인 공정운영 가능 토목 구조물 증설에 따른 비용부담 증가 ※ 1안 세부방안 - 1중계 : 조절펌프A(230kW) 2대의 전체 가동율이 44.1%로, 1대만으로도 유량조절이 가능한 바, 조절펌프A 1대를 주펌프(425kW)와 동일한 사양으로 교체 - 2중계 : 조절펌프(90kW) 2대의 전체 가동율이 2% 미만으로, 조절펌프 1대를 주펌프(165kW)와 동일한 사양으로 교체 ？ 흡수정 담수용량 증대 구분 방법 장점 단점 1안 흡수정 운영 최저수위 조정 (MWL. ？ LWL.) 구조물 증설 불필요 총 양정 증가로 펌프 효율 (약 5%) 및 유량(약 10~20%) 감소 초래 2안 양정이 높은 펌프로 전량 교체 (1안 단점 보완) 1안에 따른 단점을 보완하고, 고효율 펌프로 교체하여 운영비용 절감 ‘14년 설치된 설비로 내용연수 (11년)가 미도래 되었으며, 펌프 교체에 따른 비용발생 3안 흡수정 수평 증축 (1,2안 단점 보완) 현재 적정수위(MWL.) 이상 운전이 가능하여, 양정 증가에 따른 효율 및 유량감소 없음 토목 구조물 증설에 따른 비용부담 증가 ？？ 행정사항 ？ 상기 개선방안에 따른 비용산출 및 사업 추진계획 수립을 위해서는 기본 및 상세 설계용역이 필요하며, ？ 상기 내부검토자료를 바탕으로 ‘22년도 본예산에 용역시행관련 사업비가 반영될 수 있도록 본부에 의뢰코자 함. ※ 용역 시행주체 : 본부 (협조 : 암사아리수정수센터) 붙임 : 1. [참고]정수센터벌 취·송수펌프 및 고도 중계펌프 운영현황 1부. 2. [참고](암사) 2020년도 고도 중계펌프 가동현황 1부. 끝.

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정수시설과-6757

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