ข่าวอุตสาหกรรม: ปั๊มลูกสูบเซรามิกไฮดรอลิกช่วยแก้ปัญหาการลำเลียงตะกอนที่มีเนื้อหาเป็นของแข็ง 40% ในระยะไกล

การแนะนำ

การขนส่งกากตะกอนที่มีของแข็งสูงเป็นระยะทางไกลยังคงเป็นความท้าทายทางเทคนิคที่สำคัญในโครงการการพิมพ์-ย้อมสิ่งทอ การทำเหมืองแร่ และการบำบัดน้ำเสียชุมชน กากตะกอนที่มีความเข้มข้นสูงประกอบด้วยอนุภาคของแข็งจำนวนมาก และสร้างแรงเสียดทานในท่อส่งก๊าซที่สูงกว่าน้ำสะอาด เนื่องจากเป็นของไหลที่ไม่ใช่แบบนิวตันทั่วไป เมื่อใช้ปั๊มแรงเหวี่ยงแบบธรรมดาภายใต้สภาพการทำงานดังกล่าว ผู้ปฏิบัติงานมักพบกับการสึกหรอของใบพัดอย่างรวดเร็ว การอุดตันของท่อ การไหลผุ และการปิดซ่อมบำรุงบ่อยครั้ง ซึ่งส่งผลเสียต่อการทำงานที่มั่นคงของโรงงานกำจัดตะกอน

เพื่อตอบสนองความต้องการในโลกแห่งความเป็นจริงสำหรับการถ่ายโอนตะกอนของแข็งสูงในระยะทาง 1 กิโลเมตร ทีมงานด้านเทคนิคของ Sinou Environmental ได้เสร็จสิ้นการศึกษาความเป็นไปได้พิเศษ การศึกษานี้ครอบคลุมถึงการคำนวณไฮดรอลิก การตรวจสอบการจับคู่ระบบไฮดรอลิก การเลือกโครงร่างที่สมบูรณ์ การประเมินความเสี่ยง และการประเมินทางเศรษฐศาสตร์ โดยใช้กากตะกอนน้ำเสียที่มีปริมาณของแข็ง 40% เป็นสื่อกลาง การวิเคราะห์นี้ให้ข้อมูลอ้างอิงที่มีคุณค่าสำหรับผู้รับเหมา EPC สถาบันการออกแบบ และผู้ใช้ปลายทางเกี่ยวกับการเลือกอุปกรณ์สำหรับโครงการขนส่งตะกอน

เงื่อนไขการคำนวณหลัก

เงื่อนไขขอบเขตที่กำหนดไว้สำหรับการประเมินนี้มีดังนี้:

• ปานกลาง: ตะกอนน้ำเสียที่มีปริมาณของแข็งประมาณ 40%
• อัตราการไหลของการออกแบบ: 100m³/ชม
• ระยะลำเลียงแนวนอน: 1,000 ม
• ความสูงในการยกแบบคงที่: 20 ม
• แหล่งพลังงาน: ปั๊มลูกสูบเซรามิกไฮดรอลิกขับเคลื่อนโดยปั๊มแปรผันลูกสูบแกน HY180

จากการคำนวณทางไฮดรอลิก ความหนาแน่นของตะกอนอยู่ที่ 1360กก./ลบ.ม. ใช้ท่อทนการสึกหรอ DN150 ด้วยความเร็วการไหลที่ 1.57 ม./วินาที เมื่อรวมส่วนหัวคงที่ 20 ม. และการสูญเสียแรงเสียดทานตั้งแต่ 40 ม. ถึง 70 ม. (55 ม. สำหรับการประมาณค่าระดับกลาง) หัวคอลัมน์สารละลายทั้งหมดจะอยู่ที่ 75 ม. แรงดันทางออกที่ต้องการตามทฤษฎีของปั๊มคือประมาณ 1.0MPa เมื่อพิจารณาถึงความต้านทานและค่าเผื่อความปลอดภัยของท้องถิ่น แรงดันใช้งานที่กำหนดของปั๊มไม่ควรน้อยกว่า 1.2MPa

ใช้อัตราส่วนพื้นที่ 1:10 ระหว่างกระบอกไฮดรอลิกและกระบอกสารละลายสำหรับการจับคู่ไฮดรอลิก การตรวจสอบแสดงให้เห็นว่าแรงดันที่กำหนดของปั๊ม HY180 คือ 31.5MPa ซึ่งสูงกว่าแรงดันน้ำมันใช้งานที่ต้องการที่ 12MPa มาก กระแสเอาต์พุตสามารถตอบสนองความต้องการของระบบได้ เมื่อติดตั้งมอเตอร์ VFD ขนาด 40-45kW การไหลสามารถปรับได้โดยการควบคุมความเร็วความถี่ตัวแปรเพื่อหลีกเลี่ยงการสิ้นเปลืองพลังงานโดยไม่จำเป็น การคำนวณทางทฤษฎีพิสูจน์ว่าการกำหนดค่าพลังงานนี้สามารถบรรลุเป้าหมายการออกแบบโครงการได้

การกำหนดค่าแบบครบชุดที่แนะนำ

เพื่อรับประกันการทำงานที่มั่นคงในระยะยาว ฝ่ายเทคนิคเสนอการกำหนดค่าแบบเต็มขอบเขตดังต่อไปนี้:

1. หน่วยหลักปั๊มลูกสูบเซรามิกไฮดรอลิก 

ใช้โครงสร้างกระบอกสูบสองสูบหรือสามสูบพร้อมลูกสูบเซรามิกและบ่าวาล์วเซรามิก อัตราการไหลสูงสุดคือ 105-110 ลบ.ม./ชม. โดยมีอัตรากำไรขั้นต้นในการปฏิบัติงาน ความดันพิกัด≥1.6MPa อัตราส่วนพื้นที่ของกระบอกไฮดรอลิกต่อกระบอกสารละลายได้รับการออกแบบเป็น 1:10 ส่วนประกอบเซรามิกให้ประสิทธิภาพการป้องกันการเสียดสีที่โดดเด่นกับการกำจัดตะกอนที่มีของแข็งสูงอย่างต่อเนื่อง และยืดอายุการใช้งานของชิ้นส่วนที่สึกหรอ

2. สถานีพลังงานไฮดรอลิก 

ใช้ปั๊มแปรผันลูกสูบตามแนวแกน HY180 เพื่อการปรับแรงดันและการไหลที่หน้างานอย่างยืดหยุ่น เลือกมอเตอร์ VFD ขนาด 45kW ที่มีระดับการป้องกัน IP55 และฉนวนระดับ F ส่วนประกอบที่รองรับ ได้แก่ ถังน้ำมันมาตรฐาน หน่วยทำความเย็น ระบบกรอง และบล็อกวาล์วในตัว การผสมผสานระหว่างปั๊มแปรผันและมอเตอร์ VFD จะปรับเอาท์พุตแบบไดนามิกตามเงื่อนไขของตะกอนเพื่อให้ทราบถึงประสิทธิภาพการประหยัดพลังงาน

3.ระบบท่อ 

แนะนำให้ใช้ท่อที่ทนต่อการสึกหรอ DN150 PN16 ตัวเลือกวัสดุ ได้แก่ UHMW-PE หรือพลาสติกบุเหล็ก ความยาวของการวางจริงควรสำรองระยะขอบไว้สูงถึง 1,050 ม. เพื่อชดเชยแรงต้านทานเฉพาะจุดที่เกิดจากข้อศอกและการเชื่อมต่อ

4.ระบบควบคุมอัตโนมัติ 

ระบบควบคุมที่ใช้ PLC รวบรวมข้อมูลแบบเรียลไทม์ รวมถึงแรงดันทางออกของปั๊ม อัตราการไหล แรงดันน้ำมันของสถานีไฮดรอลิก และอุณหภูมิของน้ำมัน รองรับทั้งโหมดการควบคุมการไหลคงที่และแรงดันคงที่ การป้องกันในตัวจากแรงดันเกิน อุณหภูมิเกิน และการโอเวอร์โหลด การแจ้งเตือนเมื่อเกิดข้อผิดพลาด และความเสี่ยงในการปฏิบัติงานที่ลดลง

ความเสี่ยงของโครงการและมาตรการบรรเทาผลกระทบ

การสูญเสียแรงเสียดทานของท่อในการศึกษานี้ประเมินตามค่าสัมประสิทธิ์เชิงประจักษ์ ความต้านทานสนามไฟฟ้าที่เกิดขึ้นจริงจะแตกต่างกันไปอย่างมีนัยสำคัญเนื่องจากรีโอโลจีของตะกอน องค์ประกอบของอนุภาค อุณหภูมิ และสภาพพื้นผิวด้านในของท่อ ตั้งแต่ 40 ม. ถึง 70 ม. หรือสูงกว่านั้นภายใต้สถานการณ์ที่รุนแรง

หากการสูญเสียแรงเสียดทานที่ไซต์งานเกินค่าที่ประมาณไว้ แรงดันปั๊มที่ต้องการและแรงดันน้ำมันไฮดรอลิกจะเพิ่มขึ้น อัตรากำไรขั้นต้นที่ไม่เพียงพอจะทำให้อายุการใช้งานของอุปกรณ์สั้นลง มีการเสนอมาตรการตอบโต้เชิงปฏิบัติสามประการ:

• เก็บตัวอย่างตะกอนจริงก่อนดำเนินโครงการ และทำการทดสอบรีโอโลยีหรือการทดลองท่อแบบวนรอบเพื่อให้ได้ข้อมูลความต้านทานของท่อที่แม่นยำสำหรับการเลือกอุปกรณ์ขั้นสุดท้าย
• สำรองอัตราความปลอดภัยของแรงดัน 25% -30% ในการออกแบบระบบ ในกรณีนี้ แรงดันน้ำมันที่ใช้งาน (12MPa) อยู่ต่ำกว่าแรงดันที่กำหนดของปั๊ม (31.5MPa) มาก ทำให้เหลือพื้นที่การปรับเพียงพอสำหรับสภาพไซต์ที่แปรผัน
• ใช้การควบคุมความเร็ว VFD ร่วมกับการควบคุมแรงดันแบบวงปิดเพื่อปรับเปลี่ยนความเร็วปั๊มแบบไดนามิกและปรับให้เข้ากับการเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติของตะกอน

การประเมินทางเศรษฐกิจและความน่าเชื่อถือ

ปั๊มลูกสูบตามแนวแกน HY180 เป็นส่วนประกอบไฮดรอลิกที่ครบกำหนดและเป็นมาตรฐาน พร้อมด้วยห่วงโซ่อุปทานที่มั่นคงและการลงทุนเริ่มแรกที่ควบคุมได้สำหรับสถานีไฮดรอลิกทั้งหมด โครงร่างปั๊มเดี่ยวมีโครงสร้างที่เรียบง่ายและมีจุดเสียหายน้อยลง เพื่อความสะดวกในการบำรุงรักษาภาคสนาม ลูกสูบเซรามิกและบ่าวาล์วให้ความทนทานต่อการสึกหรอที่เหนือกว่าสำหรับบริการตะกอนที่มีของแข็งสูง ช่วยลดการใช้ชิ้นส่วนอะไหล่และการหยุดทำงาน

สมมติว่าชั่วโมงการทำงานต่อปีที่ 6,000 ชั่วโมงและราคาไฟฟ้าอุตสาหกรรมอยู่ที่ 0.7 หยวนจีน/kWh ต้นทุนการใช้พลังงานต่อปีสำหรับมอเตอร์ขนาด 45 กิโลวัตต์จะอยู่ที่ประมาณ 189,000 หยวนจีน โดยให้ประสิทธิภาพการใช้พลังงานที่น่าพอใจ และเหมาะสมกับสถานการณ์การขนส่งตะกอนอย่างต่อเนื่อง เช่น การบำบัดน้ำเสียจากสิ่งทอ การกำจัดหางแร่ และโครงการตะกอนชุมชน

บทสรุป

จากการคำนวณและการประเมินที่ครอบคลุม ซึ่งขับเคลื่อนโดยปั๊มแปรผันลูกสูบตามแนวแกน HY180 และมอเตอร์ VFD ขนาด 45kW ปั๊มลูกสูบเซรามิกไฮดรอลิกสามารถขนส่งตะกอนที่มีปริมาณของแข็ง 40% ในทางเทคนิคได้ 100 ลบ.ม./ชม. ในระยะทางแนวนอน 1,000 เมตรภายใต้การออกแบบระบบที่เหมาะสม

ควรเน้นย้ำว่าข้อมูลรีโอโลยีของตะกอนที่วัดได้เป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการส่งมอบโครงการให้ประสบความสำเร็จ การประมาณค่าเชิงประจักษ์เพียงอย่างเดียวไม่สามารถแทนที่การทดสอบตัวอย่างจริงได้ รายงานนี้สามารถใช้เป็นข้อมูลอ้างอิงสำหรับผู้รับเหมา EPC สถาบันการออกแบบ และสถานประกอบการอุตสาหกรรมในระหว่างการเลือกอุปกรณ์โครงการกำจัดตะกอน

เอกสารอ้างอิง: รายงานการวิเคราะห์ทางเทคนิคความเป็นไปได้ของปั๊มลูกสูบเซรามิกไฮดรอลิกสำหรับการลำเลียงตะกอนที่มีความเข้มข้นสูง ฝ่ายเทคนิค Sinou 29 ธ.ค. 2025