Новини галузі: гідравлічний керамічний плунжерний насос вирішує проблему транспортування 40% твердого осаду на великі відстані

вступ

Транспортування осаду з високим вмістом твердої речовини на великі відстані залишається основною технічною проблемою в проектах з друку, фарбування текстилю, гірничої промисловості та муніципальних проектів з очищення стічних вод. Будучи типовою неньютонівською рідиною, шлам високої концентрації містить велику кількість твердих частинок і створює набагато більше тертя в трубопроводі, ніж чиста вода. При застосуванні звичайних відцентрових насосів у таких умовах роботи оператори часто стикаються зі швидким зносом крильчатки, закупоркою трубопроводу, затримкою потоку та частими відключеннями на технічне обслуговування, що негативно впливає на стабільну роботу шламових споруд.

Щоб задовольнити реальні потреби в кілометровому переміщенні мулу з високим вмістом твердої речовини, технічна команда Sinou Environmental завершила спеціальне техніко-економічне обґрунтування. Беручи за середовище зневоднений осад із вмістом твердої речовини 40%, дослідження охоплює гідравлічний розрахунок, перевірку відповідності гідравлічної системи, вибір повної конфігурації, оцінку ризику та економічну оцінку. Аналіз надає цінну довідкову інформацію для підрядників EPC, проектних інститутів і кінцевих користувачів щодо вибору обладнання для проектів транспортування мулу.

Основні умови розрахунку

Граничні умови, визначені для цієї оцінки, такі:

• Середній: зневоднений осад із вмістом твердих речовин приблизно 40%.
• Розрахункова витрата: 100м³/год
• Горизонтальна відстань транспортування: 1000 м
• Статична висота підйому: 20м
• Джерело живлення: гідравлічний керамічний плунжерний насос, що приводиться в рух аксіально-поршневим насосом HY180.

Згідно з гідравлічним розрахунком, щільність осаду досягає 1360 кг/м³. Зносостійка труба DN150 приймається зі швидкістю потоку 1,57 м/с. Поєднуючи 20-метровий статичний напір і втрати на тертя від 40 до 70 м (55 м взято для проміжної оцінки), загальний напір шламової колони досягає 75 м. Теоретично необхідний тиск на виході насоса становить близько 1,0 МПа. Враховуючи місцевий опір і норми безпеки, номінальний робочий тиск насоса має бути не менше 1,2 МПа.

Для гідравлічного узгодження прийнято співвідношення площі гідравлічного циліндра та циліндра для суспензії 1:10. Перевірка показує, що номінальний тиск насоса HY180 становить 31,5 МПа, що значно перевищує необхідний робочий тиск масла в 12 МПа. Його вихідний потік може задовольнити системні вимоги. Оснащений двигуном VFD потужністю 40-45 кВт, потік можна регулювати за допомогою регулювання швидкості зі змінною частотою, щоб уникнути непотрібних витрат енергії. Теоретичний розрахунок доводить, що така конфігурація потужності може відповідати цілям проекту.

Рекомендована повна конфігурація

Щоб гарантувати довгострокову стабільну роботу, технічний відділ пропонує наступну повну конфігурацію:

1. Головний блок гідравлічного керамічного плунжерного насоса 

Використовуйте двоциліндрову або трициліндрову структуру з керамічними поршнями та керамічними сідлами клапанів. Номінальна витрата 105-110м³/год з запасом роботи; номінальний тиск ≥1,6 МПа. Співвідношення площі гідравлічного циліндра до циліндра для рідини становить 1:10. Керамічні компоненти забезпечують надзвичайну стійкість до стирання проти безперервного розмивання осаду з високим вмістом твердої речовини та подовжують інтервал обслуговування зношуваних частин.

2.Гідроелектростанція 

Розгорніть аксіально-поршневий регульований насос HY180 для гнучкого регулювання тиску та потоку на місці. Вибрано двигун VFD потужністю 45 кВт з класом захисту IP55 та ізоляцією F-класу. Допоміжні компоненти включають стандартний масляний бак, блок охолодження, систему фільтрації та інтегровані блоки клапанів. Поєднання регульованого насоса та двигуна VFD динамічно регулює потужність відповідно до умов осаду, щоб досягти ефективності енергозбереження.

3.Трубопровідна система 

Рекомендується зносостійкий трубопровід DN150 PN16. Варіанти матеріалів включають UHMW-PE або пластик зі сталевим покриттям. Фактична довжина укладання повинна залишати запас до 1050 м для компенсації місцевого опору, викликаного колінами та з’єднаннями.

4. Система автоматичного керування 

Система керування на основі ПЛК збирає дані в реальному часі, включаючи тиск на виході з насоса, швидкість потоку, тиск масла в гідравлічній станції та температуру масла. Підтримуються режими керування постійною витратою та постійним тиском. Вбудовані засоби захисту від надлишкового тиску, перегріву та перевантаження спрацьовують сигнали тривоги при несправності та знижують ризики експлуатації на місці.

Ризики проекту та заходи пом'якшення

Втрати на тертя трубопроводу в цьому дослідженні оцінюються на основі емпіричних коефіцієнтів. Фактичний опір поля значно змінюється через реологію осаду, склад частинок, температуру та стан внутрішньої поверхні труби, коливаючись від 40 м до 70 м або навіть вище за екстремальних обставин.

Якщо втрати на терті на місці перевищують розрахункові значення, необхідний тиск насоса та тиск гідравлічного масла зросте. Недостатній запас скоротить термін служби обладнання. Пропонуються три практичних контрзаходи:

• Зберіть реальні зразки мулу перед виконанням проекту та проведіть реологічні випробування або експерименти з петлею, щоб отримати точні дані про опір трубопроводу для остаточного вибору обладнання.
• Зарезервуйте 25%-30% запасу безпеки за тиском у проекті системи. У цьому випадку робочий тиск масла (12 МПа) значно нижчий за номінальний тиск насоса (31,5 МПа), залишаючи достатній простір для регулювання для змінних умов на місці.
• Використовуйте регулювання швидкості VFD разом із замкнутим контролем тиску, щоб динамічно змінювати швидкість насоса та адаптуватися до змін властивостей осаду.

Економічна оцінка та оцінка надійності

Аксіально-поршневий насос HY180 — це зрілий і стандартизований гідравлічний компонент зі стабільним ланцюгом постачання та керованими початковими інвестиціями для всієї гідравлічної станції. Компонування з одним насосом має просту конструкцію та менше точок відмови для зручного польового обслуговування. Керамічні плунжери та сідла клапанів забезпечують чудову зносостійкість для обслуговування осаду з високим вмістом твердої речовини, зменшуючи споживання запасних частин і час простою.

Якщо припустити, що річна кількість годин роботи становить 6000 годин, а ціна промислової електроенергії становить 0,7 CNY/кВт-год, вартість річного споживання електроенергії для двигуна потужністю 45 кВт становить приблизно 189000 CNY. Він забезпечує сприятливу енергоефективність і підходить для сценаріїв безперервного транспортування мулу, таких як очищення текстильних стічних вод, утилізація шахтних хвостів і муніципальні проекти.

Висновок

На основі всебічних розрахунків і оцінок, керованих аксіально-поршневим регульованим насосом HY180 і двигуном VFD потужністю 45 кВт, гідравлічний керамічний плунжерний насос може технічно реалізувати транспортування 100 м³/год осаду з вмістом твердої речовини на 1000-метрову горизонтальну відстань за належної конструкції системи.

Слід підкреслити, що виміряні реологічні дані осаду є важливими для успішного виконання проекту; емпірична оцінка сама по собі не може замінити реальне тестування зразка. Цей звіт може служити довідником для EPC-підрядників, проектних інститутів і промислових підприємств під час вибору проектного обладнання для утилізації шламу.

Довідковий документ: Звіт про техніко-економічне обґрунтування гідравлічного керамічного плунжерного насоса для транспортування осаду високої концентрації, Технічний відділ Sinou, 29 грудня 2025 р.