Новости отрасли: Гидравлический керамический плунжерный насос решает проблему транспортировки на большие расстояния шлама с содержанием твердых частиц 40 %

Введение

Транспортировка осадка с высоким содержанием твердых частиц на большие расстояния остается серьезной технической проблемой в проектах по окраске текстильных изделий, горнодобывающей промышленности и очистке городских сточных вод. Как типичная неньютоновская жидкость, шлам с высокой концентрацией содержит большое количество твердых частиц и создает гораздо большее трение в трубопроводе, чем чистая вода. При использовании обычных центробежных насосов в таких условиях работы операторы часто сталкиваются с быстрым износом рабочего колеса, засорами трубопроводов, спадом потока и частыми остановками на техническое обслуживание, что отрицательно влияет на стабильную работу шламоочистительных сооружений.

Чтобы удовлетворить реальные потребности в транспортировке осадка с высоким содержанием твердых частиц на километры, техническая группа Sinou Environmental завершила специальное технико-экономическое обоснование. Принимая в качестве среды обезвоженный ил с содержанием твердых частиц 40%, исследование охватывает гидравлические расчеты, проверку соответствия гидравлической системы, выбор полной конфигурации, оценку рисков и экономическую оценку. Анализ предоставляет ценную информацию EPC-подрядчикам, проектным институтам и конечным пользователям при выборе оборудования для проектов по транспортировке осадка.

Основные условия расчета

Граничные условия, определенные для этой оценки, следующие:

• Среда: обезвоженный ил с содержанием твердых веществ примерно 40%.
• Расчетный расход: 100 м³/ч
• Расстояние горизонтальной транспортировки: 1000 м.
• Статическая высота подъема: 20 м.
• Источник питания: гидравлический керамический плунжерный насос с приводом от аксиально-поршневого регулируемого насоса HY180.

По гидравлическому расчету плотность ила достигает 1360 кг/м³. Износостойкая труба DN150 используется со скоростью потока 1,57 м/с. С учетом статического напора 20 м и потерь на трение в диапазоне от 40 м до 70 м (55 м принято для промежуточной оценки), общий напор колонны шлама составит 75 м. Теоретически необходимое давление на выходе насоса составляет около 1,0 МПа. С учетом местного сопротивления и припуска на безопасность номинальное рабочее давление насоса должно быть не менее 1,2 МПа.

Для гидравлического согласования используется соотношение площадей 1:10 между гидравлическим цилиндром и шламовым цилиндром. Проверка показывает, что номинальное давление насоса HY180 составляет 31,5 МПа, что значительно превышает требуемое рабочее давление масла в 12 МПа. Его выходной поток может удовлетворить системные требования. Оснащенный двигателем с ЧРП мощностью 40–45 кВт, поток можно регулировать с помощью регулирования скорости с переменной частотой, чтобы избежать ненужной потери мощности. Теоретический расчет доказывает, что такая конфигурация мощности может соответствовать проектным целям.

Рекомендуемая комплектная конфигурация

Для обеспечения долговременной стабильной работы технический отдел предлагает следующую полноценную конфигурацию:

1. Основной блок гидравлического керамического плунжерного насоса. 

Примите двухцилиндровую или трехцилиндровую конструкцию с керамическими плунжерами и керамическими седлами клапанов. Номинальный расход 105-110м³/ч с эксплуатационным запасом; номинальное давление ≥1,6 МПа. Соотношение площадей гидравлического цилиндра и шламового цилиндра составляет 1:10. Керамические компоненты обеспечивают выдающиеся противоабразивные характеристики, препятствуют постоянному вымыванию шлама с высоким содержанием твердых частиц и продлевают интервалы обслуживания изнашиваемых деталей.

2.Гидравлическая электростанция 

Используйте аксиально-поршневой регулируемый насос HY180 для гибкой регулировки давления и расхода на месте. Выбран двигатель с ЧРП мощностью 45 кВт со степенью защиты IP55 и изоляцией класса F. Вспомогательные компоненты включают стандартный масляный бак, блок охлаждения, систему фильтрации и встроенные блоки клапанов. Комбинация регулируемого насоса и двигателя с частотно-регулируемым приводом динамически регулирует производительность в зависимости от состояния осадка для достижения энергосберегающих показателей.

3.Трубопроводная система 

Рекомендуется износостойкий трубопровод DN150 PN16. Варианты материалов включают сверхвысокомолекулярный полиэтилен или пластик со стальным покрытием. Фактическая длина прокладки должна иметь запас до 1050 м для компенсации местного сопротивления, вызванного коленами и соединениями.

4. Автоматическая система управления. 

Система управления на базе ПЛК собирает данные в режиме реального времени, включая давление на выходе насоса, расход, давление масла в гидравлической станции и температуру масла. Поддерживаются режимы управления как с постоянным расходом, так и с постоянным давлением. Встроенная защита от избыточного давления, перегрева и перегрузки активирует сигналы тревоги при неисправностях и снижает риски эксплуатации на месте.

Риски проекта и меры по их снижению

Потери на трение в трубопроводе в данном исследовании оцениваются на основе эмпирических коэффициентов. Фактическое полевое сопротивление значительно варьируется в зависимости от реологии осадка, состава частиц, температуры и состояния внутренней поверхности трубы и составляет от 40 до 70 м или даже выше в экстремальных обстоятельствах.

Если потери на трение на месте превысят расчетные значения, требуемое давление насоса и давление гидравлического масла возрастут. Недостаточный запас приведет к сокращению срока службы оборудования. Предлагаются три практические контрмеры:

• Перед выполнением проекта соберите реальные образцы ила и проведите реологические испытания или эксперименты на петлевой трубе, чтобы получить точные данные о сопротивлении трубопровода для окончательного выбора оборудования.
• При проектировании системы зарезервируйте запас прочности по давлению в размере 25–30 %. В этом случае рабочее давление масла (12 МПа) намного ниже номинального давления насоса (31,5 МПа), что оставляет достаточно места для регулировки в зависимости от условий на месте эксплуатации.
• Используйте регулирование скорости с помощью частотно-регулируемого привода вместе с контролем давления с обратной связью для динамического изменения скорости насоса и адаптации к изменяющимся свойствам шлама.

Оценка экономики и надежности

Аксиально-поршневой насос HY180 — это проверенный и стандартизированный гидравлический компонент со стабильной цепочкой поставок и контролируемыми первоначальными инвестициями для всей гидравлической станции. Компоновка с одним насосом отличается простой конструкцией и меньшим количеством точек отказа, что обеспечивает удобство обслуживания в полевых условиях. Керамические плунжеры и седла клапанов обеспечивают превосходную износостойкость при работе с осадками с высоким содержанием твердых частиц, сокращая расход запасных частей и время простоев.

Если предположить, что годовые часы работы составляют 6000 часов, а стоимость промышленной электроэнергии составляет 0,7 юаней/кВтч, то годовая стоимость энергопотребления для двигателя мощностью 45 кВт составит примерно 189 000 юаней. Он обеспечивает высокую энергоэффективность и подходит для сценариев непрерывной транспортировки осадка, таких как очистка сточных вод текстильной промышленности, утилизация хвостов шахт и муниципальные проекты по очистке осадка.

Заключение

На основе всесторонних расчетов и оценок, приводимых в действие аксиально-поршневым насосом переменной производительности HY180 и двигателем с ЧРП мощностью 45 кВт, гидравлический керамический плунжерный насос может технически реализовать транспортировку 40% твердого осадка со скоростью 100 м³/ч на горизонтальное расстояние 1000 метров при правильной конструкции системы.

Следует подчеркнуть, что измеренные реологические данные осадка имеют важное значение для успешной реализации проекта; эмпирическая оценка сама по себе не может заменить реальное выборочное тестирование. Этот отчет может служить справочной информацией для EPC-подрядчиков, проектных институтов и промышленных предприятий при выборе оборудования для проектов по удалению осадка.

Справочный документ: Отчет о техническом анализе осуществимости гидравлического керамического плунжерного насоса для транспортировки высококонцентрированного осадка, Технический отдел Сину, 29 декабря 2025 г.