Welk viscositeitsbereik moet een pomp met enkele schroef afdekken voor het verwerken van slib versus dunne vloeistoffen zoals olie?

Wat zijn de kernviscositeitsverschillen tussen slib en dunne vloeistoffen zoals olie?

De viscositeit van een vloeistof bepaalt rechtstreeks het vereiste prestatiebereik van de pomp met enkele schroef. Slib – doorgaans een dik, heterogeen mengsel (bijvoorbeeld afvalwaterslib, industrieel slib) – heeft een hoge viscositeit, variërend van 1.000 cP (centipoise) tot meer dan 1.000.000 cP. De dikke consistentie omvat vaak zwevende vaste stoffen (bijvoorbeeld deeltjes, vezels) en een slechte stroombaarheid, wat betekent dat de pomp voldoende druk moet genereren om de vloeistof door de pijpleiding te duwen. Daarentegen hebben dunne vloeistoffen zoals olie (bijvoorbeeld minerale olie, smeerolie, stookolie) een lage viscositeit, gewoonlijk tussen 1 cP en 100 cP. Deze vloeistoffen stromen gemakkelijk, met minimale weerstand, maar vereisen dat de pomp lekkage voorkomt en stabiele stroomsnelheden handhaaft zonder overmatige turbulentie. Deze grote viscositeitsverschillen betekenen dat de pomp met enkele schroef twee verschillende, niet-overlappende viscositeitsbereiken moet bestrijken om beide vloeistoftypen effectief te kunnen verwerken.

Welk viscositeitsbereik is ideaal voor pompen met enkele schroef die slib verwerken?

Voor slib, a enkele schroefpomp heeft een viscositeitsbereik nodig dat geschikt is voor de hoge dikte en het vastestofgehalte, doorgaans 500 cP tot 1.500.000 cP. Dit brede bereik houdt rekening met variaties in de slibsamenstelling: primair afvalwaterslib (met een hoger watergehalte) kan bijvoorbeeld een viscositeit hebben van 1.000–10.000 cP, terwijl ontwaterd slib (met een laag vochtgehalte) de 100.000 cP kan overschrijden. Het ontwerp van de pomp moet dit bereik ondersteunen door een hoge zuigdruk te genereren om de weerstand van het slib tegen stroming te overwinnen en verstopping te voorkomen. Een belangrijke overweging is dat de viscositeit van slib vaak toeneemt als de temperatuur daalt (bijvoorbeeld in koude industriële omgevingen), dus het nominale viscositeitsbereik van de pomp moet een buffer voor dergelijke schommelingen bevatten. Een pomp met een vermogen tot 1.000.000 cP kan bijvoorbeeld slib verwerken dat in koude omstandigheden tot 800.000 cP dikker wordt zonder af te slaan. Bovendien moet het bereik rekening houden met zwevende vaste stoffen (tot 30% van het volume in sommige slibsoorten), omdat vaste stoffen indirect de effectieve viscositeit kunnen verhogen door de vloeistofbeweging te belemmeren.

Welk viscositeitsbereik is geschikt voor pompen met enkele schroef voor dunne vloeistoffen zoals olie?

Dunne vloeistoffen zoals olie vereisen een enkele schroefpomp met een veel lager viscositeitsbereik, doorgaans 0,5 cP tot 200 cP. Dit bereik komt overeen met de vloei-eigenschappen van gewone dunne oliën: lichte minerale olie kan een viscositeit hebben van 5–20 cP bij kamertemperatuur, terwijl zwaardere smeerolie 100–200 cP kan bereiken. De focus van de pomp ligt hier niet op hoge druk (zoals bij slib) maar op precisie en lekpreventie. Een viscositeitsbereik dat te breed is (bijvoorbeeld waarden boven 200 cP omvatten) kan tot inefficiënties leiden; een pomp die is ontworpen voor hoge viscositeit kan bijvoorbeeld overmatige schuifkracht op dunne olie veroorzaken, waardoor schuimvorming of degradatie ontstaat. Omgekeerd kan een bereik dat te smal is (bijvoorbeeld slechts 1–50 cP) mogelijk niet geschikt zijn voor iets dikkere oliën (bijvoorbeeld 80 cP hydraulische olie) bij lage temperaturen, waar de viscositeit tijdelijk toeneemt. Het ideale bereik moet ook rekening houden met temperatuurgeïnduceerde viscositeitsveranderingen: de viscositeit van olie kan bijvoorbeeld met 50% dalen bij verhitting van 20°C tot 40°C, dus de pomp moet een stabiele stroom over dit dynamische bereik handhaven.

Welke invloed heeft het viscositeitsbereik op het ontwerp van de enkelschroefspomp voor slib versus dunne oliën?

Het vereiste viscositeitsbereik vormt voor elk vloeistoftype kritische ontwerpelementen van de enkelschroefspomp. Voor slib (hoog viscositeitsbereik) heeft de pomp een grote rotor-statorspeling nodig (om verstopping door vaste stoffen te voorkomen) en een robuust aandrijfsysteem (bijvoorbeeld een motor met hoog koppel) om de kracht te genereren die nodig is om dikke vloeistof te verplaatsen. Het statormateriaal (bijvoorbeeld nitrilrubber, polyurethaan) moet slijtvast zijn om schurende slibdeeltjes te weerstaan, terwijl het stromingspad van de pomp breed en glad is ontworpen om de drukval te minimaliseren. Voor dunne oliën (laag viscositeitsbereik) vereist de pomp een nauwe rotor-statorspeling (om interne lekkage te voorkomen, wat de stroomsnelheid zou verminderen) en een ontwerp met lage afschuiving om schade aan de chemische eigenschappen van de olie te voorkomen. Het statormateriaal kan zachter zijn (bijvoorbeeld EPDM-rubber) om een ​​goede afdichting te garanderen, en de inlaat-/uitlaatpoorten van de pomp zijn zo gedimensioneerd dat ze een laminaire stroming behouden. Turbulentie in dunne oliën kan cavitatie (luchtbellen) veroorzaken die de pomp beschadigen en de efficiëntie verminderen. Kortom, het viscositeitsbereik bepaalt of de pomp prioriteit geeft aan “duwkracht” (slib) of aan “afdichtingsprecisie” (dunne oliën).​

Hoe kan ik verifiëren dat het viscositeitsbereik van een enkele schroefpomp overeenkomt met de slibkarakteristieken?

Om er zeker van te zijn dat het viscositeitsbereik van een pomp met enkele schroef geschikt is voor slib, begint u met het meten van de werkelijke viscositeit van het slib met behulp van een viscosimetertest bij zowel bedrijfstemperatuur als potentiële koude/hete extremen (bijvoorbeeld winter versus zomer in buitenfaciliteiten). De nominale maximale viscositeit van de pomp moet minstens 20-30% hoger zijn dan de hoogst gemeten viscositeit van het slib om rekening te houden met onverwachte verdikking (bijvoorbeeld door een verhoogd vastestofgehalte). Controleer vervolgens de specificatie van de pomp voor het verwerken van vaste stoffen: zelfs als het viscositeitsbereik overeenkomt, zal een pomp die slechts 10% vaste stoffen kan verwerken, falen met slib dat 25% vaste stoffen bevat (wat de effectieve viscositeit verhoogt). Test bovendien de pomp met een monster van het daadwerkelijke slib (niet alleen een viscositeitsnorm) om de stromingsstabiliteit te observeren. Tekenen zoals pulserende stroming of toegenomen geluid geven aan dat het viscositeitsbereik onvoldoende is. Als slib met een viscositeit van 50.000 cP er bijvoorbeeld voor zorgt dat de pomp afslaat, is de maximale viscositeitswaarde van de pomp (bijvoorbeeld 30.000 cP) te laag en moet deze worden geüpgraded.​

Welke controles zorgen ervoor dat het viscositeitsbereik van een pomp met enkele schroef werkt voor dunne oliën?

Voor dunne oliën omvat het verifiëren van het viscositeitsbereik van de pomp het testen van de consistentie van de stroomsnelheid en de lekdichtheid. Meet eerst de viscositeit van de olie bij de bedrijfstemperatuur van de pomp (bijvoorbeeld 40 °C voor motorolie) en bevestig dat deze binnen het nominale lage viscositeitsbereik van de pomp valt (bijvoorbeeld 5–150 cP). Laat de pomp vervolgens draaien met het beoogde debiet en controleer op lekkage bij het rotor-stator-raakvlak. Zelfs kleine lekkages (bijvoorbeeld druppels olie per minuut) geven aan dat de speling te groot is voor de lage viscositeit van de olie, waardoor de efficiëntie afneemt. Controleer vervolgens op cavitatie: als de pomp een hoog geluid maakt of de stroomsnelheid fluctueert, kan het viscositeitsbereik niet overeenkomen (de pomp is bijvoorbeeld ontworpen voor een hogere viscositeit en creëert overmatige zuigkracht, waardoor lucht in de olie wordt getrokken). Test ten slotte de olie na het pompen op degradatie (bijvoorbeeld veranderingen in kleur, viscositeit). Een pomp met een schuifkracht die te hoog is voor de viscositeit van de olie, zal de moleculen van de olie afbreken, waardoor de prestaties (bijvoorbeeld het smeervermogen) afnemen.

Hoe beïnvloedt de temperatuur de vereiste viscositeitsbereik voor beide vloeistoffen?

Temperatuur is een kritische variabele die de viscositeit van de vloeistof verandert, waardoor het bereik van de pomp met enkele schroef aanpasbaar moet zijn. Voor slib verhogen lagere temperaturen de viscositeit. Slib met een viscositeit van 10.000 cP bij 25°C kan bijvoorbeeld dikker worden tot 50.000 cP bij 5°C. Het viscositeitsbereik van de pomp moet dus ook de viscositeit van het slib bij koude temperaturen omvatten, anders heeft het systeem mogelijk een voorverwarmer nodig om het slib binnen het nominale bereik van de pomp te houden. Bij dunne oliën verlagen hogere temperaturen de viscositeit. Motorolie met een viscositeit van 80 cP bij 20 °C kan bijvoorbeeld dalen tot 20 cP bij 80 °C. Hoewel een lagere viscositeit de stroming verbetert, verhoogt het het risico op lekkage; Het viscositeitsbereik van de pomp moet zowel de koude (hogere) als de warme (lagere) viscositeitswaarden van de olie dekken om de integriteit van de afdichting te behouden. Een pomp met een vermogen van 5–150 cP kan bijvoorbeeld zonder problemen motorolie verwerken die varieert van 60 cP (koude start) tot 15 cP (bedrijfstemperatuur). Het negeren van temperatuureffecten kan leiden tot pompstoringen. Een slibpomp met een vermogen van 100.000 cP kan bijvoorbeeld afslaan bij koud weer, terwijl een oliepomp overmatig kan lekken als de olie heet en dun is.

Wat gebeurt er als het viscositeitsbereik van een pomp met enkele schroef niet overeenkomt met de vloeistof?

Een niet-overeenkomend viscositeitsbereik leidt tot prestatieproblemen en voortijdige pompschade voor beide vloeistoffen. Voor slib zal een pomp met een viscositeitsbereik dat te laag is (bijvoorbeeld max. 50.000 cP voor slib bij 100.000 cP) te maken krijgen met overbelasting van de motor (omdat deze moeite heeft om dikke vloeistof te verplaatsen), statorslijtage (door overmatige wrijving) en verstopping (vaste stoffen komen vast te zitten in de rotor-statoropening). In ernstige gevallen kan de rotor vastlopen, waardoor kostbare reparaties nodig zijn. Voor dunne oliën zal een pomp met een te hoog viscositeitsbereik (bijvoorbeeld min. 50 cP voor olie bij 10 cP) last hebben van interne lekkage (olie glijdt langs de rotor-statorafdichting), een verminderd debiet (minder olie bereikt de uitlaat) en cavitatie (er vormen zich luchtbellen in de lagedrukinlaat). Na verloop van tijd erodeert cavitatie de interne componenten van de pomp (bijvoorbeeld rotor, stator), terwijl lekkage vloeistof verspilt en de operationele kosten verhoogt. Zelfs een enigszins afwijkend bereik (bijvoorbeeld een pomp voor 10-200 cP olie die wordt gebruikt voor 5 cP stookolie) zal de efficiëntie met 10-20% verminderen, wat leidt tot aanzienlijke verliezen gedurende maanden van gebruik.