Minkä viskositeettialueen tulisi kattaa yksiruuvipumpun kannen lietteen vs. ohuiden nesteiden, kuten öljyn, käsittelyyn?

Mitkä ovat ydinviskositeettierot lietteen ja ohuiden nesteiden, kuten öljyn, välillä?​

Nesteen viskositeetti sanelee suoraan yksiruuvipumpun vaaditun suorituskykyalueen. Lietteen – tyypillisesti paksu, heterogeeninen seos (esim. jätevesiliete, teollisuusliete) – on korkea viskositeetti, joka vaihtelee 1 000 cP:stä yli 1 000 000 cP:iin. Sen paksu konsistenssi sisältää usein suspendoituneita kiintoaineita (esim. hiukkasia, kuituja) ja huonoa juoksevuutta, mikä tarkoittaa, että pumpun on tuotettava riittävä paine nesteen työntämiseksi putkilinjan läpi. Sitä vastoin ohuilla nesteillä, kuten öljyllä (esim. mineraaliöljyllä, voiteluöljyllä, polttoöljyllä) on alhainen viskositeetti, yleensä välillä 1 cP - 100 cP. Nämä nesteet virtaavat helposti minimaalisella vastuksella, mutta vaativat pumpun estämään vuodot ja ylläpitämään vakaat virtausnopeudet ilman liiallista turbulenssia. Nämä jyrkät viskositeettierot tarkoittavat, että yksiruuvipumpun on katettava kaksi erillistä, ei-päällekkäistä viskositeettialuetta voidakseen käsitellä molempia nestetyyppejä tehokkaasti.

Mikä viskositeettialue on ihanteellinen lietettä käsitteleville yksiruuvipumpuille?

Lietettä varten a yksiruuvipumppu tarvitsee viskositeettialueen, joka sopii sen korkeaan paksuuteen ja kiintoainepitoisuuteen, tyypillisesti 500 cP - 1 500 000 cP. Tämä laaja vaihteluväli selittää lietteen koostumuksen vaihtelut: esimerkiksi primäärijätevesilietteen (jossa on korkeampi vesipitoisuus) viskositeetti voi olla 1 000–10 000 cP, kun taas kuivatun lietteen (alhainen kosteus) viskositeetti voi ylittää 100 000 cP. Pumpun rakenteen on tuettava tätä aluetta luomalla korkea imupaine lietteen virtausvastuksen voittamiseksi ja tukkeutumisen estämiseksi. Keskeinen näkökohta on, että lietteen viskositeetti kasvaa usein lämpötilan laskun myötä (esim. kylmässä teollisuusympäristössä), joten pumpun nimellisviskositeettialueeseen tulisi sisältyä puskuri tällaisia ​​vaihteluja varten – esim. pumppu, jonka teho on 1 000 000 cP, pystyy käsittelemään lietteen, joka sakeutuu 800 C:een kylmissä olosuhteissa. Lisäksi valikoimassa on otettava huomioon suspendoituneet kiintoaineet (jopa 30 tilavuusprosenttia joissakin lietteissä), koska kiinteät aineet voivat epäsuorasti lisätä tehollista viskositeettia estämällä nesteen liikettä.

Mikä viskositeettialue sopii yksiruuvipumpuille ohuille nesteille, kuten öljylle?​

Ohuet nesteet, kuten öljy, vaativat a yksiruuvipumppu paljon alhaisemmalla viskositeettialueella, tyypillisesti 0,5 - 200 cP. Tämä alue on linjassa tavallisten ohuiden öljyjen virtausominaisuuksien kanssa: kevyen mineraaliöljyn viskositeetti voi olla huoneenlämmössä 5–20 cP, kun taas raskaamman voiteluöljyn viskositeetti voi olla 100–200 cP. Pumpun painopiste ei ole tässä korkeassa paineessa (kuten lieteessä), vaan tarkkuudessa ja vuotojen estämisessä. Liian laaja viskositeettialue (esim. yli 200 cP:n arvot mukaan lukien) voi johtaa tehottomuuteen – esimerkiksi korkealle viskositeetille suunniteltu pumppu voi aiheuttaa liiallisen leikkausvoiman ohuelle öljylle, mikä aiheuttaa vaahtoamista tai hajoamista. Päinvastoin, liian kapea alue (esim. vain 1–50 cP) ei ehkä pysty käsittelemään hieman paksumpia öljyjä (esim. 80 cP hydrauliöljy) kylmissä lämpötiloissa, joissa viskositeetti tilapäisesti kasvaa. Ihanteellisella alueella tulisi ottaa huomioon myös lämpötilan aiheuttamat viskositeetin muutokset: esimerkiksi öljyn viskositeetti voi laskea 50 % kuumennettaessa 20 °C:sta 40 °C:seen, joten pumpun on ylläpidettävä vakaa virtaus tällä dynaamisella alueella.

Kuinka viskositeettialue vaikuttaa yksiruuvipumpun suunnitteluun lietettä ja ohuita öljyjä varten?​

Vaadittu viskositeettialue muotoilee yksiruuvipumpun kriittiset suunnitteluelementit kullekin nestetyypille. Lietettä varten (korkea viskositeettialue) pumppu tarvitsee suuren roottori-staattorivälyksen (kiinteiden aineiden tukkeutumisen välttämiseksi) ja vankan käyttöjärjestelmän (esim. suuren vääntömomentin moottorin) paksun nesteen siirtämiseen tarvittavan voiman tuottamiseksi. Staattorin materiaalin (esim. nitriilikumi, polyuretaani) on oltava kulutusta kestävä, jotta se kestää hankaavia lietehiukkasia, kun taas pumpun virtausreitti on suunniteltu leveäksi ja tasaiseksi painehäviön minimoimiseksi. Ohuille öljyille (alhainen viskositeettialue) pumppu vaatii tiukan roottori-staattorivälyksen (sisäisten vuotojen estämiseksi, mikä vähentäisi virtausnopeutta) ja pienen leikkausvoiman rakenteen, jotta öljyn kemialliset ominaisuudet eivät vahingoitu. Staattorin materiaali voi olla pehmeämpää (esim. EPDM-kumi) tiiviin tiiviyden varmistamiseksi, ja pumpun tulo-/poistoaukot on mitoitettu ylläpitämään laminaarivirtausta – turbulenssi ohuissa öljyissä voi aiheuttaa kavitaatiota (ilmakuplia), jotka vahingoittavat pumppua ja heikentävät tehokkuutta. Lyhyesti sanottuna viskositeettialue määrää, asettaako pumppu etusijalle "työntövoiman" (liete) vai "tiivisteen tarkkuuden" (ohuet öljyt).​

Kuinka varmistaa, että yksiruuvipumpun viskositeettialue vastaa lietteen ominaisuuksia?​

Varmistaaksesi, että yhden ruuvipumpun viskositeettialue soveltuu lietteelle, aloita mittaamalla lietteen todellinen viskositeetti viskosimetrillä – testaa sekä käyttölämpötilassa että mahdollisissa kylmissä/kuumissa ääriolosuhteissa (esim. talvi vs. kesä ulkotiloissa). Pumpun maksimiviskositeetin tulee olla vähintään 20–30 % korkeampi kuin lietteen suurin mitattu viskositeetti, jotta voidaan ottaa huomioon odottamaton paksuneminen (esim. lisääntyneen kiintoainepitoisuuden vuoksi). Tarkista seuraavaksi pumpun "kiintoaineen käsittelykapasiteetin" tiedot: vaikka viskositeettialue täsmää, pumppu, joka pystyy käsittelemään vain 10 % kiintoaineita, epäonnistuu lietteen kanssa, joka sisältää 25 % kiintoainetta (mikä lisää tehollista viskositeettia). Lisäksi testaa pumppu näytteellä varsinaisesta lietteestä (ei vain viskositeettistandardista) virtauksen vakauden havaitsemiseksi – merkit, kuten sykkivä virtaus tai lisääntynyt melu, osoittavat, että viskositeettialue ei ole riittävä. Jos esimerkiksi liete, jonka viskositeetti on 50 000 cP, aiheuttaa pumpun pysähtymisen, pumpun maksimiviskositeettiluokitus (esim. 30 000 cP) on liian alhainen ja sitä on nostettava.​

Mitkä tarkastukset varmistavat, että yksiruuvipumpun viskositeettialue toimii ohuille öljyille?​

Ohuille öljyille pumpun viskositeettialueen tarkistamiseen kuuluu virtausnopeuden sakeuden ja tiiviyden testaaminen. Mittaa ensin öljyn viskositeetti pumpun käyttölämpötilassa (esim. 40°C moottoriöljylle) ja varmista, että se kuuluu pumpun nimellisarvoiselle matalaviskositeettialueelle (esim. 5–150 cP). Käytä sitten pumppua suunnitellulla virtausnopeudella ja tarkista vuodot roottorin ja staattorin liitännästä – pienetkin vuodot (esim. öljypisarat minuutissa) osoittavat, että välys on liian suuri öljyn alhaiselle viskositeetille, mikä heikentää tehokkuutta. Tarkkaile seuraavaksi kavitaatiota: jos pumppu lähettää voimakasta ääntä tai virtausnopeus vaihtelee, viskositeettialue voi olla epäsopiva (esim. pumppu on suunniteltu korkeammalle viskositeetille ja se aiheuttaa liiallista imua ja vetää ilmaa öljyyn). Lopuksi testaa öljyn jälkipumppauksen hajoaminen (esim. värin, viskositeetin muutokset) – pumppu, jonka leikkausvoima on liian suuri öljyn viskositeettiin nähden, hajottaa öljyn molekyylit ja heikentää sen suorituskykyä (esim. voitelukyky).​

Kuinka lämpötila vaikuttaa molempien nesteiden viskositeettialueen vaatimukseen?​

Lämpötila on kriittinen muuttuja, joka muuttaa nesteen viskositeettia, mikä edellyttää, että yksiruuvipumpun alue on mukautuva. Lietettä varten alhaisemmat lämpötilat lisäävät viskositeettia – esimerkiksi liete, jonka viskositeetti on 10 000 cP 25 °C:ssa, voi paksuuntua 50 000 cP:iin 5 °C:ssa. Siten pumpun viskositeettialueen on sisällettävä lietteen kylmän lämpötilan viskositeetti, tai järjestelmä saattaa tarvita esilämmittimen pitääkseen lietteen pumpun nimellisalueella. Ohuille öljyille korkeammat lämpötilat alentavat viskositeettia – esimerkiksi moottoriöljy, jonka viskositeetti on 80 cP 20 °C:ssa, voi pudota 20 cP:iin 80 °C:ssa. Vaikka alhaisempi viskositeetti parantaa virtausta, se lisää vuotoriskiä; pumpun viskositeettialueen tulee kattaa sekä kylmän (korkeamman) että kuuman (pieni) viskositeettiarvot öljyn tiivisteen eheyden säilyttämiseksi. Esimerkiksi pumppu, jonka teho on 5–150 cP, pystyy käsittelemään ilman ongelmia moottoriöljyn välillä 60 cP (kylmäkäynnistys) 15 cP (käyttölämpötila). Lämpötilavaikutusten huomiotta jättäminen voi johtaa pumpun vioittumiseen – esimerkiksi 100 000 cP:n lietepumppu voi pysähtyä kylmällä säällä, kun taas öljypumppu voi vuotaa liikaa, kun öljy on kuumaa ja ohutta.​

Mitä tapahtuu, jos yksiruuvipumpun viskositeettialue ei sovi nesteeseen?​

Väärä viskositeettialue johtaa molempien nesteiden suorituskykyongelmiin ja ennenaikaisiin pumpun vaurioitumiseen. Lietteen osalta pumppu, jonka viskositeettialue on liian alhainen (esim. enintään 50 000 cP lietteen ollessa 100 000 cP), kokee moottorin ylikuormitusta (kun se yrittää siirtää paksua nestettä), staattorin kulumista (liiallisesta kitkasta) ja tukkeutumista (kiintoaineet juuttuvat roottori-staattoriin). Vakavissa tapauksissa roottori voi juuttua ja vaatia kalliita korjauksia. Ohuille öljyille pumppu, jonka viskositeettialue on liian korkea (esim. vähintään 50 cP öljylle 10 cP:ssä), kärsii sisäisestä vuodosta (öljy luistaa roottorin ja staattorin tiivisteen ohi), alentuneesta virtausnopeudesta (vähemmän öljyä tulee ulostuloaukkoon) ja kavitaatiosta (ilmakuplia muodostuu matalapaineiseen sisääntuloon). Ajan myötä kavitaatio syövyttää pumpun sisäisiä osia (esim. roottoria, staattoria), kun taas vuoto hukkaa nestettä ja lisää käyttökustannuksia. Jopa hieman epäsopiva alue – esimerkiksi pumppu 10–200 cP:n öljylle, jota käytetään 5 cP:n polttoöljylle – vähentää tehokkuutta 10–20 %, mikä lisää merkittäviä tappioita käyttökuukausien aikana.​