حساب معدل تدفق مضخة البيتومين لمحطات الأسفلت

من السهل التقليل من أهمية مضخة البيتومين عند تصميم نظام دعم محطة خلط الأسفلت. قد يكون خزان التخزين كبيرًا بما يكفي، وقد يكون البيتومين في درجة حرارة التشغيل المناسبة، ومع ذلك، قد تنتظر محطة الأسفلت وصول المادة الرابطة إذا لم تتمكن مضخة النقل من توفير التدفق المطلوب في ظل ظروف التشغيل الفعلية.

لذا، لا ينبغي اختيار المضخة المناسبة بناءً على معدل التدفق المذكور في الكتالوج فقط. يجب أن يبدأ تحديد حجم المضخة بالطلب الفعلي على البيتومين، ثم يُؤخذ في الاعتبار وقت النقل، والكثافة، واللزوجة، ومقاومة خط الأنابيب، والارتفاع الساكن، ودرجة الحرارة، ومتطلبات الدوران، ومنحنى تشغيل المضخة.

يشرح هذا الدليل كيفية حساب معدل تدفق مضخة البيتومين الأولي لمحطة خلط الأسفلت وما هي الشروط الهندسية الإضافية التي يجب التحقق منها قبل اختيار المضخة النهائية.

لماذا يُعدّ معدل تدفق مضخة البيتومين مهماً؟

أثناء إنتاج الأسفلت، يجب أن ينتقل البيتومين الساخن بشكل موثوق من نظام التخزين إلى محطة خلط الأسفلت. إذا كان نظام الإمداد يزود المادة الرابطة ببطء مقارنةً باستهلاك المحطة لها، فإن استمرارية الإنتاج تصبح معتمدة على نظام النقل بدلاً من الطاقة الإنتاجية الاسمية لمحطة الأسفلت.

قد تتسبب المضخة ذات الحجم الصغير في:

• عدم كفاية إمدادات البيتومين خلال ذروة الإنتاج
• أوقات نقل طويلة بين الخزانات
• مستوى خزان العمل غير مستقر
• وقت أطول لتفريغ حمولة ناقلة النفط
• وقت انتظار مصنع الأسفلت

مع ذلك، فإن اختيار مضخة كبيرة الحجم بشكل غير ضروري ليس بالضرورة أفضل. فزيادة التدفق قد تؤدي إلى زيادة سرعة التدفق في الأنابيب، وفقدان الضغط الهيدروليكي، وزيادة متطلبات المحرك، وارتفاع الضغط عند الصمامات والمرشحات.

الهدف هو مطابقة قدرة المضخة مع العملية الفعلية.

الخطوة 1: حساب الطلب على البيتومين بالساعة

الحساب الأول هو استهلاك المادة الرابطة في محطة خلط الأسفلت.

الطلب الساعي على البيتومين = إنتاج مصنع الأسفلت × محتوى البيتومين

يفترض:

• طاقة مصنع الأسفلت: 160 طن/ساعة
• محتوى البيتومين: 5%

الطلب النظري على البيتومين هو:

160 × 0.05 = 8 طن/ساعة

وبالتالي، يحتاج المصنع إلى ما يقرب من 8 أطنان من البيتومين في الساعة عند إنتاج 160 طنًا من الأسفلت في الساعة بمحتوى رابط 5%.

يجب أن تُستمد نسبة المادة الرابطة من تصميم الخلطة المعتمد الفعلي. قد تستخدم طبقات الأساس، وطبقة التآكل، وخلطات الأسفلت المعدلة، وخلطات الأسفلت المعدلة ذاتيًا، نسبًا مختلفة من المادة الرابطة.

الخطوة الثانية: تحويل التدفق الكتلي إلى تدفق حجمي

يتم التعبير عن إنتاج الأسفلت بشكل عام بالطن في الساعة، بينما يتم التعبير عن سعة المضخة عادةً بالأمتار المكعبة في الساعة.

التحويل هو:

معدل التدفق الحجمي = معدل تدفق كتلة البيتومين ÷ كثافة البيتومين

في حال استخدام كثافة توضيحية للبيتومين تبلغ 0.98 طن/م³:

8 ÷ 0.98 ≈ 8.16 م³/س

وبالتالي فإن متطلبات الحجم المستمر النظري تقارب 8.16 م³/ساعة.

قيمة الكثافة المذكورة أعلاه هي مجرد افتراض حسابي أولي. تختلف الكثافة الفعلية باختلاف نوع المادة الرابطة ودرجة الحرارة. يجب أن تستخدم الحسابات النهائية بيانات المواد الخاصة بالمشروع.

الخطوة 3: التحقق من متطلبات نقل الدفعة

لا يُعد الاستهلاك المستمر لمحطة الأسفلت هو العامل المحدد لحجم المضخة دائمًا.

قد تحتاج المضخة أيضًا إلى نقل البيتومين بين الخزانات، أو تفريغ ناقلة، أو نقل المواد من آلة الصهر إلى المخزن في غضون فترة زمنية محدودة.

افترض أنه يجب نقل 20 طنًا من البيتومين الساخن في غضون 45 دقيقة.

باستخدام كثافة توضيحية تبلغ 0.98 طن/م³:

20 ÷ 0.98 ≈ 20.41 م³

45 دقيقة تساوي 0.75 ساعة:

20.41 ÷ 0.75 ≈ 27.2 م³/س

وبالتالي فإن معدل تدفق نقل الدفعات المطلوب هو تقريبًا 27.2 م³/ساعة.

وهذا أعلى بكثير من الطلب المستمر على إنتاج الأسفلت البالغ 8.16 متر مكعب/ساعة.

القاعدة العملية الأولية هي:

معدل تدفق المضخة المطلوب = الأكبر بين متطلبات العملية المستمرة أو معدل تدفق نقل الدفعات المطلوب

الخطوة الرابعة: تقييم الاحتياطي التشغيلي

لا تأخذ قيمة التدفق النظرية في الحسبان أي اختلافات تشغيلية. وبحسب المشروع، قد ينظر المصمم في إضافة سعة إضافية لما يلي:

• تقلبات الإنتاج
• توسعة المصنع المستقبلية
• تغير درجة الحرارة
• مقاومة الترشيح
• تلوث خطوط الأنابيب
• تآكل المضخة
• درجات مختلفة من مواد التجليد

للتوضيح فقط، فإن تطبيق احتياطي تصميم 20% على 8.16 م³/ساعة يعطي:

8.16 × 1.20 ≈ 9.8 م³/ساعة

لا يعني هذا أن معيار 20% شرطٌ عام. يجب اختيار الاحتياطي المناسب وفقًا للعملية الفعلية وفلسفة التشغيل.

حسابات تدفق المضخة كمثال

يفترض الجدول التالي محتوى المادة الرابطة 5%، وكثافة توضيحية تبلغ 0.98 طن/م³، واحتياطي توضيحي 20%.

هذه حسابات تدفق، وليست اختيارات نهائية للمضخات.

معدل التدفق وحده لا يكفي

إن المضخة المصنفة عند 10 م³/ساعة لا توفر بالضرورة 10 م³/ساعة في كل عملية تركيب.

تعتمد نقطة التشغيل الحقيقية على منحنى المضخة ومقاومة النظام بأكمله.

قد تحتاج المضخة إلى التغلب على ما يلي:

• احتكاك الأنبوب المستقيم
• المرفقين والقمصان
• الصمامات
• الفلاتر
• عدادات التدفق
• الارتفاع الثابت
• مبادلات حرارية
• القيود المفروضة على استلام المعدات

لذلك، يجب أن يحدد اختيار المضخة النهائي كلا الأمرين:

التدفق المطلوب + فرق الضغط المطلوب

تُعد لزوجة البيتومين عاملاً حاسماً

تتغير لزوجة البيتومين بشكل كبير مع تغير درجة الحرارة. فعندما تنخفض درجة الحرارة، يصبح ضخ المادة الرابطة أكثر صعوبة وتزداد المقاومة الهيدروليكية.

قد ينتج عن ذلك ما يلي:

• انخفاض التدفق الفعلي المُسلّم
• عزم دوران أعلى للمضخة
• فرق ضغط أعلى
• بدء تشغيل أكثر صعوبة
• زيادة خطر الانسداد

لذلك ينبغي تقييم أداء المضخة عند اللزوجة المتوقعة عند درجة حرارة التشغيل الفعلية.

يجب أن يتناسب قطر خط الأنابيب مع تدفق المضخة

لا يمكن لمضخة أكبر أن تعوض عن خط أنابيب ذي حجم غير مناسب. فالتدفق المفرط عبر أنبوب صغير قد يؤدي إلى سرعة عالية وفقدان كبير في الضغط.

للاطلاع على المرحلة التالية من تصميم النظام، انظر:

كيفية حساب قطر خط أنابيب البيتومين لمحطة خلط الأسفلت

ينبغي إتمام عملية اختيار المضخة وخط الأنابيب كحساب هيدروليكي واحد.

مضخة النقل مقابل مضخة الدوران

مضخة نقل

تقوم مضخة النقل بنقل البيتومين بين المعدات، على سبيل المثال:

• ناقلة إلى خزان تخزين
• قارورة البرميل إلى خزان التخزين
• من جهاز إذابة الأكياس إلى خزان التخزين
• من الخزان الرئيسي إلى خزان التشغيل
• خزان تخزين لمصنع الأسفلت

مضخة الدوران

تقوم مضخة الدوران بإعادة المواد من خلال حلقة للحفاظ على الحركة، وتثبيت درجة الحرارة، والحفاظ على مسار النقل جاهزًا للتشغيل.

لا يتساوى معدل دوران المواد بالضرورة مع معدل استهلاك مصنع الأسفلت.

اعتبارات خاصة للبيتومين المعدل

يمكن أن يكون للبيتومين المعدل بـ SBS والبيتومين المعدل بالمطاط الفتاتي خصائص لزوجة وتدفق مختلفة بشكل كبير عن البيتومين التقليدي المستخدم في الاختراق.

يقيم:

• اللزوجة الفعلية عند درجة حرارة التشغيل
• محتوى البوليمر أو المطاط المفتت
• خصائص الجسيمات عند الاقتضاء
• معدل التوزيع المطلوب
• تسخين المضخة
• توافق الأختام
• عزم دوران المحرك
• تسخين الأنابيب

لا ينبغي افتراض أن المضخة المناسبة للبيتومين التقليدي مناسبة تلقائيًا لكل مادة رابطة معدلة.

تنسيق تدفق المضخة مع التخزين والتدفئة

يجب أن تدعم سعة المضخة كمية كافية من المواد الساخنة في نظام التخزين.

للحصول على معلومات حول أحجام التخزين، انظر:

كيفية حساب سعة خزان تخزين البيتومين لمحطة خلط الأسفلت

للاطلاع على حسابات التسخين، انظر:

كيفية حساب سعة سخان الزيت الحراري لخزانات تخزين البيتومين

ينبغي تقييم النظام على النحو التالي:

سعة التخزين ← سعة التسخين ← تدفق المضخة ← خط الأنابيب

المعلومات المطلوبة لاختيار المضخة

• طاقة مصنع الأسفلت
• متوسط ونسبة البيتومين القصوى
• نوع ودرجة البيتومين
• درجة حرارة التشغيل
• التدفق المستمر المطلوب
• كمية النقل الدفعي
• الوقت اللازم للتحويل
• طول وقطر خط الأنابيب
• فرق الارتفاع الثابت
• الصمامات الرئيسية، والمرفقات، والمرشحات
• التداول المطلوب
• مزود الطاقة
• درجة الحرارة المحيطة

الأسئلة الشائعة

ما هو معدل تدفق المضخة الذي يحتاجه مصنع الأسفلت الذي تبلغ طاقته الإنتاجية 160 طن/ساعة؟

عند استخدام نسبة 5% من المادة الرابطة، يستهلك مصنع بسعة 160 طن/ساعة نظريًا 8 أطنان/ساعة من البيتومين. وباستخدام كثافة افتراضية تبلغ 0.98 طن/م³، نحصل على معدل استهلاك تقريبي قدره 8.16 م³/ساعة. وتعتمد سعة المضخة النهائية أيضًا على حمل النقل، وفقدان الضغط، واللزوجة، واحتياطي التشغيل.

هل مضخة بقدرة 10 م³/ساعة كافية لتلبية طلبية قدرها 8 م³/ساعة؟

ليس بالضرورة. يجب التحقق من معدل تدفق المضخة المقنن عند فرق الضغط المطلوب ولزوجة البيتومين الفعلية.

هل يمكن استخدام نفس المضخة للنقل والتدوير؟

في بعض الأنظمة، نعم. يجب أولاً تقييم ترتيب الصمامات، وتسلسل التشغيل، والتدفق المطلوب، والتكرار.

هل تؤثر درجة حرارة البيتومين على قدرة المضخة؟

نعم. انخفاض درجة الحرارة بشكل عام يزيد من اللزوجة، مما يزيد من حمل المضخة ومقاومة خط الأنابيب.

الخاتمة

ينبغي أن يبدأ تحديد حجم مضخة البيتومين باستهلاك مصنع الأسفلت، ولكن يجب أيضًا مراعاة عملية النقل الكاملة.

التسلسل الهندسي الأولي هو:

إنتاج مصنع الأسفلت ← الطلب على البيتومين ← معدل التدفق الحجمي ← زمن النقل ← فقدان الضغط ← حمل المضخة

توفر شركة FEITENG خزانات تخزين البيتومين، ومعدات الصهر، وأنظمة الزيت الحراري، والمضخات، وخطوط الأنابيب المسخنة، وحلول مناولة البيتومين الكاملة.

للحصول على توصية خاصة بالمشروع، أرسل لنا إنتاج مصنع الأسفلت الخاص بك، ونسبة المادة الرابطة، ونوع البيتومين، ودرجة حرارة التشغيل، ومسافة النقل، ووقت النقل المطلوب.

واتساب: +86 15335447006
بريد إلكتروني: [email protected]
موقع إلكتروني: www.bitumenmachine.com