مشاكل التكهف والشفط في مضخات البيتومين: صافي الضغط الإيجابي عند الشفط، واللزوجة، ودرجة الحرارة، والتصميم

قد تتمتع مضخة البيتومين بمعدل التدفق والضغط التفاضلي الصحيحين، ومع ذلك قد يكون أداؤها ضعيفًا إذا كان جانب السحب في النظام مصممًا بشكل سيئ.

غالباً ما تُعزى أعراض مثل عدم استقرار التدفق، والضوضاء غير الطبيعية، والاهتزاز، وانخفاض السعة، وارتفاع حمل المحرك، أو انقطاع التصريف المتقطع، إلى المضخة نفسها. في الواقع، قد تنشأ المشكلة بين خزان التخزين ومدخل المضخة.

يشرح هذا الدليل كيف يؤثر كل من NPSH ولزوجة البيتومين ودرجة الحرارة ومستوى الخزان وقطر أنبوب السحب والمرشحات وموقع المضخة على أداء مضخة البيتومين الساخن.

لماذا يختلف جانب الشفط عن جانب التفريغ

يمكن للمضخة توليد ضغط التفريغ، لكنها لا تستطيع دفع السائل إلى مدخلها الخاص.

يجب أن تصل المادة إلى المضخة لأن الضغط الكافي متوفر عند وصلة السحب.

إذا أصبحت مقاومة الشفط عالية جدًا، فإن أداء المضخة يتدهور حتى عندما يكون نظام التفريغ مصممًا بشكل صحيح.

ما هو NPSH؟

NPSH تعني رأس شفط موجب صافي.

هناك مصطلحان مهمان:

• NPSHa: رأس شفط موجب صافٍ متوفر من النظام الفعلي
• NPSHr: رأس السحب الموجب الصافي المطلوب للمضخة في ظل ظروف التشغيل المحددة

لضمان التشغيل الموثوق، يجب أن تتجاوز حالة السحب المتاحة متطلبات المضخة بهامش هندسي مناسب.

يتمثل الشكل المفاهيمي لـ NPSHa فيما يلي:

NPSHa = ضغط الارتفاع المطلق + ضغط السائل الساكن − فقدان خط السحب − ضغط البخار

ينبغي أن تتبع الحسابات الدقيقة والهامش المطلوب طريقة الشركة المصنعة للمضخة وخصائص السائل الفعلية.

لماذا يتطلب البيتومين الساخن عناية خاصة

يُسبب البيتومين مشكلة امتصاص مختلفة عن السوائل منخفضة اللزوجة.

حتى عندما لا يكون التكهف الناتج عن ضغط البخار هو العامل المحدد الرئيسي، فإن اللزوجة العالية يمكن أن تخلق مقاومة كبيرة لخط السحب.

تشمل المشاكل المحتملة ما يلي:

• ضغط المدخل غير كافٍ
• احتكاك الشفط المفرط
• دخول الهواء عبر الوصلات أو موانع التسرب
• المرشحات المحجوبة جزئياً
• البيتومين البارد الذي يقيد المدخل
• جيوب الغاز أو البخار في النقاط المرتفعة
• تصميم غير مناسب لمخرج الخزان

لذلك، لا ينبغي تشخيص مضخة البيتومين الساخن الصاخبة أو التي تعاني من نقص في التدفق على أنها تجويف تقليدي دون فحص نظام الشفط بالكامل.

العامل الأول: مستوى السائل في الخزان

إذا كانت المضخة موجودة أسفل مستوى السائل في الخزان، فإن ضغط السائل الساكن يساعد في سحب المضخة.

مع انخفاض مستوى الخزان، ينخفض هذا الضغط المتاح.

لذلك، قد يصبح النظام الذي يعمل بشكل مثالي مع خزان ممتلئ غير مستقر بالقرب من الحد الأدنى لمستوى التشغيل.

ينبغي فحص التصميم عند أدنى مستوى سائل مُراد، وليس فقط عندما يكون الخزان ممتلئًا.

العامل الثاني: ارتفاع المضخة

كلما كان ذلك عمليًا، غالبًا ما تستفيد مضخات نقل البيتومين الساخن من ترتيب السحب المغمور.

إن تركيب المضخة فوق مستوى السائل المتاح بشكل كبير يجعل عملية الشفط أكثر صعوبة، خاصة مع المواد شديدة اللزوجة.

لذا ينبغي أن يراعي تصميم المشروع ارتفاع المضخة أثناء مرحلة تصميم المعدات بدلاً من وضع المضخة في أي مكان تتوفر فيه مساحة.

العامل الثالث: قطر أنبوب الشفط

يؤدي أنبوب السحب الصغير جدًا إلى زيادة فقدان السرعة والاحتكاك قبل وصول السائل إلى المضخة.

لذلك قد يتطلب خط السحب معيار تصميم مختلف عن خط التفريغ.

يفحص:

• القطر الداخلي الفعلي
• التدفق المطلوب
• لزوجة البيتومين
• طول الأنبوب
• درجة حرارة
• عدد التركيبات

للاطلاع على المبادئ العامة لتحديد حجم خطوط أنابيب البيتومين، انظر:

كيفية حساب قطر خط أنابيب البيتومين لمحطة خلط الأسفلت

العامل الرابع: طول أنبوب الشفط

كلما زاد طول مسار السحب، زادت المقاومة التي يجب على المضخة التغلب عليها قبل دخول المادة إلى المدخل.

كلما أمكن ذلك، يجب أن يكون خط الشفط:

• قصير
• مباشر
• تم تسخينه بشكل صحيح
• معزول بشكل صحيح
• خالٍ من القيود غير الضرورية

قد يؤدي تقريب المضخة من الخزان أحيانًا إلى تحسين الموثوقية بشكل أكثر فعالية من اختيار محرك أكبر.

العامل الخامس: درجة حرارة البيتومين ولزوجته

غالباً ما تكون درجة الحرارة أهم متغير تشغيلي.

مع انخفاض درجة حرارة البيتومين، تزداد لزوجته. وتؤدي اللزوجة العالية إلى زيادة الاحتكاك في خط السحب، وقد تغير بشكل كبير حالة مدخل المضخة.

وهذا هو السبب:

• يجب أن يبقى مخرج الخزان ساخناً
• يجب تسخين أنبوب الشفط عند الحاجة
• يجب تسخين غلاف المضخة مسبقًا قبل بدء التشغيل
• يجب ألا تصبح الصمامات والمرشحات مناطق باردة

قد يصبح تشغيل المضخة التي تبدأ بسهولة عند درجة حرارة التشغيل الصحيحة مستحيلاً بعد أن تبرد المادة داخل خط السحب.

العامل السادس: المرشحات والمصافي

يُضيف فلتر جانب الشفط مقاومة إضافية.

مع تراكم الشوائب في المرشح، تزداد هذه المقاومة.

تشمل الأعراض المحتملة ما يلي:

• انخفاض تدفق المضخة
• زيادة الضوضاء
• تفريغ غير مستقر
• فراغ أعلى أو ضغط مدخل أقل

لذلك ينبغي أن تتناسب مساحة المرشح وتكرار الصيانة مع نظافة البيتومين المتوقعة ومعدل التدفق.

العامل 7: صمامات وتركيبات الشفط

كل صمام أو كوع أو مخفض أو أي عائق آخر مغلق جزئياً يضيف مقاومة.

تشمل المشاكل الشائعة ما يلي:

• الصمام غير مفتوح بالكامل
• اختيار الصمام غير الصحيح
• عدد كبير من الأكواع بالقرب من المضخة
• تخفيضات مفاجئة
• صمامات فحص مسدودة

ينبغي أن تكون أنابيب السحب أبسط بشكل عام من شبكة التصريف.

العامل الثامن: تسرب الهواء

يمكن للمضخة سحب الهواء عبر الوصلة حتى عندما لا يتسرب البيتومين الساخن بشكل واضح.

فحص:

• حواف
• الحشيات
• وصلات ملولبة
• مانعات تسرب المضخة
• حشوة الصمام

يمكن أن يؤدي الهواء المحتبس إلى تدفق غير مستقر وضوضاء قد يتم الخلط بينها وبين التكهف.

العامل التاسع: جيوب الغاز والبخار

يمكن أن يؤدي تصميم الأنابيب إلى تكوين نقاط مرتفعة يتراكم فيها الغاز.

حيثما يسمح تصميم النظام، يجب أن تتجنب خطوط السحب النقاط العالية غير الضرورية والترتيبات التي تحبس الهواء أو البخار.

يجب أن يتجنب مخرج الخزان وترتيب الأنابيب أيضًا حدوث دوامات أو سحب الغاز عند انخفاض مستوى الخزان.

التعرف على مشاكل الشفط المحتملة

تشمل الأعراض النموذجية ما يلي:

• تصدر المضخة ضجيجًا بعد بدء التشغيل
• التدفق أقل من المتوقع
• يتذبذب ضغط التفريغ
• تفقد المضخة ضغطها أو إمدادها بالمواد
• تزداد الاهتزازات مع زيادة التدفق
• يتحسن الأداء عند ارتفاع مستوى الخزان.
• يتدهور الأداء عند تبريد البيتومين
• تنظيف فلتر الشفط يعيد التدفق مؤقتًا

لا تثبت هذه الأعراض وجود سبب واحد، لكنها تشير إلى نظام الشفط.

تسلسل عملي لحل المشكلات

1. تأكد من درجة حرارة البيتومين الفعلية.
2. تأكد من مستوى الخزان.
3. تأكد من أن جميع صمامات الشفط مفتوحة بالكامل.
4. افحص فلتر الشفط أو المصفاة.
5. تأكد من تسخين المضخة وخط السحب بالكامل مسبقاً.
6. افحص وجود تسرب للهواء.
7. تحقق من دوران المضخة وسرعتها.
8. قارن التدفق الفعلي مع الحمل التصميمي.
9. قم بقياس ظروف المدخل والمخرج إذا كانت الأجهزة المناسبة متوفرة.
10. قارن النتيجة بمتطلبات الشفط الخاصة بالشركة المصنعة للمضخة.

لماذا لا يؤدي زيادة قوة المحرك إلى حل مشكلة ضعف الشفط؟

إذا لم تتمكن المضخة من استقبال كمية كافية من المواد، فإن تركيب محرك أكبر لا يؤدي إلى زيادة ضغط الشفط.

قد يتضمن الحل الصحيح بدلاً من ذلك ما يلي:

• تقليل مقاومة الشفط
• زيادة قطر الأنابيب
• تقصير الأنبوب
• تحسين التدفئة
• تنظيف الفلتر
• خفض مستوى المضخة
• زيادة مستوى الخزان المتاح

البيتومين المعدل والبيتومين المطاطي

يمكن للمواد الرابطة المعدلة بمطاط SBS والمطاط المفتت أن تفرض مقاومة أكبر للشفط بسبب لزوجتها وخصائصها المادية.

بالنسبة لهذه المواد، يرجى التحقق مما يلي:

• اللزوجة الفعلية عند درجة حرارة التشغيل
• مدى ملاءمة المضخة
• الحد الأدنى المطلوب لدرجة حرارة الخط
• قطر الشفط
• تكوين الفلتر
• مشاكل محتملة تتعلق بالجسيمات أو التلوث

إجراءات بدء التشغيل مهمة

من أكثر الممارسات ضرراً محاولة تشغيل مضخة بالقوة تحتوي على مادة البيتومين الباردة أو شديدة اللزوجة.

قبل بدء التشغيل:

• قم بتسخين المضخة مسبقًا
• قم بتسخين خط السحب مسبقًا
• تأكد من درجة حرارة الخزان
• افتح الصمامات المطلوبة
• تحقق من قدرة الاستقبال
• تأكد من اتجاه المضخة

يجب اتباع الإجراء الدقيق وفقًا لتعليمات التشغيل الخاصة بالشركة المصنعة للمعدات.

الأسئلة الشائعة

ما الذي يسبب التكهف في مضخة البيتومين؟

يُعدّ انخفاض ضغط الشفط المتاح أحد الأسباب المحتملة. في خدمة البيتومين الساخن، قد تتسبب اللزوجة العالية، وضيق خطوط الشفط، وانخفاض مستوى الخزان، وانسداد المرشحات، وبرودة المواد، ودخول الهواء في ظهور أعراض مشابهة.

هل يجب أن تكون مضخة البيتومين أسفل الخزان؟

غالباً ما يكون تصميم الشفط المغمور مفيداً للمواد اللزجة، لكن الترتيب النهائي يعتمد على الخزان والمضخة وتصميم المشروع.

لماذا تعمل المضخة عندما يكون الخزان ممتلئًا ولكنها تتعطل عندما يكون مستوى الماء منخفضًا؟

يؤدي ارتفاع مستوى الخزان إلى زيادة قوة السحب الثابتة. إذا كان النظام قريبًا من حد السحب الأقصى، فإن خفض مستوى الخزان قد يكشف المشكلة.

هل يمكن أن يتسبب انسداد المرشح في ظهور أعراض تشبه أعراض التكهف؟

نعم. يمكن أن يؤدي فلتر الشفط المتسخ إلى زيادة مقاومة المدخل بشكل كبير وتقليل سعة المضخة.

الخاتمة

يعتمد ضخ البيتومين الموثوق به على نظام الشفط بقدر اعتماده على المضخة نفسها.

يُعد تسلسل التصميم المفيد ما يلي:

مستوى الخزان ← درجة الحرارة ← اللزوجة ← قطر السحب ← فقدان السحب ← صافي الضغط الإيجابي عند السحب ← التحقق من المضخة

بإمكان شركة FEITENG تنسيق منافذ الخزانات، وخطوط السحب الساخنة، والمرشحات، والمضخات، وأنظمة الدوران لتوفير حزم متكاملة لمعالجة البيتومين.

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