Расчет расхода битумного насоса для асфальтобетонных заводов

При проектировании системы поддержки асфальтосмесительного завода легко недооценить важность битумного насоса. Резервуар для хранения может быть достаточно большим, а битум может иметь необходимую рабочую температуру, но асфальтобетонный завод все равно может ждать поступления вяжущего, если перекачивающий насос не может обеспечить требуемый поток в реальных условиях эксплуатации.

Поэтому выбор подходящего насоса не должен основываться только на расходе, указанном в каталоге. Расчет размеров насоса должен начинаться с фактической потребности в битуме, а затем учитывать время перекачки, плотность, вязкость, сопротивление трубопровода, статическую высоту, температуру, требования к циркуляции и рабочую характеристику насоса.

В этом руководстве объясняется, как рассчитать предварительную производительность битумного насоса для асфальтосмесительного завода, а также какие дополнительные инженерные условия необходимо проверить перед окончательным выбором насоса.

Почему важна производительность битумного насоса

В процессе производства асфальта горячий битум должен бесперебойно перемещаться из системы хранения на асфальтосмесительный завод. Если система подачи поставляет вяжущее медленнее, чем завод его потребляет, непрерывность производства начинает зависеть от системы транспортировки, а не от номинальной мощности асфальтобетонного завода.

Недостаточная мощность насоса может привести к следующим последствиям:

• Недостаточное предложение битума в период пиковой добычи.
• Длительное время перекачки из одного резервуара в другой
• Нестабильный уровень в рабочем резервуаре
• Увеличение времени разгрузки танкера
• Время ожидания асфальтобетонного завода

Однако выбор насоса излишне большой мощности не означает автоматического улучшения. Более высокий расход может увеличить скорость потока в трубопроводе, гидравлические потери, нагрузку на двигатель и давление на клапанах и фильтрах.

Цель состоит в том, чтобы согласовать режим работы насоса с фактическим технологическим процессом.

Шаг 1: Рассчитайте почасовую потребность в битуме.

Первый расчет касается расхода вяжущего вещества на асфальтосмесительном заводе.

Почасовая потребность в битуме = Производительность асфальтобетонного завода × Содержание битума

Предполагать:

• Производительность асфальтобетонного завода: 160 т/ч
• Содержание битума: 5%

Теоретическая потребность в битуме составляет:

160 × 0,05 = 8 т/ч

Таким образом, для производства 160 тонн асфальта в час с содержанием вяжущего 5% заводу требуется приблизительно 8 тонн битума в час.

Процентное содержание вяжущего вещества должно соответствовать фактическому утвержденному составу смеси. В смесях для основания, верхнего слоя, асфальтобетонных смесей с модифицированным асфальтом и асфальтобетонных смесях может использоваться различное содержание вяжущего вещества.

Шаг 2: Преобразование массового расхода в объемный расход

Производительность асфальтобетона обычно выражается в тоннах в час, тогда как производительность насосов обычно выражается в кубических метрах в час.

Результат преобразования:

Объемный расход = Массовый расход битума ÷ Плотность битума

Если использовать в качестве примера плотность битума 0,98 т/м³:

8 ÷ 0,98 ≈ 8,16 м³/ч

Таким образом, теоретическая потребность в непрерывном объеме составляет приблизительно 8,16 м³/ч.

Приведенное выше значение плотности является лишь предварительным расчетным предположением. Фактическая плотность зависит от марки вяжущего и температуры. Для окончательных расчетов следует использовать данные о материалах, специфичные для данного проекта.

Шаг 3: Проверьте требования к пакетной передаче.

Потребление асфальта на асфальтобетонном заводе в непрерывном режиме не всегда является определяющим фактором при выборе размера насоса.

Насосу также может потребоваться перекачивать битум между резервуарами, разгружать цистерну или перемещать материал из плавильной машины в хранилище в течение ограниченного времени.

Предположим, что 20 тонн горячего битума необходимо перевезти за 45 минут.

Используя в качестве примера плотность 0,98 т/м³:

20 ÷ 0,98 ≈ 20,41 м³

45 минут равны 0,75 часа:

20,41 ÷ 0,75 ≈ 27,2 м³/ч

Таким образом, требуемый поток пакетной передачи составляет приблизительно 27,2 м³/ч.

Это значительно превышает требуемый объем непрерывного производства асфальта, составляющий 8,16 м³/ч.

Практическое предварительное правило гласит:

Требуемый расход насоса равен наибольшему из двух значений: требуемого расхода в непрерывном процессе или требуемого расхода при пакетной перекачке.

Шаг 4: Оценка оперативного резерва

Теоретическое значение расхода не учитывает эксплуатационные колебания. В зависимости от проекта проектировщик может предусмотреть дополнительную мощность для:

• колебания производства
• Будущее расширение завода
• колебания температуры
• Сопротивление фильтра
• Загрязнение трубопровода
• износ насоса
• Различные сорта связующих веществ

Для наглядности, применение расчетного резерва 20% к производительности 8,16 м³/ч дает следующий результат:

8,16 × 1,20 ≈ 9,8 м³/ч

Это не означает, что 20% является универсальным требованием. Правильный резерв следует выбирать в соответствии с фактическим технологическим процессом и принципами работы.

Примеры расчетов расхода насоса

В приведенной ниже таблице предполагается содержание вяжущего вещества 5%, ориентировочная плотность 0,98 т/м³ и ориентировочный запас 20%.

Это расчеты расхода, а не окончательный выбор насоса.

Одного лишь расхода недостаточно.

Насос с номинальной производительностью 10 м³/ч не обязательно обеспечивает производительность 10 м³/ч в каждой установке.

Реальная рабочая точка зависит от характеристик насоса и сопротивления всей системы.

Насосу, возможно, потребуется преодолеть следующие препятствия:

• трение в прямой трубе
• Углы и тройники
• Клапаны
• Фильтры
• Расходомеры
• Статическая высота
• теплообменники
• Ограничения при приемке оборудования

Следовательно, окончательный выбор насоса должен определять оба фактора:

Требуемый расход + требуемый перепад давления

Вязкость битума имеет решающее значение.

Вязкость битума существенно изменяется с температурой. При понижении температуры связующее вещество становится труднее перекачивать, и возрастает гидравлическое сопротивление.

Это может привести к следующим последствиям:

• Более низкий фактический объем доставленного потока
• Более высокий крутящий момент насоса
• Более высокое перепад давления
• Более сложный стартап
• Повышенный риск закупорки

Поэтому производительность насоса следует оценивать при вязкости, ожидаемой при реальной рабочей температуре.

Диаметр трубопровода должен соответствовать расходу насоса.

Более мощный насос не сможет компенсировать неправильный размер трубопровода. Чрезмерный поток через трубу малого диаметра может привести к значительным потерям скорости и давления.

Для следующего этапа проектирования системы см.:

Как рассчитать диаметр битумного трубопровода для асфальтосмесительного завода

Выбор насоса и трубопровода следует осуществлять в рамках одного гидравлического расчета.

Перекачивающий насос против циркуляционного насоса

Перекачивающий насос

Например, перекачивающий насос перемещает битум между различными видами оборудования:

• Перевозка из цистерны в резервуар для хранения
• Перелив из бочки в резервуар для хранения
• Плавление мешков в резервуар для хранения
• Основной резервуар — рабочий резервуар
• Резервуар для хранения асфальта

Циркуляционный насос

Циркуляционный насос возвращает материал по замкнутому контуру для поддержания движения, стабилизации температуры и обеспечения готовности пути транспортировки к работе.

Норма циркуляционной нагрузки не обязательно равна объему потребления асфальтобетонного завода.

Особые соображения применительно к модифицированному битуму

Битум, модифицированный SBS, и битум, модифицированный резиновой крошкой, могут иметь существенно отличающиеся характеристики вязкости и текучести от обычного битума пенетрационного класса.

Оценивать:

• Фактическая вязкость при рабочей температуре
• Содержание полимеров или резиновой крошки
• Характеристики частиц, где это уместно.
• Требуемая скорость циркуляции
• Нагрев насоса
• Совместимость уплотнений
• крутящий момент двигателя
• Трубное отопление

Не следует автоматически считать, что насос, подходящий для обычного битума, подходит для любого модифицированного вяжущего.

Координировать поток насоса с накопителем и системой отопления.

Производительность насоса должна обеспечиваться достаточным количеством горячего материала в системе хранения.

Для расчета объема хранилища см.:

Как рассчитать вместимость резервуара для хранения битума на асфальтосмесительном заводе

Расчеты по отоплению см. в следующем разделе:

Как рассчитать мощность масляного нагревателя для резервуаров с битумом

Систему следует оценивать следующим образом:

Емкость хранилища → Тепловая мощность → Расход насоса → Трубопровод

Информация, необходимая для выбора насоса

• Мощность асфальтобетонного завода
• Среднее и максимальное содержание битума в процентах
• Тип и марка битума
• Рабочая температура
• Требуется непрерывный поток
• Количество партии, переданной партией
• Необходимое время переезда
• Длина и диаметр трубопровода
• Статическая разница высот
• Основные клапаны, отводы и фильтры
• Необходимый оборот
• Источник питания
• Температура окружающей среды

Часто задаваемые вопросы

Какова необходимая производительность насоса для асфальтобетонного завода мощностью 160 т/ч?

При содержании вяжущего 5% установка производительностью 160 т/ч теоретически потребляет 8 т/ч битума. Используя иллюстративную плотность 0,98 т/м³, получаем приблизительно 8,16 м³/ч. Конечная производительность насоса также зависит от режима перекачки, потерь давления, вязкости и рабочего резерва.

Достаточно ли насоса производительностью 10 м³/ч для потребности в 8 м³/ч?

Не обязательно. Номинальный расход насоса необходимо проверять при требуемом перепаде давления и фактической вязкости битума.

Можно ли использовать один и тот же насос для перекачки и циркуляции?

В некоторых системах — да. Для этого необходимо предварительно оценить расположение клапанов, последовательность их работы, требуемый расход и резервирование.

Влияет ли температура битума на производительность насоса?

Да. Более низкая температура, как правило, увеличивает вязкость, повышая нагрузку на насос и сопротивление трубопровода.

Заключение

Расчет размеров битумного насоса должен начинаться с учета расхода битума на асфальтобетонном заводе, но также необходимо учитывать весь процесс перекачки.

Последовательность подготовительных работ следующая:

Производительность асфальтобетонного завода → Потребность в битуме → Объемный расход → Время перекачки → Потери давления → Мощность насоса

Компания FEITENG поставляет резервуары для хранения битума, плавильное оборудование, системы термомасла, насосы, трубопроводы с подогревом и комплексные решения для транспортировки битума.

Для получения рекомендаций, специфичных для вашего проекта, пришлите нам данные о производительности вашего асфальтобетонного завода, процентном содержании вяжущего, типе битума, рабочей температуре, расстоянии транспортировки и необходимом времени транспортировки.

WhatsApp: +86 15335447006
Электронная почта: [email protected]
Вебсайт: www.bitumenmachine.com