Розрахунок витрати бітумного насоса для асфальтових заводів

Бітумний насос легко недооцінити під час проектування системи підтримки асфальтозмішувального заводу. Резервуар для зберігання може бути достатньо великим, а бітум може мати правильну робочу температуру, проте асфальтний завод все одно може чекати на в'яжуче, якщо перекачувальний насос не може забезпечити необхідний потік за реальних умов експлуатації.

Тому правильний насос не слід вибирати лише на основі каталожної швидкості потоку. Розмір насоса має починатися з фактичної потреби в бітумі, а потім враховувати час перекачування, щільність, в'язкість, опір трубопроводу, статичну висоту, температуру, вимоги до циркуляції та робочу криву насоса.

У цьому посібнику пояснюється, як розрахувати попередню витрату бітумного насоса для асфальтозмішувальної установки та які додаткові інженерні умови необхідно перевірити перед остаточним вибором насоса.

Чому важлива швидкість потоку бітумного насоса

Під час виробництва асфальту гарячий бітум повинен надійно транспортуватися від системи зберігання до асфальтозмішувального заводу. Якщо система постачання подає в'яжучий матеріал повільніше, ніж завод його споживає, безперервність виробництва починає залежати від системи передачі, а не від номінальної потужності асфальтного заводу.

Недостатньо потужний насос може спричинити:

• Недостатнє постачання бітуму під час пікового виробництва
• Тривалий час перекачування з резервуара в резервуар
• Нестабільний рівень у робочому резервуарі
• Довший час розвантаження танкера
• Час очікування на асфальтному заводі

Однак вибір надмірно великого насоса не є автоматично кращим варіантом. Більша витрата може збільшити швидкість трубопроводу, гідравлічні втрати, навантаження на двигун і тиск на клапанах і фільтрах.

Мета полягає в тому, щоб узгодити роботу насоса з фактичним процесом.

Крок 1: Розрахунок погодинної потреби в бітумі

Перший розрахунок – це витрата в'яжучого речовини асфальтозмішувальним заводом.

Погодинний попит на бітум = Продуктивність асфальтного заводу × Вміст бітуму

Припустимо:

• Продуктивність асфальтного заводу: 160 т/год
• Вміст бітуму: 5%

Теоретична потреба в бітумі становить:

160 × 0,05 = 8 т/год

Таким чином, заводу потрібно приблизно 8 тонн бітуму на годину при виробництві 160 тонн асфальту на годину з вмістом в'яжучого 5%.

Відсоток в'яжучого має відповідати фактично затвердженому проекту суміші. Базовий шар, шар зносу, асфальтобетонний шар (SMA) та модифіковані асфальтові суміші можуть використовувати різний вміст в'яжучого.

Крок 2: Перетворення масової витрати на об'ємну витрату

Виробництво асфальту зазвичай виражається в тоннах на годину, тоді як потужність насоса зазвичай виражається в кубічних метрах на годину.

Конвертація така:

Об'ємна витрата = Масова витрата бітуму ÷ Густина бітуму

Якщо використовується ілюстративна густина бітуму 0,98 т/м³:

8 ÷ 0,98 ≈ 8,16 м³/год

Таким чином, теоретична вимога до безперервного об'єму становить приблизно 8,16 м³/год.

Вказане вище значення щільності є лише попереднім розрахунковим припущенням. Фактична щільність залежить від марки в'яжучого матеріалу та температури. У остаточних розрахунках слід використовувати дані про матеріали, що стосуються конкретного проекту.

Крок 3: Перевірте вимоги до пакетного перенесення

Безперервне споживання асфальтного заводу не завжди є обов'язком, що визначає розмір насоса.

Насосу також може знадобитися перекачувати бітум між резервуарами, розвантажувати цистерну або переміщувати матеріал з плавильної машини до сховища протягом обмеженого часу.

Припустимо, що 20 тонн гарячого бітуму необхідно перевезти протягом 45 хвилин.

Використовуючи ілюстративну щільність 0,98 т/м³:

20 ÷ 0,98 ≈ 20,41 м³

45 хвилин дорівнює 0,75 години:

20,41 ÷ 0,75 ≈ 27,2 м³/год

Таким чином, необхідний потік перенесення партії становить приблизно 27,2 м³/год.

Це значно більше, ніж потреба в безперервному виробництві асфальту, яка становить 8,16 м³/год.

Практичне попереднє правило таке:

Необхідна витрата насоса = більша з цих величин: безперервне технологічне навантаження або необхідна витрата для перекачування партій

Крок 4: Оцінка операційного резерву

Теоретичне значення витрати не враховує експлуатаційних коливань. Залежно від проекту, проектувальник може розглянути додаткову потужність для:

• Коливання виробництва
• Майбутнє розширення заводу
• Коливання температури
• Опір фільтра
• Забруднення трубопроводів
• Знос насоса
• Різні марки сполучних речовин

Лише для ілюстрації, застосування розрахункового резерву 20% до 8,16 м³/год дає:

8,16 × 1,20 ≈ 9,8 м³/год

Це не означає, що 20% є універсальною вимогою. Правильний резерв слід вибирати відповідно до фактичного процесу та принципів роботи.

Приклад розрахунків витрати насоса

У наступній таблиці розраховано вміст в'яжучого матеріалу 5%, ілюстративну щільність 0,98 т/м³ та ілюстративний запас 20%.

Це розрахунки витрати, а не остаточний вибір насоса.

Однієї лише швидкості потоку недостатньо

Насос з продуктивністю 10 м³/год не обов'язково забезпечує продуктивність 10 м³/год у кожній установці.

Реальна робоча точка залежить від кривої насоса та опору всієї системи.

Насосу, можливо, доведеться подолати:

• Тертя в прямій трубі
• Лікті та трійники
• Клапани
• Фільтри
• Витратоміри
• Статична висота
• Теплообмінники
• Обмеження на приймальному обладнанні

Тому остаточний вибір насоса повинен визначати обидва:

Необхідна витрата + необхідний перепад тиску

В'язкість бітуму має вирішальне значення

В'язкість бітуму суттєво змінюється з температурою. При зниженні температури в'язку речовину важче перекачувати, а гідравлічний опір зростає.

Це може призвести до:

• Нижчий фактичний потік
• Більший крутний момент насоса
• Вищий перепад тиску
• Складніший запуск
• Більший ризик блокування

Тому продуктивність насоса слід оцінювати за в'язкості, очікуваної за реальної робочої температури.

Діаметр трубопроводу повинен відповідати подачі насоса

Більший насос не може компенсувати неправильно підібраний розмір трубопроводу. Надмірний потік через маленьку трубу може призвести до високих втрат швидкості та тиску.

Щодо наступного етапу проектування системи, див.:

Як розрахувати діаметр бітумного трубопроводу для асфальтозмішувальної установки

Вибір насоса та трубопроводу слід виконувати як один гідравлічний розрахунок.

Перекачувальний насос проти циркуляційного насоса

Перекачувальний насос

Перекачувальний насос переміщує бітум між обладнанням, наприклад:

• З танкера до резервуара для зберігання
• З декантерної бочки до резервуара для зберігання
• Від плавильника мішків до резервуара для зберігання
• З основного бака до робочого бака
• Резервуар для зберігання асфальтного заводу

Циркуляційний насос

Циркуляційний насос повертає матеріал по контуру для підтримки руху, стабілізації температури та підготовки маршруту передачі до роботи.

Збір за циркуляцію не обов'язково дорівнює нормі споживання асфальтного заводу.

Особливі міркування щодо модифікованого бітуму

Модифікований СБС бітум та модифікований гумовою крихтою бітум можуть мати суттєво відмінні характеристики в'язкості та текучості від звичайного бітуму проникного класу.

Оцінити:

• Фактична в'язкість за робочої температури
• Полімерний або гумово-крихтовий вміст
• Характеристики частинок, де це доречно
• Необхідна швидкість циркуляції
• Нагрів насоса
• Сумісність ущільнень
• Крутний момент двигуна
• Опалення трубопроводів

Насос, придатний для звичайного бітуму, не слід автоматично вважати придатним для кожного модифікованого в'яжучого.

Координація потоку насоса з накопичувачем та опаленням

Продуктивність насоса повинна підтримуватися достатньою кількістю гарячого матеріалу в системі зберігання.

Щодо розмірів сховища див.:

Як розрахувати місткість резервуара для зберігання бітуму для асфальтозмішувальної установки

Розрахунки опалення див.:

Як розрахувати потужність термомасляного підігрівача для резервуарів для зберігання бітуму

Систему слід оцінювати як:

Місткість накопичувача → Теплоємність → Потік насоса → Трубопровід

Інформація, необхідна для вибору насоса

• Потужність асфальтного заводу
• Середній та максимальний відсоток бітуму
• Тип і марка бітуму
• Робоча температура
• Необхідний безперервний потік
• Кількість для пакетного перенесення
• Необхідний час пересадки
• Довжина та діаметр трубопроводу
• Статична різниця висот
• Основні клапани, коліна та фільтри
• Необхідний обіг
• Блок живлення
• Температура навколишнього середовища

Поширені запитання

Яка продуктивність насоса потрібна для асфальтного заводу продуктивністю 160 т/год?

При вмісті в'язкого матеріалу 5% установка продуктивністю 160 т/год теоретично споживає 8 т/год бітуму. Використання ілюстративної густини 0,98 т/м³ дає приблизно 8,16 м³/год. Кінцева продуктивність насоса також залежить від режиму перекачування, втрат тиску, в'язкості та робочого резерву.

Чи достатньо насоса продуктивністю 10 м³/год для потреби 8 м³/год?

Не обов'язково. Номінальну подачу насоса необхідно перевірити за необхідного перепаду тиску та фактичної в'язкості бітуму.

Чи можна використовувати один і той самий насос для перекачування та циркуляції?

У деяких системах так. Спочатку необхідно оцінити розташування клапанів, послідовність роботи, необхідний потік та резервування.

Чи впливає температура бітуму на продуктивність насоса?

Так. Нижча температура зазвичай збільшує в'язкість, збільшуючи навантаження на насос і опір трубопроводу.

Висновок

Розмір бітумного насоса слід починати з урахуванням споживання асфальтним заводом, але також необхідно враховувати весь процес перекачування.

Попередня інженерна послідовність така:

Продуктивність асфальтного заводу → Потреба в бітумі → Об'ємна витрата → Час перекачування → Втрата тиску → Робота насоса

FEITENG постачає резервуари для зберігання бітуму, плавильне обладнання, системи термомасляних насосів, трубопроводи з підігрівом та комплексні рішення для обробки бітуму.

Щоб отримати рекомендації щодо конкретного проекту, надішліть нам продуктивність вашого асфальтного заводу, відсоток в'яжучого, тип бітуму, робочу температуру, відстань перекачування та необхідний час перекачування.

WhatsApp: +86 15335447006
Електронна пошта: [email protected]
Вебсайт: www.bitumenmachine.com