Wie man die Ein- und Auslassrohrdurchmesser für Schlammpumpen auswählt

Bei der Auswahl der Einlass- und Auslassrohrdurchmesser für Schlammpumpen sollte dem Grundsatz gefolgt werden, dass „der Einlassrohrdurchmesser nicht kleiner sein darf als der Pumpenansaugdurchmesser und der Auslassrohrdurchmesser auf die Anforderungen an Fördermenge und Förderhöhe abgestimmt sein muss.“
Bei der Dimensionierung der Rohrleitungen sollten drei Schlüsselfaktoren berücksichtigt werden : die Eigenschaften der Suspension, die Pumpenparameter und die Rohrleitungsführung . Das oberste Ziel ist ein Betrieb ohne Kavitation und Verstopfung sowie mit geringem Energieverbrauch , um so einen stabilen und effizienten Transport der Suspension zu gewährleisten.

I. Grundprinzipien der Rohrdurchmesserwahl

Die Auslegung des Rohrdurchmessers muss sowohl die Anlagensicherheit als auch die Systemeffizienz berücksichtigen. Die folgenden zwei Grundregeln sind unerlässlich, um die meisten Betriebsrisiken zu vermeiden.

1. Einlassrohr: Je größer, desto besser

Der Innendurchmesser des Einlassrohrs darf nicht kleiner sein als der Saugdurchmesser der Schlammpumpe . Es wird empfohlen, nach Möglichkeit ein Rohr zu wählen , das eine Nummer größer ist als der Pumpeneinlass.
Beträgt der Pumpeneinlass beispielsweise einen Durchmesser von 100 mm (ca. 4 Zoll), muss ein Einlassrohr mit 125 mm (ca. 5 Zoll) Durchmesser verwendet werden. Die Verwendung von Rohren mit einem Durchmesser von 80 mm (ca. 3 Zoll) oder kleiner ist strengstens untersagt.

Diese Konstruktion reduziert die Strömungsgeschwindigkeit der Suspension auf der Saugseite und ermöglicht so einen reibungslosen Eintritt des Mediums in die Pumpe. Sie trägt dazu bei, einen übermäßigen Druckabfall am Einlass zu verhindern, der andernfalls zu Kavitation und Schäden an wichtigen Pumpenkomponenten führen könnte.

2. Auslassrohr: Die richtige Abstimmung ist entscheidend

Der Auslassrohrdurchmesser darf gleich dem Pumpenauslassdurchmesser oder etwas kleiner sein, die Größendifferenz sollte jedoch eine Nennweite nicht überschreiten.
Wenn beispielsweise der Pumpenauslassdurchmesser 100 mm beträgt, ist entweder ein 100 mm oder ein 80 mm Auslassrohr zulässig, während ein direkter Anschluss an ein Rohr mit 50 mm oder kleinerem Durchmesser nicht empfohlen wird.

Ein zu großes Auslassrohr kann zu unnötigem Energieverbrauch führen, während ein zu kleines Rohr den Rohrleitungswiderstand deutlich erhöht und dadurch den Schlammfluss beeinträchtigt oder sogar zu Verstopfungen führen kann. Daher muss ein optimales Gleichgewicht zwischen Transporteffizienz und Energiekosten gefunden werden.

II. Wichtige Faktoren, die die Auswahl des Rohrdurchmessers beeinflussen

Die Auslegung des Rohrdurchmessers sollte dynamisch an die tatsächlichen Betriebsbedingungen angepasst werden. Die geeignete Rohrgröße wird durch eine umfassende Bewertung der Schlammeigenschaften, der Pumpenparameter und der Rohrleitungskonfiguration ermittelt.

1. Eigenschaften der Suspension

Die Eigenschaften der Suspension sind die primäre Grundlage für die Wahl des Rohrdurchmessers, da sie direkten Einfluss auf die Verschleißfestigkeit und die Anforderungen an die Verstopfungsvermeidung haben.

• Feststoffkonzentration
  Bei Suspensionen mit hohem Feststoffgehalt (z. B. Quarzsandsuspensionen mit einem Feststoffgehalt von über 60 %) sollte ein Rohr mit größerem Durchmesser – typischerweise eine Nummer größer als die Standardauswahl – verwendet werden, um die Fließgeschwindigkeit zu reduzieren und ein Absetzen der Partikel sowie Verstopfungen zu verhindern.

• Partikelgröße
  Bei grobkörnigen Schlämmen mit Partikeln größer als 1 mm sollte der Durchmesser des Einlassrohrs vergrößert werden, um ein Verstopfen der Saugseite durch Partikel zu verhindern.
  Bei feinen Schlämmen mit Partikelgrößen unter 0,1 mm können Standardrohrdimensionen angewendet werden; übermäßig kleine Durchmesser sollten jedoch vermieden werden, um Ablagerungen und Sedimentation zu verhindern.

• Viskosität der Suspension
  Enthält die Suspension Ton oder andere viskose Bestandteile, erhöht sich der Fließwiderstand deutlich. In solchen Fällen sollte der Rohrdurchmesser vergrößert werden (eine Nummer größer als der berechnete Wert), um Ablagerungen und Verklebungen an der Rohrwand zu reduzieren und einen reibungslosen Transport zu gewährleisten.

2. Parameter der Schlammpumpe

Die wichtigsten Konstruktionsparameter der Pumpe bilden die Grundlage für die Auswahl des Rohrdurchmessers und müssen genau aufeinander abgestimmt sein, um die Systemleistung zu gewährleisten.

• Durchflussrate
  Höhere Auslegungsdurchflussmengen erfordern größere Rohrdurchmesser. Beispielsweise benötigt eine Pumpe mit einer Nennleistung von 100 m³/h einen größeren Rohrdurchmesser als eine Pumpe mit einer Nennleistung von 50 m³/h, um das erhöhte Schlammvolumen aufzunehmen.

• Kopf
  Bei Förderstrecken über 100 Metern oder vertikalen Förderhöhen über 20 Metern sollte der Auslassrohrdurchmesser erhöht werden, um Reibung und lokale Verluste zu reduzieren und eine unzureichende Förderhöhe am Auslasspunkt zu vermeiden.

• Einlass- und Auslassdüsengrößen
  Die Saug- und Druckrohrdurchmesser der Pumpe stellen die Mindestgrenzen für die Rohrauswahl dar. Das Einlassrohr darf nicht kleiner als der Saugrohrdurchmesser der Pumpe sein, und der Unterschied im Auslassrohrdurchmesser sollte eine Nennweite nicht überschreiten, um eine optimale Abstimmung zwischen Pumpe und Rohrleitungssystem zu gewährleisten.

3. Rohrleitungslayout

Die Installationsumgebung und die Rohrleitungsführung beeinflussen den Strömungswiderstand und müssen bei der Auswahl der Rohrdurchmesser berücksichtigt werden.

• Rohrleitungslänge
  Wenn die Gesamtlänge der Rohrleitung 50 Meter überschreitet, sollte der Auslassrohrdurchmesser um eine Größe erhöht werden (z. B. von 100 mm auf 125 mm), um die Reibungsverluste entlang der Rohrleitung auszugleichen.

• Anzahl der Armaturen
  Enthält die Rohrleitung mehr als drei Formstücke wie Bögen, Ventile oder Rückschlagventile, sollte der Auslassrohrdurchmesser vergrößert werden, um die kumulative Wirkung des lokalen Widerstands zu verringern.

• Fließrichtung
  Bei Systemen, die überwiegend vertikal gefördert werden (z. B. vertikale Förderhöhe von mehr als 10 Metern), wird ein größerer Auslassrohrdurchmesser empfohlen, um ein Absetzen der Suspension in vertikalen Abschnitten zu verhindern.
  Bei überwiegend horizontalen Fördersystemen kann eine Standarddimensionierung angewendet werden, vorausgesetzt, die Schlammgeschwindigkeit bleibt in einem angemessenen Bereich.

• Sauginstallationshöhe
  Wenn die Zulaufleitung einen vertikalen Aufwärtsabschnitt aufweist (z. B. beim Abpumpen von Schlamm aus einem unterirdischen Tank), sollte der Durchmesser des Zulaufrohrs vergrößert werden, um die Strömungsgeschwindigkeit zu verringern und einen niedrigen Zulaufdruck zu verhindern, wodurch Kavitation vermieden wird.

III. Methoden zur Überprüfung der Rohrdurchmesserwahl

Nach der Installation kann die Eignung der Rohrdurchmesser durch Beobachtungen im Betrieb ohne aufwendige Berechnungen beurteilt werden, was praktische Anpassungen ermöglicht.

• Überprüfung des Einlassrohrs
  Treten während des Pumpenbetriebs ungewöhnliche Geräusche, Vibrationen oder ein instabiler Durchfluss auf, ist das Einlassrohr wahrscheinlich zu klein dimensioniert, was zu einer unzureichenden Saugleistung führt. Es sollte ein Einlassrohr mit größerem Durchmesser verwendet werden.

• Überprüfung des Auslassrohrs
  Wenn die Abflussmenge unzureichend ist, der Auslassdruck niedrig ist oder starke Rohrschwingungen auftreten, ist das Auslassrohr wahrscheinlich unterdimensioniert und sollte vergrößert werden.
  Wenn Durchfluss und Druck normal sind, der Stromverbrauch des Motors jedoch merklich hoch ist, ist möglicherweise das Auslassrohr überdimensioniert und sollte entsprechend verkleinert werden.