Jak dobrać średnicę rury wlotowej i wylotowej do pomp szlamowych

Dobór średnic rur wlotowych i wylotowych dla pomp szlamowych powinien opierać się na podstawowej zasadzie, że „średnica rury wlotowej nie może być mniejsza od średnicy ssania pompy, a średnica rury wylotowej musi być dopasowana do wymagań dotyczących natężenia przepływu i wysokości podnoszenia”.
Rozmiary rur należy dobierać, biorąc pod uwagę trzy kluczowe wymiary — charakterystykę szlamu, parametry pompy i układ rurociągu — a ostatecznym celem jest zapobieganie kawitacji, zapobieganie blokowaniu i niskie zużycie energii , zapewniając w ten sposób stabilny i wydajny transport szlamu.

I. Podstawowe zasady doboru średnicy rury

Konfiguracja średnicy rurociągu musi uwzględniać zarówno bezpieczeństwo sprzętu, jak i wydajność systemu. Poniższe dwie podstawowe zasady są niezbędne do uniknięcia większości zagrożeń operacyjnych.

1. Rura wlotowa: im większa, tym lepsza

Średnica wewnętrzna rury wlotowej nie może być mniejsza od średnicy otworu ssącego pompy szlamowej . Zaleca się, aby w miarę możliwości wybrać rurę o jeden rozmiar większą od otworu wlotowego pompy.
Na przykład, jeśli średnica wlotu pompy wynosi 100 mm (około 4 cali), należy zastosować rurę wlotową o średnicy 125 mm (około 5 cali). Stosowanie rur o średnicy 80 mm (około 3 cali) lub mniejszej jest surowo zabronione.

Taka konstrukcja zmniejsza prędkość przepływu szlamu po stronie ssawnej, umożliwiając płynny przepływ medium do pompy. Pomaga to zapobiegać nadmiernym spadkom ciśnienia na wlocie, które mogłyby prowadzić do kawitacji i uszkodzenia kluczowych podzespołów pompy.

2. Rura wylotowa: prawidłowe dopasowanie jest kluczowe

Średnica rury wylotowej może być równa średnicy wylotowej pompy lub nieznacznie mniejsza , ale różnica w wymiarach nie powinna przekraczać jednego rozmiaru nominalnego.
Na przykład, gdy średnica wylotu pompy wynosi 100 mm, dopuszczalna jest rura wylotowa o średnicy 100 mm lub 80 mm, natomiast nie zaleca się bezpośredniego podłączenia do rury o średnicy 50 mm lub mniejszej.

Zbyt duży przekrój rury wylotowej może prowadzić do niepotrzebnego zużycia energii, natomiast zbyt mały znacznie zwiększa opór rurociągu, co prowadzi do słabego przepływu szlamu, a nawet jego zatkania. Dlatego konieczne jest osiągnięcie optymalnej równowagi między wydajnością transportu a kosztami energii .

II. Kluczowe czynniki wpływające na wybór średnicy rury

Projekt średnicy rurociągu powinien być dynamicznie dostosowywany do rzeczywistych warunków pracy. Odpowiedni rozmiar rurociągu jest określany poprzez kompleksową ocenę właściwości szlamu, parametrów pompy i konfiguracji rurociągu.

1. Charakterystyka zawiesiny

Dobór średnicy rury odbywa się przede wszystkim na podstawie właściwości zawiesiny, gdyż mają one bezpośredni wpływ na odporność na zużycie i wymagania dotyczące zapobiegania zatykaniu.

• Koncentracja ciał stałych
  Gdy zawiesina ma wysokie stężenie cząstek stałych (np. zawiesina piasku kwarcowego o zawartości cząstek stałych przekraczającej 60%), należy zastosować rurę o większej średnicy — zazwyczaj o jeden rozmiar większej od standardowej — w celu zmniejszenia prędkości przepływu i zapobiegania osadzaniu się cząstek i zatykaniu.

• Wielkość cząstek
  W przypadku gruboziarnistego szlamu zawierającego cząstki większe niż 1 mm, należy zwiększyć średnicę rury wlotowej, aby zapobiec zatykaniu się cząstek po stronie ssącej.
  W przypadku drobnego szlamu o wielkości cząstek poniżej 0,1 mm można stosować rury o standardowych średnicach, jednak należy unikać zbyt małych średnic, aby zapobiec gromadzeniu się i sedymentacji.

• Lepkość zawiesiny
  Jeśli szlam zawiera glinę lub inne lepkie składniki, opory przepływu znacznie wzrastają. W takich przypadkach należy zwiększyć średnicę rury (o jeden rozmiar większą od wartości obliczonej), aby zmniejszyć przywieranie i gromadzenie się osadu wzdłuż ścianek rury, zapewniając płynny transport.

2. Parametry pompy szlamowej

Kluczowe parametry konstrukcyjne pompy stanowią podstawę doboru średnicy rury i muszą być prawidłowo dobrane, aby zagwarantować wydajność systemu.

• Przepływ
  Wyższe projektowe natężenia przepływu wymagają większych średnic rur. Na przykład pompa o wydajności 100 m³/h wymaga większego rozmiaru rury niż pompa o wydajności 50 m³/h, aby pomieścić większą objętość szlamu.

• Głowa
  Jeżeli odległość przesyłu przekracza 100 metrów lub wysokość podnoszenia przekracza 20 metrów, średnicę rury wylotowej należy zwiększyć w celu zmniejszenia tarcia i strat lokalnych, zapobiegając w ten sposób niewystarczającemu rzeczywistemu ciśnieniu w punkcie wyładunku.

• Rozmiary dysz wlotowych i wylotowych
  Średnice ssania i tłoczenia pompy stanowią minimalne granice doboru rur. Rura wlotowa nie może być mniejsza niż średnica ssania pompy, a różnica w średnicach rury wylotowej nie powinna przekraczać jednego rozmiaru nominalnego, aby zapewnić prawidłowe dopasowanie pompy do systemu rurociągów.

3. Układ rurociągów

Środowisko instalacji i układ rurociągów mają wpływ na opór przepływu, dlatego należy je uwzględnić przy doborze średnic rur.

• Długość rurociągu
  Jeżeli całkowita długość rurociągu przekracza 50 metrów, średnicę rury wylotowej należy zwiększyć o jeden rozmiar (np. ze 100 mm do 125 mm), aby zrekompensować straty wynikające z tarcia wzdłuż rurociągu.

• Liczba złączek
  Jeżeli rurociąg zawiera więcej niż trzy elementy, takie jak kolanka, zawory lub zawory zwrotne, średnicę rury wylotowej należy zwiększyć, aby zmniejszyć kumulacyjny efekt oporu lokalnego.

• Kierunek przepływu
  W systemach, w których przeważa transport pionowy (np. wysokość podnoszenia przekraczająca 10 metrów), zaleca się zastosowanie rury wylotowej o większej średnicy, aby zapobiec osadzaniu się szlamu w pionowych odcinkach.
  W przypadku głównie poziomych systemów transportowych można stosować rozmiary standardowe, pod warunkiem że prędkość przepływu szlamu mieści się w rozsądnym zakresie.

• Wysokość instalacji ssącej
  Jeżeli rurociąg wlotowy zawiera odcinek pionowy skierowany ku górze (np. pompowanie szlamu ze zbiornika podziemnego), należy zwiększyć średnicę rury wlotowej, aby zmniejszyć prędkość przepływu i zapobiec niskiemu ciśnieniu wlotowemu, a tym samym uniknąć kawitacji.

III. Metody weryfikacji doboru średnicy rury

Po zainstalowaniu można ocenić przydatność średnic rur poprzez obserwację eksploatacyjną bez konieczności wykonywania skomplikowanych obliczeń, co pozwala na wprowadzenie praktycznych zmian.

• Weryfikacja rury wlotowej
  Jeśli podczas pracy pompy występuje nietypowy hałas, wibracje lub niestabilny przepływ, prawdopodobnie rura wlotowa jest zbyt mała, co skutkuje słabą wydajnością ssania. Należy zastosować rurę wlotową o większej średnicy.

• Weryfikacja rury wylotowej
  Jeśli natężenie przepływu wylotowego jest niewystarczające, ciśnienie wylotowe jest niskie lub występują silne drgania rury, prawdopodobnie średnica rury wylotowej jest za mała i należy ją zwiększyć.
  Jeżeli przepływ i ciśnienie są prawidłowe, ale zużycie energii przez silnik jest zauważalnie wysokie, może to oznaczać, że średnica rury wylotowej jest za duża i należy ją odpowiednio zmniejszyć.