ما هي وظائف المضخات اللولبية المفردة؟

الوظائف الأساسية الثلاث ل مضخات برغي واحد

تؤدي المضخة اللولبية المفردة (المعروفة أيضًا باسم المضخة الحلزونية التقدمية) ثلاث وظائف أساسية: التدفق المقنن للسوائل اللزجة , نقل نبض منخفض للمواد الحساسة للقص ، و الرفع الذاتي للخلائط متعددة المراحل . على عكس مضخات الطرد المركزي، توفر المضخة اللولبية المفردة معدل تدفق خطيًا ثابتًا يتناسب بشكل مباشر مع سرعة دورانها - مما يحقق عادةً الكفاءات الحجمية فوق 95% عبر نطاق ضغط واسع.

هذا الأداء الفريد يجعله لا غنى عنه في الصناعات التي تتراوح من النفط والغاز إلى تجهيز الأغذية ومعالجة مياه الصرف الصحي. أدناه، نستكشف كل وظيفة ببيانات قابلة للقياس وأمثلة عملية.

الوظيفة 1: القياس الدقيق والجرعات للسوائل عالية اللزوجة

تعمل المضخات اللولبية المفردة ك أجهزة قياس الإزاحة الإيجابية . تؤدي كل دورة إلى إزاحة حجم ثابت (من 0.005 إلى أكثر من 2500 لتر) بغض النظر عن ضغط التفريغ. عادة ما تظل دقة معدل التدفق ضمن حدودها ±0.5% إلى ±1% عندما يكون الحجم مناسبًا.

مثال من العالم الحقيقي: حقن البوليمر في حقول النفط

في عملية الاستخلاص المعزز للنفط (EOR)، يقوم المشغلون بحقن محاليل بوليمر ذات لزوجة تصل إلى 10,000 سي بي . مضخة لولبية واحدة جرعات بدقة 2.5 لتر/دقيقة ضد الضغوط 40 بار (580 رطل لكل بوصة مربعة) . ستفقد مضخات الطرد المركزي كفاءتها فوق 1000 سنتي بواز ولا يمكنها الحفاظ على الجرعات الخطية. النتيجة: حقن بوليمر ثابت يقلل من النفايات الكيميائية بنسبة تصل إلى 15% سنويا لكل وسادة جيدا.

• نطاق اللزوجة: 1 سنتي بواز إلى 1,000,000 سنتي بواز (على سبيل المثال، الخام الثقيل، دبس السكر، الحمأة)
• معدل التدفق الخطي: ر² > 0.999 من 10% إلى 100% سرعة المحرك
• قدرة الضغط: تصل إلى 48 بار (700 رطل لكل بوصة مربعة) في مرحلة واحدة، تتجاوز الإصدارات متعددة المراحل 240 بار (3480 رطل لكل بوصة مربعة)

الوظيفة 2: معالجة المواد ذات النبض المنخفض والحساسة للقص

تعد عملية الضخ اللطيفة للمضخة اللولبية المفردة واحدة من أكثر وظائفها قيمة. على عكس المضخات المكبسية أو الفصية، يتحرك السائل محوريًا دون اضطراب أو ارتفاع سريع في الضغط. معدلات القص عادة أقل من 200 ثانية⁻¹ - قابلة للمقارنة بالخلط منخفض القص. وهذا يحافظ على سلامة المنتج بالنسبة للمواد الحساسة.

بيانات عن الحد من القص

في اختبار خاضع للرقابة لضخ مزارع الزبادي (سائل بيولوجي حساس للقص)، تم الحفاظ على مضخة لولبية واحدة عدد الخلايا القابلة للحياة أعلى من 95% بعد 10 ساعات من إعادة التدوير. أدت المضخة الفصية في ظل ظروف مماثلة إلى تقليل قابليتها للحياة 72% . بالنسبة لمحضرات الطعام، هذا يعني مدة صلاحية أطول وتماسك أفضل للمنتج.

الوظيفة 3: التحضير الذاتي ورفع الخليط متعدد المراحل

يمكن للمضخات اللولبية المفردة رفع السوائل من مصاعد الشفط بارتفاع يصل إلى 8.5 متر (28 قدم) من عمود الماء في ظل الظروف الجافة، و 9.5 متر (31 قدم) عندما تستعد. والأهم من ذلك، أنها تتعامل مع مخاليط الغاز والسائل والصلبة في وقت واحد، وهي وظيفة تسمى ضخ متعدد المراحل . كسور حجم الغاز (GVF) تصل إلى 80% ممكن بدون قفل البخار.

مثال عملي: ضخ حثالة مياه الصرف الصحي

في محطة المعالجة البلدية، يحتوي على زبد 40% هواء، 55% ماء، 5% شحوم/مواد صلبة . تقوم مضخة لولبية واحدة بنقل هذا الخليط من خزان DAF (تعويم الهواء المذاب) إلى الهاضم في 12 م³/ساعة . فقدت مضخات الطرد المركزي الطاقة الأولية خلال 10 دقائق بينما مضخات الحجاب الحاجز تنسد كل ساعتين. تم تشغيل المضخة اللولبية المفردة 2000 ساعة دون فشل، وخفض تكاليف الصيانة عن طريق 8000 يورو في السنة .

• الحد الأقصى لحجم الجسيمات الصلبة: يصل إلى 15 ملم (اعتمادًا على صلابة الجزء الثابت من المطاط الصناعي)
• وقت التشغيل الجاف ذاتي التحضير: عادةً 30-60 ثانية (مع اختيار المواد المناسبة)
• حد GVF متعدد المراحل: 0% إلى 80% بدون معدات مساعدة

الأسئلة الشائعة: أسئلة شائعة حول وظائف المضخة اللولبية المفردة

1. هل يمكن للمضخة اللولبية الواحدة أن تجف؟

نعم، ولكن فقط ل فترات قصيرة (30-60 ثانية) . يتطلب الجزء الثابت (عادةً المطاط الصناعي) تشحيمًا وتبريدًا بالسوائل. يؤدي التشغيل الجاف الممتد إلى إتلاف الجزء الثابت والدوار. بالنسبة للتطبيقات ذات فترات الجفاف المتقطعة، حدد الأجزاء الساكنة مصنوعة من اللدائن ذات درجة الحرارة العالية (مثل FKM أو HNBR) أو أضف مستشعر الحماية من الجفاف.

2. ما هو نطاق الكفاءة النموذجي؟

عرض مضخات برغي واحد الكفاءة الحجمية بين 85% و98% في ظل ظروف التشغيل العادية. تتراوح الكفاءة الميكانيكية الشاملة (بما في ذلك المحرك وعلبة التروس) من 55% إلى 75% ، وهو 10-20% أعلى من مضخات الطرد المركزي عند التعامل مع اللزوجة فوق 1000 سنتي بواز.

3. كيف يتغير معدل التدفق مع اللزوجة؟

على عكس مضخات الطرد المركزي، يظل معدل تدفق المضخة اللولبية الواحدة ثابتًا تقريبًا مع تغيرات اللزوجة . مضاعفة اللزوجة من 1000 سنتي بواز إلى 2000 سنتي بواز تقلل التدفق بنسبة أقل من 2% بسرعة ثابتة. وهذا يجعلها مثالية لجرعات المواد المضافة حيث تختلف لزوجة التغذية مع درجة الحرارة.

4. ما هي أوضاع الفشل الشائعة التي تؤثر على هذه الوظائف؟

1. ارتداء الجزء الثابت - يقلل من الكفاءة الحجمية. عمر نموذجي 4,000-8,000 ساعة في الملاط جلخ.
2. تآكل الدوار – يؤدي إلى الانزلاق وفقدان الضغط. استخدم 316SS أو مواد مزدوجة لدرجة الحموضة < 4 أو> 10.
3. فشل مشترك عالمي – يسبب النبض. استبدال كل 10,000-15,000 ساعة في الخدمة المستمرة.

5. ما هو الحد الأقصى للضغط لكل مرحلة؟

عادة ما يتم توفير مضخة لولبية أحادية المرحلة 6 إلى 12 بار (87 إلى 174 رطل لكل بوصة مربعة) الضغط التفاضلي. تضيف كل مرحلة إضافية ضغطًا مماثلاً. لتطبيقات الضغط العالي مثل تغذية التناضح العكسي (حتى 40 بار) ، استخدم تكوينًا مكونًا من 4 مراحل أو 6 مراحل. تحتوي كل مرحلة على مجموعة واحدة من تجاويف الجزء الثابت والدوار.

دليل الاختيار: مطابقة الوظائف لاحتياجات التطبيق

لاختيار المضخة اللولبية المفردة الصحيحة لوظيفتك، قم بتقييم ثلاثة معلمات وفقًا للجدول أدناه:

بالنسبة لمعظم التطبيقات الصناعية، فإن مجموعة المضخة اللولبية المفردة مكونة من دقة القياس، والقص المنخفض، والقدرة على متعددة المراحل يجعلها مضخة الإزاحة الإيجابية الأكثر تنوعًا. عندما يكون السائل الخاص بك سميكًا جدًا بالنسبة لمضخات الطرد المركزي أو حساسًا جدًا بالنسبة للمضخات المكبسية، فإن المضخة اللولبية الواحدة هي الحل الوظيفي.