ما هو نطاق اللزوجة الذي يجب أن تغطيه المضخة اللولبية المفردة للتعامل مع الحمأة مقابل السوائل الرقيقة مثل الزيت؟

ما هي اختلافات اللزوجة الأساسية بين الحمأة والسوائل الرقيقة مثل الزيت؟

تحدد لزوجة السائل بشكل مباشر نطاق الأداء المطلوب للمضخة اللولبية المفردة. الحمأة - عادة خليط سميك غير متجانس (على سبيل المثال، حمأة مياه الصرف الصحي، الحمأة الصناعية) - لها لزوجة عالية، تتراوح من 1000 سنتي بواز (سنتيبواز) إلى أكثر من 1،000،000 سنتي بواز. غالبًا ما يشتمل قوامها السميك على مواد صلبة عالقة (مثل الجسيمات والألياف) وضعف قابلية التدفق، مما يعني أن المضخة يجب أن تولد ضغطًا كافيًا لدفع السائل عبر خط الأنابيب. في المقابل، فإن السوائل الرقيقة مثل الزيت (مثل الزيوت المعدنية وزيوت التشحيم وزيت الوقود) لها لزوجة منخفضة، عادة ما بين 1 سنتي بواز و100 سنتي بواز. تتدفق هذه السوائل بسهولة، مع الحد الأدنى من المقاومة، ولكنها تتطلب مضخة لمنع التسرب والحفاظ على معدلات تدفق مستقرة دون اضطراب مفرط. تعني هذه الاختلافات الصارخة في اللزوجة أن المضخة اللولبية المفردة يجب أن تغطي نطاقين مختلفين وغير متداخلين من اللزوجة للتعامل مع كلا النوعين من السوائل بفعالية.

ما هو نطاق اللزوجة المثالي للمضخات اللولبية المفردة التي تتعامل مع الحمأة؟

بالنسبة للحمأة، أ مضخة برغي واحدة يحتاج إلى نطاق لزوجة يناسب سماكته العالية ومحتواه الصلب، عادةً من 500 سنتي بواز إلى 1,500,000 سنتي بواز. يفسر هذا النطاق الواسع الاختلافات في تكوين الحمأة: على سبيل المثال، قد تكون لزوجة حمأة مياه الصرف الصحي الأولية (ذات المحتوى المائي العالي) 1000-10000 سنتي بواز، في حين أن الحمأة منزوعة الماء (ذات الرطوبة المنخفضة) يمكن أن تتجاوز 100000 سنتي بواز. يجب أن يدعم تصميم المضخة هذا النطاق من خلال توليد ضغط شفط عالي للتغلب على مقاومة الحمأة للتدفق ومنع الانسداد. أحد الاعتبارات الرئيسية هو أن لزوجة الحمأة غالبًا ما تزداد مع انخفاض درجات الحرارة (على سبيل المثال، البيئات الصناعية الباردة)، لذا يجب أن يتضمن نطاق اللزوجة المقدر للمضخة حاجزًا لمثل هذه التقلبات - على سبيل المثال، يمكن لمضخة تصل طاقتها إلى 1,000,000 سنتي بواز التعامل مع الحمأة التي تصل سماكتها إلى 800,000 سنتي بواز في الظروف الباردة دون توقف. بالإضافة إلى ذلك، يجب أن يأخذ النطاق في الاعتبار المواد الصلبة العالقة (ما يصل إلى 30% من حيث الحجم في بعض الحمأة)، حيث يمكن للمواد الصلبة زيادة اللزوجة الفعالة بشكل غير مباشر عن طريق إعاقة حركة السوائل.

ما هو نطاق اللزوجة الذي يناسب المضخات اللولبية المفردة للسوائل الرقيقة مثل الزيت؟

تتطلب السوائل الرقيقة مثل الزيت أ مضخة برغي واحدة مع نطاق لزوجة أقل بكثير، عادةً من 0.5 سنتي بواز إلى 200 سنتي بواز. يتوافق هذا النطاق مع خصائص التدفق للزيوت الرقيقة الشائعة: قد تكون لزوجة الزيوت المعدنية الخفيفة 5-20 سنتي بواز في درجة حرارة الغرفة، بينما يمكن أن تصل لزوجة زيت التشحيم الأثقل إلى 100-200 سنتي بواز. لا ينصب تركيز المضخة هنا على الضغط العالي (كما هو الحال مع الحمأة) بل على الدقة ومنع التسرب. يمكن أن يؤدي نطاق اللزوجة الواسع جدًا (على سبيل المثال، بما في ذلك القيم التي تزيد عن 200 سنتي بواز) إلى عدم الكفاءة - على سبيل المثال، قد تؤدي المضخة المصممة للزوجة العالية إلى إنشاء قوة قص مفرطة على الزيت الرقيق، مما يتسبب في تكوين رغوة أو تدهور. على العكس من ذلك، فإن النطاق الضيق جدًا (على سبيل المثال، 1-50 سنتي بواز فقط) قد يفشل في التعامل مع الزيوت السميكة قليلاً (على سبيل المثال، زيت هيدروليكي 80 سنتي بواز) في درجات الحرارة الباردة، حيث تزيد اللزوجة مؤقتًا. يجب أن يأخذ النطاق المثالي أيضًا في الاعتبار تغيرات اللزوجة الناجمة عن درجة الحرارة: على سبيل المثال، يمكن أن تنخفض لزوجة الزيت بنسبة 50% عند تسخينه من 20 درجة مئوية إلى 40 درجة مئوية، لذلك يجب أن تحافظ المضخة على تدفق مستقر عبر هذا النطاق الديناميكي.

كيف يؤثر نطاق اللزوجة على تصميم المضخة اللولبية المفردة للحمأة مقارنة بالزيوت الرقيقة؟​

يشكل نطاق اللزوجة المطلوب عناصر التصميم المهمة للمضخة اللولبية المفردة لكل نوع من أنواع السوائل. بالنسبة للحمأة (نطاق اللزوجة العالية)، تحتاج المضخة إلى خلوص كبير للجزء الثابت والدوار (لتجنب الانسداد بواسطة المواد الصلبة) ونظام قيادة قوي (على سبيل المثال، محرك ذو عزم دوران عالي) لتوليد القوة اللازمة لتحريك السائل السميك. يجب أن تكون مادة الجزء الثابت (على سبيل المثال، مطاط النتريل والبولي يوريثين) مقاومة للتآكل لتحمل جزيئات الحمأة الكاشطة، في حين تم تصميم مسار تدفق المضخة ليكون عريضًا وسلسًا لتقليل انخفاض الضغط. بالنسبة للزيوت الرقيقة (نطاق اللزوجة المنخفض)، تتطلب المضخة خلوصًا محكمًا بين الجزء الثابت والدوار (لمنع التسرب الداخلي، مما قد يقلل من معدل التدفق) وتصميمًا منخفض القص لتجنب الإضرار بالخصائص الكيميائية للزيت. قد تكون المادة الثابتة أكثر ليونة (على سبيل المثال، مطاط EPDM) لضمان إحكام الغلق، كما يتم ضبط حجم منافذ مدخل/مخرج المضخة للحفاظ على التدفق الصفحي - يمكن أن يتسبب الاضطراب في الزيوت الرقيقة في حدوث تجويف (فقاعات هواء) مما يؤدي إلى إتلاف المضخة وتقليل الكفاءة. باختصار، يحدد نطاق اللزوجة ما إذا كانت المضخة تعطي الأولوية لـ "قوة الدفع" (الحمأة) أو "دقة الختم" (الزيوت الرقيقة).

كيف يمكن التحقق من أن نطاق اللزوجة للمضخة اللولبية المفردة يتوافق مع خصائص الحمأة؟​

للتأكد من أن نطاق لزوجة المضخة اللولبية الواحدة مناسب للحمأة، ابدأ بقياس اللزوجة الفعلية للحمأة باستخدام مقياس اللزوجة - اختبار في كل من درجة حرارة التشغيل والظروف الباردة/الساخنة المحتملة (على سبيل المثال، الشتاء مقابل الصيف في المرافق الخارجية). يجب أن تكون اللزوجة القصوى المقدرة للمضخة أعلى بنسبة 20-30٪ على الأقل من أعلى لزوجة تم قياسها للحمأة لمراعاة السماكة غير المتوقعة (على سبيل المثال، من زيادة المحتوى الصلب). بعد ذلك، تحقق من مواصفات "قدرة التعامل مع المواد الصلبة" الخاصة بالمضخة: حتى لو كان نطاق اللزوجة متطابقًا، فإن المضخة التي يمكنها التعامل مع 10% فقط من المواد الصلبة ستفشل مع الحمأة التي تحتوي على 25% مواد صلبة (مما يزيد من اللزوجة الفعالة). بالإضافة إلى ذلك، اختبر المضخة بعينة من الحمأة الفعلية (وليس فقط معيار اللزوجة) لمراقبة ثبات التدفق - تشير العلامات مثل التدفق النابض أو زيادة الضوضاء إلى أن نطاق اللزوجة غير كافٍ. على سبيل المثال، إذا تسببت الحمأة ذات اللزوجة 50000 سنتي بواز في توقف المضخة، فإن الحد الأقصى لمعدل اللزوجة للمضخة (على سبيل المثال، 30000 سنتي بواز) منخفض جدًا ويحتاج إلى ترقية.​

ما هي الفحوصات التي تضمن أن نطاق اللزوجة للمضخة اللولبية الواحدة يعمل مع الزيوت الرقيقة؟​

بالنسبة للزيوت الرقيقة، يتضمن التحقق من نطاق لزوجة المضخة اختبار اتساق معدل التدفق وإحكام التسرب. أولاً، قم بقياس لزوجة الزيت عند درجة حرارة تشغيل المضخة (على سبيل المثال، 40 درجة مئوية لزيت المحرك) وتأكد من أنها تقع ضمن نطاق اللزوجة المنخفضة المُقدر للمضخة (على سبيل المثال، 5-150 سنتي بواز). بعد ذلك، قم بتشغيل المضخة بمعدل التدفق المقصود وتحقق من عدم وجود تسرب في واجهة الجزء الثابت والدوار - حتى التسربات الصغيرة (على سبيل المثال، قطرات الزيت في الدقيقة) تشير إلى أن الخلوص كبير جدًا بالنسبة للزوجة الزيت المنخفضة، مما يقلل من الكفاءة. بعد ذلك، مراقبة التجويف: إذا كانت المضخة تنبعث منها ضوضاء عالية النبرة أو يتقلب معدل التدفق، فقد يكون نطاق اللزوجة غير متطابق (على سبيل المثال، تم تصميم المضخة لزوجة أعلى وتخلق شفطًا مفرطًا، وسحب الهواء إلى الزيت). أخيرًا، قم باختبار الزيت بعد الضخ بحثًا عن التحلل (على سبيل المثال، التغيرات في اللون واللزوجة) - المضخة ذات قوة القص العالية جدًا بالنسبة لزوجة الزيت ستؤدي إلى تكسير جزيئات الزيت، مما يقلل من أدائه (على سبيل المثال، قدرة التشحيم).​

كيف تؤثر درجة الحرارة على مدى اللزوجة لكلا السائلين؟

تعد درجة الحرارة متغيرًا حاسمًا يغير لزوجة السائل، مما يتطلب أن يكون نطاق المضخة اللولبية الواحدة قابلاً للتكيف. بالنسبة للحمأة، تؤدي درجات الحرارة المنخفضة إلى زيادة اللزوجة - على سبيل المثال، الحمأة التي تبلغ لزوجتها 10000 سنتي بواز عند 25 درجة مئوية قد تزداد سماكتها إلى 50000 سنتي بواز عند 5 درجات مئوية. وبالتالي، يجب أن يشمل نطاق لزوجة المضخة لزوجة الحمأة في درجة الحرارة الباردة، أو قد يحتاج النظام إلى سخان مسبق للحفاظ على الحمأة ضمن النطاق المقدر للمضخة. بالنسبة للزيوت الرقيقة، تؤدي درجات الحرارة المرتفعة إلى تقليل اللزوجة - على سبيل المثال، قد ينخفض ​​زيت المحرك الذي تبلغ لزوجته 80 سنتي بواز عند 20 درجة مئوية إلى 20 سنتي بواز عند 80 درجة مئوية. في حين أن اللزوجة المنخفضة تعمل على تحسين التدفق، إلا أنها تزيد من خطر التسرب؛ يجب أن يغطي نطاق لزوجة المضخة كلا من قيم اللزوجة الباردة (الأعلى) والساخنة (المنخفضة) للزيت للحفاظ على سلامة الختم. على سبيل المثال، يمكن لمضخة مصنفة من 5 إلى 150 سنتي بواز التعامل مع زيت المحرك الذي يتراوح من 60 سنتي بواز (بداية باردة) إلى 15 سنتي بواز (درجة حرارة التشغيل) دون مشاكل. يمكن أن يؤدي تجاهل تأثيرات درجة الحرارة إلى فشل المضخة - على سبيل المثال، قد تتوقف مضخة الحمأة المقدرة بـ 100000 سنتي بواز في الطقس البارد، في حين أن مضخة الزيت قد تتسرب بشكل مفرط عندما يكون الزيت ساخنًا ورقيقًا.​

ماذا يحدث إذا كان نطاق لزوجة المضخة اللولبية الواحدة غير متطابق مع السائل؟

يؤدي نطاق اللزوجة غير المتطابق إلى مشكلات في الأداء وتلف المضخة مبكرًا لكلا السائلين. بالنسبة للحمأة، فإن المضخة ذات نطاق اللزوجة المنخفض جدًا (على سبيل المثال، الحد الأقصى 50000 سنتي بواز للحمأة عند 100000 سنتي بواز) سوف تتعرض للحمل الزائد للمحرك (حيث تكافح لتحريك السائل السميك)، وتآكل الجزء الثابت (من الاحتكاك المفرط)، والانسداد (تتعثر المواد الصلبة في الفجوة بين الجزء الدوار والجزء الثابت). في الحالات الشديدة، قد يتوقف الدوار، مما يتطلب إصلاحات مكلفة. بالنسبة للزيوت الرقيقة، فإن المضخة ذات نطاق اللزوجة المرتفع جدًا (على سبيل المثال، 50 سنتي بواز على الأقل للزيت عند 10 سنتي بواز) ستعاني من التسرب الداخلي (ينزلق الزيت عبر ختم الجزء الثابت الدوار)، وانخفاض معدل التدفق (يصل كمية أقل من الزيت إلى المخرج)، والتجويف (تتشكل فقاعات الهواء في مدخل الضغط المنخفض). بمرور الوقت، يؤدي التجويف إلى تآكل المكونات الداخلية للمضخة (على سبيل المثال، العضو الدوار، والجزء الثابت)، بينما يؤدي التسرب إلى إهدار السوائل وزيادة تكاليف التشغيل. حتى النطاق غير المتطابق قليلاً - على سبيل المثال، مضخة لزيت 10-200 سنتي بواز تستخدم لزيت وقود 5 سنتي بواز - سوف تقلل الكفاءة بنسبة 10-20%، مما يؤدي إلى خسائر كبيرة على مدار أشهر من التشغيل.​