Hoe de leidingafstand de output van een zandzuiger met waterstraalaanzuiging beïnvloedt
Een grotere afstand tot het lozingspunt verlaagt doorgaans de hoeveelheid zand die een jetzuiger met zandpomp transporteert, tenzij het pompsysteem voldoende opvoerhoogte heeft om de extra weerstand te overwinnen. Het effect is niet uit te drukken als een eenvoudig percentage verlies per meter: de opbrengst hangt af van de bedrijfscurve van de pomp, de leidingdiameter, het hoogteverschil, de zandconcentratie en de toestand van de leiding.
Een langer tracé kan de pomp ook naar een debiet brengen waarbij het zand niet meer betrouwbaar wordt getransporteerd. Het risico beperkt zich dan niet tot een lagere productie. Bezinking, verstoppingen en herhaaldelijk doorspoelen kunnen het verschil maken tussen een aanvaardbare ontwerpcapaciteit en een onhaalbare dagelijkse productiedoelstelling.
Waarom een langere leiding het werkpunt verandert
De baggerpomp moet voldoende energie leveren om het mengsel waar nodig op te voeren en de weerstand in het volledige persleidingsysteem te overwinnen. Die weerstand omvat wrijving in rechte leidingdelen, verliezen bij bochten en hulpstukken en de extra effecten van het transporteren van vaste stoffen. Bij dezelfde leiding, hetzelfde mengsel en hetzelfde debiet vergroot een langere leiding het wrijvingsaandeel van de benodigde opvoerhoogte.
Het werkelijke debiet wordt bepaald door het snijpunt van de pompcurve en de systeemcurve. Wanneer de leiding langer wordt, stijgt de systeemcurve. Als het pomptoerental en de rest van het systeem ongewijzigd blijven, verschuift het snijpunt doorgaans naar een lager debiet. De baggermachine kan blijven pompen, maar per tijdseenheid bereikt minder mengsel het lozingspunt.
De zandproductie is niet hetzelfde als het slurr ydebiet. Een bruikbare relatie is:
Droge zandopbrengst (t/h) = slurrydebiet (m³/h) × volumefractie vaste stoffen × droge deeltjesdichtheid (t/m³).
Een slurrydebiet van 400 m³/h met een volumefractie vaste stoffen van 15% en een zanddeeltjesdichtheid van 2,65 t/m³ komt bijvoorbeeld overeen met ongeveer 159 t/h droge vaste stoffen. Dit is een illustratieve berekening, geen capaciteitsopgave van een baggermachine. Als het debiet daalt tot 300 m³/h en de concentratie gelijk blijft, daalt de berekende opbrengst tot ongeveer 119 t/h. In de praktijk kan de concentratie eveneens veranderen; alleen debietmetingen bepalen dus niet de hoeveelheid geleverd zand.
De afstand is slechts één onderdeel van het tracé
Twee leidingen met dezelfde lengte kunnen sterk verschillende pompvereisten hebben. Bepaal voordat u een gepland tracé vergelijkt met de opgegeven persafstand van een baggermachine onder welke omstandigheden die afstand geldt: leidingdiameter, materiaal, hoogteverschil, slurryconcentratie en pomptoerental zijn allemaal van belang. Een afstand die voor water of een verdund mengsel is opgegeven, kan niet automatisch worden beschouwd als de grens voor grof zand bij productieconcentratie.
Hoogteverschil: Het netto verticale verschil tussen de bron en het lozingswaterpeil of de uitlaat draagt bij aan de statische opvoerhoogte. Een langer tracé met weinig stijging kan daardoor minder veeleisend zijn dan een kortere leiding die aanzienlijk bergopwaarts loost. Hoge punten langs het tracé verdienen eveneens aandacht, omdat luchtophoping en lokale drukomstandigheden de werking kunnen verstoren.
Diameter: Bij een gegeven debiet verlaagt een grotere leiding de gemiddelde snelheid en kan deze het wrijvingsverlies verminderen. De snelheid moet echter hoog genoeg blijven om de verpompte vaste stoffen mee te voeren. Een grotere leiding kiezen zonder de transportsnelheid te controleren, kan een wrijvingsprobleem inruilen voor een bezinkingsprobleem. Kies de diameter op basis van een reeks verwachte debieten, niet alleen de beste pompcapaciteit.
Hulpstukken en leidingtoestand: Bochten, afsluiters, verloopstukken en flexibele leidingdelen veroorzaken verliezen die niet blijken uit de rechte afstand op een terreinplan. Afzettingen, beschadigingen of een ruw binnenoppervlak kunnen de weerstand na verloop van tijd verhogen. Gebruik voor leidingberekeningen de werkelijk geïnstalleerde lengte en configuratie van hulpstukken, inclusief drijvende en oeverdelen.
Materiaal: De deeltjesgrootteverdeling, concentratie en bezinkingseigenschappen beïnvloeden zowel de weerstand als de minimale transportsnelheid. Grof zand of grind kan een zorgvuldiger snelheidsregeling vereisen dan een verdund mengsel van fijn zand. In sommige omstandigheden kan extra water het transport bevorderen, maar daardoor neemt ook het aandeel zand per kubieke meter slurry af en stijgt de benodigde capaciteit voor de waterafvoer bij het lozingspunt.
De kritieke balans tussen concentratie en snelheid
Bij de zuigmond maken waterstralen het zand los en mengen ze het voordat het de pomp ingaat. Een hogere concentratie vaste stoffen kan bij een bepaald slurrydebiet de droge opbrengst verhogen, maar alleen zolang het mengsel transporteerbaar blijft en de pomp de vereiste opvoerhoogte kan leveren. Naarmate de afstand toeneemt, kan het handhaven van dezelfde concentratie de systeemweerstand zo sterk verhogen dat de snelheid daalt of afzetting ontstaat.
Zodra deeltjes zich op de bodem van de leiding beginnen op te hopen, kan het effectieve stromingsoppervlak kleiner worden. De weerstand neemt dan verder toe, het debiet kan opnieuw dalen en de leiding kan uiteindelijk verstopt raken. Betrouwbaar transport vereist dat de snelheid ruim boven de relevante bezinkingsgrens blijft; dat is belangrijker dan de hoogst mogelijke concentratie tijdens een korte test. Deze grens is geen universele snelheid: ze hangt af van de leiding, de deeltjeskenmerken en de slurryeigenschappen.
Ook het gebruik van jetwater beïnvloedt het productiebeeld. Afhankelijk van de configuratie van de baggermachine kan het water voor de jets invloed hebben op het beschikbare vermogen of de pompcapaciteit. Een hoog persdebiet dat voornamelijk door verdunning ontstaat, mag niet worden aangezien voor een hoge zandopbrengst. Meet debiet en concentratie vaste stoffen samen, bij voorkeur op een representatieve locatie en onder stabiele bedrijfsomstandigheden.
Een langer persleidingplan controleren voordat het werk begint
Een praktische beoordeling begint met de pompcurve bij het beoogde toerental en een systeemcurve die voor de geplande slurry is berekend. Vergelijk deze voor het oorspronkelijke tracé en voor het langste tracé dat tijdens het project wordt verwacht. Neem in de vergelijking het volledige hoogteprofiel, de leidingdiameters en hulpstukken op, evenals een realistische reeks zandconcentraties en deeltjesgroottes.
Het resulterende werkpunt moet aan twee criteria worden getoetst: levert het de vereiste hoeveelheid droge vaste stoffen per uur, en blijft de bijbehorende leidingsnelheid hoog genoeg voor betrouwbaar transport? Controleer ook het pompvermogen, de toegestane druk en de bedrijfsgrenzen van de pomp. Een theoretisch snijpunt volstaat niet als de motor het vereiste vermogen niet kan leveren of als een leidingdeel een lagere drukklasse heeft dan de verwachte druk.
Als het langste tracé buiten het bruikbare bereik valt, zijn onder meer het verkorten of omleggen van de leiding, het aanpassen van de leidingdiameter, het wijzigen van het bedrijfsmengsel of het toevoegen van een boosterpomp mogelijk. Elk van deze maatregelen verandert het systeem op een andere manier. Een boosterpomp kan de opvoerhoogte herstellen, maar de locatie, inlaatdruk, regeling en drukklassen van de leidingen moeten als één systeem worden ontworpen. Extra pompvermogen bij de baggermachine toevoegen garandeert niet dat de zuigomstandigheden toereikend zijn of dat de druk overal langs het tracé veilig blijft.
Ook de ontgravingsmethode is relevant voor het totale productieplan. Bij materiaal met een hoog aandeel klei of grind kan graafwerk met een emmer worden overwogen in plaats van pompen bij het graafpunt; de Bucket Chain Diamond Dredger wordt bijvoorbeeld aanbevolen voor dergelijke materiaaleigenschappen. Dit neemt niet weg dat een eventueel afzonderlijk slurrytransport per leiding stroomafwaarts moet worden beoordeeld.
Bescherm de productiedoelstelling met metingen op locatie
Registreer tijdens bedrijf op vaste tijdstippen het persdebiet, de concentratie vaste stoffen, het pomptoerental, het vermogen en de druk. Drukmetingen op geschikte punten langs de leiding kunnen helpen om toenemende leidingweerstand te onderscheiden van veranderingen in de toevoer of de toestand van de pomp. Vergelijk metingen bij een vergelijkbaar debiet en dezelfde concentratie: een drukstijging op zichzelf bewijst geen verstopping als de bedrijfsomstandigheden eveneens zijn veranderd.
Houd in de productieplanning rekening met leidingverlengingen, verplaatsingen, doorspoelen en onderbrekingen; beschouw een continu theoretisch debiet niet als daggemiddelde. Beoordeel bij elke wijziging van de persafstand het verwachte werkpunt opnieuw en bevestig dit met metingen voordat u vasthoudt aan de oorspronkelijke doelstelling. De bepalende grens is de combinatie van de leverbare zandopbrengst, stabiel transport en de druk- en vermogenslimieten van de apparatuur, niet alleen de leidinglengte.
