ระยะทางของท่อส่งส่งผลต่อปริมาณผลผลิตของเรือขุดทรายแบบดูดด้วยแรงดันเจ็ตอย่างไร

โดยทั่วไป เมื่อระยะทางของท่อส่งเพิ่มขึ้น ปริมาณทรายที่เครื่องขุดลอกทรายแบบดูดด้วยหัวฉีดส่งได้จะลดลง เว้นแต่ระบบสูบน้ำจะมีเฮดเพียงพอที่จะเอาชนะแรงต้านทานที่เพิ่มขึ้น ผลกระทบนี้ไม่ได้ลดลงเป็นเปอร์เซ็นต์คงที่ต่อเมตร แต่ปริมาณที่ส่งได้ขึ้นอยู่กับกราฟสมรรถนะของปั๊ม เส้นผ่านศูนย์กลางท่อ ระดับความสูง ความเข้มข้นของทราย และสภาพของท่อ

เส้นทางท่อที่ยาวขึ้นยังอาจทำให้ปั๊มทำงานที่อัตราการไหลซึ่งไม่สามารถลำเลียงทรายได้อย่างสม่ำเสมออีกต่อไป ความเสี่ยงที่เกิดขึ้นไม่ได้มีเพียงผลผลิตที่ลดลง การตกตะกอน การอุดตัน และการล้างท่อซ้ำหลายครั้ง อาจทำให้ความแตกต่างระหว่างกำลังการผลิตตามการออกแบบที่ยอมรับได้กับเป้าหมายการผลิตรายวันที่ทำได้จริงกลายเป็นปัญหา

เหตุใดท่อที่ยาวขึ้นจึงทำให้จุดทำงานเปลี่ยนไป

ปั๊มของเรือขุดลอกต้องจ่ายพลังงานให้เพียงพอสำหรับยกสารผสมในกรณีที่จำเป็น และเอาชนะแรงต้านทานตลอดระบบท่อส่ง แรงต้านทานดังกล่าวประกอบด้วยแรงเสียดทานตามแนวท่อตรง การสูญเสียแรงดันที่ข้องอและข้อต่อ รวมถึงผลเพิ่มเติมจากการลำเลียงของแข็ง เมื่อใช้ท่อ สารผสม และอัตราการไหลเดียวกัน การเพิ่มความยาวท่อจะเพิ่มองค์ประกอบของแรงเสียดทานในเฮดที่ต้องใช้

อัตราการไหลจริงจะถูกกำหนดจากจุดตัดระหว่างกราฟปั๊มกับกราฟเฮดของระบบ เมื่อความยาวท่อเพิ่มขึ้น กราฟของระบบจะสูงขึ้น หากความเร็วรอบปั๊มและส่วนอื่น ๆ ของระบบยังคงเดิม จุดตัดโดยทั่วไปจะเลื่อนไปยังอัตราการไหลที่ต่ำลง เรือขุดลอกอาจยังคงสูบต่อไป แต่ปริมาณสารผสมที่ไปถึงจุดปล่อยต่อหน่วยเวลาจะลดลง

ปริมาณการผลิตทรายไม่เท่ากับอัตราการไหลของสารผสมโดยตรง ความสัมพันธ์ที่ใช้ได้คือ:

ปริมาณทรายแห้ง (t/h) = อัตราการไหลของสารผสม (m³/h) × สัดส่วนปริมาตรของแข็ง × ความหนาแน่นของอนุภาคแห้ง (t/m³).

ตัวอย่างเช่น อัตราการไหลของสารผสม 400 m³/h ที่สัดส่วนปริมาตรของแข็ง 15% และใช้ความหนาแน่นของอนุภาคทราย 2.65 t/m³ คิดเป็นของแข็งแห้งประมาณ 159 t/h นี่เป็นเพียงการคำนวณตัวอย่าง ไม่ใช่ค่าพิกัดของเรือขุดลอก หากอัตราการไหลลดลงเหลือ 300 m³/h และความเข้มข้นคงเดิม ปริมาณที่คำนวณได้จะลดลงเหลือประมาณ 119 t/h ในการใช้งานจริง ความเข้มข้นอาจเปลี่ยนแปลงได้เช่นกัน ดังนั้นการวัดอัตราการไหลเพียงอย่างเดียวจึงไม่สามารถระบุน้ำหนักทรายที่ส่งได้

ระยะทางเป็นเพียงส่วนหนึ่งของเส้นทางท่อ

ท่อสองเส้นที่มีความยาวเท่ากันอาจต้องการกำลังสูบต่างกันมาก ก่อนเปรียบเทียบเส้นทางที่วางแผนไว้กับระยะส่งที่ผู้ผลิตระบุสำหรับเรือขุดลอก ควรตรวจสอบเงื่อนไขที่ใช้กับระยะดังกล่าว ได้แก่ เส้นผ่านศูนย์กลางท่อ วัสดุ ความต่างระดับ ความเข้มข้นของสารผสม และความเร็วรอบปั๊ม ระยะที่ระบุสำหรับน้ำหรือสารผสมเจือจางไม่สามารถนำมาใช้เป็นขีดจำกัดสำหรับทรายหยาบที่ความเข้มข้นในการผลิตได้โดยอัตโนมัติ

ระดับความสูง: ความต่างระดับในแนวดิ่งสุทธิระหว่างแหล่งกำเนิดกับระดับน้ำหรือช่องปล่อยมีผลต่อเฮดสถิต ดังนั้นเส้นทางที่ยาวกว่าแต่มีระดับสูงขึ้นเพียงเล็กน้อยอาจต้องการกำลังสูบน้อยกว่าเส้นทางที่สั้นกว่าแต่ปล่อยขึ้นเนินอย่างมาก จุดสูงตามเส้นทางก็ควรได้รับการพิจารณา เพราะอากาศที่สะสมและสภาวะแรงดันเฉพาะจุดอาจรบกวนการทำงานได้

เส้นผ่านศูนย์กลาง: สำหรับอัตราการไหลที่กำหนด ท่อที่มีขนาดใหญ่ขึ้นจะลดความเร็วเฉลี่ยและอาจลดการสูญเสียจากแรงเสียดทานได้ อย่างไรก็ตาม ความเร็วต้องสูงพอที่จะลำเลียงของแข็งชนิดที่กำลังสูบได้ การเพิ่มขนาดท่อโดยไม่ตรวจสอบความเร็วในการลำเลียงอาจเปลี่ยนปัญหาแรงเสียดทานให้กลายเป็นปัญหาการตกตะกอน ควรเลือกขนาดท่อโดยพิจารณาช่วงอัตราการไหลที่คาดไว้ ไม่ใช่พิจารณาเฉพาะกำลังการผลิตสูงสุดของปั๊มในสภาวะที่ดีที่สุด

ข้อต่อและสภาพท่อ: ข้องอ วาล์ว ข้อลด และท่ออ่อนทำให้เกิดการสูญเสีย ซึ่งไม่สามารถพิจารณาได้จากการวัดระยะทางเป็นเส้นตรงบนผังพื้นที่ คราบสะสม ความเสียหาย หรือความขรุขระภายในท่ออาจเพิ่มแรงต้านทานเมื่อเวลาผ่านไป การคำนวณเส้นทางควรใช้ความยาวจริงหลังติดตั้งและรูปแบบข้อต่อจริง รวมถึงส่วนท่อลอยน้ำและส่วนท่อตามแนวชายฝั่ง

วัสดุ: การกระจายขนาดอนุภาค ความเข้มข้น และพฤติกรรมการตกตะกอนมีผลต่อทั้งแรงต้านทานและความเร็วขั้นต่ำในการลำเลียง ทรายหยาบหรือกรวดอาจต้องควบคุมความเร็วอย่างรอบคอบกว่าสารผสมทรายละเอียดเจือจาง การเติมน้ำอาจช่วยในการลำเลียงภายใต้บางสภาวะ แต่ก็ลดสัดส่วนของทรายในสารผสมแต่ละลูกบาศก์เมตร และเพิ่มภาระในการจัดการน้ำที่จุดปล่อย

การรักษาสมดุลระหว่างความเข้มข้นกับความเร็ว

ที่หัวดูด เจ็ตน้ำจะทำให้ทรายคลายตัวและผสมกันก่อนเข้าสู่ปั๊ม การเพิ่มความเข้มข้นของของแข็งอาจเพิ่มปริมาณการผลิตแห้งที่อัตราการไหลของสารผสมเท่าเดิม แต่จะทำได้ก็ต่อเมื่อสารผสมยังลำเลียงได้และปั๊มสามารถจ่ายเฮดที่ต้องการได้ เมื่อระยะทางเพิ่มขึ้น การพยายามรักษาความเข้มข้นเดิมอาจเพิ่มแรงต้านทานของระบบมากพอที่จะลดความเร็วหรือส่งเสริมให้เกิดการตกตะกอน

เมื่ออนุภาคเริ่มสะสมที่ก้นท่อ พื้นที่หน้าตัดที่ใช้งานได้อาจลดลง แรงต้านทานจะเพิ่มขึ้นอีก อัตราการไหลอาจลดลงต่อเนื่อง และท่ออาจเข้าใกล้การอุดตัน การเดินระบบด้วยความเร็วที่สูงกว่าเกณฑ์เริ่มตกตะกอนอย่างเหมาะสมมีความสำคัญกว่าการทำความเข้มข้นให้สูงที่สุดในการทดสอบระยะสั้น เกณฑ์ดังกล่าวไม่ได้กำหนดเป็นค่าความเร็วสากล เพราะขึ้นอยู่กับท่อ ลักษณะของอนุภาค และสภาวะของสารผสม

การใช้น้ำจากหัวฉีดก็มีผลต่อภาพรวมการผลิตเช่นกัน ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับการจัดวางอุปกรณ์ของเรือขุดลอก น้ำที่จ่ายให้หัวฉีดอาจส่งผลต่อกำลังหรือความสามารถในการสูบที่มีอยู่ ไม่ควรเข้าใจผิดว่าอัตราการไหลที่สูงจากการเจือจางเป็นปริมาณการผลิตทรายที่สูง ควรวัดอัตราการไหลและความเข้มข้นของของแข็งร่วมกัน โดยควรวัด ณ ตำแหน่งที่เป็นตัวแทนของระบบและในสภาวะการทำงานที่คงที่

ตรวจสอบแผนการเพิ่มความยาวท่อส่งก่อนเริ่มงาน

การประเมินในทางปฏิบัติเริ่มจากกราฟปั๊มที่ความเร็วรอบตามแผน และกราฟระบบที่คำนวณสำหรับสารผสมตามแผน ควรเปรียบเทียบทั้งเส้นทางเริ่มต้นและเส้นทางที่ยาวที่สุดซึ่งคาดว่าจะใช้ในโครงการ การเปรียบเทียบควรครอบคลุมโปรไฟล์ระดับความสูงทั้งหมด ขนาดท่อและข้อต่อ ตลอดจนช่วงความเข้มข้นของทรายและขนาดอนุภาคที่เป็นไปได้จริง

จุดทำงานที่ได้ต้องผ่านการตรวจสอบสองด้าน ได้แก่ สามารถส่งของแข็งแห้งได้ตามอัตราที่ต้องการหรือไม่ และความเร็วในท่อที่สอดคล้องกันยังเพียงพอสำหรับการลำเลียงอย่างเชื่อถือได้หรือไม่ นอกจากนี้ต้องตรวจสอบกำลังปั๊ม แรงดันที่ยอมรับได้ และขีดจำกัดการทำงานของปั๊มด้วย จุดตัดตามทฤษฎียังไม่เพียงพอ หากมอเตอร์ไม่สามารถจ่ายกำลังที่ต้องการได้ หรือท่อบางช่วงมีพิกัดแรงดันต่ำกว่าแรงดันที่คาดไว้

หากเส้นทางที่ยาวที่สุดอยู่นอกช่วงการทำงานที่เหมาะสม ทางเลือกได้แก่ ลดความยาวหรือเปลี่ยนแนวท่อ ปรับขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางท่อ ปรับส่วนผสมขณะเดินเครื่อง หรือติดตั้งปั๊มเพิ่มแรงดัน แต่ละทางเลือกทำให้ระบบเปลี่ยนแปลงไปต่างกัน ปั๊มเพิ่มแรงดันช่วยเพิ่มเฮดได้ แต่ตำแหน่งติดตั้ง แรงดันขาเข้า ระบบควบคุม และพิกัดแรงดันของท่อต้องได้รับการออกแบบให้เป็นระบบเดียวกัน การเพิ่มกำลังปั๊มที่เรือขุดลอกเพียงอย่างเดียวไม่ได้รับประกันว่าสภาวะด้านดูดจะเพียงพอหรือแรงดันตลอดเส้นทางจะปลอดภัย

วิธีการขุดก็เกี่ยวข้องกับแผนการผลิตโดยรวมเช่นกัน สำหรับวัสดุที่มีสัดส่วนดินเหนียวหรือกรวดสูง อาจพิจารณาใช้การขุดด้วยบุ้งกี๋แทนการดูดด้วยปั๊มที่จุดขุด ตัวอย่างเช่น มีการนำเสนอเรือขุดเพชรแบบโซ่บุ้งกี๋สำหรับสภาพวัสดุดังกล่าว อย่างไรก็ตาม ความแตกต่างนี้ไม่ได้ทำให้ไม่จำเป็นต้องประเมินท่อส่งสารผสมแยกต่างหากในขั้นตอนปลายน้ำ

ใช้การวัด ณ หน้างานเพื่อรักษาเป้าหมายการผลิต

ระหว่างการเดินเครื่อง ให้บันทึกอัตราการไหลขาออก ความเข้มข้นของของแข็ง ความเร็วรอบปั๊ม กำลัง และแรงดันตามช่วงเวลาที่สม่ำเสมอ การอ่านค่าแรงดัน ณ จุดที่เหมาะสมตลอดแนวท่อช่วยแยกแยะได้ว่าแรงต้านทานในท่อเพิ่มขึ้น หรือมีการเปลี่ยนแปลงที่วัสดุป้อนเข้าหรือสภาพปั๊ม ควรเปรียบเทียบค่าที่อัตราการไหลและความเข้มข้นใกล้เคียงกัน การเพิ่มขึ้นของแรงดันเพียงอย่างเดียวไม่ได้เป็นหลักฐานว่ามีการอุดตัน หากสภาวะการทำงานเปลี่ยนไปด้วย

การวางแผนการผลิตควรเผื่อเวลาสำหรับการต่อท่อ การย้ายตำแหน่ง การล้างท่อ และการหยุดชะงัก แทนที่จะถือว่าอัตราตามทฤษฎีที่ทำได้อย่างต่อเนื่องเป็นค่าเฉลี่ยรายวัน เมื่อระยะส่งเปลี่ยนไป ให้ประเมินจุดทำงานที่คาดไว้ใหม่และยืนยันด้วยการวัดก่อนยึดเป้าหมายเดิม ขีดจำกัดที่กำหนดผลลัพธ์คือการทำงานร่วมกันระหว่างอัตราการส่งทรายที่ทำได้จริง การลำเลียงที่เสถียร และขีดจำกัดด้านแรงดันและกำลังของอุปกรณ์ ไม่ใช่ความยาวท่อเพียงอย่างเดียว