Предимство на пластмасовия скребач по отношение на теглото: Дали компонентът, който е с 40% по-лек, наистина удължава срока на експлоатация на задвижващия двигател?

Връзката между теглото и ефективността при обработка на кал

Системите за скребери в утаечни резервоари работят непрекъснато, премествайки утаялите твърди вещества по дъното на резервоарите към събирачните хопъри. Задвижващият двигател работи срещу общото съпротивление, създадено от теглото на скреберната конструкция, хидравличното съпротивление на водата и товарът от събраната кал. Намаляването на теглото на скреберната конструкция с 40 до 60 процента чрез използване на пластмасови скребери изглежда като прост начин за намаляване на енергийното потребление и удължаване на експлоатационния живот на двигателя. Реалността обаче включва повече променливи от просто намаляване на масата.

Как теглото на скребера се отразява върху натоварването на двигателя

Двигателят за задвижване в верижна система за скребане трябва да преодолее три сили. Статичната тежест на самата скребачна система предизвиква триене във всеки опорен повърхност и водач на веригата. Хидродинамичното съпротивление — съпротивлението, оказвано от движещите се компоненти при движение през вода — е пропорционално на напречното сечение и скоростта на веригата. Променливата товарна сила от събраната кал се натрупва по време на цикъла на скребача и се освобождава в точката за изпускане.

Пластмасовият скребач намалява компонента на статичната тежест с 40 до 60 процента спрямо металния. Ако обаче статичната тежест представлява само 30 до 40 процента от общата товарна сила върху двигателя — като останалата част се дължи на хидродинамичното съпротивление и калта — намаляването на тежестта води само до 12 до 16 процента намаляване на общата товарна сила върху двигателя. Важно е не процентното намаляване, а относителният дял.

Фактори, влияещи върху експлоатационния срок на двигателя, освен товара

Срокът на експлоатация на електрическия двигател зависи от температурата на намотките, натоварването върху лагерите и циклите „старт-спиране“. Изолацията на намотките следва зависимостта на Арениус — всяко намаляване с 10 °C на работната температура приблизително удвоява срока на експлоатация на изолацията. Ако намаляването на теглото на пластмасовия скребер позволява на двигателя да работи с 5–8 °C по-хладно, срока на експлоатация на изолацията се удължава с 40–70 % — но само ако двигателят преди това е работил близо до своя термичен лимит.

Срокът на експлоатация на лагерите е обратнопропорционален на куба на натоварването. Намаляване с 15 % на натоварването върху лагерите на двигателя удължава срока им на експлоатация приблизително с 60 %. Тук намаляването на теглото на пластмасовия скребер предоставя най-силния аргумент за удължаване срока на експлоатация на двигателя.

Намаляване на енергийното потребление

Намаляването на работния ток на двигателя с 12 до 20 процента при непрекъснато годишно функциониране в продължение на 8760 часа води до измерими спестявания. При намаляване на товара върху двигател с мощност 3 конски сили от 80 до 65 процента годишното спестяване е около 290. За 10 години спестената енергия достига около 2900 — скромна сума в сравнение с цената на системата, но реална, особено ако се комбинира с удължен живот на лагерите.

Практичен пример: Замяна на скребъци в общинска пречистващa станция

Общинска британска станция за пречистване на отпадъчни води е експлоатирала четири утаечни резервоара с дължина 30 метра, оборудвани със скребъчни системи от веригов тип от неръждаема стомана. Двигателите на задвижващите устройства — с мощност 3 конски сили — били заменени два пъти за период от 15 години, като средният им срок на служба е бил 7,5 години, докато очакваният е 12–15 години.

Заводът замени две от четирите системи с пластмасови скреберни агрегати от Huake Rubber & Plastic, като намали теглото на агрегатите с 52 процента. Измерванията на тока на моторите показаха намаление с 16 процента за преобразуваните резервоари. През петгодишния период моторите на резервоарите с пластмасови скребери работиха без повреди. Моторите на останалите метални резервоари имаха една повреда на лагера през третата година. Заводът планира да преобразува останалите резервоари.

Оценка на твърденията за намаляване на теглото

Когато доставчик твърди, че пластмасовият скребер удължава живота на мотора, поискайте конкретното изчисление, което свързва намаляването на теглото с общата товарна мощност на мотора и продължителността на живота на лагерите. Компонент с 40 процента по-малко тегло, който намалява общата товарна мощност с 12 процента, удължава живота на лагерите с приблизително 47 процента — полезно, но не пропорционално. Стойностното предложение трябва да се изчисли въз основа на намаляването на общата товарна мощност, а не само на намаляването на теглото на агрегата.

Често задавани въпроси

С колко всъщност намалява общата товарна мощност на мотора пластмасовият скребер?

Намаляването на теглото на сглобяването с 40–60 % обикновено намалява общата товарна мощност на двигателя с 12–20 %, тъй като хидродинамичното съпротивление и товарът от утайка остават неизменни независимо от материала.

Намаляването на товара върху двигателя гарантира ли удължаване на срока му на експлоатация?

Срокът на експлоатация на намотките се удвоява при всяко намаляване на температурата с 10 °C. Срокът на експлоатация на лагерите се удължава с куба на намаления товар. И двете подобрения изискват двигателят да е работил преди това близо до своите термични граници.

Какви са енергийните спестявания при преминаване към пластмасови скребери?

Двигател с мощност 3 конски сили, работещ непрекъснато, спестява приблизително 290 щатски долара годишно при намаляване на товара с 16 %. През десетгодишен период комбинираните спестявания от енергия и продължителност на живота на лагерите значително допринасят за общата стойност на собствеността.

Може ли един пластмасов скребер да поема същия товар от утайка като металния?

Пластмасовите системи за скребане обработват еквивалентни натоварвания от утайка в сравнение с металните системи при градски приложения за пречистване на отпадъчни води. Скоростта на износване на материала се различава значително — пластмасата се изнася по предсказуем и постепен начин, докато металът може да се повреди внезапно поради корозионно пукане, без видими предупреждения. Компанията Huake Rubber & Plastic произвежда пластмасови системи за скребане, проектирани за еквивалентна производителност при първични и вторични седиментационни приложения.

Каква е разликата в теглото между пластмасовите и металните скребачи?

Пластмасовите скребачни агрегати обикновено тежат с 40 до 60 процента по-малко от еквивалентните агрегати от неръждаема стомана. Система за седиментационен басейн с диаметър 30 метра тежи приблизително 1200 килограма в пластмасово изпълнение спрямо 3500 килограма в изпълнение от неръждаема стомана. Намаляването на теглото води директно до намаляване на структурното натоварване върху стените на басейна и носещите греди.

Влияе ли намаляването на теглото на пластмасовите скребачи върху структурното натоварване на басейна?

По-ниското тегло намалява проектните натоварвания върху стените на резервоара и поддържащите греди, което улеснява модернизирането на съществуващи съоръжения. Това структурно предимство често е по-значимо от удължаването на срока на експлоатация на двигателя в по-стари очистни станции, където теглото на метална скребачна система би изисквало скъпо структурно усилване преди монтаж.