EN
Izdzīvošana ekstremālās vidēs: nemetāliskas lidojošas skrāpējas notekūdeņiem, kas 'apēd' metālu
Ārkārtīgi korozīva notekūdeņu šķidruma — pH zem 3, sēra savienojumu koncentrācija virs 200 ppm, hlorīdu līmenis pārsniedz 5000 ppm — iznīcina oglekļa tērauda lidojošos skrāpjiņus 12–18 mēnešu laikā un ievērojami pasliktina 316L nerūsējošā tērauda īpašības 3–4 gadu laikā. Tas nav spekulācijas, kas balstītas uz materiālu datu lapām; tas ir reāls ekspluatācijas stāvoklis, ko 2022. gada uzraudzības ziņojumos dokumentēja ASV Vides aizsardzības aģentūra (EPA), kurā norādīts, ka nemetāliskie lidojošie skrāpji šajos ekstrēmos apstākļos nodrošina efektīvu dūņu transportu vairāk nekā 8000 ekspluatācijas stundu garumā, nezaudējot strukturālo integritāti, kamēr metāla skrāpji tiem pašiem apstākļiem prasa būtisku komponentu nomaiņu pēc katrām 2000–3000 ekspluatācijas stundām.
Pilnīgi nemetāliska lidojoša skrāpja — UHMW-PE lidotāju virsmas, stikla šķiedras polimēra (GRP) strukturālie rāmji, PA66 zobrata un vadības komponenti — nesatur neko, ko agresīvais notekūdens varētu ķīmiski ietekmēt. Skrāpja darbojas vidē, kas izšķīdina metālu, bet polimēru atstāj nemainīgu. Jautājums nav par to, vai nemetāliska lidojoša skrāpja spēj izturēt ļoti agresīvas vides apstākļus — lauka dati pierāda, ka tā spēj — bet gan par to, vai konkrētā nemetāliskā konstrukcija un materiālu izvēle ir piemērota konkrētās iekārtas tvertnes ģeometrijai, dūņu īpašībām un ekspluatācijas prasībām.
Kā lidojošie skrāpji darbojas agresīvās vidēs
Mehāniskais izaicinājums
Lidojošais skrāpējs — ko sauc arī par lidojošo skrāpēju vai ķēdes un skrāpēja lidojuma blīvēkļa skrāpēju — izmanto nepārtrauktu ķēdes ciklu, kas virza iegremdētus lidojuma asmeņus taisnstūra nogulsnēšanas tvertnes dibenā. Lidojuma asmens nobīda nosēdušos dūņas uz savākšanas trauku tvertnes vienā galā, kamēr atgriešanās ceļa ķēde pārvietojas virs ūdens virsmas, atgriežot lidojuma asmeņus sākotnējā pozīcijā. Skrāpējs darbojas nepārtraukti vai ar laika intervāliem, nodrošinot vienmērīgu dūņu noņemšanu bez operatora iejaukšanās.
Korozīvajā notekūdenī katrs iegremdētais metāla komponents kļūst par atteices vietu. Ķēdes stieņi korodē un sabloķējas. Lidojuma blīvēkļa piestiprināšanas uzgriežņi zaudē šķērsgriezumu, jo rodas bedrītes, līdz tie pārtraucas slodzes ietekmē. Zobrata zobi iznīkst, izraisot ķēdes izslīdēšanu un lidojuma blīvēkļa laika noteikšanas kļūdas. Atgriešanās ceļa vadības ritenīši — kurus bieži neievēro apkopē — korodē savās lodīšu virsmās, palielinot ķēdes vilkmi, līdz piedziņas motors izslēdzas pārslodzes dēļ.
Nemetāliska lidojoša skrāpētāja ierīce novērš katru no šiem bojājumu punktiem, noņemot materiālu, kas izraisa bojājumus. Ķēdes saites ir inženierijas polimērs. Skrāpētāja lidojuma daļas ir UHMW-PE. Zobratu ritenis ir stikla pastiprināts PA66. Tukšgaitas riteņi ir polimēra, ar noslēgtiem bultskrūvju gultņiem, kas izolēti no notekūdeņu saskares. Visu iegremdēto komplektu var uzskatīt par ķīmiski neaktīvu pH, hlora un sulfīdu diapazonos, kādi ir raksturīgi notekūdeņu apstrādei.
Materiāla veiktspējas dati
UHMW-PE lidumu virsmas pH 2–4, sērūdeņraža piesātinātās vides apstākļos zaudē materiālu ātrumā, kas ir mazāks par 0,05 mm gadā — ātrumā, kas rada nenozīmīgu izmēru izmaiņu 10 gadu ekspluatācijas laikā. Salīdzinājuma nolūkā oglekļa tērauds tajos pašos apstākļos zaudē 1,0–2,0 mm gadā kombinētā korozijas un abrazijas ietekmē. VDK 2022. gada uzraudzības dati apstiprināja, ka neatkarīgi no metāla lidumu skrāpji komunālajos uzņēmumos ar H2S koncentrāciju virs 200 ppm saglabāja pilnu dūņu transportēšanas efektivitāti pēc vairāk nekā 8000 darbības stundām — aptuveni 11 mēnešiem nepārtrauktas darbības — bez mērāmas lidumu virsmu vai ķēdes komponentu degradācijas.
GRP strukturālie rāmji saglabā aptuveni 290 MPa lielu stiepes izturību, kas ir salīdzināma ar alumīnija strukturālajām sakausējumiem, vienlaikus sverot par 75 % mazāk nekā līdzvērtīgi tērauda profili. Svara samazinājums samazina ķēdes spriegumu aptuveni par 30 % salīdzinājumā ar pilnīgi tērauda gaisā peldošo skrāpju tāda paša izmēra sistēmām, kas savukārt samazina zobrata nodilumu un dzinēja elektromotora enerģijas patēriņu.
Hengshui Huake Rubber & Plastic Co., Ltd. ražo šīs nemetāliskās gaisā peldošās skrāpju sistēmas konfigurācijās, kas atbilst taisnstūrveida noturētāju izmēriem — no nelielām komunālajām iekārtām līdz lielām rūpnieciskām notīrīšanas iekārtām. Uzņēmuma 18 gadus ilgā specializācija nemetāliskā notekūdeņu aprīkojumā, kombinēta ar ISO 9001-2008 sertificētiem ražošanas procesiem un SGS produkta sertifikāciju, nodrošina kvalitātes garantiju, kāda nepieciešama pircējiem korozīvās darbības apstākļos.
Pielietojums reālās pasaules ekstrēmos apstākļos
Metālapstrādes rūpnīca Vācijā ekspluatē notekūdeņu attīrīšanas sistēmu, kas apstrādā mazgāšanas ūdeni ar pH vērtību, kas svārstās no 1,8 līdz 3,2, un kurā ir šķīdušs hroms, niķelis un varš tādās koncentrācijās, kas katastrofāli paātrinātu galvanisko koroziju jebkurā daudzmetālu skrāpju sistēmā. Rūpnīcas sākotnējie lidojošie skrāpji no oglekļa tērauda katru 14.–16. mēnesi bija jānomaina pilnībā — ķēdes saites izšķīda pie ass savienojumiem, skrāpju lāpstiņas zaudēja skrāpjošo malu ģeometriju pēc 8 mēnešiem, bet zobratai bija jānomaina katru reizi, kad nomainīja ķēdi.
Pēc pārejas uz Hengshui Huake ražoto pilnīgi nemetālisku lidojošo skrāpju sistēmu rūpnīca ir darbojusies 3,5 gadus bez viena arī komponenta nomainīšanas. Katru gadu tiek veikta vizuāla ķēdes sprieguma un zobrata zobiņu stāvokļa pārbaude — 2 stundas ilgs process, ko veic plānotas tehnoloģiskās pauzes laikā. Rūpnīcas tehniskās apkopes vadītājs aprēķinājis, ka nemetāliskās sistēmas iegādes papildu izmaksas tika kompensētas jau pēc 15 mēnešiem, ietaupot rezerves daļu iegādes izmaksas, un visas turpmākās ietaupījums tiek novirzītas tieši operatīvajam budžetam.
Bieži uzdotie jautājumi
Kādā pH diapazonā var izmantot nemetāliskus lidojošos skrāpjus?
UHMW-PE, GRP un PA66 komponenti iztur nepārtrauktu iedarbību pH diapazonā no 1 līdz 14, nepakļaujoties ķīmiskai degradācijai. Praktiskais darbības limits ir atkarīgs no konkrētā polimēra pakāpes un šķīdinātāju vai oksidējošo vielu klātbūtnes, kas var ietekmēt noteiktus plastmasas materiālus. Hengshui Huake sniedz ķīmisko saderības datus katram skrāpja montāžas materiālam attiecībā uz pircēja konkrēto notekūdeņu ķīmisko sastāvu.
Kāda ir atšķirība starp lidzošo skrāpji un standarta ķēdes skrāpji?
Lidzošais skrāpjis izmanto nepārtrauktu kontūru, kur atgriešanās ceļš ir virs ūdens virsmas un pārvadā skrāpja plāksnes atpakaļ pie sākuma punkta. Standarta ķēdes skrāpjis var darboties ar abiem ceļiem zem ūdens virsmas. Lidzošos skrāpji parasti izmanto taisnstūrveida notekūdeņu noturētājos, kur atgriešanās ceļa brīvais augstums virs ūdens ļauj vienkāršāku piekļuvi ķēdei un zobratam apkopēm.
Kāds ir maksimālais tanka garums nemetāliskam lidzošajam skrāpjam?
Nemetāliskās lidojošās skrāpētājiekārtas ir izstrādātas taisnstūrveida tvertnēm, kuru garums ir līdz aptuveni 60 metriem. Garākām tvertnēm nepieciešamas starppozīciju piedziņas stacijas vai divu skrāpētāju sekciju kombinācija. Hengshui Huake lietojumu inženieru komanda novērtē tvertnes izmērus, dubļu slodzi un ķēdes sasprindzinājuma prasības, lai noteiktu atbilstošu sistēmas konfigurāciju.
Vai nemetāliskajām lidojošajām skrāpētājiekārtām nepieciešama smērviela?
Nē — polimēra ķēdes saites un zobrati paši smērējas pateicoties materiāla īpašībām. Smērvielas izmantošanas novēršana nozīmē gan uzturēšanas uzdevuma novēršanu, gan potenciālās notekūdeņu piesārņošanas avota novēršanu, ko var izraisīt smērvielas noplūde apstrādes plūsmā.
Kā nemetāliskās skrāpētāju lidojošās daļas ir piestiprinātas pie ķēdes?
UHMW-PE lidošanas skrūves piestiprina pie ķēdes saitēm, izmantojot nerūsējošā tērauda vai polimēru stiprinājumus, atkarībā no korozijas smaguma. Ekstremālos apstākļos (pH <3) polimēru stiprinājumi novērš pēdējo metāla komponentu iegremdētajā montāžā. Hengshui Huake modulārā lidošanas skrūvju piestiprināšanas konstrukcija ļauj nomainīt atsevišķas lidošanas skrūves, neatmontējot ķēdi.
Kādas sertifikācijas attiecas uz nemetāliskajām lidošajām skrāpēm?
ISO 9001 kvalitātes pārvaldības sertifikāts apliecina ražotāja ražošanas procesa kontroli. Materiālu specifiskās sertifikācijas — rūpnīcas testa ziņojumi par polimēru klasēm, SGS produkta testēšana — apliecina komponentu kvalitāti. Hengshui Huake ir sertificēts saskaņā ar ISO 9001-2008 standartu un katras sistēmas piegādei pievieno SGS sertificētu produkta testēšanas dokumentāciju. Pašvaldību iegādātājiem arī jāpārbauda atbilstība jebkādiem vietējās ūdens pārvaldes iestādes aprīkojuma standartiem, kas attiecas uz to jurisdikciju.