EN
De relatie tussen gewicht en efficiëntie bij slibafvoer
Schrapersystemen in bezinktanken werken continu en verplaatsen het neergeslagen slib over de bodem van de tank naar verzamelingstroeven. De aandrijfmotor moet de gecombineerde weerstand overwinnen van het gewicht van de schraperconstructie, de waterweerstand en de belasting door het verzamelde slib. Een gewichtsvermindering van de schraperconstructie met 40 tot 60 procent door het gebruik van kunststofschrapers lijkt een eenvoudige manier om het energieverbruik te verminderen en de levensduur van de motor te verlengen. De realiteit is echter complexer dan een eenvoudige massa-vermindering.
Hoe het gewicht van de schraper zich vertaalt naar de motorbelasting
De aandrijfmotor in een kettingtype schraperinstallatie moet drie krachten overwinnen. Het statische gewicht van de schraperinstallatie zelf veroorzaakt wrijving op elk lageroppervlak en elke kettingsgeleiding. Hydrodynamische weerstand — de weerstand die bewegende onderdelen ondervinden bij het doorstromen van water — neemt toe met het dwarsdoorsnede-oppervlak en de ketningssnelheid. De variabele belasting van verzamelde slib neemt toe gedurende de schrapercyclus en wordt vrijgegeven op het afvoerpunt.
Een plastic schraper vermindert de statische gewichtscomponent met 40 tot 60 procent ten opzichte van metaal. Als het statische gewicht echter slechts 30 tot 40 procent van de totale motorbelasting vertegenwoordigt — waarbij weerstand en slib de rest vormen — leidt de gewichtsvermindering slechts tot een vermindering van 12 tot 16 procent in de totale motorbelasting. De verhouding is belangrijker dan het percentage.
Factoren die de levensduur van de motor beïnvloeden, buiten de belasting om
De levensduur van een elektrische motor hangt af van de wikkelingstemperatuur, de lagerbelasting en het aantal start-stops. De isolatie van de wikkeling volgt de Arrhenius-relatie — elke verlaging van de bedrijfstemperatuur met 10 °C verdubbelt de isolatielevensduur ongeveer. Als een kunststofschuiver door gewichtsvermindering ervoor zorgt dat de motor 5 °C tot 8 °C koeler blijft draaien, neemt de isolatielevensduur met 40 tot 70 procent toe — maar alleen als de motor eerder bijna op zijn thermische limiet werkte.
De levensduur van lagers volgt de omgekeerde derdemacht van de belasting. Een verlaging van de lagerbelasting in de motor met 15 procent verlengt de levensduur van de lagers met ongeveer 60 procent. Hier biedt de gewichtsvermindering van de kunststofschuiver het sterkste argument voor verlenging van de levensduur van de motor.
Vermindering van het energieverbruik
Een vermindering van 12 tot 20 procent in de motorstroom tijdens bedrijf gedurende 8.760 uur continu jaarlijks bedrijf leidt tot meetbare besparingen. Een motor van 3 pk die wordt belast met 65 procent in plaats van 80 procent bespaart ongeveer 290 per jaar. Over een periode van 10 jaar komt de energiebesparing op ongeveer 2.900 — bescheiden vergeleken met de systeemkosten, maar reëel wanneer gecombineerd met een langere levensduur van de lagers.
Een praktijkvoorbeeld: vervanging van schrapers in een gemeentelijk zuiveringsstation
Een Brits gemeentelijk afvalwaterzuiveringsstation had vier sedimentatietanks van 30 meter in bedrijf met roestvrijstalen kettingtype-schrapersystemen. De aandrijfmotoren — motoren van 3 pk — waren in 15 jaar twee keer vervangen, met een gemiddelde levensduur van 7,5 jaar tegenover een verwachte levensduur van 12 tot 15 jaar.
De fabriek vervangt twee van de vier systemen door plastic schraperassenblieven van Huake Rubber & Plastic, waardoor het assemblageweg gewicht met 52 procent daalde. Metingen van de motorstroom toonden een daling van 16 procent op de omgebouwde tanks. Gedurende vijf jaar werkten de motoren op de plastic schraper-tanks zonder storing. Op de overgebleven metalen tanks trad er na drie jaar één lagerstoring op. De fabriek heeft budget ingepland om de resterende tanks te converteren.
Beoordelen van beweringen over gewichtsvermindering
Wanneer een leverancier beweert dat een plastic schraper de levensduur van de motor verlengt, vraag dan de specifieke berekening aan die het gewichtsverschil koppelt aan de totale motorbelasting en lagerlevensduur. Een component dat 40 procent lichter is en de totale belasting met 12 procent vermindert, verlengt de lagerlevensduur met ongeveer 47 procent — waardevol, maar niet evenredig. De waardepropositie moet worden berekend op basis van de totale belastingsvermindering, niet alleen op basis van de gewichtsvermindering van de assemblage.
Veelgestelde Vragen
Hoeveel vermindert een plastic schraper de totale motorbelasting in feite?
Een gewichtsvermindering van 40 tot 60 procent bij de assemblage verlaagt doorgaans de totale motorbelasting met 12 tot 20 procent, omdat de hydrodynamische weerstand en de slibbelasting ongewijzigd blijven, ongeacht het materiaal.
Gaarandeert een verminderde motorbelasting een langere levensduur van de motor?
De levensduur van de wikkeling verdubbelt per 10 °C temperatuurdaling. De levensduur van de lagers neemt toe met de derde macht van de verlaagde belasting. Beide verbeteringen vereisen dat de motor eerder in de buurt van zijn thermische grenzen heeft gewerkt.
Wat zijn de energiebesparingen door over te stappen op kunststofschrapers?
Een motor van 3 pk die continu draait, bespaart ongeveer 290 dollar per jaar bij een belastingsvermindering van 16 procent. Over een periode van 10 jaar dragen de gecombineerde energie- en lagerlevenstijdsbesparingen aanzienlijk bij aan de totale eigendomskosten.
Kan een kunststofschrapper dezelfde slibbelasting verwerken als een metalen schrapper?
Plastic schraperinstallaties verwerken evenveel slibbelasting als metalen systemen in gemeentelijke afvalwatertoepassingen. Het slijtagepatroon van de materialen verschilt aanzienlijk: plastic slijt op een voorspelbare, geleidelijke manier, terwijl metaal plotseling kan bezwijken door corrosiebreuken zonder zichtbare waarschuwing. Huake Rubber & Plastic produceert plastic schraperinstallaties die zijn goedgekeurd voor gelijkwaardige doorvoer in primaire en secundaire bezinktoepassingen.
Wat is het gewichtsverschil tussen plastic en metalen schrapers?
Plastic schraperonderdelen wegen doorgaans 40 tot 60 procent minder dan vergelijkbare roestvrijstalen onderdelen. Een schraperinstallatie voor een bezinktank van 30 meter weegt ongeveer 1.200 kilogram in plastic tegenover 3.500 kilogram in roestvrij staal. Deze gewichtsvermindering leidt direct tot een lagere belasting op de tankwanden en dragende balken.
Heeft de gewichtsvermindering van plastic schrapers invloed op de structurele belasting van de tank?
Een lagere gewicht vermindert de ontwerpbelastingen op de tankwanden en ondersteunende balken, waardoor retrofitting in bestaande constructies eenvoudiger wordt. Dit structurele voordeel is vaak belangrijker dan de verlenging van de levensduur van de motor in oudere zuiveringsinstallaties, waarbij het gewicht van een metalen schraperinstallatie kostbare structurele versterking zou vereisen voordat deze kan worden geïnstalleerd.