EN
Связь между весом и эффективностью при удалении осадка
Системы скребков отстойников работают непрерывно, перемещая осевшие твёрдые частицы по дну резервуара к сборным бункерам. Приводной двигатель работает против суммарного сопротивления, создаваемого весом скребковой конструкции, гидродинамическим сопротивлением воды и нагрузкой от собранного осадка. Снижение веса скребковой конструкции на 40–60 % за счёт применения пластиковых скребков, казалось бы, напрямую ведёт к снижению энергопотребления и увеличению срока службы двигателя. Однако на практике влияют и другие факторы помимо простого уменьшения массы.
Как вес скребка влияет на нагрузку на двигатель
Двигатель привода в цепной скребковой системе должен преодолевать три силы. Статический вес самой скребковой сборки создает трение на каждой поверхности подшипника и направляющей цепи. Гидродинамическое сопротивление — сопротивление движущихся компонентов при перемещении через воду — возрастает пропорционально поперечной площади и скорости цепи. Переменная нагрузка от собираемого ила накапливается в течение цикла работы скребка и сбрасывается в точке разгрузки.
Пластиковый скребок снижает статическую составляющую веса на 40–60 % по сравнению с металлическим. Однако если статический вес составляет лишь 30–40 % от общей нагрузки на двигатель — а гидродинамическое сопротивление и нагрузка от ила — остальную часть — то снижение веса приводит лишь к уменьшению общей нагрузки на двигатель на 12–16 %. Важнее не процентное значение, а соотношение составляющих.
Факторы, влияющие на срок службы двигателя, помимо нагрузки
Срок службы электродвигателя зависит от температуры обмотки, нагрузки на подшипники и циклов пуска-останова. Изоляция обмоток подчиняется закону Аррениуса: снижение рабочей температуры на 10 °C примерно удваивает срок службы изоляции. Если снижение массы скребка из пластика позволяет двигателю работать на 5–8 °C холоднее, срок службы изоляции увеличивается на 40–70 % — но только в том случае, если двигатель ранее работал вблизи своего теплового предела.
Срок службы подшипников обратно пропорционален кубу нагрузки. Снижение нагрузки на подшипники двигателя на 15 % увеличивает их срок службы примерно на 60 %. Именно здесь снижение массы пластикового скребка представляет наиболее убедительный аргумент в пользу увеличения срока службы двигателя.
Сокращение потребления энергии
Снижение рабочего тока двигателя на 12–20 % в течение 8760 часов непрерывной годовой эксплуатации обеспечивает ощутимую экономию. Для двигателя мощностью 3 л.с., нагрузка которого снижена с 80 до 65 %, годовая экономия составляет примерно 290 денежных единиц. За 10 лет суммарная экономия энергии приближается к 2900 — это скромная величина по сравнению со стоимостью системы, однако она становится существенной при одновременном увеличении срока службы подшипников.
Практический пример: замена скребков на муниципальной очистной станции
На одной из муниципальных станций очистки сточных вод Великобритании эксплуатировались четыре отстойника длиной 30 метров со скребковыми системами цепного типа из нержавеющей стали. Приводные двигатели мощностью 3 л.с. заменялись дважды за 15 лет, при среднем сроке службы 7,5 года вместо ожидаемых 12–15 лет.
На заводе два из четырёх систем были заменены пластиковыми скребковыми узлами от компании Huake Rubber & Plastic, что позволило снизить массу узлов на 52 %. Измерения тока двигателей показали снижение на 16 % в модернизированных резервуарах. В течение пяти лет двигатели на резервуарах со скребками из пластика работали без отказов. На оставшихся резервуарах со стальными скребками произошёл один отказ подшипника на третьем году эксплуатации. На заводе запланировано финансирование модернизации оставшихся резервуаров.
Оценка заявлений о снижении массы
Когда поставщик утверждает, что пластиковый скребок увеличивает срок службы двигателя, запросите конкретный расчёт, связывающий снижение массы с общей нагрузкой на двигатель и ресурсом подшипников. Компонент, масса которого на 40 % меньше, но который снижает общую нагрузку лишь на 12 %, увеличивает ресурс подшипников примерно на 47 % — это ценное преимущество, однако оно не является пропорциональным. Обоснование экономической выгоды должно рассчитываться исходя из снижения общей нагрузки, а не только из снижения массы узла.
Часто задаваемые вопросы
На сколько процентов пластиковый скребок фактически снижает общую нагрузку на двигатель?
Снижение массы сборки на 40–60 % обычно приводит к уменьшению общей нагрузки на двигатель на 12–20 %, поскольку гидродинамическое сопротивление и нагрузка от осадка остаются неизменными независимо от материала.
Снижение нагрузки на двигатель гарантирует увеличение срока его службы?
Срок службы обмоток удваивается при снижении температуры на 10 °C. Срок службы подшипников увеличивается в кубе при снижении нагрузки. Оба этих улучшения возможны только в том случае, если двигатель ранее работал вблизи своих тепловых пределов.
Какова экономия энергии при переходе на пластиковые скребки?
Трехлошадиной двигатель, работающий непрерывно, позволяет сэкономить примерно 290 долларов США ежегодно при снижении нагрузки на 16 %. За 10 лет совокупная экономия энергии и увеличение срока службы подшипников существенно влияют на общую стоимость владения.
Может ли пластиковый скребок выдерживать такие же нагрузки от осадка, как металлический?
Системы скребков из пластика обеспечивают такую же производительность по обработке осадка, как и металлические системы, в муниципальных системах очистки сточных вод. Скорости износа материалов существенно различаются: пластик изнашивается предсказуемо и постепенно, тогда как металл может выйти из строя внезапно вследствие коррозионного растрескивания без видимых предупреждающих признаков. Компания Huake Rubber & Plastic производит пластиковые скребковые системы, рассчитанные на эквивалентную производительность в первичных и вторичных отстойниках.
Какова разница в весе между пластиковыми и металлическими скребками?
Пластиковые скребковые узлы обычно весят на 40–60 % меньше, чем аналогичные узлы из нержавеющей стали. Система для отстойника диаметром 30 метров весит примерно 1200 кг в пластиковом исполнении и 3500 кг — в исполнении из нержавеющей стали. Снижение веса напрямую уменьшает нагрузку на стенки резервуара и несущие балки.
Снижение веса пластиковых скребков влияет на конструктивную нагрузку на резервуар?
Более низкий вес снижает расчетные нагрузки на стенки резервуара и несущие балки, упрощая модернизацию существующих сооружений. Это конструктивное преимущество зачастую оказывается более значимым, чем увеличение срока службы двигателя на старых очистных сооружениях, где вес металлической скребковой системы потребовал бы дорогостоящего усиления несущей конструкции перед установкой.