EN
Зв’язок між вагою та ефективністю у системах обробки осаду
Системи скребків осадових резервуарів працюють безперервно, переміщуючи осілий осад по дну резервуарів до збірних бункерів. Привідний двигун працює проти загального опору, що створюють вага скребкової конструкції, гідродинамічний опір води та навантаження від зібраного осаду. Зменшення ваги скребкової конструкції на 40–60 % за рахунок використання пластикових скребків здається простим способом знизити енергоспоживання й продовжити термін служби двигуна. Однак реальність залежить від більшої кількості чинників, ніж просто зменшення маси.
Як вага скребка впливає на навантаження двигуна
Двигун приводу в ланцюговій системі скребків має подолати три сили. Статична вага самого скребкового агрегату створює тертя на кожній поверхні підшипників і напрямних ланцюга. Гідродинамічний опір — опір рухомих компонентів у воді — зростає пропорційно поперечному перерізу та швидкості ланцюга. Змінне навантаження від зібраного осаду накопичується протягом циклу роботи скребка й звільняється в точці виведення.
Пластиковий скребок зменшує складову статичної ваги на 40–60 % порівняно з металевим. Однак, якщо статична вага становить лише 30–40 % загального навантаження на двигун — а гідродинамічний опір і осад — решту — то зменшення ваги призводить лише до зниження загального навантаження на двигун на 12–16 %. Важлива не відсоткова величина, а співвідношення складових.
Фактори терміну служби двигуна, крім навантаження
Термін служби електродвигуна залежить від температури обмотки, навантаження на підшипники та циклів «пуск-зупинка». Ізоляція обмотки підкоряється рівнянню Арреніуса: кожне зниження робочої температури на 10 °C приблизно подвоює термін служби ізоляції. Якщо зменшення маси скребка з пластику дозволяє двигуну працювати на 5–8 °C прохолодніше, термін служби ізоляції збільшується на 40–70 % — але лише за умови, що раніше двигун працював поблизу свого теплового ліміту.
Термін служби підшипників обернено пропорційний кубу навантаження. Зниження навантаження на підшипники двигуна на 15 % збільшує термін їхньої служби приблизно на 60 %. Саме тут зменшення маси скребка з пластику надає найсильніший аргумент на користь збільшення терміну служби двигуна.
Зменшення споживання енергії
Зниження робочого струму двигуна на 12–20 % протягом 8760 годин безперервної щорічної експлуатації призводить до вимірних економій. Для двигуна потужністю 3 к.с., навантаження якого зменшено з 80 до 65 %, щорічна економія становить приблизно 290 одиниць. За 10 років економія енергії наближається до 2900 одиниць — це скромна сума порівняно з вартістю системи, але реальна, особливо з урахуванням подовженого терміну служби підшипників.
Практичний приклад: заміна скребків на муніципальній очисній споруді
На британській муніципальній споруді для очищення стічних вод експлуатували чотири осадові резервуари завдовжки 30 метрів із скребковими системами ланцюгового типу з нержавіючої сталі. Приводні двигуни потужністю 3 к.с. замінювали двічі за 15 років, середній термін їхньої служби становив 7,5 року порівняно з очікуваним терміном 12–15 років.
На заводі замінили дві з чотирьох систем на пластикові скребкові вузли від Huake Rubber & Plastic, що зменшило вагу вузлів на 52 відсотки. Вимірювання струму двигунів показали зниження на 16 відсотків у перероблених резервуарах. Протягом п’яти років двигуни на резервуарах із пластиковими скребками працювали без відмов. На решті металевих резервуарів через три роки сталася одна відмова підшипника. Завод планує виділити кошти на модернізацію решти резервуарів.
Оцінка тверджень щодо зменшення ваги
Коли постачальник стверджує, що пластиковий скребок продовжує термін служби двигуна, вимагайте конкретного розрахунку, що пов’язує зменшення ваги з загальним навантаженням на двигун і терміном служби підшипників. Компонент, який на 40 відсотків легший і зменшує загальне навантаження на 12 відсотків, збільшує термін служби підшипників приблизно на 47 відсотків — це цінно, але не пропорційно. Цінність такого рішення слід розраховувати на основі зменшення загального навантаження, а не лише зменшення ваги вузла.
Поширені запитання
На скільки саме пластиковий скребок зменшує загальне навантаження на двигун?
Зниження ваги зборки на 40–60 % зазвичай призводить до зменшення загального навантаження на двигун на 12–20 %, оскільки гідродинамічний опір і навантаження від шламу залишаються незмінними незалежно від матеріалу.
Чи гарантує зниження навантаження на двигун його подовшений термін служби?
Термін служби обмотки подвоюється при зниженні температури на 10 °C. Термін служби підшипників збільшується у кубічній залежності від зниження навантаження. Обидва ці покращення можливі лише за умови, що двигун раніше працював поблизу своїх теплових меж.
Які енергозбереження забезпечує перехід на пластикові скребки?
Двигун потужністю 3 к.с., що працює безперервно, щорічно економить приблизно 290 доларів США завдяки зниженню навантаження на 16 %. За 10 років сумарна економія енергії та збільшення терміну служби підшипників суттєво впливають на загальну вартість володіння.
Чи може пластиковий скребок витримувати таке саме навантаження від шламу, як металевий?
Системи скребків із пластику обробляють такий самий обсяг осаду, як і системи з металу, у муніципальних системах очищення стічних вод. Швидкість зношування матеріалів суттєво відрізняється: пластик зношується передбачуваним, поступовим чином, тоді як метал може вийти з ладу раптово через корозійне тріщинування без будь-яких видимих попереджувальних ознак. Компанія Huake Rubber & Plastic виробляє пластикові системи скребків, розраховані на таку саму продуктивність у первинних та вторинних осадкових спорудах.
Яка різниця у вазі між пластиковими та металевими скребками?
Збірки пластикових скребків, як правило, важать на 40–60 % менше, ніж еквівалентні збірки з нержавіючої сталі. Система для осадкової споруди завдовжки 30 метрів важить приблизно 1200 кілограмів у виконанні з пластику порівняно з 3500 кілограмів у виконанні з нержавіючої сталі. Зменшення ваги безпосередньо зменшує навантаження на стінки споруди та несучі балки.
Чи впливає зменшення ваги пластикових скребків на конструктивне навантаження осадкової споруди?
Зниження ваги зменшує проектні навантаження на стінки резервуарів та несучі балки, що спрощує модернізацію існуючих будівель. Ця конструктивна перевага часто є значнішою за подовження терміну служби двигуна на старих очисних спорудах, де вага металевої скребкової системи вимагатиме коштовного конструктивного посилення перед її встановленням.