كيفية اختيار أقطار أنابيب الدخول والخروج لمضخات الملاط

I. المبادئ الأساسية لاختيار قطر الأنبوب 

يجب أن يعتمد تكوين قطر الأنبوب على سلامة المعدات وكفاءة النظام. تعتبر القاعدتان الأساسيتان التاليتان ضروريتين لتجنب معظم المخاطر التشغيلية. 

1. أنبوب الإدخال: الأكبر هو الأفضل 

يجب أن يكون القطر الداخلي لأنبوب الإدخال لا يقل عن قطر شفط مضخة الملاط ويوصى باختيار الأنبوب مقاس واحد أكبر  من مدخل المضخة كلما أمكن ذلك. 
على سبيل المثال، إذا كان قطر مدخل المضخة 100 مم (حوالي 4 بوصات)، فيجب استخدام أنبوب مدخل مقاس 125 مم (حوالي 5 بوصات). يُمنع منعًا باتًا استخدام أنابيب مقاس 80 مم (حوالي 3 بوصات) أو أصغر.             

يقلل هذا التصميم من سرعة الملاط في جانب الشفط، مما يسمح للوسيط بالدخول إلى المضخة بسلاسة. فهو يساعد على منع الانخفاض المفرط في الضغط عند المدخل، والذي قد يؤدي بخلاف ذلك إلى التجويف وتلف مكونات المضخة المهمة. 

2. أنبوب المخرج: المطابقة الصحيحة هي المفتاح 

قد يكون قطر أنبوب المخرج يساوي أو أصغر قليلاً من قطر تفريغ المضخة ولكن يجب ألا يتجاوز فرق الحجم حجمًا اسميًا واحدًا.  
على سبيل المثال، عندما يكون قطر تفريغ المضخة 100 مم، يكون إما أنبوب مخرج 100 مم أو 80 مم مقبولاً، في حين لا يوصى بالتوصيل المباشر بأنبوب 50 مم أو أصغر.         

قد يؤدي أنبوب المخرج الكبير الحجم إلى استهلاك غير ضروري للطاقة، في حين أن الأنبوب الصغير الحجم يزيد بشكل كبير من مقاومة خط الأنابيب، مما يؤدي إلى ضعف تدفق الملاط أو حتى الانسداد. ولذلك، فإن التوازن الأمثل بين كفاءة النقل وتكلفة الطاقة  يجب أن يتحقق. 

ثانيا. العوامل الرئيسية التي تؤثر على اختيار قطر الأنبوب

يجب تعديل تصميم قطر الأنبوب ديناميكيًا وفقًا لظروف التشغيل الفعلية. يتم تحديد حجم الأنبوب المناسب من خلال التقييم الشامل لخصائص الملاط، ومعلمات المضخة، وتكوين خط الأنابيب. 

1. خصائص الطين 

تعتبر خصائص الملاط الأساس الأساسي لاختيار قطر الأنبوب، لأنها تؤثر بشكل مباشر على مقاومة التآكل ومتطلبات مقاومة الانسداد. 

• تركيز المواد الصلبة
  عندما يحتوي الملاط على تركيز عالٍ من المواد الصلبة (على سبيل المثال، ملاط ​​رمل الكوارتز الذي يحتوي على مواد صلبة تتجاوز 60%)، يجب استخدام قطر أنبوب أكبر - عادةً ما يكون حجمه أكبر بمقدار حجم واحد من الاختيار القياسي - لتقليل سرعة التدفق ومنع ترسيب الجسيمات وانسدادها.   

• حجم الجسيمات
  بالنسبة للملاط الخشن الذي يحتوي على جسيمات أكبر من 1 مم، يجب زيادة قطر أنبوب الإدخال لمنع تشويش الجسيمات في جانب الشفط.   
  بالنسبة للملاط الناعم بأحجام جسيمات أقل من 0.1 مم، يمكن تطبيق حجم الأنابيب القياسي؛ ومع ذلك، ينبغي تجنب الأقطار الصغيرة جدًا لمنع التراكم والترسيب.   

• اللزوجة الطين
  إذا كان الملاط يحتوي على طين أو مكونات لزجة أخرى، تزيد مقاومة التدفق بشكل ملحوظ. في مثل هذه الحالات، يجب زيادة قطر الأنبوب (مقاس واحد أكبر من القيمة المحسوبة) لتقليل الالتصاق والتراكم على طول جدار الأنبوب، مما يضمن النقل السلس. 

2. معلمات مضخة الملاط 

تشكل معلمات التصميم الرئيسية للمضخة خط الأساس لاختيار قطر الأنبوب ويجب مطابقتها بشكل صحيح لضمان أداء النظام. 

• معدل التدفق
  تتطلب معدلات التدفق التصميمية الأعلى أقطارًا أكبر للأنابيب. على سبيل المثال، تتطلب المضخة التي تبلغ سعتها 100 متر مكعب/ساعة حجم أنبوب أكبر من تلك التي تبلغ طاقتها 50 متر مكعب/ساعة لاستيعاب حجم الملاط المتزايد.     

• رأس
  عندما تتجاوز مسافة النقل 100 متر أو يتجاوز الرفع العمودي 20 مترًا، يجب زيادة قطر أنبوب المخرج لتقليل الاحتكاك والخسائر المحلية، مما يمنع الرأس الفعلي غير الكافي عند نقطة التفريغ.     

• أحجام فوهة المدخل والمخرج
  تمثل أقطار الشفط والتفريغ للمضخة الحدود الدنيا لاختيار الأنابيب. يجب ألا يكون أنبوب الإدخال أصغر من قطر شفط المضخة، ويجب ألا يتجاوز فرق حجم أنبوب المخرج حجمًا اسميًا واحدًا لضمان المطابقة المناسبة بين المضخة ونظام الأنابيب. 

3. تخطيط خطوط الأنابيب 

تؤثر بيئة التركيب وتخطيط الأنابيب على مقاومة التدفق ويجب أخذها في الاعتبار عند اختيار أقطار الأنابيب. 

• طول خط الأنابيب
  عندما يتجاوز الطول الإجمالي لخط الأنابيب 50 مترًا، يجب زيادة قطر أنبوب المخرج بحجم واحد (على سبيل المثال، من 100 مم إلى 125 مم) للتعويض عن خسائر الاحتكاك على طول خط الأنابيب.       

• عدد التجهيزات
  إذا كان خط الأنابيب يشتمل على أكثر من ثلاثة تركيبات مثل الأكواع أو الصمامات أو صمامات الفحص، فيجب زيادة قطر أنبوب المخرج لتقليل التأثير التراكمي للمقاومة المحلية. 

• اتجاه التدفق
  بالنسبة للأنظمة التي يهيمن عليها النقل العمودي (على سبيل المثال، الرفع الرأسي الذي يتجاوز 10 أمتار)، يوصى بقطر أنبوب مخرج أكبر لمنع استقرار الملاط في المقاطع الرأسية.  
  بالنسبة لأنظمة النقل الأفقية بشكل رئيسي، يمكن تطبيق الحجم القياسي، بشرط أن تظل سرعة الملاط ضمن نطاق معقول. 

• ارتفاع تركيب الشفط
  إذا كان خط أنابيب المدخل يتضمن قسمًا عموديًا لأعلى (مثل ضخ الملاط من خزان تحت الأرض)، فيجب زيادة قطر أنبوب الإدخال لتقليل سرعة التدفق ومنع انخفاض ضغط المدخل، وبالتالي تجنب التجويف. 

ثالثا. طرق التحقق من اختيار قطر الأنبوب

بعد التثبيت، يمكن تقييم مدى ملاءمة أقطار الأنابيب من خلال الملاحظات التشغيلية دون حسابات معقدة، مما يسمح بإجراء تعديلات عملية. 

• التحقق من مدخل الأنابيب
  في حالة حدوث ضوضاء غير طبيعية أو اهتزاز أو تدفق غير مستقر أثناء تشغيل المضخة، فمن المحتمل أن يكون حجم أنبوب الإدخال صغيرًا، مما يؤدي إلى ضعف أداء الشفط. وينبغي اعتماد قطر أنبوب مدخل أكبر. 

• التحقق من مخرج الأنابيب
  إذا كان معدل تدفق التفريغ غير كاف، أو كان ضغط المخرج منخفضًا، أو تمت ملاحظة اهتزاز شديد في الأنبوب، فمن المحتمل أن يكون حجم أنبوب المخرج أصغر من الحجم ويجب زيادته. 
  إذا كان التدفق والضغط طبيعيين ولكن استهلاك طاقة المحرك مرتفع بشكل ملحوظ، فقد يكون أنبوب المخرج كبيرًا جدًا ويجب تقليله بشكل مناسب.