脱水ケーキの転写に最適な技術を選択してください

脱水ケーキを移動するのは非常に困難で、時間の経過とともに非常にイライラすることがあります。 プログレッシブ キャビティ (PC) ポンプは 70 年以上にわたって脱水ケーキを汲み上げてきましたが、PC ポンプは現在使用されている他の方法とどのように比較できるのでしょうか? ここでは、特定の設置における利点と欠点に焦点を当てて、このトピックに関するさらなる研究を行います。

脱水汚泥で終わるほとんどのプロセスでは、脱水された材料を待機中のトラック、乾燥ベッド、焼却炉、または乾燥機に移動する方法が必要です。 これを達成するには、ケーキを地点 A から地点 B に移動するシステムを使用する必要があります。これは通常、ポンプとコンベアの 2 つのグループに分類されます。

2 つのグループは、各カテゴリの主な製品にさらに分類できます。

2 つのグループには違いがあります。ポンプ グループとコンベア グループの利点、ピストン ポンプに対する PC ポンプの利点、そして最後に、PC メーカー間の違いです。

2 つのグループを見ると、コストとスペース要件に違いがあります。 各グループ内の製品は異なりますが、いくつかの特徴が際立っています。

ケーキ設置における最も一般的なコンベア システムでは、高低差を小さくするか、少なくとも目的地に到達するために途切れることなく稼働する必要があります。 このため、コンベア自体、またはデバイスを床から離すための支持構造のためにかなりの床面積が必要になります。 高度を大きく変える必要がある場合、これを達成するためにコンベアは長い距離を移動する必要があります。

ポンプは、必要に応じてポンプの端から出て完全に垂直に配線できる配管を使用します。 このため、パイプを頭上に設置することができ、他の機器やエリア内での移動のために床スペースを空けることができます。 ポンプには、ポンプの設置面積に十分なスペースのみが必要です。

設計に基づいて、コンベアには臭気を逃がす完全に開いた領域または部分的に開いた領域が備わっています。 この開放性により、ハウスキーピングの要件も増加することがよくあります。 オーガーシステムに詰め込みすぎたケーキは、薄いカバーの下から押し出される可能性があります。 ベルトコンベアは設計上、走行距離全体にわたってベルトを逆さまにする必要があり、排出時に落ちなかった内容物がこぼれてしまいます。

ポンプは密閉された配管システムを使用しているため、清掃や臭気の問題を排除できます。

システムのコストは、総移動距離、標高の変化、選択した製品の種類によって異なります。 回転のない単純な短距離走行 (20 フィート未満) では、コンベアを使用した方が経済的な場合があります。

より大きなシステムの場合、コンベア システムでは方向変更が必要になるたびに新しい駆動システムが必要になるため、特に昇降や旋回の場合はポンプ システムの方が経済的です。 ポンプの価格設定は基本的なものであり、ガロンあたりの価格を決定することができます。 コンベアは長さに応じて価格が高くなります。

複数のドロップ ポイントを必要とするユーザーの場合、両方のシステムが、さまざまな程度の難易度とコストでこれに対応できます。 ポンプの場合は、バルブと配管を組み合わせて吐出位置を選択できます。 コンベヤでは、複数のコンベヤを使用するか、ドロップポイントを備えたリバーシブルコンベヤを使用できます。

最も経済的な設置方法を決定するには、特定の状況に応じて各オプションを評価する必要があります。

一部の脱水装置では、生成物の固体濃度が低い場合や、大量の液体を排出する洗浄サイクルを備えている場合があります。

このシナリオが作業の一部である場合、コンベヤーはこのタイプの製品を移動できず、装置から排出するための設備が必要です。 ケーキの搬送に使用されるポンプは、これらの低粘度の流体を移動させることができるため、ケーキや低粘度の媒体を排出するように設定されたシステムに適しています。

効率は、どのくらいの距離を移動する必要があるか、またコンベアの場合は方向転換の回数によって決まります。 一般に、コンベアを短く 1 回だけ稼働させると、どちらのタイプのポンプよりも効率的になります。 より長時間の運転や追加のモーターが必要な場合、PC ポンプは、より効率的ではないにしても、少なくとも同等の効率になります。

ポンプとコンベアと同様に、ポンプの種類ごとにいくつかの明確な違いがあります。 どちらのタイプのポンプも容積式であり、回転またはストロークごとに設定量の製品が排出されることを意味します。 これが、これら 2 つのポンプが共有する唯一の実際の類似点です。

2 つのタイプのポンプで最も異なるのはコストです。 圧力要件が増加すると、ピストン ポンプに必要となるのはより大型のモーターだけになる場合があります。 PC ポンプは、圧力の増加に対応するためにポンプ要素 (ステージ) の長さを長くする必要があります。

これは PC ポンプにとって不利なように思えるかもしれませんが、最高圧力の PC ポンプは同等の流量のピストン ポンプよりも 3 ～ 5 倍安価です。 ピストンポンプにパワーパックを取り付けるよりも安価にホッパー一体型のPCポンプを設置することが可能です。

一般的なピストン ポンプは、ポンプに脱水された材料を供給する二軸スクリュー供給ホッパー (TSF) を備えて設定されており、どちらの装置も油圧で動作します。 したがって、パワーパックまたは油圧ユニットが必要であり、ポンプ/TSF ユニットのすぐ近くに配置する必要があります。 したがって、床面積を占める機器が 3 つあります。 PC ポンプは、ポンプ要素と一体化されたフィードホッパーを使用するため、設置、操作、メンテナンスが簡素化され、床面積を節約できます。

ピストン ポンプは、標準的な PC ポンプを超える高圧能力で常に知られています。 以前は、吐出圧力が 600 ポンド/平方インチ (psi) を超える場合、ピストン ポンプが唯一の選択肢でした。 PC ポンプは、境界層注入 (BLI) セットアップを使用することでこれに対処できました。 これには、パイプの内側にポリマー (または別の潤滑剤) を注入して摩擦を軽減し、圧力要件を下げる必要がありました。 これは多くの場合に効果的でしたが、非常に長い配管の場合は現実的ではありませんでした。

圧力の影響を平準化するために、ポンプの吐出口に空気を注入することができます。 このシステムは空気を注入し、はるかに低い圧力ではるかに長い距離でケーキのプラグを押し出します。 BLI と空気注入の組み合わせにより、ポンプおよび配管内の圧力を低減しながら、3,280 フィートのポンピング距離が可能になります。 この電力の削減により、より小型のポンプの使用が可能になり、電力消費量が削減され、場合によってはプラスチック配管の使用が可能になります。

前にほのめかしたように、ピストン ポンプは PC ポンプほど効率的ではない可能性があります。 ピストン ポンプの油圧システムは、電気エネルギー (モーター) を利用し、ポンプを介して油圧を生成し、加圧された作動油をポンプに送り込んで機械的作業を行います。 PC ポンプは、電気エネルギーを機械的仕事に直接、またはギアボックスを介して取り込み、機械的仕事を行うためのトルク倍増器として機能します。

PC ポンプの一部ではないこの 1 つのコンポーネントである油圧モーターを考慮すると、主に熱が原因で 15% の電力損失が発生します。

脱水用途の最新のピストン ポンプのほとんどは 2 つのピストンを使用します。 2 つのピストンは脈動と圧力スパイクを最小限に抑えるのに役立ちますが、それらを完全に排除することはできません。 ピストンは連続供給状況では動作せず、一方のピストンがパイプ内に押し込まれたままになり、もう一方のピストンが充填されます。 このシナリオでは、ピストンが排気されるたびに瞬間的に最大 75 psi の圧力スパイクが発生し、パイプの動きが発生し、配管や付属品に全体的な疲労が生じます。 PC ポンプはキャビティを形成し、その中で材料が移動します。 1 つのキャビティが閉じると、別のキャビティが開き、圧力スパイクやパイプの揺れのない直線的な吐出が行われます。

ピストンポンプは、シールを清潔に保ち、損傷や漏れなく動作するように継続的なメンテナンスが必要です。 油圧ラインに漏れが発生するため、締めるか交換する必要があります。 作動油とフィルターも定期的に交換する必要があります。 PC ポンプは電動で駆動され、6 ～ 12 か月ごとのギアボックス オイルのチェックに必要な定期メンテナンスが必要です。

油圧パワーパックには大量の作動油が含まれており、定期的に交換し、適切に廃棄する必要があります。 オイル漏れは通常、継手の周囲で発生し、通常の動作時に環境問題を引き起こす可能性があります。 PCポンプは電動で駆動するため、こうした問題はありません。

ピストンポンプは、ピストンサイクルと油圧パワーユニットが加圧流体を供給するため、騒音が発生する可能性があります。 場合によっては、設置場所によっては聴覚保護具が必要になります。 PC ポンプは静かで、可変周波数ドライブ (VFD) を使用してモーターを制御している場合、モーターから低デシベルの騒音が発生します。

プログレッシブ キャビティ ポンプ vs. プログレッシブ キャビティ ポンプ

確かに、プログレッシブキャビティポンプは表面上は似ているように見えますが、脱水ケーキがポンプ要素に送られる方法には違いがあります。

多くの PC ポンプ メーカーは、ポンプ要素に供給するオーガーを備えたオープン ホッパー設計を採用しています。 この設計は、一般に、ライブボトムホッパーの下に取り付けられ、ブリッジすることなくケーキをポンプ要素に送達できる場合を除き、スタンドアロンのケーキポンプとはみなされません。

ケーキがポンプホッパーに自由に落ちる状況でのブリッジングに対処するために、メーカーは、垂直に近い側壁、より大きなオーガ、場合によってはブリッジ破壊装置を備えたポンプを設置しています。 より大きなオーガと垂直に近い側壁により、低固形分のケーキのポンプ輸送が可能になりますが、固形分濃度が 20 ～ 22% を超えるケーキには理想的ではありません。

高濃度を扱う場合、メーカーはホッパーの入口にブリッジブレーカー装置を設置し、製品がオーガーを越えるのを防ぎます。 この設計はうまく機能しますが、さらに 1 つまたは 2 つのドライブが必要となり、コストが増加し、効率が低下します。

ポンプに供給するための二軸スクリューフィーダー (TSF) を備えたオプションなど、他の設計も長年にわたって設計されてきました。 同心円状に回転する一体型オーガーが 1 つ開発されました。 他のオーガ システムは偏心して駆動されます。 オーガーを垂直側壁と同心円状に動かすことにより、ケーキが蓄積して最終的にオーガーを越える可能性があるオーガーの側面に沿った領域が排除されます。

PC ポンプが補助なしで処理できる最大圧力は通常 600 psi で、これはおよそ 300 フィートのパイプに相当します。 BLI セットアップを使用し、パイプの内側にポリマー (または別の潤滑剤) を注入して摩擦を減らすと、パイプの有効長を 2 倍にするか、圧力を半分に減らすことができます。

エアインジェクションの使用により、これが次のレベルに引き上げられます。 BLI と空気注入の組み合わせにより、ポンプおよび配管内の圧力を低減しながら、3,280 フィートのポンピング距離が可能になります。 この電力の削減により、より小型のポンプの使用が可能になり、電力消費量が削減され、場合によってはプラスチック配管の使用が可能になります。 これにより、設置コストと継続的なメンテナンスが低く抑えられます。

一体型ホッパーを備えたポンプは、別個の二軸スクリュー フィーダー (TSF) を備えたユニットを除き、床面積要件は同様です。 TSF を使用する場合、ユニットをポンプの上に取り付けることができない限り、より多くの床面積が必要になります。

統合ホッパーを備えたポンプは、設計上のわずかな差異を考慮すると、コストが相互に一定の割合以内になります。 ここでも例外は二軸スクリュー フィーダー ポンプです。これは、機器が 1 つではなく 2 つあるため、標準的なホッパー ポンプのコストが 2 倍になる傾向があります。

レベル制御は通常、ロードセルまたはホッパー内の単一の測定装置を介して行われます。 これらの方法は、ロードセルがユニットの総重量に対してわずかな重量を測定し、複雑なベースプレートと複雑なセットアップを必要とするため、問題がありました。 単一レベルのデバイスでは、均等な速度制御を可能にするためにポンプの上に一定量の製品が必要ですが、これによりブリッジングが発生する可能性があります。 また、フィードホッパー内またはフィードホッパー上に配置されると、湿気や製品の蓄積により目が見えなくなる傾向があります。

ユーザーは、3 つのレーザーを使用するレーザー レベル システムの導入を検討できます。2 つは製品の有無の検知用、3 つ目はレベル測定用です。 レベル測定センサーはホッパーの外側に配置されています。 これにより、側面からの測定が可能になり、蓄積や湿気が回避され、精度が向上し、冗長性が提供されます。

Mark Yingling は、SEEPEX, Inc. の製品および市場管理のディレクターです。彼はシンシナティ大学で環境科学の理学士号を取得しており、グラインダーおよびプログレッシブ キャビティ ポンプ業界で 20 年以上の経験があります。 彼への連絡先は [email protected] です。 詳細については、www.seepex.com をご覧ください。