ปั๊มแบบสกรูเดี่ยวควรมีช่วงความหนืดเท่าใดสำหรับการจัดการกับตะกอนเทียบกับของเหลวบางๆ เช่นน้ำมัน

อะไรคือความแตกต่างระหว่างความหนืดแกนกลางระหว่างตะกอนและของไหลบางเช่นน้ำมัน?​

ความหนืดของของเหลวจะกำหนดช่วงประสิทธิภาพที่ต้องการของปั๊มสกรูตัวเดียวโดยตรง ตะกอน—โดยทั่วไปจะเป็นส่วนผสมที่มีความหนาและต่างกัน (เช่น ตะกอนน้ำเสีย ตะกอนอุตสาหกรรม) มีความหนืดสูง ตั้งแต่ 1,000 cP (เซนติพอยซ์) ถึงมากกว่า 1,000,000 cP ความสม่ำเสมอของความหนามักรวมถึงของแข็งแขวนลอย (เช่น อนุภาค เส้นใย) และการไหลได้ไม่ดี ซึ่งหมายความว่าปั๊มจะต้องสร้างแรงดันเพียงพอที่จะดันของไหลผ่านท่อ ในทางตรงกันข้าม ของเหลวชนิดบาง เช่น น้ำมัน (เช่น น้ำมันแร่ น้ำมันหล่อลื่น น้ำมันเชื้อเพลิง) มีความหนืดต่ำ โดยปกติจะอยู่ระหว่าง 1 cP ถึง 100 cP ของเหลวเหล่านี้ไหลได้ง่ายโดยมีความต้านทานน้อยที่สุด แต่ต้องใช้ปั๊มเพื่อป้องกันการรั่วไหลและรักษาอัตราการไหลให้คงที่โดยไม่มีความปั่นป่วนมากเกินไป ความแตกต่างของความหนืดโดยสิ้นเชิงเหล่านี้หมายความว่าปั๊มแบบสกรูเดี่ยวจะต้องครอบคลุมช่วงความหนืดที่แตกต่างกันสองช่วงที่ไม่ทับซ้อนกันเพื่อจัดการกับของเหลวทั้งสองประเภทได้อย่างมีประสิทธิภาพ​

ช่วงความหนืดใดที่เหมาะสำหรับปั๊มสกรูเดี่ยวในการจัดการตะกอน?​

สำหรับตะกอนก ปั๊มสกรูเดี่ยว ต้องการช่วงความหนืดที่รองรับความหนาและปริมาณของแข็งสูง โดยทั่วไปคือ 500 cP ถึง 1,500,000 cP ช่วงกว้างนี้อธิบายถึงความแปรผันขององค์ประกอบของตะกอน: ตัวอย่างเช่น ตะกอนน้ำเสียปฐมภูมิ (ที่มีปริมาณน้ำสูงกว่า) อาจมีความหนืด 1,000–10,000 cP ในขณะที่ตะกอนที่แยกน้ำออก (ที่มีความชื้นต่ำ) อาจมีค่าเกิน 100,000 cP การออกแบบของปั๊มต้องรองรับช่วงนี้โดยสร้างแรงดันดูดสูงเพื่อเอาชนะความต้านทานต่อการไหลของตะกอนและป้องกันการอุดตัน ข้อควรพิจารณาที่สำคัญคือ ความหนืดของตะกอนมักจะเพิ่มขึ้นตามอุณหภูมิที่ลดลง (เช่น สภาพแวดล้อมทางอุตสาหกรรมที่เย็น) ดังนั้นช่วงความหนืดที่กำหนดของปั๊มควรรวมบัฟเฟอร์สำหรับความผันผวนดังกล่าวด้วย เช่น ปั๊มที่มีพิกัดสูงถึง 1,000,000 cP สามารถจัดการกับตะกอนที่ข้นขึ้นถึง 800,000 cP ในสภาวะเย็นโดยไม่ต้องหยุดนิ่ง นอกจากนี้ ช่วงดังกล่าวต้องคำนึงถึงของแข็งแขวนลอย (มากถึง 30% โดยปริมาตรในตะกอนบางชนิด) เนื่องจากของแข็งสามารถเพิ่มความหนืดที่มีประสิทธิภาพทางอ้อมโดยขัดขวางการเคลื่อนที่ของของไหล​

ช่วงความหนืดใดที่เหมาะกับปั๊มแบบสกรูเดี่ยวสำหรับของเหลวชนิดบางเช่นน้ำมัน​

ของเหลวบางๆ เช่น น้ำมัน จำเป็นต้องมี ปั๊มสกรูเดี่ยว โดยมีช่วงความหนืดต่ำกว่ามาก โดยทั่วไปคือ 0.5 cP ถึง 200 cP ช่วงนี้สอดคล้องกับลักษณะการไหลของน้ำมันชนิดบางทั่วไป: น้ำมันแร่ชนิดเบาอาจมีความหนืด 5–20 cP ที่อุณหภูมิห้อง ในขณะที่น้ำมันหล่อลื่นที่หนักกว่าอาจมีถึง 100–200 cP จุดเน้นของปั๊มในที่นี้ไม่ได้อยู่ที่แรงดันสูง (เช่นเดียวกับตะกอน) แต่อยู่ที่ความแม่นยำและการป้องกันการรั่วไหล ช่วงความหนืดที่กว้างเกินไป (เช่น รวมค่าที่สูงกว่า 200 cP) อาจทำให้ประสิทธิภาพต่ำได้ ตัวอย่างเช่น ปั๊มที่ออกแบบมาสำหรับความหนืดสูงอาจสร้างแรงเฉือนที่มากเกินไปกับน้ำมันบางๆ ทำให้เกิดฟองหรือการเสื่อมสภาพ ในทางกลับกัน ช่วงที่แคบเกินไป (เช่น เพียง 1–50 cP) อาจไม่สามารถจัดการกับน้ำมันที่มีความหนากว่าเล็กน้อยได้ (เช่น น้ำมันไฮดรอลิก 80 cP) ในอุณหภูมิเย็น ซึ่งความหนืดเพิ่มขึ้นชั่วคราว ช่วงที่เหมาะสมควรคำนึงถึงการเปลี่ยนแปลงความหนืดที่เกิดจากอุณหภูมิด้วย เช่น ความหนืดของน้ำมันอาจลดลง 50% เมื่อได้รับความร้อนจาก 20°C ถึง 40°C ดังนั้นปั๊มจะต้องรักษาการไหลที่เสถียรตลอดช่วงไดนามิกนี้​

ช่วงความหนืดส่งผลต่อการออกแบบปั๊มสกรูเดี่ยวสำหรับตะกอนและน้ำมันบางอย่างไร​

ช่วงความหนืดที่ต้องการกำหนดองค์ประกอบการออกแบบที่สำคัญของปั๊มสกรูเดี่ยวสำหรับของเหลวแต่ละประเภท สำหรับตะกอน (ช่วงความหนืดสูง) ปั๊มต้องมีระยะห่างระหว่างโรเตอร์-สเตเตอร์ขนาดใหญ่ (เพื่อหลีกเลี่ยงการอุดตันด้วยของแข็ง) และระบบขับเคลื่อนที่แข็งแกร่ง (เช่น มอเตอร์แรงบิดสูง) เพื่อสร้างแรงที่จำเป็นในการเคลื่อนย้ายของเหลวที่มีความหนา วัสดุสเตเตอร์ (เช่น ยางไนไตรล์ โพลียูรีเทน) จะต้องทนทานต่อการสึกหรอเพื่อทนต่ออนุภาคตะกอนที่มีฤทธิ์กัดกร่อน ในขณะที่เส้นทางการไหลของปั๊มได้รับการออกแบบให้กว้างและราบรื่นเพื่อลดแรงดันตกคร่อม สำหรับน้ำมันชนิดบาง (ช่วงความหนืดต่ำ) ปั๊มต้องมีระยะห่างระหว่างโรเตอร์-สเตเตอร์ที่แคบ (เพื่อป้องกันการรั่วไหลภายใน ซึ่งจะลดอัตราการไหล) และการออกแบบที่มีแรงเฉือนต่ำเพื่อหลีกเลี่ยงความเสียหายต่อคุณสมบัติทางเคมีของน้ำมัน วัสดุสเตเตอร์อาจนิ่มกว่า (เช่น ยาง EPDM) เพื่อให้แน่ใจว่ามีการปิดผนึกแน่น และช่องทางเข้า/ออกของปั๊มมีขนาดเพื่อรักษาการไหลแบบราบเรียบ ความปั่นป่วนในน้ำมันบางๆ อาจทำให้เกิดโพรงอากาศ (ฟองอากาศ) ที่สร้างความเสียหายให้กับปั๊มและลดประสิทธิภาพ กล่าวโดยสรุป ช่วงความหนืดเป็นตัวกำหนดว่าปั๊มจะให้ความสำคัญกับ "พลังผลัก" (ตะกอน) หรือ "ความแม่นยำในการปิดผนึก" (น้ำมันชนิดบาง)​

จะตรวจสอบได้อย่างไรว่าช่วงความหนืดของปั๊มแบบสกรูเดี่ยวตรงกับลักษณะของตะกอน?​

เพื่อให้แน่ใจว่าช่วงความหนืดของปั๊มแบบสกรูตัวเดียวเหมาะสำหรับกากตะกอน ให้เริ่มต้นด้วยการวัดความหนืดที่แท้จริงของกากตะกอนโดยใช้เครื่องวัดความหนืด—ทดสอบทั้งที่อุณหภูมิการทำงานและอุณหภูมิเย็น/ร้อนจัดที่อาจเกิดขึ้น (เช่น ฤดูหนาวกับฤดูร้อนในสิ่งอำนวยความสะดวกกลางแจ้ง) ความหนืดสูงสุดที่กำหนดของปั๊มควรสูงกว่าความหนืดที่วัดได้สูงสุดของตะกอนอย่างน้อย 20–30% เพื่อพิจารณาถึงความหนาที่ไม่คาดคิด (เช่น จากปริมาณของแข็งที่เพิ่มขึ้น) จากนั้น ให้ตรวจสอบข้อกำหนด "ความสามารถในการจัดการของแข็ง" ของปั๊ม: แม้ว่าช่วงความหนืดจะตรงกัน ปั๊มที่สามารถจัดการของแข็งได้เพียง 10% เท่านั้นก็จะทำงานล้มเหลวเมื่อมีตะกอนที่มีของแข็ง 25% (ซึ่งจะเพิ่มความหนืดที่มีประสิทธิภาพ) นอกจากนี้ ให้ทดสอบปั๊มด้วยตัวอย่างตะกอนจริง (ไม่ใช่แค่มาตรฐานความหนืด) เพื่อสังเกตความเสถียรของการไหล สัญญาณต่างๆ เช่น การไหลเป็นจังหวะหรือเสียงรบกวนที่เพิ่มขึ้นบ่งชี้ว่าช่วงความหนืดไม่เพียงพอ ตัวอย่างเช่น หากตะกอนที่มีความหนืด 50,000 cP ทำให้ปั๊มหยุดทำงาน ระดับความหนืดสูงสุดของปั๊ม (เช่น 30,000 cP) นั้นต่ำเกินไปและจำเป็นต้องอัพเกรด​

การตรวจสอบอะไรบ้างที่ทำให้ช่วงความหนืดของปั๊มแบบสกรูเดี่ยวใช้ได้กับน้ำมันบางๆ​

สำหรับน้ำมันชนิดบาง การตรวจสอบช่วงความหนืดของปั๊มเกี่ยวข้องกับการทดสอบความสม่ำเสมอของอัตราการไหลและความแน่นของการรั่วไหล ขั้นแรก วัดความหนืดของน้ำมันที่อุณหภูมิการทำงานของปั๊ม (เช่น 40°C สำหรับน้ำมันเครื่อง) และยืนยันว่าอยู่ในช่วงความหนืดต่ำที่กำหนดของปั๊ม (เช่น 5–150 cP) จากนั้น เดินปั๊มตามอัตราการไหลที่ต้องการ และตรวจสอบการรั่วไหลที่ส่วนต่อประสานโรเตอร์-สเตเตอร์ แม้แต่การรั่วไหลเล็กน้อย (เช่น หยดน้ำมันต่อนาที) ก็บ่งชี้ว่าระยะห่างมีขนาดใหญ่เกินไปสำหรับความหนืดต่ำของน้ำมัน ซึ่งทำให้ประสิทธิภาพลดลง ถัดไป ตรวจสอบการเกิดโพรงอากาศ: หากปั๊มส่งเสียงแหลมสูงหรืออัตราการไหลผันผวน ช่วงความหนืดอาจไม่ตรงกัน (เช่น ปั๊มได้รับการออกแบบให้มีความหนืดสูงขึ้นและสร้างแรงดูดมากเกินไป โดยดึงอากาศเข้าไปในน้ำมัน) สุดท้าย ให้ทดสอบน้ำมันหลังการปั๊มเพื่อดูการเสื่อมสภาพ (เช่น การเปลี่ยนสี ความหนืด) — ปั๊มที่มีแรงเฉือนสูงเกินไปสำหรับความหนืดของน้ำมันจะสลายโมเลกุลของน้ำมัน ส่งผลให้ประสิทธิภาพลดลง (เช่น ความสามารถในการหล่อลื่น)​

อุณหภูมิส่งผลต่อความต้องการช่วงความหนืดของของเหลวทั้งสองอย่างไร​

อุณหภูมิเป็นตัวแปรสำคัญที่เปลี่ยนแปลงความหนืดของของเหลว โดยกำหนดให้ช่วงของปั๊มสกรูเดี่ยวต้องปรับเปลี่ยนได้ สำหรับตะกอน อุณหภูมิที่ต่ำกว่าจะเพิ่มความหนืด เช่น ตะกอนที่มีความหนืด 10,000 cP ที่ 25°C อาจข้นขึ้นเป็น 50,000 cP ที่ 5°C ดังนั้น ช่วงความหนืดของปั๊มจะต้องรวมความหนืดอุณหภูมิเย็นของตะกอนด้วย หรือระบบอาจต้องใช้เครื่องทำความร้อนล่วงหน้าเพื่อเก็บตะกอนให้อยู่ในช่วงพิกัดของปั๊ม สำหรับน้ำมันชนิดบาง อุณหภูมิที่สูงขึ้นจะลดความหนืด เช่น น้ำมันเครื่องที่มีความหนืด 80 cP ที่ 20°C อาจลดลงเหลือ 20 cP ที่ 80°C แม้ว่าความหนืดที่ลดลงจะช่วยเพิ่มการไหล แต่ก็เพิ่มความเสี่ยงในการรั่วซึม ช่วงความหนืดของปั๊มจะต้องครอบคลุมทั้งค่าความหนืดเย็น (สูงกว่า) และร้อน (ต่ำกว่า) ของน้ำมันเพื่อรักษาความสมบูรณ์ของซีล ตัวอย่างเช่น ปั๊มที่มีพิกัด 5–150 cP สามารถจัดการน้ำมันเครื่องได้ในช่วงตั้งแต่ 60 cP (สตาร์ทเย็น) ถึง 15 cP (อุณหภูมิในการทำงาน) ได้โดยไม่มีปัญหา การเพิกเฉยต่อผลกระทบของอุณหภูมิอาจทำให้ปั๊มทำงานล้มเหลว เช่น ปั๊มกากตะกอนที่มีพิกัด 100,000 cP อาจหยุดทำงานในสภาพอากาศหนาวเย็น ในขณะที่ปั๊มน้ำมันอาจรั่วไหลมากเกินไปเมื่อน้ำมันร้อนและบางลง

จะเกิดอะไรขึ้นหากช่วงความหนืดของปั๊มแบบสกรูเดี่ยวไม่ตรงกับของไหล?​

ช่วงความหนืดที่ไม่ตรงกันทำให้เกิดปัญหาด้านประสิทธิภาพและความเสียหายของปั๊มก่อนกำหนดสำหรับของเหลวทั้งสองชนิด สำหรับตะกอน ปั๊มที่มีช่วงความหนืดต่ำเกินไป (เช่น สูงสุด 50,000 cP สำหรับตะกอนที่ 100,000 cP) จะประสบปัญหามอเตอร์โอเวอร์โหลด (เนื่องจากพยายามดิ้นรนเพื่อเคลื่อนย้ายของไหลหนา) การสึกหรอของสเตเตอร์ (จากการเสียดสีมากเกินไป) และการอุดตัน (ของแข็งติดอยู่ในช่องว่างของโรเตอร์-สเตเตอร์) ในกรณีที่รุนแรง โรเตอร์อาจยึดจนต้องซ่อมแซมซึ่งมีค่าใช้จ่ายสูง สำหรับน้ำมันชนิดบาง ปั๊มที่มีช่วงความหนืดสูงเกินไป (เช่น ขั้นต่ำ 50 cP สำหรับน้ำมันที่ 10 cP) จะประสบปัญหาการรั่วไหลภายใน (น้ำมันหลุดผ่านซีลโรเตอร์-สเตเตอร์) อัตราการไหลลดลง (น้ำมันเข้าถึงทางออกน้อยลง) และการเกิดโพรงอากาศ (ฟองอากาศก่อตัวในช่องแรงดันต่ำ) เมื่อเวลาผ่านไป โพรงอากาศจะกัดกร่อนส่วนประกอบภายในของปั๊ม (เช่น โรเตอร์ สเตเตอร์) ในขณะที่การรั่วไหลจะทำให้ของเหลวสิ้นเปลืองและเพิ่มต้นทุนการดำเนินงาน แม้แต่ช่วงที่ไม่ตรงกันเล็กน้อย เช่น ปั๊มสำหรับน้ำมัน 10–200 cP ที่ใช้กับน้ำมันเชื้อเพลิง 5 cP จะลดประสิทธิภาพลง 10–20% ส่งผลให้สูญเสียอย่างมีนัยสำคัญตลอดระยะเวลาการทำงานหลายเดือน​