الدليل الكامل لمضخات الرمل والجرافات: كيف تحرك الرمال والحصى والرواسب

مضخات الرمل والجرف هي آلات الطرد المركزي الكبيرة ذات القدرة العالية التي تنقل الحمأة والصخور والطين والرمل الخام وخلطات التجريف والطمي وغيرها من الرمال والحصى من قاع البحر أو قاع البحيرة أو قاع النهر، بدلاً من حفرها بدلو. إنهم موجودون خلف كل عملية تقريبًا لاستخراج رمال الأنهار، في أي مشروع إزالة لتجريف الميناء، أو في مشروع استصلاح الأراضي في كل بلد على وجه الأرض، ولكن في هذه المواقف، لا يعرف معظم العملاء أبدًا أنهم يريدونها، حتى تعطلت مضختهم القياسية. توضح هذه الصفحة ماهيتها، وتشغيلها، والأنواع الرئيسية، وكيفية حجمها، وأسباب فشلها، ومقدار تكاليف امتلاكها.

المعلومات غير المرتبطة بأي مصنع تصنيع المعدات الأصلية معين. تستهدف مهندسي المشاريع ومديري المصانع والأشخاص الذين يطلبون المضخات. عندما تكون مستعدًا لمقارنة نماذج معينة، تنشر BBP تفاصيل المنتج الكاملة هنا والتي توضح ورقة المواصفات هذه في السياق.

ما هي مضخة الرمل والجرافات؟

مضخة الرمل والجرافات هي نوع من مضخات الطرد المركزي المصممة لنقل خليط الماء والمواد الصلبة من الرمل والحصى والطمي والطين، ونعم حتى الحجر، كما يتم ضخ تدفق واحد. يتطابق هذا الخليط مع ما تسميه الصناعة الأمريكية الملاط، وفئة معداته العامة هي مضخات الملاط التي تخفف من وزن الأعضاء الأقل في الفئة. تهدف مضخات الجرافة إلى التعامل مع مخاطر التغذية المتغيرة وغير المفحوصة والمتضخمة والأكبر لقاع النهر أو بركة المخلفات أو أرضية الميناء.

هذا الاختلاف مهم لأن “dredge” هي مهمة وليست معيارًا منفصلاً للآلة. كما هو محدد في معيار ANSI/HI 12.1-12.6 من المعهد الهيدروليكي، فإن مضخة “slurry” هي المصطلحات القياسية التي تصف تصميم هذه الآلات وتطبيقها واختبارها. مضخة “dredge” هي مضخة ملاط تستخدم في مهمة التجريف مع ممر داخلي أكبر وهندسة شفط مصممة لالتقاط المواد من الأسفل.

لذلك، عندما يقوم المورد بتجميع مضخة “sand معًا، أو مضخة ”gravel، أو مضخة تجريف “”، أو مضخة “dredge، فإنهم عادةً ما يشيرون إلى نفس عائلة المعدات، ويتم تحسينها بشكل مختلف قليلاً. جميعهم يشتركون في وظيفة واحدة: نقل كميات كبيرة من المواد الصلبة الكاشطة التي من شأنها تدمير مضخة المياه في وقت قصير.

كيف تعمل مضخة نعرات

تعمل مضخات التجريف بشكل ما على المواد الصلبة عن طريق نقلها داخل تدفق متسارع للمياه. لا يرفعونها ميكانيكيًا. كل ما تحتاج لمعرفته حول تصميمها ثم تستمر في فهم جميع أوضاع الفشل التي ستراها في هذا الكتاب المدرسي تقريبًا، موجود في هذا البيان!

كيف تعمل مضخة الجرافة؟

هناك أربع خطوات في دورة عملها: الخطوة الأولى، الشفط: تقوم المكره الدوارة بإنشاء منطقة ذات ضغط منخفض أمام المضخة. وهذا يقلل الضغط عند مدخل المضخة بالكامل. سيؤدي الضغط الجوي ووزن عمود الملاط بعد ذلك إلى دفع الماء بالمواد الصلبة إلى المضخة.

الخطوة الثانية، التسارع: تقوم المكره التي تشبه العجلة الدوارة (تدور في منتصف المضخة) برمي الماء مع الجسيمات الصلبة إلى الخارج بقوة الطرد المركزي. ثم الخطوة الثالثة، الانتشار: يجب أن يبطئ التدفق ويحول السرعة إلى ضغط للتغلب على تأثير الجاذبية. الخطوة الرابعة، التفريغ: يدفع الضغط عبر أنبوب التفريغ ويقود التدفق إلى النقطة المطلوبة.

الآن، يتم أيضًا تحريك مقالة مهندسي البيئة الحكوميين ببساطة: تقوم الجرافة الهيدروليكية بامتصاص المواد المحبوسة في الماء من نقطة الحفر باستخدام مضخات الطرد المركزي.

هذا هو الجزء الذي يدور حوله المنافسون. يجب أن يتحرك الماء الموجود في أنبوب التفريغ بسرعة كافية بحيث لا تستقر المواد الصلبة، أعلى من سرعة الترسيب التي حددها المهندس. توضح الأدبيات المتعلقة بنقل الملاط أن المضخة تحتاج إلى تطوير سرعة فوق حرجة بحيث تظل الجزيئات معلقة بدلاً من ترسيب الأنبوب وانسداده.

خذ الخط بسرعة منخفضة جدًا، وتستقر الجزيئات الثقيلة، وتشكل رواسب في الجزء السفلي من الأنبوب، وتستقر وتسد، وبالتالي لا يتم تصنيف مضخة التجريف للضغط في حد ذاته ولكن للتدفق: التدفق يحافظ على الأنبوب خاليًا من الرواسب.

الغواصات تغير الصورة بطريقة أخرى. بدلاً من رفع المضخة بأكملها إلى مكان وجود الملاط، تقوم الغواصات بوضعها في نقطة التسليم؛ تقليل قيود الرفع بالشفط بشكل كبير بحيث لا تكون هناك كمية هائلة من الملاط التي يجب أن يرفعها مدخل المضخة. وهذا هو أحد الأسباب التي تجعل المهام العميقة أو التي يصعب تجهيزها تتحول بشكل متكرر من وظيفة مثبتة على البنك إلى وظيفة مضخة نعرات غاطسة.

الأنواع الرئيسية لمضخات الرمل والجرافات

بالعين المجردة، يبدو أن السوق يزداد ازدحامًا: غاطسة، هيدروليكية، كهربائية، شفط، معززة، قاطعة، لكن كل من هذه الواصفات تصف فقط واحدًا من ثلاثة قرارات تصميم منفصلة. إذا قمنا بتجميع مضخة على ثلاثة محاور، يصبح القبو أكثر من مجرد اسم.

المحور الأول هو الموضع: النقطة التي تقع عندها المضخة فعليًا. يتم وضع مضخة أفقية مثبتة على الجانب الجاف على ضفة أو سطح وتمتص الملاط إلى أعلى أنبوب الشفط. توجد المضخات الغاطسة تحت الماء، عند المصدر النقطي؛ بينما يمكن تثبيت المضخة المثبتة على الحفار على ذراع الحفار لتوفير الراحة التشغيلية.

المحور الثاني هو الدافع: بأي وسيلة يتم تشغيل المضخة من محرك كهربائي، أو محرك من محرك ديزل، أو حزمة طاقة هيدروليكية، أو محرك من علبة التروس من محرك رئيسي أكبر. المحور الثالث هو الدور في الخط: سواء كانت المضخة الأساسية (واحدة تأخذ المادة من المصدر) أو ما إذا كانت معززة (مضخة يتم إدخالها في خط أنابيب تفريغ طويل للحفاظ على الضغط والسرعة.

تعمل الوحدات الغاطسة الكهربائية بسرعة أقل مع نهايات رطبة مقاومة للتآكل، ومصممة للخدمة المستمرة. الوحدات الغاطسة الهيدروليكية - التي تتمتع بقدرة حصانية ومدى وصول أعلى بكثير - هي تطابق طبيعي للرمل المضغوط بالكامل مع الحفارات ورؤوس القطع. بالنسبة للركام الخشن، يتحول المشغلون عادةً إلى نظام مخصص مضخة الحصى للركام الخشن, ، الأمر الذي يأخذ الممرات الداخلية على نطاق أوسع مرة أخرى. المفتاح هو عدم حفظ الملصقات - المفتاح هو طرح ثلاثة أسئلة: أين توجد المضخة، وما الذي يجعلها تذهب وهل هي مبدأ أم معززة؟

مضخة نعرات مقابل مضخة الملاط: ما الفرق؟

السؤال الذي يجعل المشترين يخطئون في أغلب الأحيان. كلا الجهازين عبارة عن مضخات معالجة صلبة تعمل بالطرد المركزي، ويتم استخدام المصطلحين بالتبادل. ولكنها مصممة في الواقع لتدفقات تغذية مختلفة، وشراء الحل غير الصحيح يعد خطأً مكلفًا.

كيف تختلف مضخة الجرافة عن المضخة العادية؟

المصنع المناسب للاستخدام العام - مضخات الملاط - متسق وغالبًا ما يصنف التغذية بشكل جانبي أو مصنف إعصاريًا بمعدلات تدفق وحبيبات دقيقة إلى متوسطة معروفة. يتم تجميع خلوصاتها ودافعها لتناسب تيار التدفق هذا. تم تصميم مضخات التجريف بحيث لا يمكن التنبؤ بها؛ تغذية تختلف من دقيقة إلى دقيقة، ولا يتم تنظيفها أبدًا، ويمكن أن تظهر حطامًا بحجم قبضة اليد دون سابق إنذار. لجعلها، يجب أن تحتوي على ممرات داخلية أوسع، وخلوصات أكبر، وتنفيذ هندسة تتوافق مع مهمة إزالة المواد من السائل، والحفاظ على البرايم. عادةً ما تستخدم مضخات المياه الصغيرة - ذات المادة الكاشطة العالية - ممرات صغيرة وخلوصات صغيرة، وتفشل في أسابيع في أي من الحالتين.

بالنسبة لظروف تشغيل النباتات الكاشطة الخشنة المتوسطة، فإن الخيار الأفضل - للتغذية المتسقة المعروفة - هو في أغلب الأحيان مضخة ملاط حقيقية - انظر دليل ميداني لمضخة الطين التعدينوالفرق بين مضخة الطين الأفقيةرملمضخة الطين العموديةs. بالنسبة لحالة التجريف البحرية المتغيرة، تحتاج إلى مضخة تجريف.

كيف تتناسب مضخات الجرافة مع معدات التجريف

نادرا ما يتم شراء مضخات التجريف كوحدة واحدة. مثل جميع المضخات، فهي عنصر من عناصر نظام أكبر، وتصبح العطاءات مربكة عندما لا يكون لدى المشتري فهم واضح للنظام الذي يشير إليه المورد. مراجع الصناعة - تجميع محطات التشغيل النموذجية - هي إلى جمعية التجريف المركزية - ويتضمن تقديمها للتجريف تجميع المعدات المألوفة بواسطة عدد صغير من الأنواع (تتغير المضخات مع كل إصدار.

الحفارة الشفطية القاطعة (CSD) عبارة عن تركيب ثابت وتوضع مضختها بالقرب من رأس القاطع، حيث تمتص المواد المهجورة التي تم تفكيكها بواسطة القاطع، تحت خط أنابيب. عادة ما تكون المضخة على سطح السفينة ولكن يمكن إنزال مضخة ثانية أسفل سلم قريب من القاطع لتحسين الشفط. على النقيض من ذلك، فإن الحفارة ذات قادوس الشفط الخلفي (TSHD) عبارة عن سفينة ذاتية الدفع وتطفئ رأس الشفط الخلفي لأسفل باتجاه قاع البحر أثناء إبحارها. تملأ القادوس الموجود على متنها بالملاط، وتكون المضخة في الداخل. الحفارة العائمة أو الحفارة عبارة عن بارجة أصغر مصممة للبرك والبحيرات الساحلية. تقوم الحزمة الغاطسة بوضع المضخة في الماء، وهي غائرة في الأسفل، وتغذيها عبر كابل أو رافعة.

إن تعلم هذه المصطلحات سيوفر عليك في مرحلة الاستفسار. عندما يقتبس أحد الموردين مضخة سلم من فئة “a CSD، تدرك الآن أنه يقتبس مضخة أساسية لتطبيق مباشر على معزز آخر على سطح السفينة. تحدد BBP نطاق واجب التجريف الخاص بها، بما في ذلك الخطوط الخاصة بمضخات السلم أو السطح.

كيفية تحديد حجم واختيار مضخة نعرات

يبدو اختيار مضخة التجريف أمرًا شاقًا، لكنه يبدأ بثلاثة أرقام. إذا كانت هذه صحيحة، فيمكن للمورد ذي الخبرة إكمال الاختيار؛ إذا كانت خاطئة، فلن يحقق أي بلاط من كربيد التنغستن النجاح.

ما هي العوامل التي يجب عليك مراعاتها عند اختيار مضخة التجريف؟

بالإضافة إلى الأرقام الثلاثة، هناك متطلبان إضافيان يحددان أفضل تطابق. يشير تركيز الملاط 500 إلى المواد الصلبة إلى الكتلة بالكتلة 600 إلى العمل الذي تتطلبه المضخة والمحرك، حيث أن التركيز الأعلى يجعل الملاط أثقل. ويفوت معظم المشترين هذا الإدخال الإضافي تمامًا. يتم اشتقاق منحنيات المضخة المنشورة باستخدام المياه العذبة؛ عند ضخ الملاط، يكون رأس التشغيل أعلى وكفاءة أقل. يوصي المعهد الهيدروليكي بإرشاداته بتخفيض تصنيف تلك المنحنيات، من خلال تطبيق تصحيح لمطابقة الظروف الفعلية، بدلاً من افتراض دقتها. يعد تفسير منحنى المضخة كما لو كان منحنى عمل الملاط أحد أكثر ادعاءات الصناعة مبالغًا فيها.

أحد العيوب المتكررة في التصميم هو الاقتباس من معدل التدفق ونسيان الحد الأقصى لحجم الركام. يمكن للمضخة المحددة أن تلبي معدل التدفق، على الورق، ثم تنحشر بمجرد أن تواجه جزءًا من الركام المنفصل يتجاوز ممر غلافها. تجد الرسومات باستمرار فشلًا في مواصفات المواد المتوسطة، متبوعًا بممر دافعة صغير الحجم، من بين أكبر أسباب الإفراط في المواصفات الإجمالية الخشنة. بمجرد تسليم أرقامك الثلاثة ونسبة الملاط الواقعية، يمكن لآلة حاسبة التحديد مثل تلك الموجودة في صفحة مضخة التجريف الخاصة بـ BBP توفير حجم الإطار.

التآكل وأوضاع الفشل والصيانة

كل مضخة تجريف هي، إلى حد ما، مادة مستهلكة. في الخدمة التي لا نهاية لها، يتم حفر الحبيبات الكاشطة عالية السرعة من خلال نفسها، فإنها تبلى. الأسئلة إذن هي مدى السرعة، وبأي تكلفة يمكنك استبدال الأجزاء البالية. أربعة أوضاع للفشل تهيمن على الانقطاع غير المجدول.

يعد التآكل الكاشط للمكره والحلزوني بواسطة المواد الصلبة بمثابة طحن بطيء في الخدمة؛ يحدث الانسداد عندما يتم تثبيت جسيم أكبر من الممر في الطرف الرطب، أو عندما ينخفض الخط إلى ما دون سرعة ترسيب المدخل. التجويف عبارة عن إسفين من البخار يتشكل وينهار عند مدخل المضخة عندما ينخفض ضغط المدخل بشكل منخفض جدًا، مما يؤدي إلى تأليب المعدن والحصى. يعد فشل المحمل والختم نتيجة لتسرب الحصى عند الوصول إلى الأسطح المخصصة لرؤية الحصى. أظهرت أبحاث التجريف الغربية أنه في خدمة الصخور الكبيرة، يؤدي التآكل المتسارع للصدمات وليس التآكل الثابت إلى إطالة عمر الأجزاء.

• ✔
  افحص المكره والغلاف في وقت محدد مسبقًا: دائمًا ما يتآكلان أولاً.
• ✔
  مراقبة ضغط الشفط والتفريغ، والذي يجب أن يظل ثابتًا؛ سوف تظهر حالات الفشل على شكل انخفاض مطرد.
• ✔
  يجب أن تظل سرعات الخط أعلى من عتبة الترسيب: من المؤكد أن التشغيل المنخفض يحزم الأنبوب بقدر الضغط الزائد عليه.
• ✔
  السبب الأول لإصلاح المضخة الباهظ الثمن هو إهمال الأختام والتشحيم؛ وهذا يسمح بتسلل الحصى الذي يحول الإصلاح السريع والبسيط إلى مضخة جديدة تمامًا.

السبب النموذجي للاستبدال غير الضروري هو عندما يؤدي انخفاض ضغط الرأس إلى قيام المشغلين بالتحقق من وجود مضخة مكسورة، في حين أن المشكلة في الواقع هي نهاية رطبة مهترئة أو خط ضعيف الطاقة بالطمي - وكلاهما يمكن إصلاحهما بسهولة أيضًا. بالنسبة للمهام الدقيقة أو المسببة للتآكل، يُظهر دليل مضخة الملاط المبطن بالمطاط أن الطرف الرطب من المطاط الصناعي هو دائمًا الخيار الاقتصادي الأفضل.

حيث يتم استخدام مضخات الرمل والجرافات

تتناسب كل هذه المضخات مع عدد قليل من مجموعات التطبيقات، وتحدد كل منها تكوين المضخة بدلاً من اسم الصناعة.

دعونا نعمل من خلال مثال. تجد هيئة ميناء المنطقة أن معدل تراكم الطمي في القناة يتسارع في كل موسم، ويتم إبعاد السفن ذات الغاطس الأعمق عند انخفاض المد والجزر. بدلاً من تشغيل جرافة قادوسية لحملة قصيرة، يتطلب الأمر سلطة تجميع ترتيب شفط قاطع ثابت لمجموع العمل مع مضخة تجريف في حالة الطمي والأحجار المختلطة المستمرة، والتفريغ من خلال الأنابيب إلى منطقة الاستصلاح على بعد كيلومتر واحد من الداخل. ما يميز هذا التشغيل ليس عمل “marine” (من عدة عمليات تشغيل مستمرة مع حجر كبير عرضي سيُظهر قرار المبالغة في تحديد مضخة تجريف ثقيلة مع معزز بدلاً من مضخة رمل سهلة النعل.

يعد التجريف الهيدروليكي أمرًا أساسيًا أيضًا لتطبيق إجراءات التخفيف البيئي؛ تفرض وكالات الدولة الأمريكية رسومًا على توثيق الاستخدام في إزالة الرواسب الملوثة أو الفائضة من مجاري الممرات المائية. للتنقيب في مجموعة واحدة من البيئات، انظر اختيار مضخة معدات تعدين الرمال نصائح وضخ من نصائح المياه التي نشرتها BBP.

ما الذي يدفع التكلفة والتكلفة الإجمالية للملكية

تكلفة شراء المضخة هي ما يركز عليه المشترون أولاً، والتكلفة التي تساهم بشكل أقل على مدار عمر المضخة. الوصف الواقعي هو التكلفة الإجمالية للملكية: ما هي تكاليف شراء المضخة، وما ستضيفه في السنوات اللاحقة للتغذية والصيانة.

كم تكلفة مضخة التجريف؟

أسعار المزاد غير موثوقة حيث يتم نشرها لأن نفس إطار المضخة قد يكون له ضعف السعر، اعتمادًا على التكوين؛ تعامل مع كل شيء أقل من رقم خاطئ متوقعًا أن يكون أقل بكثير من الرقم الصحيح. ما يمكن الاعتماد عليه والذي يصف السعر هو قائمة عوامل تأثير التكلفة. تختلف تكلفة الشراء باختلاف حجم الإطار، وسبائك أجزاء التآكل المحددة، ونوع المحرك (تكلف الحزمة الهيدروليكية وحزمة المحرك الأحفوري أكثر من المضخة الكهربائية بدون محرك)، ووجود الختم والتصميم، سواء شراء مضخة عارية أو مجموعة كاملة بما في ذلك المحرك واللوحة الأساسية. على مدى عمر التشغيل، عادة ما يفوق عاملان سعر الشراء بشكل لا لبس فيه: التكلفة النموذجية لأجزاء التآكل: استهلاك الدفاعات والبطانات وقطع المحول على ما يعرف بالدورة؛ والطاقة، لأن تحريك الملاط الثقيل المحمل بالطمي أو الحجر هو عملية كثيفة العمالة.

ولهذا السبب فإن المضخة ذات التصنيف الدقيق بشكل صحيح هي المضخة الأقل تكلفة. تستخدم المضخة ذات السعة الزائدة التي يتم خنقها الطاقة كل ساعة في كل وقت تشغيل؛ صغير الحجم يرتدي بسرعة ويوقف المشروع. المشروع هو في وضع أفضل لتوفير المال مبكرًا: الحجم الصحيح مع عرض أسعار محدد ومهيأ للطراز - النوع الوحيد الذي يستحق الاستثمار حتى درجة حرارة 100 درجة على صفحة حجم مضخة الرمل والتجريف BBP عند النظر في متطلبات التطبيق الخاص بك.

مستقبل تجريف الرمال: توقعات الصناعة

هناك تغييران متقاربان في تجريف الرمال: ارتفاع الطلب والتدقيق. يُظهر التقرير الثالث لبرنامج الأمم المتحدة للبيئة حول الرمال والاستدامة أرقامًا ملحوظة؛ نحن نستخدم الآن الرمال لبناء ما يقرب من 50 مليار طن متري سنويًا وسينمو الطلب على الرمال للمباني بما يصل إلى 45%، أي ما يزيد بمقدار 451 تيرابايت من العرض الطبيعي للأرض، وهي فجوة “sand” كما دعا برنامج الأمم المتحدة للبيئة.

يُطلق على الرمال أحيانًا اسم بطل التنمية غير المعلن، إلا أن الدور الأساسي الذي تلعبه في الحفاظ على الخدمات الطبيعية التي نعتمد عليها يتعرض للإهمال بشكل أكبر.

باسكال بيدوزي، مدير برنامج الأمم المتحدة للبيئة/قاعدة بيانات الموارد العالمية - جنيف

مع أي مواصفات لمضخات الرمل والجرافات تأتي ثلاث عواقب... أولاً، أصبح التنظيم أكثر صرامة: وفقًا لبرنامج الأمم المتحدة للبيئة، يعمل حوالي 50 في المائة من شركات التجريف ضمن المناطق البحرية المحمية؛ الضغط من أجل تقييم الأثر ورصده آخذ في الارتفاع، لذا إذا كنت تخطط لمشروع عام 2027، فابدأ في حساب الأجهزة والوقت الآن. ثانياً، أصبحت محركات الأقراص خطيرة: أصبحت حزم التجريف الهجينة والكهربائية بالكامل، بالإضافة إلى الشحن عن بعد والمزيد من الجرافات الآلية، سائدة حيث يبحث المشغلون عن انبعاثات أقل وتحكم أكثر صرامة في الموقع. ثالثًا، تتجه المراقبة نحو الاستخدام الروتيني: أجهزة استشعار التدفق والكثافة والتآكل تعني أنه يمكن للمشغلين الاقتراب من نقطة العمل المثالية وإظهار الامتثال في نفس الوقت.

درس عملي: عندما تحدد المضخة التي تريد طلبها اليوم، افعل ذلك مع اقتراب العقد القادم، والتي ستتضمن بلا شك شكلاً من أشكال محركات الأقراص ذات السرعة المتغيرة، والأجهزة، والوثائق التي سيطلبها المزيد والمزيد من المنظمين.

الأسئلة المتداولة