NL1014048C2

NL1014048C2 - Werkwijze voor het regelen van slurriepompen.

Info

Publication number: NL1014048C2
Application number: NL1014048A
Authority: NL
Inventors: Graeme Robert Addie
Original assignee: Giw Ind
Priority date: 1997-10-17
Filing date: 2000-01-10
Publication date: 2002-01-22
Also published as: US6033187A; NL1010324A1; AU735974B2; CA2250623A1; AU8934198A; CA2250623C; NL1014048A1

Description

\ 9 WERKWIJZE VOOR HET REGELEN VAN SLURRIEPOMPEN Achtergrond van de uitvinding

Figuren 1-8 zijn leveringskarakterstieken van de bekende pompen.

5 Een gebruikelijke werkwijze voor het transporte ren van vaste stoffen gebruikt in de mijn-, bagger- en andere industrieën is om deze als een mengsel van water en vaste stoffen te pompen binnen een pijplijn onder gebruikmaking van slurriepompen.

10 Centrifugale slurriepompen zijn gelijk aan centrifugale waterpompen met uitzondering daarvan dat zij gewijzigd zijn om beter geschikt te zijn voor en bestendig te zijn tegen de schurende aard van de slurries die zij dienen te verpompen. Deze wijzigingen zijn talrijk, maar 15 zijn meestal meer robuuste constructies om de hogere vermogens, minder schoepen te huisvesten om toe te staan dat grote vaste stoffen een doorgang kunnen vinden en de constructie van het natte einde van de pomp in dikkere, hard metaal (of rubber) slijtbestendige materialen.

20 De slurries die deze pompen dienen te transpor teren bestaan in het algemeen uit mengsels van water en verscheidene vaste stoffen van verschillende afmetingen met verschillende concentraties. Voorbeelden van slurries zijn fosfaatmatrix, kopererts, taconieterts en verbrijzel-25 de rots en zand zoals men tegenkomt bij het baggeren.

1014048 2

Opdat pijplijntransport van een normaal verbrijzelde rots of ander conventionele bezinkende slurrie optreedt als een mengsel van water en vaste stoffen, dient een bepaalde minimale gemiddelde mengselsnelheid, de 5 afzettingssnelheid Vsm genoemd, overschreden te worden.

De afzettingssnelheid varieert met de pijpafme-ting, deeltjesafmeting, SG van vaste stoffen, deeltjesvorm en concentratie. Een typische slurrie is opgebouwd uit deeltjes met een verscheidenheid aan afmetingen en vormen, 10 zodat de afzettingssnelheid tevens in de praktijk niet één getal is maar een bereik van snelheden waarover zich een bed vormt.

De opvoerhoogdeverlieskarakteristiek voor de meeste bezinkende slurries bij verschillende afgegeven 15 concentraties wordt normaal aangenomen een U-vorm te zijn zoals getoond in figuur 1, met een minimum opvoerhoogte-verlleswaarde die groter wordt bij hogere en lagere snelheden .

Voor bedrij f met centrifugaalpompen met constan-20 te snelheid, wordt bedrijf gebruikelijk aanbevolen bij een snelheid die een weinig hoger is dan de grootste van de minimale opvoerhoogteverliessnelheid of de afzettingssnelheid getoond bij constante concentratie in figuur 2, teneinde bedrijf te vermijden waarbij dit onstabiel kan 25 zijn of bedformatie optreedt.

Berekend opvoerhoogteverlies in horizontaal transport

Het opvoerhoogteverlies of de pijplijnwrijving 30 langs een pijp die een bezinkende slurrie transporteert, wordt gebruikelijk uitgedrukt als hoogte in meter (of voet) van dragervloeistof per meter (of voet) van de pijp, im. Het corresponderende opvoerhoogteverlies voor de dragervloeistof alleen bij dezelfde mengselsnelheid zal 35 aangeduid worden door iw. De overmaat aan opvoerhoogteverlies resulterende uit de aanwezigheid van de vaste stoffen is dan (im-iw) . Empirische correlaties pogen gebruikelijk >ί 0 14 0 4 3 3 ora ofwel (im-iw) of de relatieve toename in opvoerhoogte-verlies (im-iw)/iw te voorspellen. Enige van deze correlaties en hun toepassingen op slurries bevattende een groot bereik aan deeltjesafmetingen worden uitgelegd door 5 Waso (Wasp, E.J. et al. [2], 1977, Solids-liquid flow- slurry pipeline transportation, Trans. Tech. Publications .) . Echter is het in de ervaring van de schrijver veel betrouwbaarder om ontwerp te baseren op testen uitgevoerd op slurrie representatief voor die die in de praktijk 10 verpompt dient te worden.

Een werkwijze voor het op schaal brengen van testresultaten bestaat uit het onderscheiden tussen verschillende modi van transport van vaste stoffen en de bijdragen te bepalen van de verschillende modi aan (im-iw) . 15 Deze benadering is afgeleid van Wilsonj_s ontwikkeling (Wilson, K.C., [3], 1992, Slurry Transport Using

Centrifugal Pumps. Elsevier Applied Science, London and New York) van eerder werk aan bezinkende slurries van Newitt en Clift (Clift, R., et. Al. [4], 1982, A mechanis-20 tically-based method for scaling pipeline tests for settling slurries, Proc. Hydrotransport 8, BHRA Fluid Engineering, Cranfield, UK, pp. 91-101.).

Testen hebben aangetoond dat een groot aantal heterogene slurries zonder buitensporige beperkingen en in 25 het relevante heterogene gebied, het bovenstaande vereenvoudigd kan worden tot ( U \1,7 ^ = if + (5ffl-l) -ü (1)

\ W

zoals beschreven door Carstens en Addie (Addie, G.R., 1982, Slurry pipeline friction using nomographs. Froc. District 2 Meeting, (Sept lies, Quebec), Canadian Inst. 30 Mining and Metallurgy.) . Waar de Uu constante getoond is in figuur 3 uit Addie afgezet voor verschillende D50 slurries van gemiddelde afmeting en is de vorm van vergelijking 1 de verwachte geïnverteerde parabool getoond in figuur 1.

Het minimale opvoerhoogteverlies Vsm waarde in .1 014 048 4 figuur 1, berekend onder gebruikmaking van het bovenstaande voor zuiver (geen kleine deeltjes) verbrijzelde rots-slurries voor verschillende constante (bedrijfs) concentraties in pijpen met verschillende diameterafmetingen is 5 getoond in tabel 2.

1014048 <d α) . - .-.- . ,-.= - .. --------.....- 4-) Ό CD Η 05 Q)

> N

n r< Ή M tj g Λ rtl s o ^ co in ^ r- rt< σι n cn hhco in co > o id r-- $ ? o..................--- o h m m 'tfr-oï r-Hn ο n ^ σι n m o ^ r- μ ιο σι in HHH HHH Η Μ M Η Μ M Η Μ M Μ Μ M M CM O) .ft S --------- H 'S 0

ft H H

tt) o Η Ό ** 05 _ β 0) c> 0 G o romifl c- μ σι m in ιο h n ^ ιο σι h co co c- omm ^ -H * O ···». *» k ·. ·»*.·* «.V·. v *. «, s·.·» •h a) ^ ο οί η μ Η-^ιη ·ςμ r- σι incoo m co h id o m coh^

Li rl rH Η Η rl H rl HHH r-i rH CNI Η H OJ rHCNCN rHCNCN

o * 5·--------

5 -H

£ ^ δ g

—' Q) C

o cn a) — to co w \ φ 4-) ¢) *n > u 4-) w m rH mom n in o co in n m η o co r- r- co m o m in in S 0)0 ' ' ' ' ' ' ' ' ' - ' ' ' ' ' --- --- 0) o oo ο Η o ni m in t> m in co n id co ^ t> o in m h

i_, Ό £ Q L0 rH rH HHH HHH HHH HHH Η H CN rHi-HCN

ω ω N-------- Λ χ* (0 Η H ^ Μ

G S

CQ Ο Γ-Η .

α) ιο •Η μ ο σι in η μ σι mioio id ο οι comm m σι σ\ σι m Γ- X) . ο · - ' - - ·. - - - - - - - - - - - - ·.·.·.

rdo ο «3*·<4<ιη ιηιοιο ιογ-co ιοοοοο ιο οο σι r- οο σι r- σ> ο 4-) rH γΗ CD_________ "" !η 0 co "Η ω 0) 5 -Η •Η ™ 4-ϊ Ή ρ 05 U U ^

0) η 4J

> s G

a) £ α) .λ» 4-) $ υ tn c ι-n Ο V Ο Ο οοο οοο οοο οοο οοο οοο οοο 0_] Ο > Η Μ Μ Η Μ Μ Η Μ Μ Η Μ Μ Η Μ m Η Μ Μ rH Μ Μ S »------------ ϊ .g 9 &> > α # - 0) ‘Η

ü ιη ·η 4J

ιο 5η ι—1 '5-1 £ 05 Μ 3 ‘tj 5* ^ 5* to rH to \ \ \

C CD ft -G HHH

•H W ID 'Π U 1 1 1 rj 0 4-) -H Ö in C"· σι o .f-j jj q CL| 1“I CO i—I rH rH CN ΡΊ

Έ. ω m H- -.= t i. -, ______L- 1-- ! — J- .— I I

in o

H

.1 0 H C 4 3 6

Slurries variëren aanzienlijk en terwijl het bovenstaande geldt voor de meeste slurries in de opgemerkte bereiken aan afmetingen, is dit niet van toepassing op zeer grote deeltjes en kolen waar de deeltjesvorm (en de 5 SG van vaste stoffen) verschillend is van die van conventioneel verbrijzelde rots.

Andere werkwijzen voor het berekenen van de opvoerhoogteverlieskarakteristiek van heterogene slurries bestaan. Dit geeft ruw vergelijkbare waarden of, ten 10 minste, produceert dezelfde karakteristieken.

Ongeacht daarvan, hebben de meeste bezinkende slurries een horizontale pijpopvoerhoogteverlieskarakte-ristiek met een U-vorm met een minimaal opvoerhoogtever-lies die de minimale stabiele bedrijfssnelheid genoemd kan 15 worden.

Centrifugale slurriepompleverinq

Indien een gegeven pomp aangedreven wordt bij 20 een constante assnelheid (dat is vaste N) , kan een serie van uit lezingen van Q, H en P verkregen worden bij verscheidene openingen van de smoorwaarde geplaatst stroomafwaarts van de pomp. De opvoerhoogte wordt rechtstreeks afgezet tegen afgifte, zoals getoond in figuur 4. Deze 25 kromme is bekend als de pompleveringskarakteristiek, of de opvoerhoogtekwantiteit (of opvoerhoogtecapaciteit) relatie, of eenvoudig de H-Q kromme. Het vereiste vermogen en het rendement zijn tevens afgezet tegen Q, zoals getoond op figuur 4, die representatieve pompkarakteristiekkrommen 30 toont.

Met N constant varieert het rendement η slechts met de verhouding HQ/T, waar T steeds groter dan nul is. Aldus, zal η nul zijn bij de conditie van geen stroming (Q =0) en opnieuw wanneer de H-Q kromme de afgifteas (hier H 35 = 0) snijdt. Tussen deze extremen vertoont de rendement- kromme een maximum, zoals getoond in de figuur. Dit maximum bepaalt het "beste rendement" of BEP, en de geas- 1 014048 7 socieerde afgifte en opvoerhoogte worden vaak geïdentificeerd als Qbep en HBEP.

De krommen getoond op figuur 4 verwijzen naar een enkele hoeksnelheid, maar indien de testen herhaald 5 zouden worden met een verschillende waarde van N, verschuiven al de punten. Dit gedrag kan afgezet worden als een serie van H-Q krommen voor verscheidene hoeksnelheden, met oppervlakken van rendement en vermogen toegevoegd zoals getoond in figuur 5. Figuur 5 is een pompleverings-10 karakteristiek. Testgegevens zijn niet vereist voor elke kromme; in plaats daarvan, worden de verscheidene constante snelheidskrommen geconstrueerd op basis van de volgende eenvoudige schaalrelaties. Alle afgiftes (omvattende zowel Qbbp als de afgifte bij H = 0) verschuiven in rechtstreekse 15 evenredigheid met N, terwijl alle opvoerhoogten (omvattende zowel de niet stroomopvoerhoogte als HBEP) verschuiven in evenredigheid met N2.

Het afgegeven vermogen van de pomp wordt bepaald door het product van Q en H, en wordt gegeven door 20 (Power) out = PfgQH=P·fg·Q·H (2) waar Pf de fluidumdichtheid is.

Deze relatie geldt in elk consistent eenhedensysteem. Aldus, geven SI eenheden het uitvoervermogen in watt, hetgeen gebruikelijk gedeeld wordt door 1000 om 25 kilowatt te verkrijgen. Met de eenheden die het meest gebruikt worden in de Verenigde Staten van Amerika, wordt Q uitgedrukt in US gallon per minuut, en H in voet. Afge-geven vermogen van een pomp wordt uitgedrukt als water-paardekracht, en een numerieke coëfficiënt wordt vereist 30 in de vergelijking.

Met het algehele pomprendement ηρ meegenomen en de opvoerhoogte H uitgedrukt in eenheden van vloeistof (als mengsel) gevormde (voet) dan is het toegevoerde pompvermogen P = J&SG' (3) 3960*ηρ 35 waar SG de dichtheid van het mengsel is.

Ί OU048 8

Effecten van vaste stoffen op prestatie

De aanwezigheid van vaste deeltjes in de stroom neigt om nadelige effecten op de pomplevering te produce-5 ren.

De effecten op pompkarakteristieken zijn schematisch getoond in figuur 6, die een definitieschets is voor het tonen van de reductie in opvoerhoogte en rendement van een centrifugaalpomp werkende bij een constante rotatione-10 le snelheid en verwerkende een mengsel van vaste stoffen-water. In deze schets, representeert 17 m het pomprendement in slurriedienst en ην is het zuiver waterequivalent. Analoog, zijn Pra en Pw de vermogensvraag voor slurriedienst respectievelijk waterdienst. De hoogte Hra wordt ontwikkeld 15 in slurriedienst gemeten in slurriehoogte, terwijl Hw de opvoerhoogte representeert ontwikkeld in waterdienst, in waterhoogte. De opvoerhoogteverhouding Hr en rendements-verhouding ητ worden gedefinieerd als Hm/Hw respectievelijk i7m/i7w. De fractionele reductie in opvoerhoogte (de opvoer-20 hoogtereductiefactor) wordt aangeduid door RH en gedefinieerd als 1-Hr; voor efficiëntie van fractionele reductie (efficiëntiereductiefactor) is Rt;, gegeven door 1-ητ.

Waarden van RH en 77 r variëren van nul tot 10% voor de meeste heterogene slurries, maar kunnen hoger zijn 25 wanneer afmeting en concentratie van de vaste stof hoger wordt. Redelijk nauwkeurige waardes voor RH en ηχ kunnen voorspeld worden uit kaarten in Wasp en Wilson.

Stabiliteitsbeschouwinqen 30

Figuur 7 toont typische "systeemkarakteristie-ken" voor een bezinkende slurrie bij drie afgegeven concentraties, in twee vormen. In figuur 7(a), wordt de wrijvingsgradiënt uitgedrukt als kop van dragervloeistof, 35 im, terwijl figuur 7(b) dezelfde informatie geeft in termen van kop van slurrie, jm. Voor de eenvoud, wordt uitsluitend de wrijvingsbijdrage hier beschouwd, dat is de discussie 1014048 9 verwijst naar horizontaal transport.

De totaal ontwikkelde opvoerhoogte gemeten in termen van afgegeven slurriedichtheid (figuur 7(b)) neemt een weinig af met toenemende concentratie, als gevolg van 5 het effect van vaste stoffen op pompprestaties zoals besproken in Wasp en Wilson. Dientengevolge neemt de pomppershoogte, gemeten als het waterkolom equivalent aan de afgiftedruk van de pomp, toe met slurrieconcentratie. Deze toename is een weinig minder dan rechtstreeks evenre-10 dig met Smd. Voor het geval weergegeven in figuur 7, waar de pomp geselecteerd is voor werking bij het "standaardsnelheid" bij punt A kan het systeem variaties opnemen in concentratie van vaste stoffen van nul tot aan het getoonde maximum: er zal enige reductie zijn in de gemiddelde 15 snelheid wanneer Cvd toeneemt, vanwege het effect van de vaste stoffen op de pompkarakteristiek (figuur 7(a)), maar de variatie in stabiele toestandsbedrijfscondities is gering.

Echter, is het voorbijgaande gedrag meer inte-20 ressant. Beschouw het geval waar het systeem stabiel gewerkt heeft bij concentratie 2, en de slurrie gepresenteerd aan de pomp opeens verandert naar de hogere concentratie 3. Verwijzende naar figuur 7(a), is de systeemka-rakteristiek nu als 2, maar de pomp verwerkt een materiaal 25 met hogere dichtheid zodat zijn persdruk toeneemt tot karakteristiek 3. Aldus, is het onmiddellijke effect om de systeembedrijfscondities te verschuiven naar punt B, waardoor zowel de gemiddelde slurriesnelheid als het vermogen af genomen door de pomp toenemen. Als de vaste 30 stof met hogere concentratie voortgaat langs de lijn, beweegt de systeemweerstand naar boven tot karakteristiek 3, zodat de snelheid afneemt en systeembedrijf teruggaat naar punt C. Daarentegen, indien het systeem constant gewerkt heeft bij punt A en de slurrie die de pomp binnen-35 treedt plotseling in concentratie reduceerde tot 1, wordt de mengselsnelheid gereduceerd als het systeem gaat naar punt D. Zoals tevoren gaat de systeemweerstand nu geleide- ,1 0 *4 048 10 lijk terug naar karakteristiek 1, en gaat bedrijf terug naar punt E.

Figuur 8 toont de werking van hetzelfde systeem maar met pompen geselecteerd om verder terug te werken op 5 de systeemkarakteristieken, gevende een snelheid onder de "standaard" waarde bij concentratie 2. Het resultaat van toenemende vaste stofconcentratie naar karakteristiek 3 wordt nu beschouwd. Als tevoren, treedt het effect op de pomp op alvorens de nieuwe concentratie langs de pijplijn 10 voortgegaan is, zodat het onmiddellijke effect het verschuiven van werking van A' naar B' is. Het systeem reageert opnieuw langzamer, en de pijpsnelheid neemt dientengevolge af van het maximum bij B' . In dit geval echter is stabiel bedrijf bij concentratie 3 niet mogelijk met 15 pompen met vaste snelheden, daar deze niet voldoende opvoerhoogte kunnen genereren. Aldus wanneer het systeem een karakteristiek bereikt corresponderende met 3a, neemt de snelheid abrupt af tot terug in het afzettingsgebied. Met andere woorden, wordt de lijn van een "verstopping" 20 voorzien. Figuur 8(a) toont dat het reduceren van de vaste stofconcentratie, zelfs na het punt van het uitsluitend pompen van water, de verstopping niet kan verwijderen; hogere pompsnelheden zijn nodig, of alternatief slurrie of fijne deeltjes kunnen de afzetting verschuiven. Indien 25 pompen met variabele snelheden of klei-slurrie niet beschikbaar is, zal het enige hulpmiddel zijn om de lijn te openen op een tussengelegen punt en de vaste stoffen er uit te pompen.

Twee algemene conclusies kunnen uit de voorgaan-30 de discussie getrokken worden. Het vergelijken van het systeem en pompkarakteristieken is essentieel, daar het een kwalitatieve maar zeer informatieve bepaling van bedrijfsstabiliteit mogelijk maakt. Voor systemen werkende met centrifugaalpompen, is werking bij snelheden beneden 35 de "standaard" snelheid alleen mogelijk voor relatief fijne slurries (zie beneden) of voor systemen waar de vaste stofconcentratie niet onderworpen is aan grote 11 variaties.

Figuur 8 toont tevens waarom de snelheid bij de grens van de afzetting vaak onbelangrijk is voor het bezinken van slurries; hoewel werking leidde tot een "lijn 5 met een verstopping", waarbij de oorzaak slechte aanpassing (of regeling) van de pomp- en systeemkarakteristieken was, in plaats van dat te dicht bij afzetting gewerkt werd. Dit toont tevens waarom veldgegevens vaak afzet-tingssnelheden aangeven (zogenaamd) ver boven de berekende 10 waardes; in werkelijkheid corresponderen zij met de grens van stabiel bedrijf met centrifugaalpompen, in plaats van de limiet van bedrijf zonder een stilstaande afzetting. In de praktijk staan centrifugaalpompen werking toe nabij het afzettingspunt uitsluitend voor relatief fijne deeltjes.

15 Waar de pijplijn kop een grote statische compo nent omvat zoals een molencycloontoevoer en andere circuits, dan is de systeemkarakteristiek platter en kan het bovengenoemde gedrag meer aanwezig zijn.

Analoge (maar verschillende) effecten worden 20 gezien in Ref. 5 voor het effect van deeltjesgrootte. Hier, speelt het effect van vaste stoffen op de pomp een grote rol.

Werking van de stand der techniek in het veld 25

Werking op een onstabiele manier zoals beschreven, resulteert in het verstoppen van een lijn of in het geval van een systeem waar het zuigopvangbakniveau aanzienlijk is met betrekking tot de totale opvoerhoogte, kan 30 het juist resulteren in grote variaties in stroming door de pomp wanneer de pomp stopt met pompen en dan opnieuw start als het opvangbakniveau toeneemt en de systeemkarakteristiek zich verlaagt terug naar dat beneden dat van de pomp.

35 Cycloontoevoerdienst is hier een goed voorbeeld.

Vaak forceren de bevelen van de molen en het slijpproces werking bij een stroming die onstabiel is. Hier wordt de .1 014043 12 pomp vaak geforceerd om met de opvangbak te werken die leeg raakt en gevuld wordt waarbij de stroming wild heen en weer deint. Het is mogelijk dat de gemiddelde stroming zal voldoen aan de behoeften van de molen. Het resultaat 5 op de pomp is echter buitensporige slijtage en scheuring als gevolg van de grote variatie in percentage van BEP kwantiteitsstromingwerking.

Zoals eerder opgemerkt, dient het bedrijfspunt steeds te zijn waar de druk geproduceerd door de pomp 10 gelijk is aan die van het systeem, waarbij de weerstand van het systeem een functie is van de SG van het mengsel, de opvoerhoogte (of statische opvoerhoogte) verandering, de wrijving in de pijplijn en een cycloondruk.

Deze (systeemwaarden) kunnen gebruikelijk geme-15 ten of berekend worden onder gebruikmaking van magnetische, venturi of Doppler stroommeters; met nucleaire "U" lus of andere dichtheidsmeters en een verscheidenheid aan manometers opmerkende dat waar de statische opvoerhoogte groot is met betrekking tot de wrijving een stroming en SG 20 meting met berekende pijplijnwrijving en opvoerhoogte (van gemeten niveauverschillen) gebruikt worden.

Hier dient opgemerkt te worden dat de slurrie niet samendrukbaar is voor alle praktische doeleinden en de stroming hetzelfde is in de pomp en de pijplijn. De 25 dichtheidsafmeting van vaste stoffen etcetera, kunnen anderzijds variëren langs de pijplijn. Indien wij echter de uitlezingen middelen over de gemiddelde tijd dat het duurt dat de slurrie door het gehele systeem gaat, (normaal in cycloontoevoerdienst ongeveer 10 seconden), dan 30 kunnen wij een goed algeheel gemiddelde bepalen van de pijplijnweerstand bij een gegeven tijd.

De evenwichtsdruk (of niet evenwichtsdruk afhankelijk van het geval) geproduceerd door de pomp is rechtstreeks gerelateerd aan de pomp, zijn toerental, de stroom 3 5 en de dichtheid of SG van fluïdum in de pomp op een bepaalde tijd. De levering van de pomp bij zuiver water bij een gegeven snelheid en stroom is gebruikelijk bekend in 1014048 13 termen van zijn geteste waterlevering voor de gevormde opvoerhoogte en het verbruikte vermogen.

Het pomptoevoervermogen is normaal beschikbaar ofwel als watt of ampère van een elektrische motoraandrij-5 ver, mogelijk een gemeten koppel of zelfs drukken en/of heugelpositie voor een dieselmotoraandrijver.

Ongeacht hoe het verzameld is het pomptoevoervermogen te berekenen worden onder gebruikmaking van één of meer van de bovengenoemde werkwijzen onder gebruikma-10 king van de uitlezingen die opgemerkt zijn en zoals noodzakelijk bekend of bepaalbaar motor-, versnellings- of andere rendementen. Hier dient opgemerkt te worden dat in nagenoeg alle gevallen de vermogensuitlezing verkregen kan worden over een korte tijdsperiode (of instantaan) indien 15 nodig.

Onder gebruikmaking van het toegevoerde pompver-mogen en de bekende pompkarakteristieken met de bekende berekende of gemeten vaste stof effectcorrecties voor het slurrie-effect of de levering met betrekking tot zijn 20 waterlevering, dan kan een instantane druk geproduceerd door de pomp en SG in de pomp bepaald worden.

Samenvatting van de uitvinding 25 Deze uitvinding heeft dientengevolge betrekking op een manier voor het bepalen van de instantane druk geproduceerd door de pomp (en de interne SG die daarmee samengaat) en hoe dat gebruikt kan worden met betrekking tot de algehele totale pijplijnweerstand om de pompleve-30 ring te regelen en/of in te stellen om beter de pomp te bedrijven en/of de eerder beschreven ongeschikte onstabiele werking te reduceren of elimineren, alsmede alle nadelige cavitatie, slijtage en andere effecten op de pomp en pijplijn die daarmee samengaan.

1 Q 1 4 G 4 8 14

Gedetailleerde beschrijving

In het bijzonder heeft deze uitvinding betrekking op het gebruiken van het gemeten toegevoerde pomp-5 vermogen, de bekende of gemeten snelheid, de eerder bekende levering van de pomp (ofwel voor slurrie of met vaste stof effectcorrecties met betrekking tot water) om de instantane pompaandrijfdruk (en SG) te bepalen en dit te gebruiken om de pomp beter te regelen zodat deze werkt in 10 evenwicht met het systeem en op een stabiele manier, een en ander zoals omschreven in de bijgevoegde conclusies.

De systeemdruk gebruikt voor vergelijking zou hier de druk zijn die normaal bepaald werd op een continue gemiddelde basis. Dit kan de berekende som zijn van de 15 systeem statische opvoerhoogte, cycloondruk en pijpwrij-ving onder gebruikmaking van conventionele stroom- en SG metermetingen of zou zelfs afkomstig kunnen zijn van een systeemdruksensor.

Stabiel bedrijf zou in principe het doel hebben 20 om de instantane pompdruk in evenwicht te houden met de continue gemiddelde systeemdruk, terwijl tegelijkertijd, voldaan wordt aan invoerstroom- en opvangbakniveaubeper-kingen.

Zoals eerder opgemerkt, gebruiken wij voor de 25 bepaling van de instantane pompdruk en SG de gebruikelijk geaccepteerde relatie van P. (3) 3960·ηρ waar P = toegevoerd pompvermogen in paardenkracht Q = USgpm stroomeenheden 3 0 HTi = pompopvoerhoogte in voet van slurriemengsel SG = relatieve dichtheid van het mengsel in de pomp.

7?p = pomprendement.

Opmerkende dat de term 7?p in hoofdzaak afhangt 3 5 van de pomplevering Q bij een gegeven toerental N maar 1014C48 15 tevens gecorrigeerd of ingesteld dient te worden voor het effect van vaste stofafmeting, SG, etcetera.

De ηρ en H waarde hangt gedeeltelijk af van de SG die aanvankelijk uitsluitend bekend is in de gecombi-5 neerde term H x SG. Aanvankelijke waardes van ηρ en H die gebruikt worden, kunnen echter gevonden worden uit de eerder vastgestelde waterleveringtestwaardes voor de pomp bij de gemeten snelheid en rpm om een aanvankelijke SG te bepalen. De uiteindelijke waarden van ηρ en H kunnen dan 10 bepaald worden door gebruik te maken van een vaste stof effectcorrectie en hersubstitutie van de SG waarde totdat het verschil in de SG die gebruikt is in de correlatie dichtbij de waarde zoals bepaald in de gecombineerde term ligt.

15 In het eerste geval kunnen wij dientengevolge, wetende het instantane toegevoerde pompvermogen, rpm en de systeemstroming en SG van het systeem, de geteste pomp of geschatte waterlevering gebruiken, om in het eerste geval het pomprendement zonder vaste stofeffect te bepalen.

20 In dit geval (in dit stadium) representeert de term Hm x SG een benaderde waarde van de instantane pomp-druk in drukeenheden gebruikelijk in voet H20.

Nu wordt echte· gebruikmakende van de bekende pompafmeting, de benaderde slurrieafmeting en de gemiddel-25 de systeemslurrie SG, een vaste stof effectwaarde bepaald voor Hr en ηρ in de vergelijkingen van Wilson.

HR = Hra/Hw en ηρ = ηπ/ην en kan opnieuw onder gebruikmaking van de geteste en geschatte waterleveringkromme een meer nauwkeurige instan-30 tane waarde van slurrie SG berekend worden onder gebruikmaking van vergelijking 3.

Indien de waardes van HR en ηρ ingesteld worden om de nieuwe instantane SG te reflecteren en het bovengenoemde herhaald wordt doordat de veranderingen in SG klein 35 zijn, dan kan een nauwkeurige schatting van de instantane pompdruk een interne concentratie (SG) bepaald worden voor gebruik bij de regeling van de pomp.

1 0 14 C 4 8 16

In het bovenstaande, wordt de waarde voor P gebruikelijk bepaald door het instantaan uitlezen van het aandrijverinvoervermogen. In het geval van een elektrische aandrijver, kan dit zijn van een wattmeter of een correc-5 tie voor het motorrendement of kan dit zijn onder gebruikmaking van de instantane ampères. Onder gebruikmaking van de algemeen bekende relatie p = fSEIcosQn) m 0,746 waar E = volt 10 I ampères cosφ = motorarbeidsfactor gebruikelijk 0,8 voor een 3 fasenmotor en 7jra = motor en/of tandwielrendement.

De instantane relatieve dichtheid of SG is hier 15 de onbekende of bepaalde waarde die op zijn beurt, afhankelijk van de slurrie, gebruikt kan worden met een correctie (zoals beschreven) om de pompdruk te bepalen geproduceerd in eenheden van voet H20.

Druk = SG.Hra 20 (pomp)

In een regelsysteem, kan dientengevolge de instantane pompdruk gebruikt worden om te vergelijken met de weerstandsdruk van het systeem gebruikelijk bepaald 25 onder gebruikmaking van de gemeten algehele hoogteverschillen, een SG meting genomen over de tijd (ongeveer) die de slurrie nodig heeft om door het systeem te gaan en een berekende waarde voor de pijpwrijvingscomponent onder gebruikmaking van 3 0 Hsyst.eein (vt H20) = hoogte vers. X SG + pi jpwri j ving + cycloondruk Zoals eerder beschreven.

Het verschil tussen de waarde van spleetdruk (pomp) boven en de Hsysteem waarde (en tevens alternatief de pomp en systeem SG waardes) representeert de instantane \01404« 17 destabiliserende bedrijfsdruk.

Dit verschil kan vervolgens gebruikt worden in een regelcircuit (met benaderde timing en middeling) of andere werkwijze om de onbalans door de bekende gebruike-5 lijke werkwijzen te corrigeren. Hier zou het instellen van het pomptoerental onder gebruikmaking van de gebruikelijk bekende affiniteitswetten van ( N2 \2 H, = —- /ƒ

2 W

waar H = pompopvoerhoogte 10 N a* pomptoerental 1 = aanvankelijk 2 = uiteindelijk een waarschijnlijke werkwijze zijn maar indien mogelijk zou een snelle verandering van binnenkomende SG, opvang-15 bakniveau (speciale toevoegingen) of andere gebruikt kunnen worden.

De uitvinding verschaft een werkwijze voor het vergelijken van de instantane inwendige pompdruk van SG met de systeemdruk die gebruikt kan worden om slurriepomp-20 bedrijf in een slurriepijplijn te regelen.

De instantane aandrij f kracht of druk die geregeld wordt (en gedestabiliseerd) door de binnenkomende verandering in slurrie SG vaste stofafmeting, etcetera, (met betrekking tot het systeem) kan bepaald worden en dat 25 het dan gebruikt kan worden met betrekking tot algehele systeemopvoerhoogte om instabiliteit in bedrijf te reduceren of elimineren.

Het gemeten toegevoerde vermogen van een pomp samen met zijn bekende levering kan gebruikt worden om een 30 instantane pompdruk en inwendige dichtheid te berekenen die wanneer vergeleken met een algehele systeemweerstand berekend uit de hoogten, stroming, relatieve dichtheid en wrijvingshoogtecomponent gebruikt kan worden om de pomp-levering in te stellen om onstabiel bedrijf te minimalise- , r*. * % 18 ren of elimineren.

Door het gebruik van deze techniek of werkwijze zal bedrijf en een zogenaamd onstabiel gebied meer stabiel en uniform zijn, en dit verschaft voordelen tijdens mijn-5 bouw en voor andere klanten waarvan de processen en systemen dit vereisen.

Door het gebruik van deze techniek of werkwijze, zal bedrijf in een onstabiel gebied mogelijk zijn met de instabiliteit, de beschadiging en toegenomen slijtage aan 10 de pomp die hiermee samengaan, gereduceerd of geëlimineerd worden.

De effectieve instantane druk geproduceerd door een slurriepomp kan bepaald worden uit het instantane toegevoerde pompvermogen, rpm, stroming en andere parame-15 ters.

De effectieve instantane mengsel relatieve dichtheid in een slurriepomp kan bepaald worden uit het instantane toegevoerde pompvermogen, rpm, stroming en andere parameters.

20 De effectieve interne druk van een werkende slurriepomp kan gebruikt worden om bedrijf van die pomp of pompen in een pijplijnsysteem te regelen of stabiliseren.

1014048

Claims

1. Werkwij ze voor het regelen van de werking van een slurriepompsysteem met een slurriepomp, een motor die in aandrijvende relatie staat met de pomp en een pijplei-dingssysteem voor de slurrie voor het ontvangen en leiden 5 van de door de pomp gepompte slurrie van een positie in de pijpleiding aangrenzend aan de pomp naar een positie in de pijpleiding op afstand van de pomp, omvattend: het bepalen van de momentane uitvoerdruk van de slurrie op een positie aangrenzend aan de pomp op een 10 voorafbepaald tijdstip; het bepalen van de momentane druk van de slurrie in de pijpleiding ter plaatse van de op afstand gelegen positie, op hetzelfde voorafbepaalde tijdstip; het vergelijken van de bepaalde momentane drukken van de slurrie ter plaatse van beide posities in de 15 pijpleiding; en het variëren van het bedrijf van de pomp om de druk van de slurrie ter plaatse van de positie aangrenzend de pomp in hoofdzaak in stabiel evenwicht te houden met de druk van de slurrie ter plaatse van de op afstand gelegen positie in de pijpleiding.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, waarbij de stap van het bepalen van de momentane uitvoerdruk van de slurrie ter plaatse van de pijpleiding aangrenzend aan de pomp op het voorafbepaalde tijdstip bewerkstelligd wordt door gebruikmaking van het momentane aandrijfvermogen 25 verschaft aan de motor in overeenstemming met p = Q-H-SG 396 0 ·ηρ waarin P = toegevoerde pompvermogen in paardenkrachten Q = USgpm eenheden van slurriestroming H = opvoerhoogte van pomp over pompinlaten in Λ fs 4 5 O 5 voet van slurriemengsel SG = soortelijk gewicht van mengsel in de pomp. ηρ = pomprendement om de gecombineerde H.SG momentane drukterm geproduceerd 5 door de pomp te bepalen.

3. Werkwijze volgens conclusie 2, waarbij de waarde P bepaald wordt door een korte-tijds en/of momentane aflezing van het toegevoerde vermogen aan de pompmotor en berekend wordt in overeenstemming met p = yïEIcosfyr) m 0,746 10 waar E = volt I = ampères cosφ = motorarbeidsfactor, gebruikelijk 0,8 voor een 3 fasenmotor en 15 77m = motor en/of overbrengingsrendement.

4. Werkwijze volgens conclusie 2 of 3, waarbij de uitgangswaarden van H en ηρ in de uitdrukking P = Q'H'SG 3960 ·ηρ verkregen worden uit eerder verkregen waterbedrijf van de pomp en later gecorrigeerd zijn voor het effect van de 20 bekende pompgrootte, bekende afmeting van vaste stoffen, bekend soortelijk gewicht van vaste stoffen en berekend soortelijk gewicht door hersubstitutie van de SG waarde totdat het SG verschil tussen de waarde gebruikt voor de correctie en de waarde bepaald uit P = 0’H'SG 396 0 ·ηρ 25 kleiner is dan 0,01.

5. Werkwijze volgens een der voorgaande conclusies, waarbij de stap van het variëren van het bedrijf van de pomp het variëren van de deeltjesgrootte van de slurrie omvat. 1 014048

6. Werkwijze volgens een der voorgaande conclusies, waarbij de stap van het variëren van het bedrijf van de pomp het variëren van het niveau van de opvangbak ter plaatse van de inlaat van de pomp omvat.

7. Werkwijze volgens een der voorgaande conclu sies, waarbij de stap van het variëren van het bedrijf van de pomp het variëren van de snelheid van de pomp omvat.

8. Werkwijze voor het regelen van de werking van een slurriepompsysteem met een slurriepomp, een motor die 10 in aandrijvende relatie staat met de pomp en een pijplei-dingssysteem voor de slurrie voor het ontvangen en leiden van de door de pomp gepompte slurrie van een positie in de pijpleiding aangrenzend aan de pomp naar een positie in de pijpleiding op afstand van de pomp, omvattend: 15 het bepalen van de momentane uitvoerdruk van de slurrie ter plaatse van de positie aangrenzend aan de pomp op een voorafbepaald tijdstip om de gecombineerde H.SG momentane drukterm te bepalen die door de pomp in de slurrie geproduceerd is, onder gebruikmaking van het mo-20 mentane aandrijfvermogen naar de motor in overeenstemming met P = Q-H-SG 3960-ηρ waarin P = toegevoerde pompvermogen in paardenkrachten Q = USgpm eenheden van slurriestroming 25 H = opvoerhoogte van pomp over pompinlaten in voet van slurriemengsel SG = soortelijk gewicht van mengsel in de pomp. rjp = pomprendement het bepalen van de momentane druk van de slurrie 30 in de pijpleiding ter plaatse van de op afstand gelegen positie, op hetzelfde voorafbepaalde tijdstip; het vergelijken van de bepaalde momentane drukken van de slurrie ter plaatse van beide posities in de pijpleiding; en het variëren van het bedrijf van de pomp om de druk van de 35 slurrie ter plaatse van de positie aangrenzend de pomp in 10H048 hoofdzaak in stabiel evenwicht te houden met de druk van de slurrie ter plaatse van de op afstand gelegen positie in de pijpleiding. waarbij de waarde van P bepaald wordt door een 5 korttijdse danwel momentane aflezing van het invoervermo-gen naar de pompmotor en berekend wordt in overeenstemming met p _ >/5£Γοο8φη „ 0,746 waarin E = volt

9. Werkwijze volgens conclusie 8, waarbij de 15 uitgangswaarden van H en ηρ in de uitdrukking p = 0-H-SG 3960 ·ηρ verkregen worden uit eerder verkregen waterbedrijf van de pomp en later gecorrigeerd zijn voor het effect van de bekende pompgrootte, bekende afmeting van vaste stoffen, bekend soortelijk gewicht van vaste stoffen en berekend 20 soortelijk gewicht door hersubstitutie van de SG waarde totdat het SG verschil tussen de waarde gebruikt voor de correctie en de waarde bepaald uit p = Q-H-SG 396 0 ·ηρ kleiner is dan 0,01.

10. Werkwijze volgens conclusie 8 of 9, waarbij 2 5 de stap van het variëren van het bedrijf van de pomp het variëren van de deeltjesgrootte van de slurrie omvat.

10 I = ampères cosφ = motorarbeidsfactor gebruikelijk 0,8 voor een 3 fasenmotor en T?m = motor en/of overbrengingsrendement.

11. Werkwijze volgens conclusie 8, 9 of 10 waarbij de stap van het variëren van het bedrijf van de pomp het variëren van het niveau van de opvangbak ter 1014048 plaatse van de inlaat van de pomp omvat.

12. Werkwijze volgens een der conclusies 8-11, waarbij de stap van het variëren van het bedrijf van de pomp het variëren van de snelheid van de pomp omvat.

13. Werkwi j ze voor het regelen van de werking van een slurriepomp van het type omvattende een elektromotor, een centrifugaalpomp aangedreven door de motor, waarbij de pomp voorzien wordt van een inlaat voor verbinding met een slurrie, en een uit laat voor verbinding met 10 een leveringleiding die een tegendruk ontwikkelt; gekenmerkt door het gebruiken van het momentane aandrijfvermogen geleverd door de motor in overeenstemming met: P = Q'H'SG 3960 *ηρ waar:

14. Werkwijze volgens conclusie 13 en waarin de initiële waarde van H en ηρ in de uitdrukking p = 0‘H‘SG 396 0 ·ηρ verkregen worden uit de eerder verkregen waterlevering van 10 de pomp en later gecorrigeerd voor het effect van de bekende pompafmeting, bekende afmeting van vaste stoffen, bekende SG van vaste stoffen en berekende SG door hersub-stitutie van de SG waarde totdat het SG verschil tussen de waarde gebruikt voor de correctie en de waarde bepaald uit p = Q-HmSG 396 0 ·ηρ 15 kleiner wordt dan 0,01.

15. De werkwijze volgens conclusie 13 of 14 en waarin de stap van het variëren van de levering van de pomp het variëren van de deeltjesafmeting van de slurrie omvat.

15 P = toegevoerde pompvermogen in paardenkracht Q = Usgpm eenheden van slurriestroming, H = opvoerhoogte van pomp over pompinlaten in voet van slurriemengsel, SG = relatieve dichtheid van het mengsel in de 2. pomp, en 77P = pomprendement, om de gecombineerde H*SG momentane drukterm te bepalen geproduceerd door de pomp voor een gegeven slur-riepijplijnsysteemstroming; en 25 het variëren van de levering van de pomp om de drukterm H«SG in stabiel evenwicht te houden met de effectieve slurriepijplijnsysteemdruk; waar de waarde van P bepaald wordt door de korte tijd momentane uitlezing van het toegevoerde motorpomp- 30 vermogen en berekend in overeenstemming met; P = ^fflcoscjui m 0,746 'ICHO^S waarin: E = volt, I = ampères, cosφ = motorarbeidsfactor gebruikelijk 0,8 voor 5 een driefasenmotor, ijm = motor- en overbrengingsrendement.

16. Werkwijze volgens conclusie 13, 14 of 15, en waarin de stap van het variëren van de levering van de pomp het variëren omvat van het niveau van de opvangbak bij de inlaat van de pomp.

17. Werkwijze volgens een der conclusies 13-16, 25 en waarin de stap van het variëren van de levering van de pomp het variëren omvat van het toerental van de pomp.

18. Werkwijze voor het regelen van de werking van een slurriepomp van het type bevattende een motor, een centrifugaalpomp aangedreven door de motor, waarbij de 3. pomp voorzien wordt van een inlaat voor het verbinden met een slurrie, en een uitlaat voor het verbinden met een afleverleiding die een tegendruk ontwikkelt; gekenmerkt ; ) 7 '. 'y '4' 1/ ^ door het gebruiken van het momentane aandrijfvermogen geleverd door de motor in overeenstemming met: P = Q-H-SG 3960*η p waar: P = toegevoerd pompvermogen in paardenkracht 5 Q Usgpm eenheden van slurriestroom, H = opvoerhoogte van pomp over pompinlaten in voet van slurriemengsel, SG - relatieve dichtheid van het mengsel in de pomp, en 10 ηρ = pomprendement, om de gecombineerde H*SG momentane drukterm te bepalen geproduceerd door de pomp voor een gegeven slur-riepijplijnsysteemstroming, en het variëren van het pomptoerental om de druk-15 term H*SG in stabiel evenwicht te houden met de effectieve slurriepijplijnsysteemdruk.

19. Werkwijze volgens conclusie 18 en waarin de stap van het variëren van de levering van de pomp het variëren van de deeltjesafmeting van de slurrie omvat.

20. Werkwijze volgens conclusie 18 of 19 en waarin de stap van het variëren van de levering van de pomp het variëren omvat van het niveau van de opvangbak bij de inlaat van de pomp.

21. Werkwijze volgens conclusie 18, 19 of 20, en 25 waarin de stap van het variëren van de levering van de pomp het variëren omvat van het toerental van de pomp. -o-o-o-o-o-o-o-o- 1014C48