Предварителна обработка на морска вода: Утвърждаване на надеждността на керамичната помпа за пренос на морска вода с висока-соленост,-натоварена с пясък

Във всяка система за обезсоляване на морска вода точката на поемане често е много по-взискателна, отколкото повечето хора си представят-особено за поглъщания в открития океан. Водата не е просто солен електролит; това е твърдо-течна смес, съдържаща суспендирани частици, микроорганизми и фини песъчинки. Предварителната обработка трябва да се справи с филтрирането и утаяването, но преди водата дори да достигне тези етапи, трябва да я вдигнете от морето и да я преместите във влака за обработка. Тази проста стъпка на изпомпване в крайна сметка се оказва основно пречка за дългосрочната надеждност на инсталацията.

Ето защо много инженери се насочват към помпи с керамични намокрени части. Но доказването, че те действително издържат в реално обслужване, изисква повече от просто разглеждане на листовете с данни за материалите. Трябва да го разделите на три практически области на изпълнение.

Първо, как променящата се плътност на течността влияе на хидравличното поведение?
Когато съдържанието на пясък варира, плътността и вискозитетът на морската вода се променят. Повечето криви на помпите се базират на чиста вода, така че внезапен скок в концентрацията на пясък-да речем от 0,5% до 3%-може да измести действителния напор и точките на потока от техните проектни стойности. Керамичните работни колела на помпата имат много гладки повърхности, което помага да се поддържат хидравличните загуби относително нечувствителни към промените във вискозитета. И все пак истинският въпрос не е за максималната скорост; това е дали кривата на напора пада рязко или започва да осцилира, когато натоварването на пясъка се промени. Тестовете показват, че с внимателно подбрана настройка на работното колело, промяната на потока остава в рамките на ±5% от проектната точка в този диапазон на съдържание на пясък. Тази стабилност директно се превръща в по-постоянно захранващо налягане за мембраните за обратна осмоза надолу по веригата.

Второ, какво ще кажете за дългосрочната ерозия от въздействието на песъчинки?
Тези кварцови частици, движещи се с висока скорост, по същество песъкоструят корпуса и ръбовете на работното колело. Металните части са склонни да развиват вдлъбнатини или набраздени модели на износване с течение на времето. Керамични материали като алуминиев оксид или силициев карбид, с твърдост по Викерс над 1200 HV, променят механизма на износване от рязане/срязване към еластичен удар. При ускорени тестове за живот с концентрация на пясък, удвоена над проектната, след 2000 часа непрекъсната работа входният ръб на керамичното работно колело загуби само около 0,08 mm материал. Това е бавна, предвидима степен на износване. Това означава, че операторите могат да планират поддръжка въз основа на исторически данни за мътност, вместо да чакат внезапна повреда на шахтата или катастрофално пробиване на корпуса.

Трето, как влошаването на клирънса влияе върху обемната ефективност?
Хлабината на износващия се пръстен вътре в помпата е основният път за вътрешна рециркулация. При металните помпи, с нарастването на хлабината от абразия, обемната ефективност спада експоненциално-като се губи все повече и повече енергия. Керамиката има много по-нисък коефициент на топлинно разширение, така че когато температурата на морската вода се покачи от 15 градуса до 40 градуса, увеличението на хлабината е само около една трета от това, което бихте видели в метална помпа. При проверките, тъй като хлабината постепенно се отваряше от 0,30 mm до 0,45 mm с течение на времето, загубата на ефективност остава линейна и нежна-без внезапна инфлексна точка. Тази предсказуемост спестява на операторите постоянно да се занимават с аксиални настройки на ротора, което също така намалява риска от грешки при сглобяване от чести разглобявания.

Едно нещо, което не можете да пренебрегнете, е крехкостта на керамиката. Тестването за надеждност трябва да включва устойчивост на термичен удар. Помпите стартират, спират и виждат внезапни спадове на потока, които създават локализирани температурни скокове вътре в корпуса. При циклични тестове-, редуващи се между 15 градуса студена морска вода и кратки отклонения от 45 градуса-не се появиха микропукнатини. Докато дизайнът на корпуса оставя достатъчно място за разширяване, керамичните помпи могат да се справят с нормалните колебания на всмукването без структурни проблеми.

Обратната връзка от полето предполага, че използването на керамични помпи при предварителната обработка не означава постигане на „нулево износване“. Става дума за това да направим износването управляемо. Вместо да се борите с непредсказуема корозия и ерозия, получавате бавна, измерима промяна на размерите. Операторите могат да направят извод за вътрешното състояние на помпата само чрез проследяване на разликите в налягането и потреблението на ток на двигателя-без предположения. Този вид сигурност е точно това, което липсва в много приложения с високо съдържание на сол и пясък. Когато повдигащата помпа не продължава да се поврежда, RO мембраните получават стабилно, непрекъснато захранване. Това е истинският тест на инженерството-колко добре механиката на флуидите и науката за материалите се съчетават в полето.