مبدأ التشغيل
تقنية الفصل في جهاز الطرد المركزي ذي الوعاء الصلب الأفقي المضغوط (LW)T: استنادًا إلى نظرية تقنية الفصل بالتسارع المسبق، يتم استخدام الطاقة الحركية الدورانية لتحويل الضغط السلبي للهواء وضغط السائل إلى طاقة فصل، مما يقلل من مقاومة التغذية ويسرع معدل تفريغ نقطة المخروط.
يضمن التصميم ذو التأثير الجيروسكوبي على الدوارات استقرار المعدات واستقرار جودة تدفق السوائل داخل تجويف الوعاء، مما يزيد الإنتاجية في وحدة الزمن. يوفر هيكل الفصل المزدوج ضغطًا ثابتًا للسائل المتدفق، ويتم تصريف السائل في الاتجاه المعاكس للخط المماسي، وفي الوقت نفسه، يوفر السائل المضغوط الطاقة الدورانية للوعاء، مما يوفر جزءًا من الطاقة.
حققت تقنية الفصل بالضغط السائل الإنجازات التالية: أسطوانة ذات قطر أصغر، وسعة معالجة أكبر، وتغذية سلسة، وفصل أسرع، وتفريغ سريع للمخلفات
بفضل ضغط السائل، لا تتراكم الرواسب داخل جسم الأسطوانة، وتكون الرواسب أكثر جفافًا، ويقل تآكل المعدات، كما يساهم ضغط السائل في إزالة الرغوة، ويخفض نسبة المواد الصلبة في السائل الصافي بعد الفصل. تُعالج هذه التقنية بفعالية العيوب التقنية التالية في أنواع أجهزة الطرد المركزي الحالية: صغر سعة المعالجة، وعدم اكتمال الفصل، وصعوبة التفريغ، وانسداد المواد داخل جسم الأسطوانة، والتآكل الشديد لأجزاء التجميع.

مقدمة موجزة


يمكن تقسيم أجهزة الطرد المركزي الحلزونية الأفقية عمومًا إلى أجهزة طرد مركزي حلزونية أفقية للترشيح وأجهزة طرد مركزي حلزونية أفقية للترسيب. جهاز الطرد المركزي اللولبي الأفقي هو جهاز ترسيب ذو تفريغ حلزوني أفقي وتشغيل مستمر.

1- خصائص جهاز الطرد المركزي الحلزوني الأفقي LW900 × 3600NYD-1 للترسيب
1. قابلية تطبيق واسعة
يمكن استخدام معلق ذي وزن طور صلب بنسبة 2.510%، وتركيز حجمي بين الطورين السائل والصلب بنسبة 50%، وفرق كثافة بين الطورين السائل والصلب يبلغ 30.05 ميكرومتر، وقطر سحابة يبلغ 55 ميكرومتر، لأغراض الفصل والتجفيف والتنقية والتصنيف. وعندما يكون فرق الكثافة بين الطورين الصلب والسائل كبيرًا، يمكن أيضًا فصل الطور الصلب بقطر يصل إلى 325 ميكرومتر.
2. درجة عالية من الأتمتة
يمكن تحقيق التغذية والتفريغ المستمرين. تحت تأثير قوة الطرد المركزي، يتم دفع معاير الطور الصلب باستمرار نحو الطرف الصغير للأسطوانة بواسطة اللولب، ويتم تفريغ الطور السائل الصافي من الطرف الكبير لمخرج التدفق على طول اللولب، مما يحقق التشغيل التلقائي المستمر.
3. سهولة التعديل
بفضل استخدام محولات تردد متطورة، يتميز هذا الجهاز باستهلاك منخفض للطاقة وسرعة تشغيل قابلة للتعديل بسلاسة. يمكن تعديل قطر وسرعة دوران لوحة التوزيع بما يتناسب مع خصائص المادة. يُجهز الجهاز بنظام تفاضلي هيدروليكي متطور، يتميز بعزم دوران عالٍ، وتعديل تلقائي للتغذية الراجعة التفاضلية، وتعويض تلقائي لقوة الدفع. يعود الجهاز تلقائيًا إلى حالته الأصلية بعد إزالة الحمل الزائد، مما يقلل من احتمالية انسداد المادة.

تُستخدم أجهزة الطرد المركزي الحلزونية الأفقية بشكل أساسي لفصل المواد الصلبة عن السائلة في عمليات الإنتاج، وللتحكم في تلوث مياه الصرف الناتجة عن الإنتاج، وتُستخدم في معالجة مياه الصرف في مجالات مثل مصانع درفلة الصلب، وغسل الفحم ومعالجة المعادن، وصناعة الورق، وصناعة الجلود. تختلف متطلبات أداء الجهاز باختلاف المواد المُعالجة، لذا من الضروري أن يكون الجهاز قادرًا على التكيف مع هذه المتطلبات.

يتكون جهاز الطرد المركزي الأنبوبي من جسم، وجهاز نقل، وأسطوانة، ولوحة تجميع، ومقعد محمل مدخل. الجزء العلوي من الأسطوانة عبارة عن مغزل مرن، والجزء السفلي عبارة عن محمل عائم ماص للصدمات. يتصل العمود الرئيسي بالعجلات غير النشطة عبر مقعد توصيل عازل. ينقل المحرك الطاقة إلى العجلة المُدارة عبر سير ناقل وعجلة شد، مما يؤدي إلى دوران الأسطوانة بسرعة عالية حول محورها، مُشكلاً مجال قوة طرد مركزي قوي. تُحقن المادة من المدخل السفلي، وتدفع قوة الطرد المركزي السائل إلى التدفق لأعلى على طول الجدار الداخلي للأسطوانة، مما ينتج عنه طبقات نتيجة لاختلاف كثافة مكونات السائل المختلفة. يُعد جهاز الطرد المركزي الأنبوبي حاليًا من أفضل معدات الفصل بالطرد المركزي. يُستخدم جهاز الطرد المركزي الأنبوبي بشكل أساسي لفصل المواد ثلاثية الأطوار (سائل-صلب، سائل-سائل، أو سائل-سائل-صلب). يبلغ أصغر حجم لجزيئات الفصل 1 ميكرون، وهو مناسب بشكل خاص لاستخلاص وتركيز وتوضيح اختلافات الطور السائل والصلب، وحجم جزيئات الطور الصلب الصغير، والمحتوى المنخفض، والتآكل القوي للوسط.

جهاز الطرد المركزي اللولبي الأفقي هو جهاز طرد مركزي حلزوني للترسيب. يتكون بشكل أساسي من أسطوانة عالية السرعة، وناقل لولبي ذي عمود مجوف يدور في نفس اتجاه دوران الأسطوانة ولكن بسرعة أقل، بالإضافة إلى ترس تفاضلي. عند إدخال المادة المراد فصلها إلى الأسطوانة بواسطة العمود المجوف، تُقذف مباشرةً إلى تجويفها بفعل قوة الطرد المركزي الناتجة عن الدوران عالي السرعة. تولد الأسطوانة الدوارة عالية السرعة قوة طرد مركزي قوية، تدفع الجزيئات الصلبة ذات الكثافة الأعلى من الطور السائل على الجدار الداخلي للأسطوانة، مُشكلةً طبقة صلبة (تُسمى طبقة الحلقة الصلبة نظرًا لشكلها الحلقي). نظرًا لانخفاض كثافة الماء وقوة الطرد المركزي، فإنه لا يستطيع تكوين سوى طبقة سائلة داخل طبقة الحلقة الصلبة، تُعرف بطبقة الحلقة السائلة. وبسبب اختلاف سرعات دوران اللولب والأسطوانة، توجد حركة نسبية (أي فرق في السرعة) بينهما. تُستخدم الحركة النسبية بين اللولب والأسطوانة لدفع الحمأة ببطء في طبقة الحلقة الصلبة إلى نهاية المخروط للأسطوانة، وبعد مرورها عبر منطقة التجفيف، يتم تصريفها باستمرار من خلال المخرج الموزع حول محيط الأسطوانة؛ ويتدفق السائل في طبقة الحلقة السائلة باستمرار بفعل الجاذبية من الحاجز إلى خارج الأسطوانة، مما يشكل سائلاً منفصلاً.

جهاز الطرد المركزي الحلزوني الأفقي هو جهاز ترسيب يعمل باستمرار ويفرغ المواد أفقيًا. يدور كل من الأسطوانة واللولب بسرعة عالية وفي نفس الاتجاه بفارق سرعة محدد. تُدخل المواد باستمرار إلى الأسطوانة الداخلية للولب الناقل عبر أنبوب التغذية، حيث تتسارع وتدخل الأسطوانة. بفعل قوة الطرد المركزي، تترسب المواد الصلبة الأثقل على جدار الأسطوانة لتشكل طبقة من الرواسب. يدفع اللولب باستمرار الطور الصلب المترسب إلى الطرف المخروطي للأسطوانة ويفرغه خارج الجهاز عبر منفذ تصريف الخبث. يشكل الطور السائل الأخف حلقة سائلة داخلية، تتدفق باستمرار من منفذ الفائض في الطرف الكبير للأسطوانة وتُفرغ خارج الجهاز عبر منفذ التصريف.

يتكون جهاز الطرد المركزي الحلزوني الأفقي بشكل أساسي من أسطوانة، ولولب، ونظام تفاضلي، وحاجز لمستوى السائل، ونظام تشغيل، ونظام تحكم. يستغل جهاز الطرد المركزي ذو الطرد المركزي فرق الكثافة بين الطورين الصلب والسائل لتسريع ترسب الجسيمات الصلبة بفعل قوة الطرد المركزي، مما يحقق فصل المواد الصلبة عن السائلة. وتتمثل عملية الفصل في ضخ الحمأة ومحلول التلبيد إلى حجرة الخلط في الأسطوانة عبر أنبوب المدخل، حيث يتم مزجهما وتلبيدهما (إذا تمت إضافتهما قبل مضخة الحمأة أو بعد أنبوب المضخة، يكون تفاعل التلبيد قد تم مسبقًا). وبسبب الدوران عالي السرعة ومقاومة الاحتكاك للدوار (اللولب والأسطوانة)، تتسارع الحمأة داخل الدوار مكونةً طبقة حلقية سائلة أسطوانية (منطقة الحلقة السائلة). وبفعل قوة الطرد المركزي، تترسب الجسيمات الصلبة ذات الكثافة العالية على الجدار الداخلي للأسطوانة مكونةً طبقة طينية (طبقة الحلقة الصلبة). بعد ذلك، يُستخدم فرق السرعة النسبية بين اللولب والأسطوانة لدفع الطور الصلب نحو الطرف المخروطي للأسطوانة. بعد دفع السطح السائل (منطقة الشاطئ أو منطقة التجفيف)، تُجفف الحمأة وتُدفع نحو مخرج تصريف الخبث، ويُصرّف السائل الطافي من الطرف العريض للأسطوانة، ما يحقق فصل المواد الصلبة عن السائلة. مع الاستخدام المتواصل، قد تتساءل عن كيفية تحسين كفاءة جهاز الطرد المركزي اللولبي الأفقي.

ضبط سرعة أسطوانة جهاز الطرد المركزي الحلزوني الأفقي
يجب أن تستخدم أجهزة الطرد المركزي الحلزونية تروسًا تفاضلية كوكبية متداخلة، مما يمنح هذا المخفض نسبة نقل عالية ودقة فائقة. يحتوي الجهاز على جهاز حماية مزدوج ميكانيكي وكهربائي ضد الحمل الزائد، مما يجعله آمنًا وموثوقًا للاستخدام. في حال اعتماد المحرك الرئيسي على نظام تنظيم سرعة بتردد الطاقة، مقترنًا بوصلة هيدروليكية، فإنه يضمن تشغيلًا سلسًا للمحرك. الأجزاء الملامسة للمادة مصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ، مما يمنحها مقاومة ممتازة للتآكل. كما يمكن تعديل سرعة أسطوانة جهاز الطرد المركزي اللولبي الأفقي.

يعتمد مبدأ عمل جهاز الطرد المركزي ذي القوارير على التأثير التآزري للترسيب المركزي والنقل اللولبي. ويكمن جوهره في استخدام قوة الطرد المركزي الناتجة عن الدوران عالي السرعة لفصل المواد ذات الكثافات المختلفة، مع الاستفادة من الحركة التفاضلية للناقل اللولبي لتفريغ المواد الصلبة وتجاوز المواد السائلة. يتناول الوصف التفصيلي التالي ثلاثة جوانب: عمليات حركة المواد، والآليات الفيزيائية الرئيسية، والاختلافات الأساسية في سيناريوهات الفصل المختلفة.

الاهتمام بصيانة جهاز الطرد المركزي الحلزوني الأفقي

تُعدّ حركة المواد في جهاز الطرد المركزي عملية ديناميكية مُتشابكة تشمل الترسيب بالطرد المركزي، والتقسيم الطبقي الشعاعي، والنقل المحوري، وتتضمن حركات مُعقدة في الفضاء ثلاثي الأبعاد (شعاعي، ومحوري، ومحيطي). ويتناول الوصف التالي أربع مراحل رئيسية: التغذية، والفصل بالطرد المركزي، وتفريغ المواد الصلبة، وتدفق السائل، مع تحليل قوانين الحركة بالاقتران مع خصائص ميكانيكا الموائع.