Bơm chất lỏng có độ nhớt cao cho sản xuất hạt nhựa

NFM / Welding Engineers Inc., công ty hàng đầu và nhà sản xuất Hệ thống ép đùn cho ngành công nghiệp cao su và nhựa, đã yêu cầu Milton Roy phát triển giải pháp cho người dùng cuối ở Trung Quốc để bơm và đo sản phẩm polyme có độ nhớt cao. Milton Roy đã đáp ứng bằng cách tùy chỉnh máy bơm Megaroyal® sao cho phù hợp hoàn toàn với ứng dụng của người dùng.

Có trụ sở chính tại Ohio (Mỹ), NFM Welding Engineers có thể cung cấp hệ thống ép đùn chìa khóa trao tay hoàn chỉnh cho các tổ chức hoạt động trong ngành sản xuất viên nhựa. Trong nỗ lực đáp ứng yêu cầu từ một trong những khách hàng ở Trung Quốc, công ty kỹ thuật đã tận dung chuyên môn của Milton Roy kết hợp một máy bơm vào quy trình của khách hàng để có khả năng bơm dung dịch hỗn hợp polyme có độ nhớt đặc biệt. Liem Chau, Giám đốc sản phẩm toàn cầu tại Milton Roy, giải thích: "Chúng tôi phải đưa ra giải pháp có đủ năng lượng để bơm một sản phẩm cực kỳ nhớt (hơn 10.000 centipoise) ở nhiệt độ cao." Các nhà sản xuất cần duy trì tốc độ sản xuất cao để theo kịp nhu cầu tăng vọt trên thị trường viên nhựa ở châu Á, nghĩa là họ cần máy bơm hiệu quả có tốc độ dòng chảy cao.

megaroyal---polymer.png
Ảnh: Máy bơm liền khối ba xi lanh Megaroyal: được thiết kế cho các chất lỏng quan trọng phức tạp

GIAO BỐN BỘ MÁY BƠM MEGAROYAL

Quy trình của khách hàng bao gồm nạp dung dịch polyme từ bình điều áp và được làm nóng đến 194°F (90°C). Cần có máy bơm để bơm sản phẩm qua hệ thống làm nóng trước và vào bồn chứa đệm, sau đó là vào máy ép đùn. Sản phẩm sau đó được làm mát bằng nước và cắt thành từng viên bằng lưỡi dao sắc như dao cạo quay. Đối với ứng dụng cụ thể này, Milton Roy đã đề xuất máy bơm liền khối ba xi lanh Megaroyal, thường được dùng trong các ngành công nghiệp dầu khí và hóa chất do tuân thủ tiêu chuẩn API 675. Ông Liem Chau cho biết: “Năm 2019, Milton Roy đã cung cấp 4 máy bơm Megaroyal cho địa điểm sản xuất này. "Các máy bơm được yêu cầu phải hoạt động liên tục trong quy trình quan trọng này, nếu ngừng sản xuất dù chỉ là giây phút ngắn cũng có thể phá vỡ thỏa thuận. Máy bơm cách nhiệt đáp ứng yêu cầu của khách hàng bằng cách cung cấp tốc độ dòng chảy cao 2245 GPH (8,5 m3/h), đồng thời chịu được sự thay đổi của áp suất xả."

TIÊU ĐIỂM VỀ CÔNG NGHỆ

Công nghệ định lượng PTFE màng đôi được tích hợp trong máy bơm Megaroyal giống như công nghệ được sử dụng trong dòng máy bơm Primeroyal® trong hơn 20 năm, đã mang lại cho Milton Roy kiến ​​thức chuyên môn thực sự và hiểu biết sâu sắc về quy trình định lượng. Máy bơm Megaroyal có thể cung cấp tốc độ dòng chảy lên tới 220 GPM (50 m3/h) và chịu được áp suất xả lên tới 3655 psi (252 bar). Người dùng cuối đang tìm cách hướng sản xuất theo nhu cầu, điều này giải thích tại sao họ muốn đạt được tính linh hoạt vượt trội bằng cách sử dụng mô-tơ tốc độ biến thiên có thể giảm thời gian sản xuất theo tỷ lệ 1:5. Máy bơm Megaroyal có sẵn ba kích cỡ đầu xử lý dung dịch khác nhau.

megaroyal-test.jpg
Ảnh: Liem Chau, Giám đốc sản phẩm toàn cầu tại Milton Roy, đứng cạnh máy bơm Megaroyal trong quá trình vận hành thử nghiệm.

NÂNG CAO TIÊU CHUẨN VỀ AN TOÀN LẮP ĐẶT

Máy bơm Megaroyal được trang bị van nạp bên trong tự động kiểm soát dầu thủy lực để đảm bảo tốc độ dòng chảy ổn định và chính xác. Hệ thống này cũng đảm bảo hiệu suất đáng tin cậy, ngay cả trong trường hợp van hút bị chặn. Liem Chau giải thích: “Máy bơm của chúng tôi tích hợp van giảm áp bên trong để bảo vệ máy bơm và được trang bị van điều khiển bằng thủy lực để bảo vệ màng khỏi bị nứt rách”. Chúng tôi cũng sử dụng hệ thống phát hiện rò rỉ màng đôi. Trong trường hợp không may xảy ra rò rỉ màng, cảm biến áp suất sẽ phát hiện sự gia tăng áp suất và gửi tín hiệu cảnh báo đến phòng điều khiển. Máy bơm sẽ tiếp tục hoạt động cho đến hết lô sản xuất, ngay cả khi màng bị hỏng." Màng đôi của máy bơm Megaroyal vẫn được bịt kín để ngăn chặn khả năng rò rỉ bên ngoài. Đó là lý do tại sao model này hoàn toàn phù hợp với các sản phẩm độc hại, nguy hiểm và có tính phóng xạ.

gaetan-spude--cfd2.jpg
Ảnh: Gaëtan Spude, Giám đốc R&D, trình bày tổn thất ma sát trong van một chiều do tính toán CFD (Động lực học chất lỏng tính toán)

GIẢM THIỂU TỔN THẤT MA SÁT

Chất lỏng cần bơm đặc biệt quan trọng đối với người dùng cuối. Chất lỏng có độ nhớt cao kết hợp với nhu cầu duy trì nhiệt độ cụ thể sẽ tạo thêm một lớp phức tạp khác cho quy trình. Nếu dung dịch nguội đi, độ nhớt sẽ tăng lên và máy bơm sẽ không cung cấp tốc độ dòng chảy chính xác, có nguy cơ tắc nghẽn các van một chiều. Vì sản phẩm có độ nhớt cực cao nên diện tích mặt cắt ngang và kích thước van một chiều đã được tăng lên để giảm bất kỳ tổn thất ma sát nào và đảm bảo bơm không có hiện tượng xâm thực. Gaëtan Spude, Giám đốc R&D tại Milton Roy, giải thích: "Với áp suất hơi cao 213 psi (14,7 bar) và áp suất hút tối thiểu 246,5 psi (17 bar), khoảng cách giữa NPSHa và NPSHr, tức là giữa áp suất hút có sẵn trong hệ thống và áp suất hút cần thiết cho máy bơm khá thấp. Độ nhớt nhanh chóng gây ra tổn thất ma sát nên diện tích mặt cắt ngang phải tăng lên." Mặt khác, điều quan trọng là tính đến khả năng nén của chất lỏng. Tăng diện tích mặt cắt ngang và thể tích chất lỏng trong bơm định lượng sẽ nhanh chóng giảm tốc độ dòng chảy. Gaëtan Spude tiếp tục cho biết: "Nếu một chất lỏng bị nén 10% thì tổn thất áp suất sẽ cao hơn nhiều so với 10%. Thể tích chịu tác động của áp suất dương/âm lớn hơn nhiều so với công suất của máy bơm, đóng vai trò như một hệ số nhân. Do đó, chúng tôi phải đạt được sự cân bằng hợp lý giữa việc tránh các diện tích mặt cắt ngang quá lớn để ngăn tốc độ dòng chảy giảm và việc có các diện tích mặt cắt ngang đủ lớn để ngăn hiện tượng xâm thực trong máy bơm. Để đạt được mục tiêu này, chúng tôi đã thực hiện tính toán CFD (Động lực học chất lỏng tính toán). Đồng thời, máy bơm Megaroyal hạn chế tổn thất ma sát trong đường ống do sự lệch pha giữa ba pít-tông trụ trơn của máy bơm ba xi lanh. Milton Roy đã phải đối mặt với thách thức dung hòa khả năng nén với độ nhớt.

NFM HÀI LÒNG VỚI GIẢI PHÁP

Một trong những đối tác kênh của Milton Roy, Industrial Pump & Equipment Corp. (IPEC) và các kỹ sư bán hàng tại Hoa Kỳ đã làm việc với NFM Welding Engineers để điều chỉnh máy bơm dựa trên model Megaroyal tiêu chuẩn. Người dùng cuối rất hài lòng với giải pháp này. NFM Welding Engineers hiện đang làm việc trên một dây chuyền sản xuất mới với cùng model máy bơm Megaroyal. Gaëtan Spude cho biết "Bốn máy bơm đã hoạt động tốt. Hệ thống lắp đặt đầu tiên cũng cho phép chúng tôi kiểm tra tính chính xác của các tính toán tại chỗ,". “Kết quả hiện trường cho thấy chúng tôi đã đáp ứng được tốc độ dòng chảy yêu cầu. Chúng tôi đã đề xuất dùng máy bơm có tốc độ 117 hành trình/phút và kỳ vọng đạt được tốc độ dòng chảy mục tiêu với 94 hành trình/phút, và điều đó đã thật sự xảy ra.”



LE JOURNAL DES FLUIDES | THÁNG 3 NĂM 2021