So beurteilen Sie den YLCSD800 für eine lange Förderleitung
Ein YLCSD800 Cutter-Saug-Bagger eignet sich nur dann für eine lange Druckleitung, wenn seine Pumpe den erforderlichen Schlammstrom gegen den Gesamtwiderstand der gesamten Leitung fördern kann. Eine angegebene Förderentfernung allein reicht dafür nicht aus: Dieselbe Rohrleitungslänge kann je nach Durchmesser, Höhenlage, Sediment und Betriebskonzentration sehr unterschiedliche Belastungen verursachen. Legen Sie zunächst eine konkrete Förderaufgabe fest und vergleichen Sie anschließend die daraus resultierende Anlagenkennlinie mit der für die vorgesehene Konfiguration verfügbaren Pumpenleistung.
Förderaufgabe festlegen, bevor Sie die Pumpenleistung vergleichen
Legen Sie zuerst die erforderliche Feststofffördermenge und die erwarteten Betriebsstunden fest. Rechnen Sie das Förderziel anhand eines realistischen Bereichs der Feststoffkonzentration in der Leitung und der Materialdichte in einen Schlammstrom um. Geben Sie an, ob sich die Fördermenge auf das Volumen im natürlichen Lagerungszustand, das gelieferte Feststoffvolumen oder die Trockenmasse bezieht; diese Angaben sind nicht austauschbar. Berücksichtigen Sie den Wassergehalt sowie den Unterschied zwischen dem Volumen des ungestörten Bodens und dem des ausgehobenen Materials.
Ermitteln Sie sowohl einen normalen Betriebsfall als auch einen anspruchsvollen Fall. Letzterer kann die längste Leitungsstrecke, die höchste Förderhöhe und das gröbste während des Einsatzes erwartete Material umfassen. Eine Pumpenauswahl, die sich nur auf den Förderstrom mit sauberem Wasser oder eine kurze anfängliche Rohrleitung stützt, kann nach einer Verlängerung der Leitung eine unzureichende Förderhöhe ergeben.
Fordern Sie für die in Betracht gezogene YLCSD800-Konfiguration die tatsächliche Kennlinie der Baggerpumpe, die verfügbare Wellenleistung und den Betriebsdrehzahlbereich an. Leiten Sie aus der Modellbezeichnung weder eine bestimmte Pumpengröße noch eine Motorleistung oder maximale Förderentfernung ab. Der vorgesehene Betriebspunkt muss innerhalb der zulässigen Betriebsbereiche von Pumpe und Antrieb liegen; Änderungen des Sediments und des Leitungszustands sind dabei zu berücksichtigen.
Leitungsprofil erstellen, nicht nur die Länge angeben
Erfassen Sie die schwimmenden, untergetauchten und an Land verlaufenden Abschnitte einschließlich des Innendurchmessers, des Rohrmaterials, der Wandstärke, der Bögen, Ventile und der Auslaufanordnung. Verwenden Sie für hydraulische Berechnungen den Innendurchmesser: Verschleißauskleidungen, Kupplungen oder Änderungen der Rohrgröße können den Widerstand und die lokale Strömungsgeschwindigkeit beeinflussen. Zur Gesamtstrecke gehören auch vorübergehende Verlängerungen und Umleitungen, nicht nur die Luftlinienentfernung zum Ablagerungsbereich.
Bei einem Auslauf ins Freie entspricht der statische Höhenanteil der Differenz zwischen dem maßgeblichen Wasserspiegel am Baggerstandort und der endgültigen Auslaufhöhe. Zwischenliegende Hochpunkte erhöhen diese Differenz nicht einfach um ihre gesamte Höhe, sind jedoch für Luftansammlungen, Druckgrenzen und das Verhalten beim Wiederanfahren relevant. Bei einem untergetauchten Auslauf oder einem unter Druck stehenden Aufnahmesystem muss der Auslaufdruck in die Berechnung einbezogen werden.
Berechnen Sie die Reibungsverluste in jedem Rohrabschnitt und addieren Sie die Verluste an Formstücken und am Auslauf. Tragen Sie anschließend die erforderliche Gesamtförderhöhe über dem Förderstrom auf und vergleichen Sie sie mithilfe einer für den tatsächlichen Schlamm geeigneten Methode mit der Pumpenkennlinie. Der Schnittpunkt gibt den prognostizierten Betriebsförderstrom an; der auf einem Datenblatt angegebene maximale Förderstrom und die maximale Förderhöhe werden nicht gleichzeitig erreicht.
Sediment verändert das Ergebnis
Sand, Kies, Schluff und Ton stellen unterschiedliche Anforderungen an die Rohrleitung. Für grobe, absetzende Partikel ist eine ausreichende Strömungsgeschwindigkeit erforderlich, damit das Material in Bewegung bleibt; bei zu geringem Förderstrom kann es zu Ablagerungen und Verstopfungen kommen. Feinkörniges Material kann sich anders verhalten, und bindiger Ton kann Klumpen bilden oder die Fließeigenschaften des Schlamms verändern. Korngrößenverteilung, spezifisches Gewicht und Anteil übergroßer Partikel sind daher aussagekräftiger als eine allgemeine Beschreibung wie „sandiger Boden“.
Eine höhere Feststoffkonzentration verringert die je Feststoffeinheit transportierte Wassermenge, kann jedoch auch den Widerstand und Verschleiß sowie das Risiko eines instabilen Transports erhöhen. Umgekehrt kann die Zugabe von Wasser den Transport verbessern, zugleich aber bei einem bestimmten Gesamtförderstrom die Feststofffördermenge verringern. Bewerten Sie Förderleistung und hydraulisches Verhalten gemeinsam, statt Konzentration oder Pumpenförderstrom als voneinander unabhängige Zielgrößen zu betrachten.
Auch beim Rohrdurchmesser besteht ein ähnlicher Zielkonflikt. Ein größerer Innendurchmesser kann bei einem bestimmten Förderstrom die Reibung verringern, senkt jedoch zugleich die Strömungsgeschwindigkeit und kann das Ablagerungsrisiko erhöhen. Ein kleinerer Innendurchmesser erhöht die Geschwindigkeit, kann aber einen höheren Druck erfordern und den Verschleiß beschleunigen. Wählen Sie einen Durchmesser, der über den erwarteten Förderstrombereich eine akzeptable Transportgeschwindigkeit gewährleistet – auch bei wechselnden Bodenverhältnissen während des Fräsens.
Wenn das Aushubmaterial zur Gewinnung von Mineralien statt zur Ablagerung bestimmt ist, sollte auch das Aufbereitungsverfahren geprüft werden. Ein Gold- und Diamantbagger mit Eimerkette verbindet den Aushub mit einer Schwerkraftaufbereitung; zu den aufgeführten Einsatzbereichen gehören Gold, Diamant, Zirkonium und Eisenerz. Diese Anordnung erfüllt eine andere Aufgabe als die Beurteilung, ob ein Cutter-Saug-Bagger Schlamm durch eine lange Leitung fördern kann. Daher sollten Kapazitäts- und Gewinnungsangaben nicht als Leistungsdaten für die Rohrleitungsförderung verwendet werden.
Entscheiden, ob eine Boosterpumpe erforderlich ist
Eine Boosterpumpe kommt infrage, wenn die Hauptpumpe bei der berechneten Anlagenförderhöhe den erforderlichen Förderstrom und die erforderliche Transportgeschwindigkeit nicht aufrechterhalten kann oder wenn die verfügbare Betriebsreserve angesichts realistischer Änderungen der Förderaufgabe zu gering ist. Für die Entscheidung müssen die kombinierten Pumpenkennlinien und der Widerstand der gesamten Leitung berücksichtigt werden, einschließlich der Abschnitte vor und nach der Boosterpumpe.
Der Standort ist entscheidend. Die Boosterpumpe benötigt bei allen geplanten Förderströmen einen ausreichenden Zulaufdruck. Gleichzeitig müssen der Druck am Pumpenaustritt und die Drücke an allen anderen Stellen der Leitung innerhalb der zulässigen Werte für Rohre, Verbindungen, Ventile und Ausrüstung bleiben. Ein Standort, der auf einer Streckenzeichnung praktisch erscheint, kann sich unter Berücksichtigung des Höhenprofils und der Ansaugbedingungen als ungeeignet erweisen. Klären Sie Zugänglichkeit, Stromversorgung, Verankerung, Wartungsraum und eine Möglichkeit zur Absperrung, bevor Sie den Standort endgültig festlegen.
Berücksichtigen Sie neben dem stationären Pumpbetrieb auch die Betriebsabläufe. Das Anfahren einer mit Sediment gefüllten Leitung, ein unerwarteter Stopp oder das Wiederanfahren nach einer Verzögerung können andere Anforderungen stellen als der normale Förderbetrieb. Legen Sie Spülmaßnahmen, die Abstimmung der Pumpen und Notfallverfahren für Verstopfungen oder Stromausfälle fest. Eine Boosterpumpe macht es nicht überflüssig, die Transportgeschwindigkeit in der gesamten Leitung aufrechtzuerhalten.
Veränderliche Standortbedingungen berücksichtigen
Die Leitung kann verlängert werden, wenn sich das Aufspülgebiet füllt, oder der Auslaufpunkt kann in eine höher gelegene Zelle verlegt werden. Berechnen Sie die anfängliche und die endgültige Konfiguration sowie mögliche Zwischenanordnungen mit ungünstigen Kombinationen aus Leitungslänge und Höhenlage. Änderungen des Wasserstands am Bagger beeinflussen ebenfalls die statische Förderhöhe und die Ansaugbedingungen.
Bei der Planung sind praktische Zuschläge für Bewegungen der schwimmenden Rohrleitung, untergetauchte Querungen und Übergänge zum Ufer erforderlich. Starke Richtungsänderungen können örtliche Verluste erhöhen und die Verbindungen belasten. Für Hochpunkte ist eine für den Schlammtransport geeignete Entlüftung vorzusehen; Tiefpunkte sollten bei der Planung der Entleerung und Freimachung berücksichtigt werden. Prüfen Sie das Druckprofil entlang der gesamten Strecke und nicht nur den am Baggerpumpenauslass gemessenen Druck.
Rohrverschleiß wirkt sich auf Wirtschaftlichkeit und Zuverlässigkeit einer langen Förderstrecke aus, insbesondere an Bögen und anderen Stellen, an denen sich die Strömungsrichtung ändert. Legen Sie gut zugängliche Prüf- und Austauschstellen fest. Druckbelastbare Komponenten müssen für die erwarteten Betriebs- und Druckstoßdrücke ausgelegt sein; dabei sind die zulässigen Werte von Verbindungen und Formstücken ebenso wie die des geraden Rohrs zu berücksichtigen.
Auswahl anhand von Betriebsmessungen überprüfen
Stellen Sie vor der endgültigen Festlegung der Anordnung das vermessene Höhenprofil, die Sedimentprüfergebnisse, die Grundlage der Fördermengenberechnung, den Rohrleitungsplan und die vorgesehenen Pumpenkennlinien in einer gemeinsamen Berechnungsunterlage zusammen. Dokumentieren Sie die Annahmen zu Konzentration, Korngröße und gleichzeitig auftretenden Betriebsbedingungen. Die Aussagekraft des Ergebnisses hängt davon ab, wie gut die zugrunde gelegte Förderaufgabe die tatsächlichen Bedingungen abbildet.
Vergleichen Sie während der Inbetriebnahme den gemessenen Förderstrom, die Pumpendrehzahl, die Leistung und die Drücke an geeigneten Messpunkten mit dem prognostizierten Betriebspunkt. Wenn entsprechende Messgeräte verfügbar sind, überwachen Sie auch die Schlammdichte. Eine geringe Förderleistung bei hohem Druck kann auf eine Verengung oder eine höhere Schlammdichte hindeuten; ein geringer Förderstrom bei unerwartet niedrigem Druck kann auf Lufteintritt, Pumpenverschleiß oder einen veränderten Zustand der Rohrleitung hinweisen. Keines dieser Symptome weist für sich allein eindeutig auf die Ursache hin.
Berechnen Sie neu, wenn sich Leitungsführung, Material oder Auslaufhöhe wesentlich ändern. So bleibt die Bewertung auf die tatsächliche Förderaufgabe des Baggers abgestimmt und zeigt frühzeitig an, wann eine Verlängerung, eine Änderung der Rohrleitung oder eine Boosterpumpenanlage erneut geprüft werden muss.
