Kapitel

De vanligaste vätskorna vi pumpar

Vid pumpning av vatten

Med vatten i detta avsnitt avses “naturligt” icke salthaltigt vatten dvs vatten förekommande i naturen som ytvatten i sjöar och älvar samt som grundvatten. Temperaturen skall vidare vara under eller upp till rumstemperatur inom området 0 till ca 30°C.

Naturligt vatten har stor användning bl a som råvatten för dricksvatten, kyl- och processvatten inom olika industrier och för bevattningsändamål.

För en pumpanläggning intresserar främst vattnets korrosionsangrepp på de vanligaste konstruktionsmaterialen: i allmänhet stål, gråjärn – gjutjärn – och brons. De vattenegenskaper som inverkar är:

  • pH-värde
  • hårdhet och kolsyrehalt
  • halt av olika kemikalier främst salter
  • syrehalt

Förutom dessa inverkar vattentemperaturen samt följande faktorer i själva pumpanläggningen:

  • strömningshastighet; normalt några m/s i rörledningar och 10-40 m/s i en centrifugalpump
  • kavitation både fullt utbildad och i obetydlig omfattning
  • halt av fasta föroreningar t ex sand och slam från olika brunnar

Som regel inverkar pumpanläggningens faktorer kraftigt, när vattenegenskaperna är ogynnsamma eller på gränsen till att bli ogynnsamma och någon faktor i pumpanläggningen är ogynnsam. Det är här mycket svårt att ange generella riktlinjer, då redan en betydlig halt av något salt kan mångfaldiga ett korrosionsangrepp. Speciellt vatten med klorider är besvärliga – sålunda ökas vid t ex 50 mg – MgCl2/liter korrosionsangreppet på stål med en faktor ca 8, vilket då medför att stål inte längre är praktiskt användbart.

PH-värde och materialval

Naturliga vatten brukar ha pH-värden mellan 4-9. Alltefter syrehalten skiljer man på två huvudgrupper:

  • Grundvatten ur stora djup. Detta innehåller ytterst litet syre och därmed blir här vätejonkoncentrationen utslagsgivande för järnets upplösningshastighet. Det bör påpekas att järn märkbart upplöses redan vid pH-värden på 6 – 7 i dessa syrefattiga vatten.
  • Vanligast förekommande är syrehaltigt vatten. Här är pH-värdet inget absolut mått på upplösningshastigheten även om kännedom om dess storlek är viktig.

För kalkhaltig vatten råder speciella omständigheter, som behandlas i efterföljande avsnitt.

Då pumpar som transporterar färskvatten, för det mesta utförs i gråjärn ges nedan några synpunkter på användningsmöjligheter för detta material med avseende på vattnets pH-värde. Naturligtvis kan inte något gränsvärde anges, utan allmänt kan sägas:

  • Gråjärn kan användas utan några egentliga problem inom pH-området 7 – 10. Om klorider finns närvarande, kan gråjärn dock vara otillräckligt.
  • Inom pH-området 5,5 – 7 kan gråjärn många gånger användas, men inverkan är här stor från vad, som har åstadkommit det lägre pH-värdet. Inom detta pH-område är gråjärn överlägset stål vad beträffar korrosionsbeständighet. Gråjärnets höga kolhalt, 3-4 %, medför att vid måttliga strömningshastigheter kan grafiten tillsammans med korrosionsprodukter bilda en korrosionsskyddande film s k grafitisering av ytan.
  • Inom pH-området 4 – 5,5 kan gråjärn användas för vissa specialfall eller efter lämplig dosering av vatten.

För pH-områden, där gråjärn ej är beständigt måste brons eller rostfritt stål användas. Se vidare kapitel 4 Material.

Hårdhet oss vatten

Vattens hårdhet beror på närvaron av föreningar med främst kalcium – Ca – och magnesium – Mg – mest som karbonater men dessutom som icke-karbonater t ex sulfater, nitrater och klorider. Mängden i vilka dessa föreningar förekommer i vatten är ett mått på vattnets hårdhet.

Mjukt vatten är i allmänhet lämpligare för hushållsbruk och de flesta användningsområden än hårt vatten. Vid tvättning är en bikarbonathalt i vatten skadlig eftersom tvål och såpa, som består av en blandning av natriumstearat och palmitat, med kalciumbikarbonat bildar olösliga kalciumsalter av organiska syror. Hårt vatten innehåller alltid kalciumkarbonater, vars löslighet minskar med ökad temperatur. Kalciumkarbonat utfälls som pannsten i ångpannor eller värmeväxlare. För att undvika pannstensbildning, som kan leda till partiella överhettningar i ångpannor måste man använda mjukt vatten som matarvatten. Vatten för sådana ändamål måste avhärdas.

I Sverige brukar vatten anges i s k tyska hårdhetsgrader °dH – se vidare följande avsnitt- och en vanlig klassificering är:

  • 4 °dH mycket mjukt
  • 4-8 °dH mjukt
  • 8-12 °dH medelhårt
  • 12-18 °dH något hårt
  • 18-30 °dH hårt
  • 30 °dH mycket hårt

Hårdhetsgrader och måttenheter

Som hårdhet betecknas vattnets halt av de s k jordalkalijonerna dvs joner av kalcium Ca, magnesium Mg, strontium Sr och barium Ba. Hårdheten kan uttryckas för de enskilda ämnena som kalciumhårdhet Ca-H, magnesiumhårdhet Mg-H osv. Totalhårdheten utgör summan av de enskilda hårdheterna.

En uppdelning kan även ske i temporär och permanent hårdhet. Temporär hårdhet utgörs av jordalkalijonerna bundna till karbonater och permanent till icke-karbonater. Den temporära hårdheten har fått sitt namn av att den försvinner vid uppvärmning. Fördelningen på de olika delarna sker därvid efter den kemiskt ekvivalenta halten av jordalkalijoner.

Eftersom de olika jordalkalimetallerna har olika atomvikter har måttenheten för hårdhet – 1 milliekvavilent per liter mval/I – definierats som:

Ekv. 10.7

Hårdhetsenheten 1 m val/l kommer då att motsvara följande halter joner i mg/l:

  • 1 mval kalciumhårdhet = 20,04 mg/l Ca ++
  • 1 mval magnesiumhårdhet = 12,16 mg/l Mg ++
  • 1 mval strontiumhårdhet = 43,82 mg/l Sr ++
  • 1 mval bariumhårdhet = 68,68 mg/l Ba ++

Med tyska hårdhetsgrader °dH uttryckes hårdheten Som den ekvivalenta halten av kalciumoxid (CaO) enl:

1 °dH = 10 mg Ca0/l
Ekv. 10.8

För de olika jordalkalimetallernas oxider fås då

  • 1 °dH = 10 [mg CaO/l]
  • 1 °dH = 7,19 [mg MgO/l]
  • 1 °dH = 18,48 [mg SrO/l]
  • 1 °dH = 27,35 [mg BaO/l]

och relationen till [mval/lit = blir

  • 1 °dH = 0,356 [mval/l]
  • 1 mval/lit = 2,8 [°dH]

I andra länder används andra definitioner på hårdheten. För omräkning mellan olika hårdhetstal se tabell 10.2.

Tabell 10.2 Omräkningsfaktorer för olika hårdhetsgrader. Exempel: 1 °dH = 1,78 franska hårdhetsgrader

Kolsyre- och karbonatjämvikt

Nederbörd som tränger ned i marken, upptar ur luften i jorden koldioxid, som har bildats vid oxidation av organiskt material eller genom olika syrors inverkan på kalksten. Koldioxid och vatten överför de i vatten svårlösliga karbonaterna CaC03 = kalksten och MgC03 till lösliga bikarbonater Ca(HC03)2 och Mg(HC03)2. De senare innehåller dels C02 från det ursprungliga karbonatet -“bunden kolsyra” – och en del C02 från kolsyran H2CO3 som överfört karbonatet till bikarbonat – “halvbunden kolsyra” se figur 10.6. För att hålla bikarbonatet löst krävs ytterligare en viss mängd C02-“fri tillhörande kolsyra”.

Om tillräckligt med karbonat finns i jorden och om all CO2 åtgår för omvandling till bikarbonat samt för att hålla det nybildade bikarbonatet i lösning, så är vattnet i jämvikt vad beträffar karbonat-kolsyra. Det förekommer alltså ett speciellt jämviktstillstånd mellan kalk och tillhörande fri kolsyra. Är det fria kolsyreinnehållet mindre än vad som erfordras för jämviktstillstånd, så avskiljes kalk. Är kolsyreinnehållet större, så går kalken åter i lösning. Om det däremot råder ett överskott av C02, benämnes detta “fri överskottskolsyra” eller “aggressiv kolsyra”. Det är denna del av kolsyrehalten – som redan framgår av namnet – som i allmänhet förorsakar korrosion.

Figur 10.6 Olika tillståndssätt för kolsyra (CO2) i vatten

Korrosionsförhållanden vid karbonathaltiga vatten

Grundvatten är ofta hårt dvs innehåller bikarbonater med “tillhörande kolsyra” och eventuellt även “aggressiv kolsyra”. För vattnets korrosionsegenskaper är kolsyrans olika tillståndssätt enligt föregående viktig.

Vatten utan “aggressiv kolsyra” bildar lätt, om syre samtidigt finns tillgängligt, karbonathaltiga skyddsfilmer på utsatta ytor i pumpar, behållare och rörledningar*. Villkoret härför är en förskjutning till en något minskad halt “tillhörande kolsyra” genom t ex tryckminskning, uppvärmning eller kemikaliedosering. Självfallet måste den då frigjorda kolsyran bindas eller ha möjlighet att avgå från vatten.

Finns fri “aggressiv kolsyra” förhindras skyddskiktbildningen. Kommer detta vatten då i beröring med kalk, murbruk, betong så löser den upp kalk ända tills det kemiska jämviktstillståndet är återställt. Denna kolsyra är alltså kalkaggressiv. Vid syrefattigt vatten bildas ej heller något kalkrostskyddsskikt. I detta fall löser vatten järn vid varje fri kolsyrehalt, varvid korrosionshastigheten blir större ju mindre pH-värdet är. Praktiskt beror pH för naturliga karbonathaltiga vatten nästan uteslutande på förhållandet mellan den “bundna” och den “fria kolsyran” och bestäms enligt klut av sambandet

Ekv 10.9

Sätter man pH-jämviktsvärdet i relation till karbonathårdheten fås samband enl figur 10.7 och figur 10.7a. Med hjälp av figur 10.7a kan också en uppdelning på “tillhörande” och “aggressiv kolsyra” göras.

* Karbonatutfällning kan dock förorsaka besvär i vissa konstruktionselement i pumpar t ex axeltätningar och vätskesmorda glidlager.

Figur 10.7 Jämviktstillstånd för bildande av karbonathaltiga skyddsfilmer vid syrehaltiga vatten.

Figur 10.7 och 10.7a kan användas som måttstock för aggressiviteten hos naturligt vatten, när man känner karbonathårdheten och pH-värdet. För karbonathaltiga vatten är därmed av intresse:

  • vid syrehaltiga vatten uteslutande om pH-värdet kommer under jämviktskurvan. Ligger pH-värdet kraftigt under kurvan påverkas korrosionen i första hand av halter av andra ämnen och först i andra hand av pH-värdet.
  • vid syrefattiga vatten däremot om pH-värdet ligger över eller under värdet 7. Är värdet större än ca 7 är vattnet ej aggressivt. Ju mer värdet ligger under ca 7 desto aggressivare är vattnet.

Figur 10.7a Karbonathårdheten i förhållande till kolsyrehalten.

Den så viktiga syrehalten hos råvatten kan variera mycket. Hos källvatten såväl som grundvatten från övre markskikt är syrehalten nästan genomgående tillräcklig för att bilda det naturliga kalkrostskyddsskiktet när samtidig karbonathårdhet 6° dH förekommer.

Mjukt ytvatten kan på grund av kalkbrist ej bilda kalkrostskyddsskikt och är därför mer eller mindre aggressivt.

Avloppsvatten

Avloppsvatten utgör i dagligt tal benämningen på hushållsspillvatten, men allmänt sett är avloppsvatten benämning på:

  • Spillvatten = vatten som bärare av föroreningar från: hushåll, affärer, hotell, kontor, restauranger, industrier.
  • Kylvatten = termiskt “förorenat” vatten
  • Dagvatten = nederbördsvatten
  • Dränvatten = dräneringsvatten från byggnadsgrunder, maskinområden eller som läckor i otäta ledningar.

Spillvatten från hushåll, affärer, hotell, kontor, restauranger

Spillvattnet tjänstgör som bärare av de föroreningar, vilka genom vattenklosetter och avloppsbrunnar följer det förbrukade och förorenade vattnet i spillvattenledningen.

Föroreningarnas storlek begränsas i princip av arean hos det till ledningen anslutna intaget. Detta medför att tvärsnittsarean hos föroreningar begränsas till motsvarande arean för intaget. Någon begränsning av längden hos en mjuk och böjlig kropp kan däremot ej åstadkommas. Således passerar plastfilmer och annat förpackningsmaterial tillsammans med strumpbyxor och andra textilier obehindrat genom en vattenklosett och ut i ledningsnätet.

Det är givetvis ej tillåtet att använda spillvattennätet för transport av avfall från textil eller andra material som är att hänföra till hushålls- eller industriell sophantering.

En ständig ökning av i spillvattnet ej önskvärda eller otillåtna föroreningar kan konstateras i rensgaller och spaltsilar. Speciellt svårt, och med hög halt av exempelvis textilier, är spillvattnet i större tätorters centrumbebyggelse. Citykärnan med restauranger, kontor och varuhus producerar ett avgjort svårare spillvatten än den omgivande sovstaden.

Kraven på pumpar och andra hjälpmedel för transport av dagens spillvatten bör således formuleras efter de föroreningar, tillåtna eller otillåtna, som spillvattnet är bärare av.

De större föroreningarna – partiklarna – i spillvatten kan vid pumpval klassificeras som deformerbara och kräver ett stockningsfritt utförande.

Spillvatten, industriellt

Industriellt avloppsvatten har en relativt enhetlig sammansättning för varje industrityp och innehåller i allmänhet ämnen som kan medföra skador och störningar i avloppsvattenreningsverk och vattenområde – recipient.

Utsläpp av avloppsvatten berörs av Miljöskyddslagen (SFS 1969/387 och 1972/782) och miljöskyddskungörelsen (SFS 1969/388) med ändringar (SFS 1972/224) där de industrityper, vars process kan ge upphov till skadliga vattenföroreningar finns angivna.

Villkor för utsläpp av skadliga ämnen i kommunal avloppsanläggning gäller enligt Svenska Vatten- och Avloppsföreningens Meddelande VAV M20 mars 1976. Industriavlopp – Gränsvärden redovisar uppgifter om tolerabelt innehåll av olika ämnen. Bland dessa ämnen finns vätskor som är giftiga, vådliga, korrosiva, explosiva och som påverkar pumpmaterial, drivanordning och rörledningar. Dessa vätskor återfinns i vätsketabellerna avsnitt 10.9.

Kylvatten, dagvatten, dränvatten

Se föregående avsnitt vatten. I det cirkulerande vattnet i kyltornsanläggningar kan det bildas fasta utfällningar, kalkavlagringar, slam och mineralkoncentration som ger upphov till korrosion och igensättningar i pumpar och rörledningar.

Suspensioner, uppslamningar

Partiklar av oorganiska och organiska fasta ämnen förekommer, mer eller mindre finfördelade, uppslammade i vätskor dels som föroreningar och dels som transportgods. Vätskans – suspensionens-egenskaper beror av de fasta ämnespartiklarnas storlek, densitet, form och hårdhet samt vätskans halt av partiklar, varav storlek och halt har avgörande betydelse för pumpvalet. I pumpkataloger brukar pumpars lämplighet anges för olika vätsketyper t ex: ren utan fasta föroreningar, lätt förorenad, förorenad, slurry, slam, massa, gods etc. utan närmare definition.

Vid pumpval bör man ta hänsyn till nedanstående parametrar. Under fliken “Offert” på www.pumpportalen.se kan man söka pumpar för suspensioner bland PumpPortalens partner och bör då specificera vätskan partikelinnehåll och ange:

  • Storleksområde < 0,1 mm, 0,1-1, 1-10 och 10-100 mm
  • Deformerbara
  • Slitande
  • Halt < ca 1 %, > 1 %

Partikelstorlek – kornstorlek

Måttenheterna < 0,1 mm; respektive 0,1-1 mm för partikelstorlek, förekommer inte så ofta, de brukar nämligen uttryckas med enheten μm som i tabell 10.3 vilken också innehåller uppgifter om partikelstorlek för en del ämnen > 1 mm.

Figur 10.8 Illustration av relativ storlek på små partiklar.

Tabell 10.3 Illustration till måttenheter för partikelstorlekar uppgifter om partikelstorlek hos en del ämnen, spalt och spel i pumpar, tätningar.

Partikelstorlek 1-10 mm. Inom detta område, som omfattar vätskor från avlopp, länsning av byggnadsschakt, muddring, slam med partiklar > 5 mm samt transportgods, har antal lämpliga pumpar minskat starkt.

Partikelstorlek 10-100 mm. Detta område omfattar vätskor från avlopp, muddring, slam samt vätskor, som transporterar stora partiklar, varvid ett stockningsfritt pumputförande krävs. Även livsmedelstransport t ex transport av hel fisk förekommer i detta område.

  • Deformerbara
    • Partiklar av organiska ämnen, där partiklar är mjuka, fibrösa etc och som kan sammanpressas eller får utsättas för åverkan.
  • Slitande, abrasiva
    • Partiklar av oorganiska ämnen-, mineraler, sand – där partiklarna är hårda, skarpkantiga osv.
  • Halt
    • Halt avser suspensionens innehåll av partiklar (torrsubstans=TS-halt) och anges i viktprocent: partikelvikten gånger 100 dividerad med suspensionens totalvikt.

Partikelvikten räknas för absolut torra partiklar. I praktiken räknas ofta med lufttorr substans som har 10-12 % vatteninnehåll. Vid halt < ca 1 % kan pumpval oftast göras som för vatten och vid halt > ca 1 % kommer flera andra faktorer in i bilden. Vid pumpval skall då partikelstorlek och TS-halt sammanställas. En tillräckligt liten kornstorlek kan medföra att en vanlig vattenpump kan användas så länge vätskan är lättflytande, icke-slitande och ej sedimenterar i själva pumpen.

Vid transport av fast material – gods – i finfördelad form är vatten den vanligaste transportvätskan, det brukar behöves i en kvantitet som är ca 2-20 gånger transporterad materialmängd. Tabell 10.4 visar några exempel med värden för andel fast material.

Tabell 10.4 Några riktvärden vid godstransport.

Densiteten hos en suspension bestäms med nomogram figur 10.9

Figur 10.9 Nomogram för bestämning av densitet hos suspension (källa Morgårdshammar)

Gränsen för andelen fast material är beroende av vätskans flytförmåga, risk för avskiljning och luft- eller gashalt. Figur 10.10, närmast gällande för pappersmassa, visar att små förändringar av TS-halt har en väsentlig betydelse för suspensionens flytförmåga.

Figur 10.10 Klassificering av flytförmåga för olika vätskor i grupperna A till F. För pappersmassa (fibersuspensioner) gäller de i % angivna TS-halterna (källa Gould)

Massasuspensioner inom cellulosa- och pappersindustrin

Massakvaliteter

Möjligheterna för att pumpa pappersmassa beror i första hand på det råmaterial som används, tillsatsmedel samt produktionsmetod. Som exempel på olika råmaterial kan nämnas barrträdsved (fiberlängd 3-4 mm), lövträdsved (fiberlängd 1-1,5 mm) och lump (fiberlängd 25-30 mm).

Produktionsmetoderna kan i princip delas upp i kemiska och mekaniska. Den kemiska metoden är den mest förekommande. Sulfat- och sulfitmassa framställs både blekt och oblekt. Den viktigaste massan som framställs på mekanisk väg är slipmassa.

Luftinnehåll i massa

Massa skiljer sig från många andra suspensioner bl a på grund av att den består av tre faser: vatten, fasta fibrer och luft.

Luft i massa uppträder antingen i form av bubblor eller i kombinerad tillståndsform. Luft förekommer som bubblor antingen i fri form eller fästade till fibern. Luft i kombinerad tillståndsform förekommer upplöst i vatten eller absorberad i fibrerna. Luftinnehållet i massa beror på kvalitet, koncentration, tillsatsmedel, malning, temperatur samt tiden och massans hantering. Slipmassa innehåller mer luft än sulfit- eller sulfatmassa. Limning ökar luftinnehållet väsentligt och även malning.

Med ökande temperatur ökar innehållet av fri luft samtidigt som luftens upplösningsförmåga i vatten avtar. Rent allmänt sjunker luftinnehållet i massa vid lagring. Luftinnehållet i massa ökar hastigt till en viss nivå, som är specifik för varje massatyp vid luftinblandning. Detta sker t ex då massa får falla fritt ner i ett kar eller en cistern. Luft kan även upptas av massan via axeltätningen i pumpar om vakuum uppstår.

Egenskaper hos pappersmassa som försvårar pumpning

  • Innehåll av fasta partiklar, dvs koncentration. Massafibrerna bygger upp ett nätverk som blir tätare vid ökad koncentration. Det är relativt svårt att sätta massa med hög koncentration i rörelse, ty när höga energiimpulser överförs lokalt i nätverket är det troligt att det klipps sönder och att rörelsen uppträder mycket lokalt.
  • Luftinnehåll. Luft i form av bubblor i massa är ur pumpningssynpunkt mycket ogynnsam. Ett luftinnehåll på 1-2 % räcker för att ändra pumpegenskaperna.
  • Tryckfall. Vid flöden med låga hastigheter är tryckfallet för massa mycket högre än för vatten. I allmänhet är massa som är varm resp. innehåller tillsatsmedel lättare att pumpa än kall och ren massa.
  • Att åter sätta massa i rörelse i ett rörsystem efter ett avbrott kan vara något problematiskt, speciellt när det gäller högkoncentrerad massa. Detta beror troligen på att det “statiska tryckfallet” är större än tryckfallet vid låga strömningshastigheter. Spädning med vatten i pumpen underlättar att starta den.
  • Igensättande egenskaper, dvs flockning i massa, stickor, kvistar och syntetfiber kan åstadkomma flockning i pumpen. En total igensättning av både pump och rör är till och med möjlig.
  • Tendens hos massa att tjockna i avsmalnande kanaler. Starkt avsmalnande koniska delar på pumpens sugsida t ex förminskning av sugledning från en rörledning med dimension 400 mm ned till 150 mm kan åstadkomma flockning redan vid koncentrationer på 3-4 %.
  • Strömningsförluster i rörledningar. Annan benämning på massa, pappermassa är pulp.

Pumpning av slam

Slam är benämningen på den restprodukt som bildas när oorganiska och organiska partiklar avskiljs – separeras – vid rening av en vätska. Vid rening av vätska används följande mekaniska och kemiska metoder.

  • sedimentation – settling -, partiklarna faller av egen tyngd till botten i en avskiljare.
  • flotation, partiklarna överföres till flytslam genom tillförsel av små luftblåsor.
  • centrifugering, partiklarna avskiljs genom centrifugalkraften
  • filtrering, vätskan ledes genom ett filter, som släpper igenom vätskan och fångar upp partiklarna. Filtret kan bestå av en sil, poröst material, en eller flera bäddar av filtermedia.
  • fällning, genom tillsats av olika kemikalier bildar partiklarna olösliga föreningar – flockar – som kan avskiljas genom sedimentering eller flotation

Vid pumpning intresserar slammets TS-halt- pumpbarhet – samt partiklarnas storlek och hårdhet. Eftersom slam uppkommer vid all vattenbehandling och vid industriprocesser kan en generell definition inte göras. Som riktvärden kan de vid slambehandling i kommunala avloppsreningsverk förekommande värdena används.

TS-halt efter olika behandlingssteg:

  • Före förtjockning TS-halt
  • Kemslam efter fällning, flotation 0,5-1%
  • Mekaniskt slam, sedimentation, flotation 2-3%
  • Efter förtjockning TS-halt
    • Mekaniska slam 6-10%
    • Aktivt slam 2-3%
    • Biobäddsslam 4-8%
    • Mekaniskt och aktivt slam 5-8%
    • Mekaniskt och biobäddsslam 7-9%
  • Efter avvattning i centrifug, silbandspress, vakuumfiltrering etc. >30%

I botten, kompressions-zonen av sedimenteringsbassänger, sandfång, oljetankar och andra behållare med stillastående vätskor, utsätts bottenskiktet vid sedimenteringen för mekaniskt tryck av ovanförliggande slam, varvid vätskan pressas ur bottenskiktet vars täthet sålunda ökar under sedimenteringsförloppet. Slam från industriprocesser får samma egenskaper som sin ursprungsvätska. Andra benämningar på slam: sediment, slurry, sludge.

Pumpning av oljor och några petroleumprodukter

Oljor indelas efter sitt ursprung i mineraloljor samt animala och vegetabiliska oljor, men kan i pumpningssammanhang behandlas lika. Till mineraloljor räknas också sådana petroleumprodukter såsom lösningsmedel, bensin, fotogen och liknande vilket bör beaktas vid pumpning i oljeupplag.

Vid pumpning av oljor skall lägsta och högsta driftstemperatur, oljans viskositet, grumlingslägsta flyt- och stelningstemperatur samt ångtryck fastställas.

Oljors flytförmåga följer Newtons lag, de har i likhet med vatten, konstant viskositet oberoende av hastighetsgradienten och tiden. Viskositeten är temperaturberoende, oljor flyter lättare vid uppvärmning. Viskositeten sjunker när temperaturen stiger. För att rätt kunna beräkna en pumpanläggning måste viskositetstemperaturförhållandena och hur oljan uppför sig vid variationer i driftstemperaturen klarläggas.

Temperatur – viskositetsförhållandena hos olika oljor visas i diagram figur 10.11 – 10.14. Dessa är konstruerade enligt temperatur – viskositetsblad av Ubbelohde (Förlag S Hirzel Stuttgart N) och följer ett rätlinjigt samband. Diagrammen kan användas för konstruktion av kurvor för andra oljor om två temperaturer är kända.

Grumlings – lägsta flyt- och stelningstemperatur. Mineraloljor övergår gradvis från flytande till fast form till skillnad från andra vätskor, t ex vatten, som har en bestämd stelningspunkt.

När olja nedkyls blir den vid en viss temperatur grumlig på grund av att paraffinkristaller utfälls, vaxbildning – denna temperatur kallas grumlingstemperatur. Fortsätter nedkylningen passeras den temperatur vid vilken oljan flyter, vilken kallas lägsta flyttemperaturen. 3°C under denna temperatur upphör oljan att flyta = stelningspunkten.

På grund av vaxbildningen anses det att mineraloljor är hanterbara genom pumpning först vid en temperatur av 10°C över lägsta flyttemperaturen.

I synnerhet vid pumpning av trögflytande – högviskösa – oljor, som har sin stelningspunkt nära eller över omgivningstemperatur, t ex utomhusanläggningar, måste lägsta flyttemperatur beaktas och anläggningen utföras så att ledningar, och pump kan värmas. Ej värmda ledningar måste kunna tömmas för att undvika proppbildning om pumpavbrott inträffar vid omgivnings- temperatur under lägsta flyttemperatur.

Lågsvavliga eldningsoljor har högre lägsta flyttemperatur än högsvavliga eldningsoljor.

Sammansatta petroleumprodukter t.ex. bensin har ett ångtrycksområde, där den lättflyktigaste komponenten är bestämmande. Detta förhållande påverkar beräkningen av NPSHerf. för pumpen.

Mineraloljor klassificeras som brandfarliga varor enligt avsnitt 10.6.

Kvalitetsindelning:

Eldningsoljor. Eo. visk-tempdiagram figur 10.11 15 54 03
Normalsvavlig Eo SIS 15 54 03.
Lågsvavlig Eo SIS 15 54 04.

Motoroljor enligt SAE systemet har utarbetats i Amerika och fastställts 1926 av Society of Automotive Engineers (SAE). Ett lägre nummer i SAE-serien betyder att en olja är tunnare och bokstaven W efter numret anger att oljan är lämplig för vinterbruk. SAE-systemet tillämpas internationellt

Motoroljor visk.-tempdiagram Figur 10.12
SAE 5 W – 20W, SAE 30 – SAE 50
Växellåds-transmissionsoljor visk-tempdiagram fig 10.13
SAE 75W-140

Industrioljor visk-tempdiagram Figur 10.14.

Internationell Organisation for Standardisation (ISO) har utvecklat ett system för viskositetsklassificering av smöroljor för industriellt bruk. Systemet består av 18 viskositetsklasser angivna i cSt vid 40°C. Varje viskositetsklass identifieras av ett ISO VG (viscosity grade) nummer, som i huvudsak sammanfaller med mittvärdet enligt tabell 10.5.

Tabell 10.5 Viskositetsklasser enl. ISO 3448/SIS 15 54 41

Klassningssystemet har speciella fördelar

  • ISO VG numret ger en upplysning om oljans viskositet.
  • ISO 3448 har fullt stöd från tomgivande nationella standardiseringsorganisationer såsom ASTM, DIN, BS, JIS och förväntas därför bli tillämpat internationellt. Det blir härigenom enklare att jämföra oljors viskositet med maskintillverkares specifikationer.
  • ISO 3448 har även fastställts som Svensk Standard (SIS 155441).