پمپ (Pump)تجهیزات مکانیکی دوار

پمپ ها

0

پمپ ها

پمپ دستگاهی است که با ازدیاد فشار سیال تراکم ناپذیر (مایع) باعث انتقال آن از نقطه‌ای به نقطه دیگر می‌گردد. بطور کلی پمپ به دستگاهی گفته می‌شود که انرژی مکانیکی را از یک منبع خارجی دریافت کرده و به سیالی که از آن عبور می‌کند انتقال می‌دهد که در نتیجه آن انرژی سیال بعد از خروج از پمپ افزایش می‌یابد. در پمپها تغییرات انرژی سیال همواره به صورت تغییر فشار سیال مشاهده می‌گردد.

پمپ انرژی مکانیکی را به انرژی هیدرولیکی تبدیل می‌کند که باعث افزایش انرژی پتانسیل فشار سیال عبوری از پمپ و افزایش انرژی جنبشی (سرعت سیال) می‌شود که در نتیجه انتقال سیال را فراهم می‌کند.

به عبارت دیگر از پمپ ها برای انتقال سیال از یک نقطه به نقطه دیگر، جابجایی سیال در یک سیستم لوله کشی و یا مدار‌های هیدرولیکی، و یا انتقال سیال به یک ارتفاع معین استفاده می‌شود.

عوامل مختلفی در ساخت و تولید انواع پمپ‌ها با ساختمان و طرز کارهای مختلف تاثیر گذارند که از آن جمله می‌توان به مواردی نظیر: مقدار حجم مورد نیاز سیال عبوری از پمپ در واحد زمان، فشار مور نیاز، ارتفاع مورد نیاز، مشخصات هیدرولیکی سیستم و همچنین مشخصات فیزیکی و شیمیایی سیال مانند ویسکوزیته، وزن مخصوص، درجه حرارت، خورندگی، و وجود اجسام ناخالص و گازهای همراه با سیال اشاره کرد.

اجزا یک پمپ

تصویری از سطح مقطع پمپ

 تقسیم بندی پمپ‌ها

عوامل مختلفی نظیر نحوه انتقال انرژی توسط پمپ به سیال، ساختمان داخلی پمپ، نوع سیال عبوری از پمپ، موارد استفاده پمپ، حتی وضعیتی که پمپ نصب می‌شود، باعث شده اند که تقسیم بندی‌های متعددی برای پمپ‌ها صورت پذیرد و اسامی مختلفی به آنها اختصاص داده شود. بطور مثال می‌توان به: پمپ‌های شیمیایی، پمپ‌های خلاء، پمپ‌های چاه عمیق پالایشگاهی، پمپ‌های فاضلابی، پمپ‌های عمودی و یا افقی، پمپ‌های همه کاره، پمپ‌های لجن کش و غیره اشاره کرد.

اصلی ترین نوع تقسیم بندی پمپ‌ها بر مبنای نحوه انتقال انرژی به سیال می‌باشد. که بر اساس آن، پمپ‌ها به دو دسته کلی زیر تقسیم می‌گردند:

  • پمپ‌های دینامیکی (Dynamic Pumps ). 
  • پمپ‌های جابجایی مثبت (Positive Displacement Pumps)

در پمپ‌های دینامیکی انتقال انرژی به سیال بطور دائمی انجام می‌گیرد. انواع پمپ‌های دینامیکی شامل پمپهای گریز از مرکز، پمپ‌های محیطی و پمپ‌های خاص می‌شوند.

در پمپ‌های جابجایی مثبت انتقال انرژی به سیال بطور تناوبی یا پریودیک انجام می‌گیرد. انواع پمپ‌های جابجایی مثبت شامل پمپ‌های رفت و برگشتی و پمپ‌های گردشی می‌شوند

 انواع پمپ‌های چرخشی

  • توربو پمپ‌ها (Turbo Pumps)
  • پمپ‌های محیطی (Peripheral Pumps)
  • پمپ‌های خاص (Special Pumps )
انواع پمپ

انواع پمپ

پمپ های گریز از مرگز

این پمپ‌ها در زبان انگلیسی به پمپ‌های پروانه‌ای (Impeller Pumps) معروف هستند. اصول کار تقسیم بندی همه ی توربو پمپ‌ها بر اساس استفاده از نیروی گریز از مرکز پایه گذاری شده است و می‌توان گفت هر جسمی که در یک مسیر دایره‌ای یا منحنی شکل حرکت کند تحت تأثیر نیروی گریز از مرکز واقع می‌شود و جهت نیروی مذکور بنحوی است که همواره تمایل دارد جسم را از محور یا مرکز دوران دور سازد که این نیرو همواره در توربو پمپ‌ها وجود دارد.

در این پمپ‌ها قسمت متحرک پمپ یا همان پروانه تحت حرکت دورانی قطرات سیال را از مرکز به خارج پرتاب می‌کند و چون قطرات دارای سرعت زیادی هستند در برخورد با پوسته سرعت آنها تبدیل به فشار می‌شود که این اثر باعث خروج مایع از پوسته می‌گردد.

 اجزای ساختمان توربو پمپ‌ها

از اجزای اصلی توربو پمپ‌ها می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

  • نازل مکش (Suction ): این نازل مجرای ورودی و مکش سیال به پمپ می‌باشد.
  • نازل خروجی (Discharge ): این نازل مجرای خروجی سیال از پمپ می‌باشد.
  • پوسته یا ظرف حلزونی (Casing or Volute): بدنه پمپ را تشکیل می‌دهد.
  • پخش کننده (Distributor ): وظیفه آن هدایت سیال از محیط خارج تا ورود به پمپ است. پ
  • روانه (Impeller ): وظیفه آن انتقال انرژی به سیال است که دارای تعدادی پره می‌باشد.
  • کاهش دهنده (Diffuser ): مقداری از انرژی جنبشی سیال را به انرژی پتانسیل تبدیل می‌کند.
پمپ گریز از مرکز

پمپ گریز از مرکز

مجرای ورودی در مرکز محور پروانه قرار دارد و مجرای خروجی در پیرامون بدنه قرار می‌گیرد. محل قرار گیری مجرای خروجی متاثر از مسیر حرکت سیال در پروانه تا خروج از پمپ می‌باشد. مسیر حرکت سیال در پروانه، نوع جریان را مشخص می‌کند و همین عامل باعث تقسیم بندی انواع توربو پمپ‌ها می‌شود.

پوسته پمپ گریز از مرکز بصورت حلزونی ساخته می‌شود و مایع که دارای سرعت زیاد می‌باشد از قسمت حلزونی به طرف مجرای خروجی پمپ رانده می‌شود.

پروانه پمپ مهمترین بخش پمپ می‌باشد. اندازه، شکل و سرعت پروانه ظرفیت پمپ را در تمام شرایط تعیین می‌کند. پروانه دارای انواع مختلفی می‌باشد شامل:

  1. پروانه باز (Open Impeller): جهت انتقال مایعات حاوی ناخالصی از قبیل ذرات شن و ماسه.
  2. پروانه نیمه باز (Semi Open Impeller): جهت انتقال مایعات رسوب زا.
  3. پروانه بسته (Closed Impeller): مناسب جهت ظرفیتهای بالا. پروانه‌های بسته خود به دو دسته، یک چشمی و دو چشمی تقسیم می‌شوند. در پروانه بسته دو چشمی مایع می‌تواند از دو طرف وارد پروانه شود که در نتیجه حجم بیشتری از مایع جابجا می‌شود.

جنس پروانه و بدنه پمپ با توجه به کاربرد پمپ می‌تواند از مواد مختلف نظیر فولاد، چدن، برنز، برنج و … باشد. ولی اصولا جنسی انتخاب می‌گردد که در مقابل زنگ زدگی و سایش و حبابهای کاویتاسیون مقاومت داشته، ضمنا قابلیت فلزکاری و تراشکاری داشته باشد و از نظر قیمت نیز مناسب باشد. به عنوان مثال از پروانه‌های فولادی برای مقاومت‌های زیاد و دماهای بالا استفاده می‌شود اما این پروانه‌ها در مقابل آب دریا ضعیف می‌باشند. و یا پروانه‌های ساخته شده با شیشه نشکن جهت پمپ‌های مورد استفاده در صنایع غذایی برای شیر و یا آب میوه کاربرد دارند، این پروانه‌ها در انتقال مواد اسیدی نیز مقاوم بوده اما در مقابل ضربه‌های مکانیکی توانایی تحمل ندارند.

کاهش دهنده، سرعت جریان را کاهش داده و موجب افزایش بیشتر فشار می‌شود. دیفیوزر در بعضی از طرح‌ها بصورت یک عده تیغه متوالی می‌باشد که دور پروانه قرار گرفته اند و علاوه بر ازدیاد فشار سیال، به آن جهت نیز می‌دهند. در همه ی پمپ‌ها قسمت کاهش دهنده بصورت مستقل وجود ندارد و در بسیاری مواقع این قسمت حذف می‌گردد.

 اجزای مورد استفاده جهت راه اندازی و بکار گیری توربو پمپ‌ها

  • موتور الکتریکی (Electric Motor ): وظیفه آن تولید نیرو جهت کارکرد پمپ می‌باشد. ک
  • کوپلینگ (Coupling ): وظیفه آن انتقال نیرو از الکترو موتور به پمپ بواسطه شفت می‌باشد.
  • محور (Shaft ): وظیفه آن انتقال گشتاور دریافتی از کوپلینگ به پروانه و دوران آن می‌باشد.
  • آب بند (Mechanical Seal ): وظیفه آن آب بندی در محل اتصال محور به پمپ می‌باشد.
  • یاتاقان‌ها (Bearings ): وظیفه آنها نگه داشتن محور در مرکز و تحمل بارهای شعاعی و محوری می‌باشد.

معمولا جهت تولید نیرو در پمپ‌ها از موتور‌های الکتریکی استفاده می‌شود و در کاربردهای خاص از موتور احتراقی استفاده می‌شود. یک موتور الکتریکی، الکتریسیته را به حرکت مکانیکی تبدیل می‌کند.

کوپلینگها برای انتقال دور و گشتاور از ماشین محرک به ماشین متحرک به کار می‌روند. وظیفهی دیگر کوپلینگ از بین بردن ناهم محوری، انتقال بارهای محوری ما بین دو ماشین و تنظیم شفت‌های محرک و متحرک در مقابل سائیدگی می‌باشد. کوپلینگها دارای دو نوع صلب و انعطاف پذیر می‌باشند. در مواقعی که دقت هم محوری باید بالا باشد و یا لازم است که یکی از روتورها توسط شفت دیگر نگهداشته شود از کوپلینگ‌های صلب استفاده می‌شود. کوپلینگ‌های انعطاف پذیر، عمل از بین بردن ناهم محوری بین دو شفت محرک و متحرک را بخوبی انجام می‌دهند و جهت دور‌ها و قدرت‌های پایین استفاده می‌شوند.

محور یا شفت از یک طرف به پمپ و پروانه پمپ متصل است و از سمت دیگر به کوپلینگ وصل شده است و علاوه بر انتقال گشتاور به پروانه و دوران آن، به عنوان نشیمنگاه و تکیه گاهی برای دیگر قطعات دوار استفاده می‌شود. بارهای اعمالی به شفت عبارتند از: گشتاور، وزن قطعات و نیروی هیدرولیکی شعاعی. شفت می‌بایست تحمل بار‌های ضربه‌ای ناشی از پیچش و عدم پیچش و تنش‌های حرارتی در هنگام سرد و گرم شدن را داشته باشد. شفت‌ها دارای دو نوع صلب و انعطاف پذیر می‌باشند. شفتی که در عملکرد نرمال آن پایین تر از اولین دور بحرانی آن قرار گیرد به شفت صلب موسوم است. و اگر دور عملکرد آن بالاتر از اولین دور بحرانی قرار گیرد آن را شافت انعطاف پذیر گویند. محور پمپ‌ها معمولا از فولاد ضد زنگ و مواد ضد خوردگی ساخته می‌شوند.

آب بند می‌بایست در محلی که محور از پمپ به بیرون وارد شده کار آب بندی را انجام دهد تا در مواقعی که فشار پمپ از فشار اتمسفر بیشتر است از خروج مایع داخل پمپ بطرف اتمسفر، و در مواقعی که فشار پمپ از فشار اتمسفر کمتر است از نفوذ هوا به داخل پمپ جلوگیری کند. این کار درون محفظه آب بندی و توسط مکانیکال سیل انجام می‌گیرد. مکانیکال سیل‌ها دارای انواع مختلفی می‌باشند و بصورت داخلی و خارجی نصب می‌شوند. که در آب بند داخلی، مایعی که می‌خواهیم آب بندی کنیم در قسمت قطر خارجی سطوح آب بندی قرار می‌گیرد و در آب بند خارجی، سیال در قسمت قطر داخلی سطوح آب بندی قرار می‌گیرد.

آب بند داخلی برای سیالات حاوی مواد جامد و معلق بکار گرفته می‌شود زیرا این آب بند با چرخش محور و تحت نیروی گریز از مرکز، ذرات موجود در سیال را به خارج پرتاب کرده و از این رو خودشان را بطور خودکار تمیز می‌کنند و همچنین از گیر افتادن آشغال در زیر اورینگ جلوگیری می‌شود.

از آب بند خارجی برای سیالات خورنده و در پمپ‌هایی که محفظه آب بندی آنها کوچک است استفاده می‌شود. در آب بند خارجی اگر فشار سیال از نیروی فنر بیشتر شود باعث باز شدن سطوح آب بندی می‌شود که این اتفاق معمولا در فشار ۲۵ تا ۳۵ پوند بر اینچ مربع صورت می‌پذیرد.

وظیفه یاتاقان‌ها در پمپ نگهداشتن شفت و روتور در مرکز و نگه داشتن شفت در مرکز اجزاء ثابت و تحمل بارهای شعاعی و محوری می‌باشد. یاتاقان‌های شعاعی، بارهای شعاعی را تحمل می‌کنند و یاتاقانهای محوری، بارهای محوری را تحمل می‌کنند. یاتاقان‌های محوری قابلیت تحمل بارهای شعاعی را نیز دارند.

 انواع پمپ سانتریفیوژ

پمپ های سانتریفیوژ براساس مسیر حرکت سیال در پروانه که نوع جریان را تعیین می‌کند به سه دسته زیر تقسیم بندی می‌شوند:

  • پمپ گریز از مرکز یا سانتریفیوژ یا جریان شعاعی (Centrifugal Pump- Radial Flow)
  • توربو پمپ جریان محوری (Axial Flow)
  • توربو پمپ نیمه سانتریفیوژ یا  پمپ گریز از مرکز جریان مختلط (Semi Centrifugal Pump=Mixed Flow)

 

 

انواع پمپ سانتریفیوژ

انواع پمپ سانتریفیوژ

در نوع اول، سیال موازی با محور وارد پروانه پمپ شده و عمود بر آن از پروانه خارج می‌گردد. از این نوع پمپ برای ایجاد فشار بالا در دیی‌های کم استفاده می‌شود.

در نوع دوم، سیال موازی با محور وارد پروانه پمپ شده و موازی با آن نیز خارج می‌گردد. از این نوع پمپ برای ایجاد دبی‌های زیاد و ارتفاع کم استفاده می‌شود.

در نوع سوم، سیال موازی با محور وارد پروانه پمپ شده و بطور مایل نسبت به محور از پروانه خارج می‌گردد. از این نوع پمپ برای ایجاد فشار و دبی‌های متوسط استفاده می‌شود.

 شرح پمپ‌های گریز از مرکز (Centrifugal Pump)

در پمپ گریز از مرکز سیال توسط مجرای ورودی که در مرکز پروانه قرار دارد وارد بدنه پمپ می‌شود و توسط پروانه و پره‌های آن که دارای حرکت دورانی می‌باشند تحت تاثیر نیروی گریز از مرکز قرار می‌گیرد و در نهایت توسط مجرای خروجی که در پیرامون بدنه واقع شده است خارج می‌گردد.

سیالی که در اطراف پره‌ها موجود است در اثر حرکت دورانی به اطراف پرتاب شده و در نتیجه در اطراف محور در قسمت میانی پروانه خلاء ایجاد می‌شود و این خلاء باعث مکش پیاپی سیال در داخل پروانه می‌شود، به همین خاطر مجرای ورودی در مرکز تعبیه شده است تا مکررا سیال از طریق آن به داخل محفظه ی حلزونی شکل پمپ مکیده شود.

در پمپ‌های گریز از مرکز حداکثر لزجت سیال بسته به نوع پمپ، از حدود ۵۲۰ تا ۷۶۰ سانتی استوک نباید تجاوز کند. به همین خاطر از این پمپ‌ها برای سیالات با ویسکوزیته بالا استفاده نمی‌شوند. نوع سیال عبوری از پمپ‌ها می‌تواند مایع خالص و یا مایع همراه با مقداری گاز و مواد جامد باشد، که از این رو این پمپ‌ها برای عبور سیالات یک یا چند فازه ساخته می‌شوند.

راندمان پمپ به موقعیت قرار گرفتن پرههای پمپ، فاصله آن از محفظه حلزونی شکل و سرعت حرکت محور بستگی دارد. زاویه دار قرار گرفتن پره‌های پمپها نیز در بالا بردن راندمان پمپ مؤثر است. مثلا چنانچه وضعیت پره‌های پمپ نسبت به مرکز به صورت عمودی باشد راندمان پمپ کمتر از زمانی است که پرهها بطور مایل بوده و در جهت حرکت مایع به صورت منحنی قرار گرفته باشند.

پمپ‌های گریز از مرکز اگر با خروجی بسته کار کنند، درجه حرارت مایع درون پوسته بالا می‌رود و سبب تولید بخار در قسمت داخلی پمپ می‌شود، در این حالت پمپ به ارتعاش می‌افتد که در چنین وضعی می‌گویند پمپ هوا گرفته است و می‌بایست حتما پمپ هواگیری شود.

این پمپ ها، بجز در طرح‌های خاص، غالبأ خود راه انداز نیستند و همواره می‌بایست لوله مکش پمپ از مایع پر باشد. پمپ‌های گریز از مرکز را نباید بدون مایع راه انداخت. برای بکار انداختن پمپ باید همیشه محفظه آن را از مایع مورد پمپاژ پر نموده و هوای محبوس در محفظه را خالی نمود که در مجموع به این عمل، آبگیری (Priming) می‌گویند. هرگاه پمپ در سطحی پایین تر از مخزن حاوی مایع مورد استفاده قرار بگیرد، لزومی به آبگیری نخواهد داشت. 

پمپ‌های گریز از مرکز دارای جریان مایع یکنواخت هستند. در این پمپ‌ها اگر لوله ی خروجی پمپ مسدود یا تنگ شود، فشار زیادی که برای ساختمان پمپ مضر باشد تولید نمی‌شود و بار آن به اندازه‌ای نمی‌رسد که موتور محرک پمپ را از کار بیندازد.

ساختمان پمپ‌های گریز از مرکز در ابتدا بسیار ساده بوده و فقط شامل پروانه، پوسته و محور بودند ولی به علت نیاز روز افزون به این پمپها، به سرعت تکامل یافته و ساختمان آن‌ها پیچیده تر شد و قطعات دیگری به آنها افزوده گردید.

 مشخصات پمپ‌های گریز از مرکز

  • دارای بهترین راندمان برای حجم زیاد و فشار پایین
  • دارای جریان تخلیه مایع بطور یکنواخت و دائم
  • برای سیالات با ویسکوزیته بالا مناسب نیستند
  • دارای دامنه کاربردی گسترده برای مصارف صنعتی و کشاورزی
  • دارای وسعت گسترده جهت پوشش دهی انواع دبی و ارتفاع تولیدی
  • دارای تنوع گوناگون در ساخت با خصوصیات مختلف
  • دارای ساختمان ساده‌ای هستند
  • دارای هزینه ساخت پایین و کاملا مقرون به صرفه
  • دارای هزینه تعمیرات و نگهداری نسبتا پایین
  • متناسب برای کار کردن با موتورهای برقی و موتورهای احتراقی
  • فضای کمتری را متناسب با قدرت تولیدی اشغال می‌کنند

 

گاهی اوقات پمپ‌های گریز از مرکز را ممکن است یک مرحله ای، دو مرحله‌ای و یا چند مرحله‌ای بسازند. این کار به منظور ایجاد و تامین فشار‌های بالا بکار گرفته می‌شود. بنابراین این دسته از پمپ‌ها شامل پمپ‌های یک طبقه (Single Stage) و چند طبقه (Multi Stage) می‌شوند که تعداد طبقات آنها با توجه به فشار مورد نیاز تعیین می‌گردد. 

در پمپ‌های چند مرحله ای، خروجی هر مرحله توسط یک کانال منحنی شکل به ورودی مرحله بعدی وصل می‌شود و فشار سیال در طی چند مرحله افزایش می‌یابد.

در پمپ‌های چند مرحله‌ای طراحی پروانه باید چنان با دقت صورت پذیرد که از اعمال نیروهای اضافی شعاعی و یا محوری در هر مرحله به آن پرهیز شود.

 انواع پمپ‌های جابجایی مثبت

  • پمپ‌های رفت و برگشتی (Reciprocating Pumps)
  • پمپ‌های گردشی (Rotary Pumps)

 پمپ‌های رفت و برگشتی

در این پمپ‌ها قسمت متحرک در یک فاصله معین به سمت عقب و جلو رفت و آمد می‌کند به همین خاطر پمپ را رفت و برگشتی می‌نامند. در این حالت انتقال سیال بصورت تناوبی انجام می‌گیرد. این پمپها مرز متحرکی داشته که سیال را به اجبار از طریق تغییر حجم انتقال می‌دهند. در آنها یک محفظه خالی باز شده و سیال از طریق قسمت ورودی مکیده می‌شود، سپس محفظه بسته شده و سیال با فشرده شدن از قسمت خروجی خارج می‌گردد.

پمپ رفت و برگشتی

پمپ رفت و برگشتی

پمپ‌های رفت و برگشتی دارای جریان غیر یکنواخت می‌باشند. همچنین ظرفیت آنها کم است و برای حجم پایین مناسب هستند اما فشار سیال را بخوبی بالا می‌برند. از آنها می‌توان برای انتقال هر نوع سیال با هر ویسکوزیته‌ای استفاده کرد.

پمپ‌های رفت و برگشتی نیاز به هواگیری (Priming) ندارند و اگر محفظه جابجایی از هوا پر شده باشد، پمپ می‌تواند مایع را از زیر به داخل بمکد.

عملکرد جابجایی مثبت در این پمپ‌ها باعث می‌شود که سرعت تخلیه آنها با سرعت محور موتور رابطه مستقیم داشته باشد. لذا برای کنترل و تنظیم سرعت تخلیه می‌بایست از موتور با سرعت متغیر استفاده کرد. برخی از پمپها بشکلی طراحی می‌شوند که در آنها بدون اینکه دور موتور تغییر داده شود، تخلیه را می‌توان با وسیله‌ای که موجب تغییر سرعت می‌شود تنظیم نمود.

پمپ‌های رفت و برگشتی را زمانی که شیر خروجی پمپ بسته است نباید راه اندازی نمود زیرا بر روی قطعات پمپ فشار وارد شده و ممکن است که منجر به سوختن الکتروموتور، از کار افتادن پمپ، ترکیدن محفظه، لوله‌ها و سایر معایب دیگر شود.

 انواع پمپ‌های رفت و برگشتی

  • پمپ پیستونی (Piston Pump)
  • پمپ پلانجری (Plunger Pump )
  • پمپ دیافراگمی (Diaphragm Pump)
انواع پمپ رفت و برگشتی

انواع پمپ رفت و برگشتی

پمپ پیستونی را می‌توان به عنوان پمپی تعریف نمود که براساس حرکت رفت و برگشتی در امتداد یک خط راست عمل می‌کند. این نوع پمپ‌ها در طرح‌ها و اندازه‌های مختلف ساخته شده و در بسیاری موارد از آنها استفاده می‌شود، بر حسب احتیاج می‌توان این پمپ‌ها را به طریقی ساخت که فشار زیاد بوجود آورند و یا اینکه فقط عمل انتقال مایعات را بدون ایجاد فشار انجام دهند.

در این نوع پمپها حرکت چرخشی میل لنگ تبدیل به حرکت رفت و آمدی پیستون در یک سیلندر می‌شود. با عقب رفتن پیستون در سیلندر، مکش ایجاد می‌شود و در نتیجه مایع از طریق یک شیر ورودی به سیلندر وارد می‌شود. با حرکت پیستون به طرف جلو دریچه ورودی بسته و مایع از طریق شیر خروجی به خارج هدایت می‌گردد. به همین خاطر در این نوع پمپ‌ها انتقال انرژی به سیال بصورت متناوب انجام می‌گیرد.

این پمپ تشکیل شده است از سیلندر، پیستون، سر سیلندر، دسته پیستون، رینگ پیستون، کاسه نمد و شیر ورودی و شیر خروجی. سیلندر باید به نحوی آب بندی شده باشد که مایع نتواند به خارج نشت نماید. هر حرکت رفت پیستون را یک ضربه و مسافتی را که پیستون طی می‌کند را طول ضربه می‌نامند. شیرهای ورودی و خروجی از نوع شیر یک طرفه بوده و طوری ساخته شده اند که در مراحل رفت و آمد پیستون، از ورود مایع داخل سیلندر به قسمت کم فشار و بالعکس جلوگیری کنند. بنابراین شیر‌های یک طرفه مخالف یکدیگر عمل می‌کنند. هنگامی که شیر ورودی باز است، شیر خروجی بسته و برعکس آن هنگامی که شیر خروجی باز است شیر ورودی بسته می‌باشد.

پمپ‌های پیستونی در انواع، یک طرفه و دو طرفه و نوع انگشتی پیستون محیطی و پیستون محوری (پمپ‌های پلانجری) وجود دارند.

در پمپ نوع یک طرفه همانطور که قبلا اشاره شد با حرکت پیستون به عقب در سیلندر، شیر ورودی باز و مایع وارد سیلندر می‌شود و سپس با حرکت پیستون به سمت جلو شیر ورودی بسته و مایع فشرده شده و توسط شیر خروجی خارج می‌گردد.

در پمپ نوع دو طرفه، مایع همزمان از یک طرف مکیده شده و از طرف دیگر تخلیه می‌شود. این عمل باعث می‌شود که ظرفیت پمپ دو برابر شود و سیال بطور دائم و یکنواخت از دهانه خروجی پمپ خارج گردد.

پمپ‌های نوع پلانجری عملکردی مشابه با پمپ‌های پیستونی دارند با این تفاوت که در آنها بجای پیستون، پلانجر در داخل سیلندر رفت و آمد می‌کند. در این پمپ‌ها از سه، پنج، هفت تا نه عدد پلانجر استفاده می‌شود. پلانجرها ممکن است روی پوسته بصورت‌های خطی، دایره‌ای (محوری، شعاعی) ردیف شده باشند. پمپ‌های پلانجری در هیدرولیک استفاده بیشتری دارند و به انواع مختلفی نظیر، نوع محوری با صفحه مایل و نوع محوری خمیده تقسیم بندی می‌شوند و جهت فشارهای بالا بکار گرفته می‌شوند. 

فرق میان پیستون و پلانجر در این است که، طول پیستون از طول ضربه کمتر است به عبارت دیگر طول پیستون کوتاه تر از مسافتی است که پیستون درون سیلندر طی می‌نماید، در حالی که طول پلانجر از طول ضربه بیشتر است و یا به عبارت دیگر طول پلانجر بیشتر از طول مسافت طی شده توسط آن می‌باشد. همچنین پیستون از سیلندر بیرون نمی‌آید ولی پلانجر از سیلندر بیرون می‌آید. از طرفی در پمپ‌های پیستونی، رینگ پیستون و درز بند که جهت آب بندی پیستون و سیلندر استفاده شده اند روی بدنه پیستون قرار دارند و همراه آن حرکت می‌کنند، اما در پمپ‌های پلانجری درز بند روی سیلندر قرار دارد و ثابت است.

 

در پمپ‌های دیافراگمی از یک دیافراگم لاستیکی و انعطاف پذیر استفاده می‌شود. به موجب این طرح، حرکت پیستون که داخل سیلندر با اصطکاک و فرسایش همراه است حذف می‌شود و در نتیجه از پمپ‌های دیافراگمی می‌توان برای انتقال سیالات حاوی ذرات خشن استفاده نمود. اما بدلیل اینکه دیافراگم فشار نسبتا کمی را می‌تواند تحمل کند از پمپ‌های دیافراگمی برای فشار‌های پایین استفاده می‌شود. دیافراگم توسط پلانجر که دارای حرکت رفت و برگشتی است، و بواسطه سیال هیدرولیک که عامل نیروی خارجی به دیافراگم می‌باشد، حرکت داده می‌شود.

در ورودی و خروجی این پمپ‌ها نیز از شیر یک طرفه استفاده می‌شود که کار آنها کاملا مخالف و برعکس یکدیگر می‌باشد. از این پمپ‌ها برای حجم زیاد نمی‌توان استفاده نمود همچنین برای شستشوی آنها نباید از بنزین استفاده کرد.

مشخصات پمپ‌های رفت و برگشتی

    • دارای بهترین راندمان برای حجم کم و فشار خروجی بالا
    • دارای جریان خروجی غیر یکنواخت
    • دارای سرعت کم
    • دارای ظرفیت کم، حداکثر تا حدود ۲۰۰ متر مکعب در ساعت
    • گران بودن نسبت به پمپ‌های گریز از مرکز
    • دارای راندمان بالا در صورت سرویس مرتب

چون در پمپ‌های رفت و برگشتی جابجا شدن مایع به طور متناوب انجام می‌گیرد لذا حرکت مایع در لوله خروجی به صورت حرکت نبضی خواهد بود. حرکت نبضی به لوله خروجی و حتی دستگاه‌های دیگری که در سر راه هستند، ضرباتی وارد می‌نماید. بنابراین باید تدبیری بکار برد که بتوان شدت ضربه ناشی از متناوب بودن جریان را کاهش داد. یکی از راه‌های کم کردن شدت ضربه، بکار بردن مخزن پر از هوا در سر راه خروجی پمپ‌های رفت و برگشتی است. در حرکت رفت پیستون و یا خروج مایع از پمپ، مقداری از مایع که تحت فشار است هوای مخزن را فشرده و به مخزن وارد می‌شود. در حرکت برگشت پیستون فشار مایع پایین می‌آید و هوای فشرده داخل مخزن، مقدار مایعی را که در حرکت رفت وارد مخزن شده بود به خارج می‌فرستد. در نتیجه مایع وارد لوله خروجی می‌شود و بدین وسیله از شدت ضربه ناشی از حرکت نبضی کاسته می‌شود.

مسئله مهم در بکار بردن مخزن هوا این است که امکان دارد هوای موجود در مخزن به مرور جذب مایع شده و از میزان آن کاسته شود. اگر این عمل همچنان ادامه یابد بدون اینکه هوای از دست رفته تأمین شود مخزن از هوا خالی شده و پر از آب می‌گردد و دیگر کار خود را انجام نخواهد داد. برای تأمین هوا بهتر است که در قسمت بالای مخزن یک شیر یک طرفه کار گذاشت.

یکی دیگر از راه‌های کم کردن شدت ضربه استفاده از پمپ‌های دو طرفه (دو ضربه‌ای) می‌باشد. پمپ‌های دو طرفه دارای شدت ضربه کم، ظرفیت دو برابر و جریان تقریبا یکنواخت در خروجی هستند، و به همین خاطر بیشتر از پمپهای یک طرفه (یک ضربه‌ای) بکار گرفته می‌شوند.

 پمپ‌های گردشی

پمپ‌های گردشی از جمله پمپ‌های با جابجایی مثبت می‌باشند که برای انتقال سیال از حرکت دورانی بهره می‌گیرند. این پمپ‌ها مناسب جهت روغن کاری و انتقال سیالات با ویسکوزیته بالا می‌باشند، و برای ظرفیت‌های کم و فشار متوسط مورد استفاده قرار می‌گیرند.

این پمپ‌ها از دو قسمت تشکیل شده اند که یکی جداره ثابت پمپ و دیگری قسمت دوار را شامل می‌شود. تقسیم بندی و نام گذاری پمپ‌های گردشی بر مبنای نوع قسمت دوار پمپ مشخص می‌گردد. قسمت دوار شامل یک محور گردان با عضو گردشی است که می‌تواند بصورت چرخ دنده‌ای یا تیغه‌ای یا پیچی و یا گوشواره‌ای باشد.

برخلاف پمپ‌های گریز از مرکز که مایع را با سرعت به قسمت خروجی پمپ هدایت می‌کنند، در پمپ‌های گردشی مقداری از مایع بین دنده‌های چرخ دنده پمپ به اصطلاح به تله می‌افتد. در اثر چرخیدن چرخ دنده‌ها یا تیغه‌ها یا پیچ ها، مایع به قسمت خروجی پمپ رانده می‌شود. به تله افتادن پمپ در بین دنده‌ها باعث کاهش سرعت مایع در خروجی می‌شود. اگر مایع پمپ شونده خاصیت روغن کاری داشته باشد، عمر پمپ‌های گردشی زیاد می‌شود.

در این پمپ‌ها نیز مانند پمپ‌های رفت و برگشتی چنانچه شیر مسیر لوله خروجی بسته باشد، فشار پمپ بالا رفته و باعث آسیب رسیدن به پمپ و شکستن لوله می‌شود.

در پمپ‌های گردشی فاصله بین اجزای گردنده و جداره ثابت بسیار کم می‌باشد و ساختمان آنها غالبأ طوری است که اجزای گردنده در دو جهت می‌توانند دوران نمایند و در نتیجه قسمت ورودی و خروجی پمپ بسته به نوع کار ممکن است عوض شوند.

این پمپ‌ها جهت کاربردهای صنعتی غالبا با موتور الکتریکی بکار گرفته می‌شوند. اما پمپ گردشی که با نیروی دست کار می‌کند نیز، تحت عنوان پمپ دستی، وجود دارد و یک کاربرد رایج آن در بشکه‌های ۵۵ گالنی (۲۰۸ لیتری) جهت تخلیه روغن از داخل بشکه می‌باشد.

 انواع پمپ‌های گردشی

  • پمپ چرخ دنده‌ای (Gear Pump)
  • پمپ گوشواره‌ای (Lobe Pump)
  • پمپ تیغه‌ای (Vane Pump)
  • پمپ پیچی (Screw Pump)
انواع پمپ گردشی

انواع پمپ گردشی

پمپ‌های چرخ دنده‌ای، متداولترین و پرکاربرد ترین نوع پمپ گردشی در صنعت می‌باشند. چرخ دنده مورد استفاده به دو صورت چرخ دنده خارجی (External Gear) و چرخ دنده داخلی (Internal Gear) ساخته می‌شود.

در پمپ‌های گردشی چرخ دنده خارجی، سیال پمپ شونده توسط دنده‌ها به فضای بین روتورها و پوسته پمپ کشیده شده و از دهانه خروجی به بیرون رانده می‌شود. از این رو سیال به سبب درگیر شدن دنده‌ها در یکدیگر نمی‌تواند به طرف دهانه مکش پمپ باز گردد.

از پمپ‌های چرخ دنده‌ای بیشتر برای سیستم‌های هیدرولیک، روغن کاری یاتاقان‌ها و رساندن سیال به نقاط مختلف یک ماشین استفاده می‌شود.

اگر چه رایج ترین عضو دوار مورد استفاده در پمپهای چرخ دنده‌ای از نوع ساده (Spur gear) است، اما انواع حلزونی (Helical gear) و جناغی (Herringbone gear) آن نیز در بسیاری از پمپها استفاده می‌شود. انتخاب دنده‌های حلزونی یا جناغی با طرح و شکل دندانه‌ها رابطه مستقیم دارند. دنده‌های حلزونی و جناغی دارای سرعت بیشتر و توان بهتر و ایجاد جریان سیال آرام تر می‌باشند و در پمپ‌های بزرگ با ظرفیت بالا بکار گرفته می‌شوند. اما چرخ دنده ساده برای اکثر کاربردها مناسب بوده و تعمیرات و نگهداری آنها اقتصادی تر است.

پمپ گردشی چرخ دنده داخلی از لحاظ ساختمان با پمپ گردشی چرخ دنده خارجی یا استاندارد کاملا متفاوت است. این نوع پمپ از دو دنده درگیر با هم تشکیل شده است. دنده بیرونی را دنده گرداننده و دنده داخلی را دنده گردیده و یا دنده هرزگرد پمپ می‌نامند. یک قطعه هلالی شکل دو دنده را از هم جدا نگه داشته و باعث کاهش جریان گردابی و افزایش بازده پمپ می‌شود. در برخی از مدلها این قطعه متحرک بوده و به پمپ اجازه میدهد تا در هر دو جهت کار کند.

هنگام کار چرخان داخلی، فضایی بین دندانه‌های هر دو دنده را در ناحیه دهانه ورودی باز می‌کند. سیال از دهانه ورودی کشیده شده و از قسمت هلالی عبور می‌کند. زمانیکه دنده‌ها دوباره در نزدیکی دهانه خروجی با هم تماس پیدا می‌کنند، سیال به خارج رانده می‌شود.

تعداد دندانه‌های چرخ دنده گرداننده از چرخ دنده دیگر کمتر است و چون گام دنده‌ها با هم برابر است، دنده‌های مذکور همیشه بدون هیچ اخلالی به راحتی با هم درگیر می‌شوند.

دنده گرداننده معمولا از فولاد، و دنده هرزگرد از فولاد یا یک فلز ترم دیگر ساخته می‌شود. پوسته پمپ معمولا بسته به طرح سازنده از چدن یا فولاد ساخته می‌شود. روتور‌ها نیز غالبا از جنس فولاد ضد زنگ ساخته می‌شوند. محور و دنده توسط یاتاقان نگه داشته می‌شوند. یاتاقانهای دو چرخ دنده در هنگام تولید به دقت مکان یابی می‌شوند تا امکان کار کرد نرم دنده‌ها را درون محفظه پمپ فراهم سازند. محور دنده هرزگرد خارج از مرکز دنده گرداننده قرار گرفته و تنها توسط کلاهک یا درپوش انتهایی نگه داشته می‌شود. 

پمپ‌های گردشی پیچی نیز دارای کاربرد وسیعی در صنایع مختلف می‌باشند اما بدلیل اینکه مکانیزم پایه این پمپ پیچیده می‌باشد لذا تولید آن پر هزینه بوده و همچنین در برابر مواد ساینده نیز بسیار آسیب پذیر می‌باشد. پمپ گردشی پیچی بصورتی که دارای دو عضو پیچی می‌باشد نیز ساخته می‌شود و می‌تواند حجم زیادی از روغن را به راحتی انتقال دهد. از پمپ گردشی پیچی جهت روغن کاری یاتاقان‌های کمپرسورهای گریز از مرکز استفاده می‌شود.

از آنجا که در عمل پمپ پیچی توسط روتور مرکزی یا روتور گرداننده به گردش در می‌آید، دو روتور هرزگرد درگیر با آن را نیز به حرکت در می‌آورد. هر دو روتور هرزگرد مشابه هم بوده و دندانه‌های آنها به گونه‌ای است که با روتور گرداننده درگیر می‌شوند. با چرخش روتور گرداننده سیال از یک طرف پمپ شده و از طرف دیگر تخلیه می‌شود. از آنجا که دنده‌های روتور گرداننده با روتور هرزگرد جفت می‌شوند، سیال در مجاری باز داخل ناحیه دنده‌ها به سمت خروجی پمپ به جلو رانده می‌شود.

پمپ گردشی تیغه‌ای یا پره‌ای طرز کار بسیار ساده‌ای دارد. با چرخش روتور، فاصله آن نسبت به خط مرکزی پمپ، به پرهها یا تیغه‌ها اجازه میدهد تا به سمت بیرون حرکت نموده و سیال را به داخل بکشاند. فضای باز بین پروانه و محفظه در پایین پمپ امکان حرکت سیال را در پمپ فراهم می‌سازد. زمانیکه پروانه به چرخش خود ادامه میدهد پرهها با نزدیک شدن به بالای پمپ به سمت عقب رانده می‌شوند. این تنگ شدن فضای داخل پمپ باعث رانده شدن سیال به بیرون از طریق دهانه خروجی می‌شود.

 

پمپ گردشی

پمپ گردشی

در این پمپ ها، تیغه‌ها یا پره‌ها از جنس نرم تری نسبت به پوسته ساخته می‌شوند. این پره‌ها کمتر ساییده شده و تعویض آنها نسبتا ارزان تمام می‌شود.

 مشخصات پمپ‌های گردشی

  • مناسب جهت انتقال سیالات غلیظ و با ویسکوزیته بالا (۶۵۰ سانتی استوک به بالا)
  • دارای فشار خروجی متوسط (۱۵۰ تا ۲۰۰ فوت)
  • دارای ظرفیت جریان کم (کمتر از ۲۰ گالن در دقیقه)
  • دارای جریان خروجی یکنواخت
  • مناسب جهت روغن کاری تجهیزات
  • مناسب جهت مایعات غیر ساینده

 نکاتی در مورد پمپ‌ها

  • دبی یا گذر حجمی (Flow Rate ): دبی یک پمپ (Q)، مقدار موثر حجم سیالی است که در واحد زمان از دهانه خروجی پمپ خارج می‌گردد. دبی پمپ همواره با ارتفاع تولیدی آن تغییر می‌کند.

مقادیری از دبی را که دارای اهمیت بیشتری هستند می‌توان بصورت زیر تعریف نمود:

  • دبی اسمی (Nominal Flow Rate ): دبی است که انتخاب پمپ بر اساس آن اس صورت می‌گیرد.
  • دبی بهینه (Optimum Flow Rate): دبی پمپ در نقطه‌ای که راندمان حداکثر است.
  • دبی حداقل (Minimum Flow Rate ): حداقل دبی مجاز جهت کار پمپ
  • دبی حداکثر (Maximum Flow Rate ): حداکثر دبی مجاز جهت کار پمپ.

واحد دبی در دستگاه متریک برحسب متر مکعب در ساعت یا دقیقه یا ثانیه، لیتر در ساعت یا دقیقه یا ثانیه، و در دستگاه انگلیسی بر حسب گالن در ساعت یا دقیقه یا ثانیه، فوت مکعب در ساعت یا دقیقه یا ثانیه، بیان می‌گردد.

بنابر گفته‌های فوق، مقدار مایعی را که پمپ در یک مدت معین جابجا می‌کند، ظرفیت پمپ نامند. نکته مهم این است که پمپ، مایع را تحت چه فشاری و یا تا چه ارتفاعی جا به جا می‌کند.

  • ارتفاع (Head ): بالاترین سطح آب رسانی پمپ را ارتفاع (Head) پمپ نامند. ارتفاع کل یک پمپ حاصل مقدار قدرت مفیدی است که بوسیله پمپ به واحد وزن سیال منتقل می‌شود. مقادیری از ارتفاع را که دارای اهمیت بیشتری هستند می‌توان بصورت زیر تعریف نمود:
  • ارتفاع اسمی (Nominal Head): ارتفاعی که بر اساس آن پمپ سفارش داده می‌شود.
  • ارتفاع بهینه (Optimum Head): ارتفاعی که در آن راندمان پمپ حداکثر است.
  • ارتفاع قطع (Shot – Off Head): ارتفاعی که در آن دبی صفر است.
  • ارتفاع مکش (Suction Head ): ارتفاع مایع در مکش پمپ (فاصله مایع از سطح بالاتر تا مرکز محور پمپ)
  • عمق مکش (Suction Lift ): فاصله مایع از سطح پایین تر تا مرکز محور پمپ.
  • ارتفاع رانش (Discharge Head): ارتفاع آب رسانی پمپ (فاصله محور پمپ تا سطح بالایی مایع پمپ شده).
  • مجموع ارتفاع (Total Head): فاصله بین سطح آب مکش شده تا سطح آب پمپ شده.

واحد ارتفاع در دستگاه متریک بر حسب متر و در دستگاه انگلیسی بر حسب فوت است.

  • توان مصرفی (Power Input ): توان مصرفی یا توان روی محور (Shaft Horse Power)، عبارت است از توانی که ماشین محرک روی محور پمپ قرار می‌دهد.
  • توان مفید (Useful Power ): توان مفید با توان خروجی (Output Power)، عبارت است از توانی که بوسیله پمپ به سیال داده می‌شود.

اختلاف بین توان مصرفی و توان مفید ناشی از وجود تلفات مختلف نظیر تلفات هیدرولیکی و مکانیکی در داخل پمپ می‌باشد.

  • راندمان کل پمپ: راندمان کل پمپ، نسبت بین توان مفید به توان مصرفی پمپ است.

 پدیده کاویتاسیون (Cavitation)

آب یا هر مایع دیگری، در هر درجه حرارتی، به ازای یک فشار معین تبخیر می‌گردد. بعنوان مثال آب در فشار اتمسفر در کنار دریا در ۱۰۰ درجه سانتیگراد و یا در فشار ۲/۰ اتمسفر در ۲۰ درجه سانتیگراد تبخیر می‌شود.

هرگاه در حین عبور جریان مایع از داخل پروانه یک پمپ، فشار در نقطه‌ای از فشار تبخیر مایع در درجه حرارت مربوطه کمتر شود، حباب‌های بخاری بوجود می‌آیند که همراه مایع به نقطه‌ای دیگر با فشار بالاتر حرکت می‌کنند، اگر در محل جدید فشار مایع به اندازه کافی زیاد باشد، حبابهای بخار در این محل مجددأ تقطیر شده و در نتیجه ذراتی از مایع از مسیر اصلی خود منحرف شده و با سرعت فوق العاده زیاد به اطراف و از جمله پرهها برخورد می‌نمایند. در چنین مکانی، بسته به شدت برخورد، سطح پره‌ها خورده شده و متخلخل می‌گردد. به این پدیده در اصطلاح کاویتاسیون می‌گویند.

کاویتاسیون در پمپ

کاویتاسیون در پمپ

پدیده کاویتاسیون برای پمپها بسیار خطرناک بوده و ممکن است پس از مدت کوتاهی پروانه را از بین ببرد. لذا باید از رخ دادن چنین پدیده‌ای در پمپ‌ها جلوگیری شود.

در پمپ‌های سانتریفیوژ، به هنگام ورود مایع به داخل پروانه، به علت افزایش سرعت، فشار به طور موضعی پایین می‌آید و در نقطه‌ای نزدیک دهانه ورودی پروانه، فشار به حداقل مقدار خود می‌رسد. اگر در این نقطه (نقطه فشار مینیمم)، فشار موجود از فشار تبخیر مایع بیشتر باشد، مایع در طول حرکت خود در داخل پروانه همواره در یک فاز باقی مانده و پدیده کاویتاسیون رخ نخواهد داد.

کاویتاسیون در پمپها همراه با صداهای منقطع شروع شده و سپس در صورت ادامه ی کاهش فشار در دهانه ورودی، به شدت این صداها افزوده می‌شود. صدای کاویتاسیون مخصوص و مشخص بوده و شبیه برخورد گلوله به یک سطح فلزی می‌باشد. همزمان با تولید این صداها پمپ نیز به ارتعاش در می‌آید و در انتها این صداهای منقطع تبدیل به صداهای دائم و شدید می‌گردد و در همین حال نیز دبی ماشین به شدت کاهش می‌یابد و یا قطع می‌گردد. به هنگام وقوع پدیده کاویتاسیون راندمان پمپ نیز کاهش می‌یابد.

خوردگی‌های شدید فلز توسط کاویتاسیون، در محل بوجود آمدن حباب‌های بخار نیست، بلکه هنگامی که این حباب‌ها همراه با جریان به نزدیک محل خروج از پروانه برسند، در اثر افزایش فشار به یکباره و به شدت تقطیر می‌شوند. تقطیر ناگهانی حباب‌های بخار موجب کوچک شدن ناگهانی فضای اشغالی توسط بخار می‌گردد و در این حالت ذراتی از مایع که در همسایگی این ابر بخار قرار گرفته اند مجبور به پر نمودن این فضای خالی خواهند شد، این ذرات در اثر اختلاف فشار زیاد، دارای سرعت فوق العاده بالا (تا چند ده متر بر ثانیه) و همچنین فرکانس بالا (بین ۲۰۰۰۰ تا ۲۵۰۰۰ هرتز) می‌باشند. برخورد مداوم چنین ذراتی با سرعت و فرکانس بالا به سطح پره، سبب کندگی فلز و از بین رفتن آن می‌گردد و در این محل است که خوردگی‌های شدید به چشم می‌خورد.

در پمپهایی که در آنها سرعت دورانی با دبی تولیدی با درجه حرارت بالا باشد (مانند پمپ‌‌های تغذیه دیگهای بخار)، پدیده کاویتاسیون حتی در یک زمان کوتاه می‌تواند ضایعات شدیدی را موجب گردد.

فلزات مختلف در برابر کاویتاسیون مقاومت‌های گوناگونی را از خود نشان میدهند و به طور کلی تا به امروز هیچگونه فلزی یافت نشده که بتواند در مقابل کاویتاسیون بطور کامل مقاومت نشان دهد. مقاومت فلزات در مقابل کاویتاسیون بستگی به پارامترهای مختلفی همچون نحوه ساخت و تولید فلز، سطح فلز، آلیاژهای بکار رفته، یکنواخت بودن فلز در موقع ریخته گری یا عملیات حرارتی و در نهایت درجه مقاومت فلز در مقابل خستگی دارد.

 

 ارتفاع مثبت خالص مکش (NPSH (Net Positive Suction Head

عبارت است از فشار کل سیال در دهانه مکش پمپ که نسبت به فشار تبخیر سیال در درجه حرارت پمپاژ سنجیده می‌شود. واحد آن در دستگاه متریک برحسب متر و در دستگاه انگلیسی بر حسب فوت می‌باشد.

منحنی عملکردی پمپ

منحنی عملکردی پمپ

 دو ارتفاع مثبت خالص مکش تعریف می‌شود:

– NPSH audit: فشار موجود سیال در دهانهء مکش پمپ است.

– NPSH req: حداقل فشار مورد لزوم سیال در دهانهء مکش پمپ است تا از بروز کاویتاسیون جلوگیری شود.

برای اینکه تحت هیچ شرایطی پمپ کاویتاسیون ننماید لازم است همواره به ازاء تمام دبی‌ها، NPSH avail بزرگتر یا مساوی NPSH req باشد. برای بالا بردن NPSHavail، راههای زیر پیشنهاد می‌شود:

  • سرعت سیال در ورود به پمپ کوچک انتخاب شود.
  • تحت فشار قرار دادن منبع مکش و یا بطور کلی سیستم که سبب افزایش فشار مکش پمپ خواهد شد.
  • در مواردی که درجه حرارت سیال مورد پمپاژ بالا است، بعنوان مثال در پمپ‌های تغذیه دیگ بخار و یا سیستم‌های حرارت مرکزی، همواره منبع تغذیه باید بالاتر از پمپ و تحت فشار قرار گیرد.
  • کاهش تلفات در لوله مکش، برای این منظور قطر لوله مکش را در صورت لزوم بزرگتر از لوله رانش انتخاب می‌کنند و همچنین هیچگاه شیر تنظیم دبی نباید بر روی لوله مکش قرار گیرد.

برای کاهش NPSH req، راه‌های زیر پیشنهاد می‌شود:

  • انتخاب پمپ با سرعت دورانی کمتر
  • استفاده از پروانه با ورودی خاص.
  • تقسیم جریان بین چند پمپ و یا استفاده از پمپی با دو دهانه ورودی

ضربه قوچ در پمپ‌ها (Hammering)

هرگاه در مداری با خطوط لوله طولانی به عللی سرعت سیال بطور ناگهانی تغییر کند، موج‌های فشاری در سیستم بوجود خواهند آمد. این موج‌ها می‌توانند فشاری چندین برابر فشار کار سیستم را تولید کنند و موجب بوجود آمدن تنش‌های بسیار زیادی در اجزا مدار شده و در بدترین حالات قادر به ترکاندن لوله‌ها، پوسته پمپ و شکستن اتصالات گردند. بنابراین تغییر سرعت ناگهانی سیال باعث ایجاد ضربه‌ای بزرگ می‌گردد که به آن، ضربه قوچ (Hammering) می‌گویند.

 همواره لازم است تا شرایط ایجاد ضربه قوچ شناخته شده و تا حد ممکن از بروز آن جلوگیری شود. از عوامل ایجاد ضربه قوچ می‌توان به موارد ذیل اشاره کرد:

  • تغییر سرعت دورانی ناگهانی پمپ‌ها
  • از کار افتادن موتور به علت قطع برق
  • باز و بسته شدن سریع شیر‌ها
  • عملکرد نادرست شیر‌های یک طرفه و یا شیر‌های کنترل
  • مسدود شدن ناگهانی مسیر حرکت جریان در پمپ به علت وجود یک جسم خارجی
  • بروز اشکال در محور پمپ و یا قفل شدن یاتاقان‌ها و یا هر اشکالی دیگر که منجر به از کار افتادن پمپ شود
  • از بین رفتن پروانه پمپ، در اثر کاویتاسیون
  • عدم دقت در پر کردن خطوط لوله خالی به هنگام راه اندازی مجموعه
  • خاموش کردن و راه اندازی ناصحیح پمپ‌ها
  • عدم طراحی صحیح سیستم لوله کشی

 از جمله اقدامات حفاظتی در مقابل ضربه قوچ می‌توان به موارد ذیل اشاره کرد:

  • طراحی لوله رانش بر اساس سرعت‌های کم. هر چه سرعت کمتر باشد، تاثیر ضربه قوچ نیز کمتر خواهد بود.
  • افزایش ممان اینرسی پمپ با اضافه نمودن چرخ طیار (Flywheel) بر روی محور موتور محرک که مانع از کاهش سریع سرعت پمپ شده و از افزایش یا کاهش بسیار زیاد فشار جلوگیری می‌کند. این روش برای تاسیسات کوچک پمپاژ و خطوط لوله حداکثر تا ۳ کیلومتر مقرون به صرفه است.
  • استفاده از لوله کنار گذر (Bypass) همراه با شیر یک طرفه. این روش فقط برای تاسیساتی بکار میرود که ارتفاع تولیدی پمپ زیاد نباشد.
  • نصب مخازن سرج به عنوان یک منبع موج گیر بر روی لوله رانش پمپ
  • نصب مخزن هوا به عنوان یک میرا کننده نوسانات فشار بر روی لوله رانش پمپ
  • استفاده از شیر‌های یک طرفه در خطوط رانش پمپ جهت جلوگیری از حرکت معکوس جریان.
  • نصب شیر‌های کنترل فشار (شیر اطمینان) که در فشار‌های بالا باز شده و با خارج سازی مقداری سیال باعث کاهش فشار می‌شوند.
  • نصب شیر‌های خلاء در نقاطی از لوله که امکان تبخیر آب به علت موجهای با فشار منفی وجود دارد. هنگامی که فشار از میزان معینی پایین تر بیایید این شیر‌ها باز شده و مقداری هوا وارد سیستم می‌شود.
  • نصب ترمز‌های زبانه دار بر روی محور پمپ که مانع از چرخیدن آن در جهت عکس به هنگام معکوس شدن جریان می‌شود. استفاده از این وسیله در پمپ‌های کوچک توصیه نمی‌شود.

 

به هم بستن پمپ‌ها

اگر استفاده از یک پمپ به تنهایی نتواند دبی با ارتفاع مورد نیاز را تامین کند، آنگاه از دو یا تعداد بیشتری پمپ در مجموعه استفاده می‌شود. بطور کلی اتصال پمپ‌ها به یکدیگر در دو حالت سری و موازی صورت می‌پذیرد.

به هم بستن پمپ‌ها بصورت سری برای بالا بردن فشار تولیدی در ازاء یک دبی معین صورت می‌گیرد. در این حالت دبی کل مجموعه از پمپ‌ها عبور کرده و در هر مرحله فشارش افزایش می‌یابد. بنابراین اگر در جاهایی لازم باشد مایع به ارتفاع بالا پمپ شود و یا افت فشار در خط زیاد گردد و فشار بالا مورد نیاز باشد می‌توان با بستن پمپ‌ها بصورت سری فشار کل را افزایش داد.

استاندارد API 2026

مقاله قبلی

مدیریت خرید خارجی و سفارشات

مقاله بعدی

شما همچنین ممکن است دوست داشته باشید

نظرات

پاسخ دهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد.