طبقه بندی پمپ ها


اصل افزایش انرژی
اولین روش طبقه بندی بر این اساس است که انرژی به سیال افزوده می شود. دو کلاس گسترده پمپ ها شامل پمپ دینامیکی و پمپ جابجایی مثبت می شود. در ادامه توضیحاتی را در مورد پمپ دینامیکی بیان خواهیم کرد.

در پمپ های دینامیکی که اصطلاحا روتودینامیک نیز نامیده می شوند جهت افزایش سرعت مایع، انرژی به طور پیوسته به آن افزوده خواهد شد. همچنین با کاهش سرعت سیال شاهد افزایش فشار آن خواهیم بود. اگرچه انواع مختلفی از پمپ ها با کاربری خاص وجود دارد که در این طبقه بندی جای می گیرند اما این طبقه بندی در اکثر موارد، پمپ های گریز از مرکز را شامل می شود.

اما قبل از پرداختن به پمپ های گریز از مرکز قصد داریم تا توضیحی مختصر در مورد پمپ های کفکش بدهیم. در پمپ های کفکش با توجه به ماهیت مستغرق بودن در سیال موضوع عمق مکش مطرح نیست و به همین دلیل در صنایع و کاربردهای مختلف به طور گسترده مورد بهره برداری قرار می گیرد. از جمله این پمپ ها می توان به پمپ کفکش توان و پمپ کفکش راد اشاره کرد.


پمپ های گریز از مرکز چگونه کار می کنند؟
بدون اینکه به جزئیات غیرضرروی توجه نماییم باید گفت که پمپ سانتریفیوژ را می توان متشکل از یک پروانه متصل و گردان همراه با شفت و محفظه ای دانست که پروانه را احاطه نموده است. در پمپ سانتریفیوژ، مایع توسط فشار اتمسفر یا مقداری فشار بالادستی، به قسمت ورودی محفظه پمپ وارد می شود. با چرخش پروانه، مایع مذکور به سمت خروجی پمپ حرکت کرده و این موضوع باعث به وجود آمدن یک منطقه خالی یا کاهشی فشار در پروانه خواهد شد. به علت اینکه فشار ورودی محفظه پمپ از فشار کاهش یافته در ورودی پروانه بیشتر است و همچنین برای پر کردن فضای خالی درون پروانه، مقداری مایع اضافی به آن تحمیل می شود. در صورتی که خط لوله منتهی به ورودی پمپ شامل یک گاز غیرقابل میعان مانند هوا باشد در آن صورت کاهش فشار در ورودی پروانه تنها موجب انبساط گاز شده و فشار مکش نخواهد توانست مایع را به ورودی پروانه تحمیل کند. در نتیجه این فرآیند، عمل پمپاژ رخ نخواهد داد مگر اینکه گاز در ابتدا حذف شده باشد. از این فرآیند تحت عنوان هواگیری پمپ نیز یاد می شود.

در صورتی که پمپ های سانتریفیوژ به صورت فیزیکی در سطحی بالاتر از مایع پمپ شونده قرار بگیرند به طور ذاتی خودمکش نخواهند بود. البته این موضوع استثنایی دارد که آن هم مربوط به یک نوع خاص از پمپ های گریز از مرکز می شود که نام پمپ سانتریفیوژ خود راه انداز یا خودمکش را روی آنها گذاشته اند. این موضوع بدین معنی می باشد که لوله کشی مکش و قسمت های ورودی پمپ های سانتریفیوژی که از نوع خودمکش نیستند باید با مایع غیرقابل تراکم پر شوند و قبل از راه اندازی پمپ، تخلیه هوا و سایر گازهای غیرقابل میعان در آن انجام بگیرد. طراحی پمپ های خودمکش در ابتدا جهت حذف هوا و سایر گازهای موجود در خط مکش بوده و بعدها برای انجام پمپاژ به شیوه معمول نیز استفاده شده است. در صورت وجود بخارات متصاعد از مایع در حال پمپاژ در سمت مکش پمپ، عمل کاویتاسیون اتفاق می افتد که می تواند موجب وارد آمدن صدمات جبران ناپذیری به پمپ شود. این پدیده همچنین ممکن است باعث این شود که قابلت هواگیری پمپ نیز از بین برود.

پس از اینکه مایع به پروانه رسید مایع ورودی به پمپ در امتداد پره های پروانه حرکت کرده و به مقدار سرعت آن در حین پیش روی افزوده خواهد شد. پره های یک پمپ سانتریفیوژ معمولا با انحنای Backward یا همان رو به عقب نسبه به جهش چرخش قرار گرفته اند. البته برخی از انواع خاص پروانه های پمپ دارای پره های می باشند که به جای برخورداری از انحنا، صاف هستند. درجه انحنای پره ها و تعداد آنها در کنار سایر عوامل، شکل و همچنین مشخصات منحنی عملکردی پمپ را تعیین می کنند.


زمانی که مایع، لبه بیرونی پره پروانه را ترک می کند، وارد محفظه ای خواهد شد که در آنجا گسترش سطح مقطع اتفاق افتاده است. در اغلب پمپ ها این منطقه گسترش یافته، با جریان اضافی که به وسیله پره های پروانه در حال چرخش به طور مستقیم به داخل محفظه وارد می شود، جبران خواهد شد. به همین دلیل، ناحیه ای در طول مسیر جریان وجود دارد که در آن بخش از بدنه، فشار و سرعت به حالت Neutral موجود هستند.

در صورت تداوم مسیر جریان در بخش باقی مانده محفظه، طراحی محفظه این موضوع را تضمین خواهد کرد که سطح مقطع گذرگاه جریان همراه با حرکت مایع از میان آن افزایش پیدا کند. افزایش سطح همراه با حرکت مایع از میان مسیر محفظه باعث ایجاد یک فرآیند دیفیوژن می شود که این موضوع کاهش سرعت مایع را در پی خواهد داشت. طبق معادله برنولی با کاهش انرژی جنبشی، انرژی پتانسیل افزایش پیدا کرده و موجب افزایش فشار مایع در کنار کاهش سرعت آن خواهد شد. این افزایش فشار توام با کاهش سرعت در تصویر نشان داده می شود.


@image


پمپ گریز از مرکزی که در سرعت ثابت و با قطر پروانه ثابت در حال کار کردن است، فشار یا هد تفاضلی را تولید خواهد کرد. هد معمولا در واحد فوت یا متر و به شکل مختصر TH (هد کلی) بیان می شود. با مشاهده منحنی مشخصه هد-دبی مشخص است که میزان هد تولیدی با نرخ جریان (دبی) یا ظرفیت ارائه شده توسط پمپ متغیر خواهد بود. همچنین هد پمپ با دبی رابطه عکس داشته و کاهش هد پمپ موجب بیشتر شدن دبی خواهد شد. متناوبا، افزایش هد پمپ نیز موجب کاهش یافتن دبی می شود. ظرفیت پمپ به طور معمول در واحد گالن در دقیقه (gpm) و یا برای پمپ های بزرگتر در واحد فوت مکعب بر ثانیه بیان خواهد شد. معادل های متریک با توجه به اندازه پمپ، متر مکعب بر ثانیه، لیتر بر ثانیه و یا متر مکعب بر ساعت هستند.

محفظه پمپ گریز از مرکز دارای انواع مختلفی می باشد که یکی از آنها نوع حلزونی است. در محفظه حلزونی یک آب شکن یا cutwater وجود دارد که جدایش جریان در آن اتفاق خواهد افتاد. با خروج جریان از پروانه و حرکت آن در پیرامون محفظه حلزونی، میزان فشار افزایش پیدا می کند. افزایش فشار مایع با حرکت آن در اطراف محفظه توام شده و معمولا باعث ایجاد نیروی شعاعی فزاینده در هر نقطه ای واقع بر روی محیط پروانه (به دلیل فشار وارده بر ناحیه پروجکت شده آن) می شود. مجموع چنین نیروهایی شعاعی در نهایت به تولید یک نیروی شعاعی خالص منجر خواهد شد که می بایست توسط شفت و سیستم یاتاقان شعاعی موجود در پمپ تحمل گردد. همچنین یاتاقان شعاعی باید بتواند بار تولیدی توسط وزن شفت و پروانه را تحمل نماید.

مقدار بارهای اعمالی بر روی مجموعه یاتاقان شعاعی که به وسیله پمپ تولید می شود با عملکرد پمپ در نقاط مختلف روی نمودار عملکردی آن متغیر می باشد؛ به این شکل که حداقل نیروی شعاعی مربوط به نقطه بهترین راندمان (BEP) خواهد بود. عملکرد در نقاط سمت راست یا چپ نقطه BEP نسبت به حالت عملکردی بار شعاعی بزرگتری را در نقطه BEP تولید می کند. این موضوع به ویژه در پمپ های دارای محفظه تک حلزونی مشهود تر می باشد.

یکی از نشانه هایی که در مورد وجود بار شعاعی بیش از اندازه وجود دارد مربوط به تغییر شکل بیش از حد شفت و خرابی زودهنگام مکانیکال سیل و یاتاقان اشاره نمود. عملکرد مداوم پمپ در یک جریان حداقلی، یکی از شایع ترین علل این نوع خرابی است. از آنجایی که در یاتاقان های دارای اجزای غلتشی، عمر یاتاقان با توان سوم بار یاتاقان رابطه عکس دارد، عملکرد پمپ در شرایط کاملا دور از نقطه BEP می تواند موجب کاهش شدید طول عمر یاتاقان شود.

بنابراین در خرید انواع پمپ از جمله پمپ کفکش باید به این موارد دقت کنید تا پمپ خریداری شده شما طول عمر بالاتری را داشته باشد. از جمله پمپ های باکیفیت حال حاضر بازار می توان به پمپ کفکش توان و پمپ کفکش راد اشاره داشت.

دیفیوزر یک چیدمان محفظه بسیار پیچیده تر است که شامل مسیرهای چند جداگانه جریان در اطراف محیط پروانه می شود. مایع خروجی از پره های پروانه به جای داشتن حرکت کامل حول حاشیه محفظه، مشابه آنچه در پوسته تک حلزونی انجام می شود، تنها وارد نزدیک ترین کانال جریان در محفظه دیفیوزر خواهد شد.

مقاله مرتبط


پمپ چیست؟

به بیان ساده پمپ ماشینی است که برای حرکت دادن سیال از طریق سیستم لوله کشی و بالا بردن فشار آن استفاده می شود.

پمپ های جابه جایی مثبت

برخی از موارد کلیدی که منجر به انتخاب پمپ جابجایی مثبت به جای پمپ سانترفیوژ می شود، در زیر آورده شده است:

انواع اصلی پمپ های رفت و برگشتی

پنج نوع اول (پره ای لغزشی (کشویی)، روتور سینوسی، با پروانه ای انعطاف پذیر، با لوله انعطاف پذیر، حفره پیش رونده)، پمپ های روتاری تک روتوره هستند. پنج نوع بعدی (دنده ای خارجی، دنده ای داخلی، لوب گردشی، Circumferential Pump، Multiple Screw) نیز پمپ های دوار چند روتوره می باشند. سه مورد آخر (پیستونی، پلانجری، دیافراگمی) نیز جز پمپ های رفت و برگشتی به شمار می روند.

توضیحاتی درباره پمپ های جابه جایی مثبت

پمپ های جابه جایی مثبت دراای انواع گوناگونی بوده که از جمله آنها می توان به پمپ های پریستالتیک یا دیافراگمی اشاره داشت. این نوع پمپ ها به دلیل طراحی منحصر به فردی که دارند عملا فاقد آب بند بوده و در نتیجه به آب بندی شافت نیازی نخواهند داشت.