NPSH در پمپ چیست؟

Net Positive Suction Head (NPSH) اصطلاح یا کلمه NPSH در واقع یک فشار مورد نیاز یا در دسترس است که جهت برقراری یک نیرو که توانایی ارسال مقدار معینی از مایع از بین لوله های ورودی به درون چشم پروانه ، سیلندر یا بدنه پمپ را دارد.

NPSH یا هد مکش مثبت خالص، احتمالا بارزترین مفهوم هیدرولیک پمپ است که به درستی درک نشده است. درک این مفهوم بسیار مهم است، زیرا مسائل NPSH جزو شایع ترین علل پمپ ها بوده و اغلب نیز به اشتباه برای مشکلاتی کاملا غیر مرتبط با آن ها مقصر شناخته می شوند.

کارکرد NPSH پمپ

اگر سطح مخزن ورودی بالای خط مرکزی پمپ و سطح مایع آن تحت فشار اتمسفر قرار بگیرد، NPSH آن اینگونه تعریف می شود: حاصل تفریق مجموع فشار هواسنج و ارتفاع استاتیکی (ساکن ) ورودی از ارتفاع استاتیکی تلفات در لوله ورودی و فشار بخار مایع که تماما بر حسب فوت مایع جا به جا شده بیان می گردد. تعیین مقادیر NPSH به وسیله کارخانه سازنده و براساس آزمایشات و تصحیح مرتب شده آنها نسبت به خط مرکزی پمپ مربوطه تعیین می گردد.

یکنواخت شدن جریان پمپ با NPSH

برای اینکه جریان موجود در پمپ دارای حالت یکنواختی شود، NPSH را به صورت فوت مایع جا به جا شده که همان فشاری است که برحسب پوند بر اینچ مربع بوده و در جهت تولید نیرویی که توانایی جا به جایی مایع درون پمپ را دارد، بیان می شود.

پدیده کاویتاسیون در پمپاژ تاسیسات

اگر موقعیتی وجود داشته باشد که عمق مکش یا عمق بالا کشیدن به صورتی غیر طبیعی افزایش یابد یا میزان NPSH(av) در دسترس کافی نباشد، امکان پیدایش کاویتاسیون یا کاویتیشن در تاسیسات پمپاژ بیشتر خواهد بود. پدیده کاویتاسیون هنگامی رخ می دهد که حباب های بخار شکل گرفته و همراه با پروانه حرکت کنند. با حرکت حباب های بخار در طول پره پروانه، فشار اطراف حباب ها شروع به افزایش می کند. 

هنگامی که به نقطه ای برسیم که در آن فشار درونی آن باشد حباب متلاشی می شود این نوع فروپاشی به صورت خارجی رخ نمی دهد، بلکه در داخل آن اتفاق می افتد. لازم به ذکر است که فروپاشی حباب به صورت تکی اتفاق نمی افتد، بلکه توسط فروپاشی صدها حباب دیگر در نقطه ای بر روی هر پره ی پروانه احاطه شده است.

راه حل در ایجاد پدیده کاویتاسیون

بنابراین موقعی که کاویتاسیون در پمپ بوجود می آید ، دو راه حل وجود دارد:

1. کاهش NPSH مورد نیاز
2. افزایش NPSH در دسترس

برای جستجوی بهبود مشکل کاویتاسیون ، جالب است که بدانیم اغلب پمپ ها به علت اختلاف کمتر از چند فوتی بین NPSH و NPSHR دچار این مشکل می شوند. در نتیجه بندرت لازم می شود که یک تغییر بزرگ را برای حذف مسئله انجام دهیم.

چه زمانی باید فشار داخل مخزن به فوت مایع جا به جا شده تبدیل شود؟

اگر مخزن ورودی پمپ سربسته بوده و تحت فشار غیر از فشار اتمسفر که شامل فشاری بالاتر از فشار اتمسفر یا خلا که به صورت فشار منفی معرفی می شود، قرار داشته باشد باید فشار داخل مخزن قبل از آنکه در معادله NPSH قرار داده شود ، به فوت مایع جا به جا شده تبدیل گردد.

NPSH مورد نیاز برای پمپ

در حدود 20 سال است که هر سازنده معتبر پمپ، موافق انجام یک آزمایش (تست) انفرادی استاندارد برای تعیین NPSH مورد نیاز می باشد. این آزمایش ، مقدار NPSH مورد نیاز پمپ را بر پایه 3 درصد اتلاف ارتفاع  تعیین می کند. به عبارت دیگر ، این مقدار انرژی رسیده  به یک پمپ است که کاهشی در ارتفاع کلی بوجود می آورد که 3درصد بیشتر نیست. این آزمایش های کارخانه ای در یک دبی ثابت مطابق با استاندارد های انستیتوی هیدرولیک انجام می شوند و یک منحنی را نتیجه می دهند.

چند پمپ اختصاصی با کاربردهای حساس، وجود دارد که NPSH مورد نیاز را برای 1 درصد اتلاف ارتفاع تعیین می کنند. خیلی بندرت پیش می آید که NPSH مورد نیاز در نقطه کاویتاسیون اولیه مورد تقاضا باشد در این نقطه ، اولین حباب بوجود می آید که بوسیله وسایل تقویت صدای خاص به گوش می رسد. باید تاکید کرد که این دو مورد (1درصد اتلاف ارتفاع و کاویتاسیون اولیه)،جز استاندارد اکثریت وسیعی از انواع پمپ های صنایع نیستند و فقط مربوط پمپ های خاص می شوند.

همه سازندگان، پمپ های استاندارد خود را با NPSH تعیین شده بوسیله آزمایش، در اتلاف ارتفاع 3 درصد د رنظر می گیرند. در نتیجه ، هر سازنده بزرگ پمپ ، می تواند NPSH مورد نیاز پمپ خود را در شرایط ارتفاع و دبی خاص تعیین کند. به هر حال مهم است بدانیم که اگر NPSH پمپ به مقدارتعیین شده NPSH برسد ، در پمپ کاویتاسیون بوجود می آید . اما علائم به وجود آمده (مانند سرو صدا،ارتعاش و پروانه معیوب ) با مشکل آشکار میشوند و زیان بهره برداری د رمدت زیاد، حداقل است.در برخی از موارد ، برای مبارزه با کاویتاسیون ، کاهش NPSHR پمپ راه چاره است. در اینجا راه های معدودی وجود دارد.

راه های کاهش NPSHR پمپ

1. افزایش سطح چشمی پروانه
2. نصب یک چرخ در مکش پمپ
3. استفاده از پروانه دو مکشی
4. استفاده از یک پمپ با سرعت کمتر
5. استفاده از پمپ های دبی پایین تر
6. استفاده از یک پمپ بوستر پمپ
7. NPSH در دسترس از سیستم

افزایش سطح چشمی پروانه

بعنوان یک گزینه، این افزایش باعث بوجود آمدن اغتشاش بیشتر می شود که می توان آنرا با وارد کردن فشار های بازگشت سیال رفع کرد. فقط این کار را باید در وهله آخر انجام داد و مستلزم طراحی کامل سازنده پمپ است (آخرین راه چاره است)

نصب یک چرخ در مکش پمپ

خیلی اندک از سازندگان پمپ، از این چرخ ها استفاده می کنند . کاربرد علمی این گزینه، خیلی محدود است. حتی در استفاده اندک از این چرخ ها نیز باید جانب احتیاط را گرفت. زیرا آنها در دبی های پایین بر عملکرد پمپ تاثیر می گذارند.

استفاده از پروانه دو مکشی

مایع درون پروانه و از میان دو چشمی مقابل هم جریان می یابد. یک پروانه دو مکشی، دارای تقریبا 67 درصد مقدار NPSH مورد نیاز یک پروانه یک مکشی با ابعاد برابر است این اصلاح ، مستلزم تغییر پمپ است.

استفاده از یک پمپ با سرعت کمتر

یک پمپ با سرعت کمتر ، نیازمند NPSH کوچکتری است و همچنین (سرعت کمتر) نیاز به پمپ بزرگتر با یک پروانه بزرگتر، برای تطبیق با شرایط عملکرد پمپ دارد.

استفاده از پمپ های دبی پایین تر

یک پمپ کوچکتر با دبی پایین تر، نیازمند کوچکتری است. اما مستلزم تغییر پمپ های چند تایی، برای تطبیق با شرایط عملکردی است.

استفاده از یک پمپ بوستر پمپ

یک بوستر پمپ، قبل از پمپ اصلی نصب می شود و باید با آن هم دبی باشد. اما معمولا دارای ارتفاع پایین تر است، از اینرو به NPSH کمتری نیاز دارد. با توجه به لیست امکانات بالا، در مورد دو گزینه اول نگرانی هایی وجود دارد و مواد باقیمانده ، نیاز به نصب دست کم یک پمپ جدید دارند. از اینرو در بیشتر موارد، برای توقف کاویتاسیون تنها راه حل عملی ، افزایش NPSH در دسترس است.

NPSH در دسترس از سیستم

NPSH در دسترس از سیستم ، نسبتا شفاف است. زیرا فقط شامل چهار مقدار مطلق است.

فرمول محاسبه NPSH

اگر مخزن ورودی سرباز و پائین تر از پمپ و تحت فشار اتمسفر باشد ، مقدار NPSH چگونه به دست آورده می شود؟ در صورتی که مخزن ورودی سرباز و پائین تر از پمپ بوده و تحت فشار اتمسفر قرار گرفته باشد ، اندازه NPSH را از میزان تفاوتی که میان فشار ، فشار سنج یا هواسنج و همچنین مجموع عمق مکش استاتیکی (ساکن) و تلفات اصطکاکی ارتفاع اصطکاکی لوله ورودی و و فشار بخار مایع به دست می آورند. تمامی این اندازه ها بر حسب فوت مایع جا به جا شده بیان می گردند.

(فشار بخار مایع بر حسب فوت+ارتفاع اصطکاکی بر حسب فوت+عمق مکش استاتیکی بر حسب فوت) - فشار هواسنج (آتمسفر بر حسب فوت مایع جابجا شده)=NPSHAV

اگر حالتی برقرار باشد که مایع از مخزنی پائین تر از پمپ ،سربسته و تحت فشاری غیر از فشار اتمسفر تامین شود ، باید چه کاری انجام داد ؟

اگر در موقعیتی مایع درون مخزن پائین تر از پمپ ، سربسته و تحت فشاری غیر از اتمسفر تامین گردد ، باید به جای فشار اتمسفر از فشار درون مخزن استفاده کرد و همچنین این فشار ها قبل از به دست آوردن NPSH(av) به ارتفاع معادل فشار بر حسب فوت مایع جا به جا شده ، تبدیل شود.

انواع پمپ آبرسانی و تاسیساتی ، پمپ آب شناور ، پمپ کفکش و لجن کش ، پمپ وکیوم ، پمپ آب و صابون ، پمپ پیستونی ، پمپ دنده ای ، مونو پمپ ها و بسیاری پمپ های دیگر در سایت کالا صنعتی به فروش میرسد. برای دریافت مشخصات فنی و خرید پمپ کشاورزی با کارشناسان کالا صنعتی در تماس باشید.