پمپ انواع مختلفی دارد اما بیشتری پمپ های موجود در جهان، پمپ سانتریفیوژ هستند. این پمپ ها تجهیزات الکترو هیدرولیکی در مصارف صنعتی و خانگی هستند که به منبع الکتریکی متصل بوده و انرژی مکانیکی تولید شده توسط موتور را به وسیله پره های موجود به سیال منتقل می کند و باعث افزایش انرژی و جابه جایی سیال از نقطه ای کم فشار به نقطه ای با میزان فشار بیشتر می شود و از آن برای جابجایی سیالات تراکم ناپذیر استفاده می شود و این سیال می تواند خالص یا به صورت مخلوط با مواد جامد با چگالی و دما متفاوت باشند.
قطعات اصلی پمپ
پمپ خانگی معمولا از چند قطعه مختلف تشکیل شده اند که با استفاده از یک تجهیز راه انداز، می توانند در کنار یکدیگر قرار گرفته و به صورت هماهنگ کار کنند. از جمله قطعات متصل به پمپ می توان به این موارد اشاره کرد:
- شیر یک طرفه
- مخزن تحت فشار به همراه فشار سنج
- لوله و اتصالات
- شیر فلکه
- ست کنترل
- مخزن ذخیره
- فیلتر برای تصفیه ورودی
- بدنه پمپ
انتخاب پمپ
اولین قدم در طراحی و انتخاب الکتروپمپ، توانایی محاسبه افت طولی، افت موضعی و تلفات در طول مسیر پمپاژ است. برای محاسبه افت در لوله ها و کانال ها روابطی وجود دارد که در قسمت انواع پمپ ها به آن اشاره شده است. همچنین برای انتخاب پمپ آب خانگی با توجه به تعداد طبقات و متراژ آپارتمان ، با استفاده از جدول ارائه شده در محصولات مختلف ، به صورت حدودی میتوان پمپ خانگی مناسب را انتخاب کرد.
مشخصات و پارامتر مهم برای انتخاب پمپ
صرف نظر از انواع مختلف پمپ ها که برای پمپاژ سیالات و گازها استفاده می شوند، پارامتر های اصلی برای انتخاب آن ها عبارتند از:
- ظرفیت خروجی (دبی)
- هد
- نوع برق مصرفی
ظرفیت خروجی پمپ (دبی)
ظرفیت پمپ به معنی حجم سیال پمپ شده توسط یک پمپ در یک واحد زمانی مشخص است. که این مشخصه با حرف Q نشان داده می شود و واحد اندازه گیری آن عموماً متر مکعب در ساعت (m3/h) یا لیتر در ثانیه (l/s) است. مقدار دبی پمپ به معنی حجم واقعی سیال جابجا شده است توسط آن با نادیده گرفتن حجم سیال برگشتی است. مقدار نظری و واقعی با مقدار کارایی حجمی بیان می شود. اما در نمونه های مدرن امروزی به لطف آب بندی بسیار خوب خطوط لوله و اتصالات، ظرفیت واقعی با ظرفیت تئوری در پمپ تقریباً با هم برابر است.
هد (ارتفاع پمپاژ)
این مشخصه به معنی انرژی منتقل شده توسط پمپ به ماده و سیال دارد که بستگی به واحد جرم سیال پمپ شده دارد. این واحد با حرف H مشخص می شود و ابعاد آن بر حسب متر است. باید مشخص شود که هد مشخصه هندسی نیست و همچنین ارتفاعی نیست که پمپ بتواند محیط پمپاژ شده را بالا ببرد. این مشخصه به معنی ارتفاع کل پمپ در حین انجام عملیات انتقال سیال و عموماً بر حسب بار یا ستون آب شناخته می شود. محاسبه این مشخصه ها ممکن است برای انواع مختلف پمپ ها متفاوت باشد، که با تفاوت در طراحی و اصول کار آن ها همراه است.
نوع پمپ مناسب بر اساس مقدار هد
| کمتر از 10 متر |
بین 10 تا 100 متر |
بین 100 تا 1000 متر |
بین 1000 تا 10000 متر |
بیشتر از 10000 متر |
| پمپ های سانتریفیوژ یک مرحله ای |
|
|
|
| |
|
پمپ های سانتریفوژ چند مرحله ای |
|
|
| پمپ های جریان محوری (هد تا 20-30 متر است) |
|
|
|
| |
پمپ پیستونی |
|
|
| |
پمپ اسکرو |
|
|
| |
|
|
پمپ دیافراگمی |
| پمپ پره ای |
|
|
|
نوع پمپ مناسب بر اساس مقدار دبی
| کمتر از 10 متر مکعب (m3/h) |
بین 10 تا 100 متر مکعب (m3/h) |
بین 100 تا 1000 متر مکعب (m3/h) |
بین 1000 تا 10000 متر مکعب (m3/h) |
بیشتر از 10000 متر مکعب (m3/h) |
| پمپ های سانتریفیوژ یک مرحله ای |
|
|
| |
|
پمپ های سانتریفوژ چند مرحله ای |
|
| |
|
پمپ های جریان محوری (هد تا 20-30 متر است) |
| پمپ پیستون |
|
|
| پمپ اسکرو |
|
|
| پمپ دیافراگمی |
|
|
|
|
| |
پمپ پره ای |
|
|
|
دسته بندی پمپ ها تولیدی
در اغلب کارخانه های پمپ سازی، عموماً در سه دسته کلی تولید می شوند:
- پمپ های گرید 1
- پمپ های گرید 2
- پمپ های گرید 3
پمپ های گرید 1 به صورت انبوه تولید شده و دارای کاتالوگ و مشخصات خاص خود بوده و به عبارتی تمامی پمپ های عمومی بازار در این دسته هستند. پمپ گرید 2 و گرید 3 سفارشی تولید می شود و طبیعتاً قیمتی بالاتر خواهند داشت. گرید دو دارای حساسیت کمتر بوده و قیمت مناسبتری دارند.
دسته بندی کلی پمپ ها
پمپ ها از نظر ویژگی های کلی خود به دو گروه یا نوع تقسیم می شوند که عبارتند از:
- پمپ های جا به جایی مثبت
- پمپ های با جابجایی نامثبت
پمپ با جابه جایی مثبت
در جابجایی مثبت ها، سیالی که وارد پمپ می شود ، اجبار به تخلیه دارد. پمپ جابجایی مثبت به نحوی طراحی شده است که سیال از سمتی به داخل آن کشیده شده و در پایان هر سیکل از سمت دیگر آن خارج می شود. این نوع از پمپ ها توانایی این را دارند که میزان معینی از سیال را به همراه مخلوط با گاز یا هوا را بدون تاثیر گرفتن منتقل کند. همچنین جریان ایجاد شده توسط پمپ جابجایی مثبت مقطع ای و دوره ای بوده و عموماً برخلاف پمپ های گریز از مرکز دائمی نیست. پمپ جابجایی مثبت دارای دو نوع است:
- پمپ رفت و برگشتی
- پمپ دورانی
به عنوان مثال پمپ پیستونی (رفت و برگشتی) و پمپ دنده ای (دورانی) در گروه پمپ های جابجایی مثبت هستند. در این پمپ ها طبق مکانیزمی که وجود دارد، حجم سیال ورودی با خروجی برابر است. تمام پمپ های جابجایی مثبت بدون استثنا ، در خروجی پمپ نیاز به سوپاپ اطمینان دارند. اگر به هر علتی در مسیر رانش پمپ دنده ای یا پیستونی، انسدادی شکل گیرد، قطعاً یکی از مشکلات زیر اتفاق خواهد افتاد:
- یا موتور در زیر بار خواهد سوخت.
- یا محور شفت خواهد برید.
- یا بدنه پمپ خواهد ترکید.
- یا سیستم انتقال خواهد شکست.
پمپ با جابه جایی نامثبت
پمپ گریز از مرکز جزو دسته جابجایی نا مثبت است. سیالی که وارد پمپ می شود اجباری به خروج ندارد. یعنی اگر مسیر رانش مسدود شود، برای مدت کوتاهی پمپ بدون مشکل کار خواهد کرد. البته باید توجه داشت در پمپ محوری که در دسته گریز از مرکز دسته بندی شده است، این مطلب صادق نیست. به عنوان مثال اگر در یک پمپ سانتریفیوژ معمولی یا یک پمپ طبقاتی که اصطلاحاً پمپ WKL به آنها گفته می شود، مسیر رانش را برای مدت کوتاهی مسدود کنیم، موتور کمتر زیر بار خواهد رفت ولی باید توجه داشت که به علت چرخیدن پروانه در سیال و تبدیل انرژی مکانیکی به گرما، سیال داخل پمپ به سرعت گرم شده و ممکن است به جوش آید. این گرم شدن و بخار شدن سیال به آن آسیب خواهد زد و نخ گرافیتی یا سیل پمپ خواهد سوخت.
کاربرد انواع پمپ صنعتی
به طور عمده کاربردهای بسیار زیادی برای پمپهای خانگی و صنعتی میتوان نام برد اما عموماً در تاسیسات کوچک مانند پکیج، از پمپ سیرکولاتور که یکی از انواع سانتریفیوژ است، استفاده می شود. برای پمپاژ از چاه بیشتر از شناور و پمپ کف کش استفاده می شود. صنایع ساخت لوله پلی اتیلن بیشترین مصرف پمپ خلا یا همان پمپ وکیوم را دارند و نمونه های خانگی آن نیز که به طور بسیار وسیع در آپارتمان ها کاربرد دارد. در بخش اخبار و مقالات پمپ سعی بر آن بوده که کاربردهای تمامی انواع آن شرح داده شود.
تست پمپ
برای تست پمپ در آزمایشگاه هیدرولیک عموماً پارامترهایی همچون دبی، راندمان و توان جذبی به عنوان پارامترهای اساسی اندازه گیری می شود و در کاتالوگ محصول درج می شود. بدیهی است که مشخصات درج شده در کاتالوگ نتیجه تست در آزمایشگاه است و برای نصب آن در واقعیت باید حتماً پارامترها اساسی افت را در نظر داشت.
برای جلوگیری از رخداد ضربه قوچ پیشنهاد می شود که قبل از استارت پمپ سانتریفیوژ شیر رانش را بسته نگه دارند و بعد از استارت پمپ آرام آرام باز کنند تا از تغییرات ناگهانی سرعت جلوگیری نمایید. همچنین قبل از خاموش کردن پمپ پیشنهاد می شودشیر رانش به آرامی بسته شود و سپس پمپ خاموش گردد.
ضربه قوچ در پمپ
ضربه چکشی ( Water Hammer ) در تمام سیالات قابل انتقال و غیر قابل تراکم که با پمپ یا ثقلی منتقل می شوند، اگر تغییر سرعت ناگهانی داشته باشیم، ایجاد ضربه قوچ می کند. وقتی پمپ به صورت نرمال کار می کند، تغییرات دبی نسبت به زمان در آن ثابت است. اما اگر به صورت ناگهانی پمپ خاموش شود، با توجه به اینکه ممان اینرسی قطعات گردنده در الکتروموتوری که پمپ را به حرکت در می آورد کم است، تقریباً در کسری از ثانیه پمپ خواهد ایستاد.
اما آبی که داخل لوله است به حرکت خود ادامه داده و در اثر اصطکاک لوله و ثقل به سیستم بر خواهد گشت. سیال تا حدود 5 ثانیه در لوله رفت و برگشت خواهد کرد و باعث می شود فشار کم و زیاد شود. وقتی فشار خیلی کم باشد و به فشار بخار سیال در همان دما برسد، به جوش آمده و تولید حباب می کند و کاویتاسیون رخ خواهد داد. همچنین جدایش سیال در طول لوله و برگشت آن به سمت پمپ به سیستم ضربه خواهد زد. به این ضربه، ضربه چکشی ، ضربه قوچ یا Water Hammer گفته می شود. در تصاویر زیر تغییرات فشار در طول زمان و و خلاء ایجاد شده در اثر مسدود شده ناگهانی لوله نمایش داده شده است.
روش های جلوگیری از ضربه قوچ
- استفاده از منبع انبساط
- استفاده از دودکش لوله (بسیار محدود است و تقریبا منسوخ شده است)
- استفاده از درایو کنترل دور برای موتور
- سافت استارتر (در زمان استارت 30 تا 60 ثانیه طول میکشد تا الکتروپمپ به سرعت نامی برسد و در زمان استاپ هم همین زمان طول خواهد کشید تا پمپ بایستد_مگر اینکه برق ناگهانی قطع شود.)
کاویتاسیون در پمپ
اگر در دهانه مکش فشار کاهش یابد و به کمتر از فشار بخار سیال برسد، سیال بخار شده و این گاز تولید شده در پمپ ایجاد پدیده کاویتاسیون خواهد کرد. استارت ناگهانی با دور بالا و دور گرفتن سریع پروانه ها یکی از دلایل کاهش فشار در دهانه مکش خواهد بود. چرخش سریع پروانه ها باعث خواهد شد که پشت پره های پروانه تولید خلاء شده و آب موجود در آن محدوده بخار شود. ترکیدن حباب های ایجاد شده به خوردگی شدید پروانه پمپ و افزایش سر و صدا و لرزش پمپ خواهد شد.
در سیستم تغذیه دیگ بخار و نیروگاه ها از کدام پمپ استفاده می شود؟
دیگ های بخار معمولاً فشار بالایی دارند. لذا عموماً از پمپ های چند طبقه گریز از مرکز یا از پمپ های عمودی طبقاتی برای نیروگاه ها استفاده می شود و علاوه بر آن در نیروگاه ها از فید پمپ ها که مکانیزم بسیار پیچیده ای داشته و گران قیمت هستند نیز استفاده می شود که توانایی تولید 150 تا 200 اتمسفر فشار را دارند.
فشار آب برای منازل مسکونی چقدر باید باشد؟
پارامترهای زیادی در کاهش فشار آب در ساختمان مسکونی دخیل هستند اما به صورت میانگین اگر پشت شیر 3 تا 4 بار فشار باشد ، بهترین وضعیت را دارد. همچنین برای اینکه همیشه همه شیرها باز نیست و باید توجه داشت که محاسبات عموماً برای دو شیر باز محاسبه می شود و البته محاسبات دقیق آن در کتابهای هیدرولیک آمده است.
چطور میتوان دو پمپ را مقایسه کرد؟
به طور کلی استاندارد های هر پمپ در کاتالوگ محصول و به صورت دفترچه آمده است و هیچگاه نمیتوان بین دو پمپ از دو کارخانه متفاوت را با هم قیاس کرد. در سال های اخیر در دانشگاه ها برای مقایسه دو پمپ با دو برند مختلف عددی بی بعد به نام عدد ویژه مطرح گردید. به عبارتی، دو محصول از دو کارخانه را وقتی میتوان با هم مقایسه کرد که عدد ویژه آنها با هم برابر باشد. در کاتالوگ های جدید کارخانه های بزرگ پمپ ها را بر اساس عدد ویژه نیز دسته بندی کرده اند. رابطه ای که عدد ویژه از روی آن محاسبه می شود در منابع گوناگون آمده است.
برای انتقال اسلاری (دوغاب) بسیار رقیق از چه پمپی استفاده می کنند؟
به طور کلی با استفاده از پمپ سانتریفیوژ تمام سیالات مایع که خصوصیتی مشابه با آب داشته باشند، میتوان پمپاژ کرد. در این خصوص باید توجه داشت که بسته به چگالی، لزجت و سایر خواص ماده پمپ شونده، باید پمپ خاص خودش انتخاب شود. پمپ اسلاری هم نمونه از انواع سانتریفیوژ است که باید به دقت طراحی و مورد استفاده قرار گیرد.
پمپ 3 اینچ چقدر آب را منتقل می کند؟
یک پمپ 3 اینچ در حالتی که پر باشد، حدوداً 8 تا 10 لیتر در ثانیه آب را منتقل می کند. باید توجه داشت که این مقدار به صورت تجربی است و مقدار دقیق آن به پارامترهای مختلفی بستگی دارد.
پمپ اسلاری یا دوغاب کجاها کاربرد دارد؟
پمپ اسلاری در معادن که برای انتقال دوغاب استفاده می شود، بیشترین کاربرد را دارد. به عنوان مثال در صنایع استحصال طلا و فلزات با ارزش، ابتدا سنگ معدن را از حالت سنگی به پودر (150 تا 400 میکرون) تبدیل کرده و به وسیله ترکیب با آب به شکل اسلاری یا دوغاب درآورده و این دوغاب به وسیله اسلاری پمپ منتقل شده و سپس با سیانور و دیگر موارد عمل آوری خواهد شد و از آن فلز با ارزش استحصال می شود. البته در ایران بیشترین استفاده اسلاری پمپ ها در معادن سنگ آهن است. چگالی اسلاری ها گاهی به 1500 کیلوگرم بر مترمکعب هم میرسد.
سرعت در خط انتقال دوغاب و اسلاری Slurry چقدر است؟
در خط انتقال اسلاری ها که عموماً با پمپ اسلاری کار می کنند، بسته به وزن ذرات جامد موجود در اسلاری، سرعت نباید از یک حدی کمتر باشد چراکه موجب ته نشینی ذرات جامد موجود شده و انسداد در خط انتقال رخ خواهد داد.
سرعت انتشار موج فشار در لوله ها چقدر است؟
سرعت انتشار هوا حدوداً 340 متر بر ثانیه است که به عدد ماخ معروف است. اما سرعت انتشار موج فشار در لوله فولادی حدود 1400 متر بر ثانیه، در لوله آزبستی حدود 1200 متر بر ثانیه ، لوله پلی اتیلن حدود 350 متر بر ثانیه و در لوله GRP حدود 500 متر بر ثانیه است. این سرعت انتشار برای محاسبات مربوط به ضربه قوچ استفاده می شود.
دودکش لوله که در دهانه رانش پمپ قرار می دهند چیست؟
در مناطقی که احتمال یخ زدن سیال وجود ندارد، بجای استفاده از منبع انبساط از دودکش لوله استفاده می کنند. ارتفاع این دودکش برابر با ماکزیمم هد پمپ است. در جنوب ایران و حتی کرمان نیز از این دودکش لوله آب استفاده شده است. با خاموش شدن پمپ آب موجود در لوله دودکش به لوله تخلیه شده و از ضربه قوچ جلوگیری خواهد کرد.
برای افزایش راندمان در پمپی که به صورت مداوم استارت و استاپ دارد چه باید کرد؟
استفاده از اینورتر یا درایو با توجه به اینکه جریان راه اندازی پایینی را ایجاد می کند، در هر بار استارت و استاپ کمترین آسیب را به پمپ خواهد زد. در اصطلاح عموم از اینورتر برای استارت و استاپ های نا محدود می توان استفاده کرد.
برای کنترل دبی در طول شبانه روز، که مصرف متفاوت است، چه باید کرد؟
در زمان هایی که مصرف آب کم می شود، اگر سرعت الکتروپمپ ثابت باقی بماند، فشار خروجی پمپ افزایش خواهد یافت. برای کنترل فشار خروجی و دور موتور پمپ در طول شبانه روز، عموماً از اینورتر ها استفاده می شود. برای این کار یک سنسور فشار در خروجی پمپ نصب شده و سیگنال آن به درایو یا اینورتر منتقل می شود. با توجه به ست پوینت تنظیمی برای فشار خروجی، اینورتر دور الکتروپمپ را تغییر داده و متناسب با فشار درخواستی تنظیم میکند. تصویر زیر این سیستم را نمایش می دهد.
ثابت نگه داشتن سطح مخزن ذخیره آب به چه روشی امکان پذیر است؟
بر روی درایو یا اینورت پمپ ها میتوان سنسوری را با نام کنترل سطح یا Level Sensor نصب کرد. برای ثابت نگه داشتن سطح مخزن دو حالت وجود دارد. حالت اول وقتی است که آب به مخزن پمپاژ می شود و در حالت دوم وقتی که آب از مخزن به خارج پمپ شده و ثابت ماندن سطح مد نظر است. برای هر دو حالت می توان از سنسور Level Sensor با اینورتر استفاده کرد. تصویر زیر نحوه استفاده از این سنسور صنعتی را نمایش می دهد.
