اگر چه پمپ برای رفع نیازهای فشار و جریان سیال در یک فرآیند طراحی شده است و معمولا انتظار می‌رود که تک پمپ بتواند این کار را انجام دهد اما در بسیاری از شرایط ممکن است استفاده از یک پمپ به تنهایی برطرف‌کننده نیازهای مربوط به افزایش فشار و ایجاد جریان نباشد. در چنین شرایطی از دو یا چند پمپ استفاده می‌شود.
در کاربردهایی که از پمپ‌های سانتریفیوژی مثل پمپ حلزونی، پمپ فشار قوی، پمپ شناور و... برای انتقال آب استفاده می‌شود ممکن است با شرایط هد و دبی که مدنظر است یک پمپ وجود نداشته باشد یا نیاز به شرایط خاصی مثلا هد بیشتر یا دبی بیشتر باشد؛ در این حالت چند پمپ را بصورت سری یا موازی به یکدیگر اتصال می‌دهند.
سری و موازی بستن پمپ ها دارای قواعد و قوانینی است و هر کدام از آنها می‌تواند شرایط هد و دبی متفاوتی در سیستم پمپاژ فراهم کنند. افرادی که دنبال خرید پمپ سانتریفیوژ کشاورزی هستند بهتر است با موضوع پمپ‌های سری و موازی و تفاوت‌های بین آنها آشنا باشند؛ در ادامه این مقاله به این موضوع همراه با نمودار و مثال پرداخته خواهد شد.
سری بستن پمپ‌ها
یکی از حالت‌های اتصال پمپ‌ها به یکدیگر، حالت سری است. در این حالت خروجی پمپ اول به ورودی پمپ دوم متصل می‌شود. زمانی که پمپ‌ها بصورت سری با یکدیگر قرار می‌گیرند هد کل افزایش می‌یابد. در واقع مواقعی که نیاز به پمپاژ آب تا ارتفاع‌های بالا می‌باشد و یک پمپ با هد ماکزیمم مدنظر نمی‌تواند آن را ارضا کند، از چند پمپ بصورت سری استفاده می‌شود.
قوانین سری بستن پمپ‌ها
در حالت سری، پمپ‌ها می‌توانند مشابه یا متفاوت باشند. زمانی که دو پمپ مشابه با یکدیگر سری می‌شوند، هد کل سیستم دو برابر می‌شود. زمانی که دو پمپ غیر مشابه باشند، هد کل با مجموع هد دو پمپ برابر است. همچنین در حالت سری نسبت به حالت تک پمپ، دبی کل سیستم تغییری نمی‌کند و برابر با بیشترین دبی یک پمپ است. در شکل زیر منحنی هد بر حسب دبی هر کدام از پمپ‌ها (با فرض اینکه دو پمپ مشابه یکدیگر هستند) و منحنی معادل دو پمپ سری رسم شده است. این قوانین در حالت ایده آل است اما در واقعیت هد معادل، دو برابر نمی‌شود.
موازی بستن پمپ‌ها
دیگر حالت اتصال پمپ‌ها، حالت موازی است. در این حالت ورودی‌های دو پمپ توسط کلکتور به هم متصل شده و خروجی‌ها نیز به همین طریق به یکدیگر متصل می‌شوند. زمانی که پمپ‌ها بصورت موازی با یکدیگر قرار می‌گیرند دبی کل افزایش می‌یابد. در واقع مواقعی که نیاز به پمپاژ آب با جریان‌های بیشتر می‌باشد و یک پمپ نمی‌تواند مقدار حجم آب مدنظر را پمپاژ کند، از چند پمپ بصورت موازی استفاده می‌شود.
قوانین موازی بستن پمپ‌ها
در حالت موازی نیز، پمپ‌ها می‌توانند مشابه یا متفاوت باشند. زمانی که دو پمپ مشابه با یکدیگر موازی می‌شوند، دبی کل سیستم دو برابر می‌شود. زمانی که دو پمپ غیر مشابه باشند، دبی کل با مجموع دبی دو پمپ برابر است. همچنین در حالت موازی نسبت به حالت تک پمپ، هد کل سیستم تغییر نمی‌کند و برابر با بیشترین هد یک پمپ است. در شکل زیر منحنی هد بر حسب دبی هر کدام از پمپ‌ها (با فرض اینکه دو پمپ مشابه یکدیگر هستند) و منحنی معادل دو پمپ موازی رسم شده است. این قوانین در حالت ایده آل است اما در واقعیت دبی معادل، دو برابر نمی‌شود.
استفاده از به هم بستن سری و موازی پمپ‌ها
معمولا به هم بستن پمپ‌ها بصورت سری یا موازی برای کنترل ظرفیت آنها انجام می‌شود. هر کدام از روش‌های به هم بستن پمپ‌ها می‌تواند تغییرات مختلفی در هد و دبی ایجاد کند. برای بررسی تغییرات در ظرفیت پمپاژ پمپ‌های معادل، نمودار هد بر حسب دبی که در آن منحنی‌های هر کدام از پمپ‌های تکی، منحنی پمپ معادل و منحنی سیستم قرار دارد، آورده شده است.
حالت سری:
در نمودار زیر منحنی هر کدام از پمپ‌های 1 و 2 به تنهایی رسم شده است. منحنی معادل دو پمپ سری نیز بالاتر از آن واقع شده است. منحنی سیستم که با رنگ قرمز مشخص شده است با دو منحنی قبلی تقاطع دارد. در صورتی که یک پمپ به تنهایی در سیستم مذکور کار کند، نقطه A نقطه عملکرد خواهد بود. زمانی که دو پمپ بصورت سری در سیستم قرار می‌گیرند، نقطه B نقطه عملکرد خواهد بود.
در حالتی که پمپ‌ها بصورت سری در حال کارکردن هستند، نقطه عملکرد هر پمپ، دیگر نقطه A نیست و در واقع نقطه D می‌باشد؛ به این معنی که هد هر کدام کمی کمتر و دبی بیشتر است. به همین دلیل است که گفته می‌شود هد معادل دقیقا دو برابر هد هر پمپ جدا نیست (زمانی که یک پمپ فقط در سیستم کار می‌کند) و کمتر از دو برابر است. اما هد در نقطه B دو برابر هد در نقطه D (زمانی که دو پمپ بصورت سری در حال کار کردن هستند)، خواهد بود.
حالت موازی:
در نمودار زیر نیز منحنی هر کدام از پمپ‌های 1 و 2 به تنهایی و همچنین منحنی دو پمپ موازی رسم شده است. رسم شده است. منحنی قرمز با دو منحنی متقاطع است. در صورتی که یک پمپ به تنهایی در سیستم مذکور کار کند، نقطه A نقطه عملکرد خواهد بود. زمانی که دو پمپ بصورت موازی در سیستم قرار می‌گیرند، نقطه B نقطه عملکرد می‌باشد.
زمانی که دو پمپ بصورت موازی در حال کارکردن می‌باشند، نقطه عملکرد هر پمپ، دیگر نقطه A نیست و در واقع نقطه D می‌باشد؛ به این معنی که هد هر کدام کمی بیشتر و دبی کمتر خواهد بود. به همین دلیل است که گفته می‌شود دبی معادل دقیقا دو برابر دبی هر پمپ جدا نیست (زمانی که یک پمپ فقط در سیستم کار می‌کند) و کمتر از دو برابر است. اما دبی در نقطه B دو برابر دبی در نقطه D (زمانی که دو پمپ بصورت موازی در حال کار کردن هستند)، خواهد بود.
نکاتی مهم درباره سری و موازی بستن پمپ‌ها
- در پمپ‌های سری از آنجا که پمپ دوم در مکش خود فشار خروجی پمپ اول را دارد، محفظه پمپ تحت فشار بوده و لازم است اجزا و سیستم آب بندی بر اساس فشار بالا پیش‌بینی شود.
- در انتخاب پمپ‌های موازی چنانچه یک پمپ از مدار خارج شود لازم است پیش‌بینی شود که پمپ دیگر بتواند با توجه به میزان NPSHدر سیستم مورد نظر عمل کند.
- در پمپ آب موازی تقسیم‌شدن بار بر روی دو پمپ اهمیت دارد، البته چنانچه دو پمپ مشابه باشند مسئله چندان مهم نیست ولی زمانی که دو پمپ غیر مشابه باشند در دبی کم ممکن است مشکل‌ساز باشد و بنابراین لازم است که حفاظت مربوطه پیش‌بینی شود.
- چنانچه دو پمپ آب موازی مشابه هم نباشد، متفاوت بودن دور موتور آنها ممکن است منجر به تاثیر منفی بر عملکرد پمپ‌ها داشته باشد.
- در سیستم‌هایی مثل شبکه آبرسانی که در زمان‌های مختلف نیاز به دبی خاصی است، استفاده از پمپ‌های آب موازی مناسب است چون بر اساس نیاز شبکه، از تعداد پمپ مورد نیاز بکار گرفته خواهد شد.
جمع‌بندی
در کاربردهایی مثل آبرسانی ساختمان‌های بزرگ، کشاورزی و تاسیساتی به دلیل نیاز به هد بیشتر یا دبی بیشتر از یک پمپ تنها نمی‌توان کارایی لازم را انتظار داشت. در چنین شرایطی از موازی و سری بستن پمپ‌ها استفاده می‌شود. هر کدام از این حالت‌ها قابلیت خاصی دارند؛ حالت موازی پمپ‌ها می‌تواند دبی را افزایش دهد و حالت سری پمپ‌ها می‌تواند هد پمپ را افزایش دهد. در این مقاله به بررسی سری و موازی بستن پمپ‌ها همراه با تغییراتی که در نمودار هد و دبی آنها اتفاق می‌افتد، پرداخته شد.