انتخاب پمپ گریز از مرکز و سانترفیوژ
هنگامی که قصد خرید و انتخاب پمپ گریز از مرکز را دارید ، ابتدا باید پمپ سانترفیوژ مناسب کاربری خود را انتخاب کنید . نوع جابه جایی گریز از مرکز باشد یا مثبت ؟ نوع سیال خورنده است یا خیر ؟ آیا داخل سیال مواد جامد هم وجود دارد ؟ آیا پمپ نیاز به مهار دارد ؟ و … . این سوالات معمولا سوالاتی هستند که هنگام خرید و انتخاب پمپ گریز از مرکز و سانترفیوژ از خود می پرسید . با این حال پس از پاسخ به سوالات قبل و تشخیص مناسب بودن سیستم پمپ گریز از مرکز برای کاربری خود چگونه مدل پمپ را برای پاسخ به عملکرد مورد نیازتان انتخاب می کنید ؟
انتخاب پمپ گریز از مرکز با منحنی عملکرد پمپ
از گذشته تاکنون از پمپ ها برای بالا آوردن آب در راستای اهدافی مانند کشاورزی استفاده می شد . مهم ترین انتظاری که از پمپ داشتیم این بود که بتواند آب را از سطحی پایین تر به سطحی بالاتر منتقل کند . امروزه این نوع جابه جایی آب توسط پمپ هد دیفرانسیل شناخته می شود . در واقع هد به اختلاف فشار بین ورودی و خورجی پمپ مربوط می شود که میزان هد مورد نیاز ما با توجه به نوع و طراحی لوله کشی و شیرآلات مشخص می شود .
با توجه به این که یک پمپ هرچه قدر سیال را به ارتفاع بالاتری منتقل کند ، حجم ( دبی ) کم تری از آن منتقل می شود ، می توان رابطه ای بین هد و دبی پمپ تعریف کرد که به نمودار آن منحنی عملکرد پمپ گفته می شود . منحنی عملکرد پمپ از اصلی ترین ابزارهایی هستند که برای انتخاب پمپ گریز از مرکز مورد استفاده قرار می گیرد .
تولید کنندگان پمپ معمولا کسانی هستند که منحنی عملکرد پمپ را در اختیار بقیه قرار می دهند . پمپ ها با توجه پارامترهای مانند سایز پروانه و سرعت چرخش پروانه در انواع مختلفی تولید می شوند تا هد و دبی های مختلفی را بتوانند پوشش دهند . پس نمودار منحنی عملکرد پمپ معمولا برای سایز و سرعت چرخش مختلفی که می تواند پروانه داشته باشد رسم می شود .
در شکل زیر نمودار بالا منحنی عملکرد پمپ برای یک پروانه با سایز و سرعت گردش مشخص و نمودار پایین منحنی عملکرد کامل پمپ ( Tombston) را نشان می دهد .
منحنی سیستم پمپ چیست ؟
منحنی سیستم پمپ ، عملکرد یک پمپ گریز از مرکز را جدا از تجهیرات کارخانه ای توصیف می کند . این منحنی نحوه عملکرد پمپ در برابر مقاومت سیستم را نشان می دهد . محدودیت لوله کشی ، تلفات اصطحکاکی و میزان فشارهای ورودی و خروجی ساکن از جمله عوامل مقاومت سیستم محسوب می شود .
منحنی سیستم پمپ چگونگی افزایش هد پمپ با افزابش توان پمپ را به شکل گرافیکی نمایش می دهد . منحنی سیستم پمپ در کنار منحنی عملکرد پمپ برای انتخاب پمپ گریز از مرکز و سانترفیوژ مورد استفاده قرار می گیرد . در نمودار زیر ، نقطه چین نمودار سیستم پمپ ، خط نمودار منحنی عملکرد پمپ و محل برخورد آن ها نقطه کاری پمپ است .
منحنی سیستم پمپ چگونه رسم می شود ؟
منحنی سیستم پمپ در رابطه با افت هد ناشی از تاثیرات اصطحلاک است . سیال با عبور از لوله ها تا رسیدن به نقطه مورد نظر با دریچه ها ، اتصالات ، زانوها ، تغییر قطر خط لوله و اصطکاک سطح بین لوله و سیال مواجه است . محاسبه افت هد سیال معمولا با فرمول Darcy-Weisbach انجام می شود .
در فرمول دارسی-وایزباخ افت هد با مجذور دبی حجمی سیال رابطه مستقیم دارد و به همین دلیل هم نمودار آن سهمی است . در این فرمول ضریب های ثابت ، قطر لوله و شتاب محلی ناشی از گرانش است .
نقطه عملیاتی یا کاری پمپ چیست ؟
هنگامی که منحنی های سیستم و عملکرد پمپ را در یک نمودار رسم می کنیم ، در یک نقطه با یکدیگر برخورد می کنند . این نقطه همان نقطه عملیاتی پمپ است . نقطه عملیاتی پمپ میزان جریانی را نشان می دهد که می توانید از پمپ با توجه به مشخصات آن انتظار داشته باشید . اگر خطوط یکدیگر را قطع نکنند ، پمپ برای کاربری شما مناسب نیست . در واقع انتخاب پمپ گریز از مرکز یا سانترفیوژ با توجه به این نقطه انجام می شود .
پایدارترین بخش منحنی عملکرد پمپ کجاست؟
پمپ های گریز از مرکز دارای یک نقطه کاری هستند که در آن نقطه پمپ با بالاترین راندمان کار می کند . به این نقطه بهترین بازده پمپ ( BEP ) گفته می شود . این نقطه توسط سازنده پمپ مشخص می شود که در این نقطه می توان انتظار داشت پمپ با بیشترین کارایی ، حداکثر عمر کاری ، کم ترین هزینه تعمیر و نگه داری را داشته باشد . در حالت ایده آل ، هنگام انتخاب پمپ باید سعی کنید نقطه عملکرد پمپ و بهترین نقطه بازده ( BEP ) را مطابقت دهید .
اگر نقطه عملیاتی پمپ نسبت به بهترین نقطه بازده ( BEP ) 10 درصد اختلاف داشته باشد ، قابل قبول است و می توانید با توجه به آن به انتخاب پمپ گریز از مرکز یا سانترفیوژ خود بپردازید . پمپی که با ظرفیت کمتری نسبت به BEP کار می کند ، در سمت چپ منحنی و اگر بیشتر از نقطه کاری ظرفیت داشته باشد ، در سمت راست منحنی پمپ قرار می گیرد .
اگر نسبت به منحنی عملکرد پمپ خیلی از سمت چپ فاصله بگیریم ، چه اتفاقی می افتد ؟
هنگامی که در سمت چپ BEP حرکت می کنیم ، به این معنا است توان خروجی پمپ از مشخصات پمپ کم تر بوده و سیال به درستی در سیستم جریان پیدا نمی کند و خطر چرخش مجدد سیال در ورودی و خروجی پمپ وجود دارد . این اتفاق منجر به لرزش و ساییده شدن سیل مهر و موم شده پمپ می شود .
همچنین با عبور جریان کم سیال از پمپ ، ممکن است گرما ایجاد توسط پمپ به خوبی به سیال منتقل نشود و پمپ داغ شود . گرما توسط موتور و اصطحکاک در خود پمپ تولید می شود که معمولا توسط خود سیال پمپ خنک می شود . اما هنگامی که جریان سیال کم باشد ، احتمال دارد که نتواند بر گرمای تولید شده غلبه کند . پروانه ، محفظه پمپ و یاتاقان های پمپ گریز از مرکز با فاصله های حداقلی از یکدیگر طراحی شده اند تا بیشترین بازده را داشته باشند .
هنگامی که دما در پمپ بالا می رود ، به علت انبساط فاصله بین این اجزا کم تر می شود و در نتیجه افزایش اصطحلاک ، سایش و آسیب به پمپ گریز از مرکز را خواهیم داشت .
اگر نسبت به منحنی عملکرد پمپ خیلی از سمت راست فاصله بگیریم ، چه اتفاقی می افتد ؟
هنگامی که در سمت راست BEP قرار می گیریم ، توان خروجی پمپ بالاتر از مشخصات طراحی آن می شود و امکان ایجاد حفره در پروانه پمپ وجود دارد .
کاویتاسیون فرآیندی است که هنگامی که یک سیال در فشار کمی قرار دارد تشکیل می شود ، به شکل خود به خودی فرو می ریزد و به قسمت هایی با فشار بالاتر می رود . در پمپ های سانترفیوژ فشار سیال در چشم پروانه پمپ به حداقل می رسد . در این نقطه اگر فشار کمتر از فشار بخار اشباع شده سیال باشد ، حباب های به وجود می آید که از پروانه عبور می کند . فشار سیال با تخلیه و ترکیدن حباب ها افزایش می یابد که تشکیل امواج ضربه ای مکرر می شود . این ضربه ها عامل مهمی در سایش و خستگی فلز پروانه پمپ هستند .
دبی زیاد ممکن است منجر به ارتعاش و نویز در پمپ شود و فشار بیشتری بر محور محرک و لوله های پایین دست وارد کند . همین موضوع سبب هزینه نگهداری بیشتر و خرابی پمپ می شود .
قوانین قرابت و پیوستگی پمپ چیست ؟
در این بخش می خواهیم کمی دقیق تر به فرمول های انتخاب پمپ گریز از مرکز بپردازیم . قوانین قرابت ( AFFINITY ) مجموعه ای از روابط هستند که نشان می دهند چگونه ظرفیت ، هد و قدرت یک پمپ توسط سرعت چرخش یا قطر پروانه تعیین می شود . این روابط به شما این امکان را می دهند تا بتوانید از منحنی پمپ برون یابی کنید و پیش بینی کنید که پمپ چگونه با سرعت شفت و سایز پروانه متفاوت کار می کند . در نهایت هم می توانید به انتخاب پمپ گریز از مرکز خود بپردازید .
سیال در امتداد محور پمپ وارد پروانه شده که به سرعت در حال چرخش است و توسط نیرو گریز از مرکز در امتداد نوک پروانه پمپ به بیرون پرتاب می شود . جریان خروجی یا حجمی پمپ ( Q ) به طور خطی با سرعت چرخش پروانه (N) رابطه مستقیم دارد . علاوه بر این هد ( H ) با مربع سرعت چرخش پروانه پمپ و توان مورد نیاز ( P ) با مکعب آن متناسب است :
به سه رابطه بالا مجموعه قوانین وابستگی گفته می شود . با دانستن جریان حجمی Q1 ، هد H1 و توان P1 یک پمپ در سرعت دورانی ( N1 ) ، می توانید از این روابط برای تخمین نحوه عملکرد پمپ در نقطه P2 , H2 , Q2 و N2 استفاده کنید :
به همین ترتیب جریان حجمی پمپ Q به طور خطی با قطر پروانه D ، هد پمپ با مربع قطر پروانه پمپ و نیازهای برقی یا توان پمپ با مکعب قطر پروانه پمپ متناسب است :
بنابراین اگر دبی Q1 ، هد H1 و توان P1 در یک قطر پروانه D1 مشخص از یک پمپ را داشته باشیم ، می توانید از مجموعه دوم قوانین وابستگی برای تخمین عملکرد پمپ در Q2 , P2 , H2 , N2 به دست آورید :
توجه داشته باشید که اندازه های مختلف پروانه ها ممکن است کارایی یکسانی نداشته باشند . پیش بینی هایی که از این مجموعه قوانین وابستگی به دست می آید ممکن است به اندازه پیش بینی های حاصل از تغییرات سرعت چرخش با استفاده از اولین مجموعه قوانین دقیق نباشد . به همین منظور برای انتخاب پمپ گریز از مرکز پیشنهاد می شود با کارشناسان فنی آبرسانی مشورت کنید .
خلاصه مقاله انتخاب پمپ گریز از مرکز
برای انتخاپ پمپ گریز از مرکز یا سانترفیوژ برای کاربری مدنظرتان ، درک منحنی های سیستم و عملکرد پمپ ضروری و مهم است . منحنی سیستم پمپ افزایش هد ناشی از افزایش جریان سیال از طریق لوله کشی و سایر تجهیزات شما را نشان می دهد . منحنی پمپ رابطه بین سرعت جریان سیال و هد را برای خود پمپ توصیف می کند . هنگامی که این دو منحنی در یک نمودار رسم می شوند ، در نقطه ای یک دیگر را قطع می کنند که به آن نقطه عملیاتی پمپ می گویند .
نقطه عملیاتی پمپ در واقع ظرفیتی را که می توانید از پمپ در این پیکربندی خاص داشته باشید ، مشخص می کند . در حالت ایده آل باید پمپی را انتخاب کنید که نقطه کاری آن با نقطه حداکثر بازده در منحنی پمپ ( BEP ) مطابقت داشته باشد . قوانین AFFINITY به شما این امکان را می دهد که بتوانید پیش بینی کنید پمپ در سرعت های گردش مختلف یا با گذاشتن یک پروانه جایگزین چگونه کار می کند .
امیدوار هستیم که با مطالعه مقاله انتخاب پمپ گریز از مرکز اطلاعات خوب و مفیدی را در زمینه محاسبه ، خرید و انتخاب پمپ گریز از مرکز یا سانترفیوژ به دست آورده باشید .