وبلاگ یک مهندس...

در شرایط ایده ال پمپ هایی را مورد استفاده قرار می دهیم که همیشه در بهترین وضعیت خود کار می کنند.اما در دنیای واقعی به ندرت پیش می آید بتوانیم از یک تولید کننده پمپی دریافت نماییم که بازدهی آن به الزامات مورد نظر ما نزدیک باشد.و یا پیدا کردن راهی که بتواند عملکرد پمپ را درنقطه بیشترین بازدهی و یا نزدیک به ان نقطه حفظ نماید محال به نظر می رسد.البته مهندسین کاربردی راههایی برای بهینه سازی انتخاب پمپها دارند.یک راه این است که پمپ مطلوب را مشخص نموده و مشخصه های آن را به قدری دقیق ذکر نماییم که پمپهای دیگر را شامل نشود.در صنعتی که رقابت بر سر بهترین پیشنهادات وجود دارد این کار مورد قبول واقع نمی شود.روش دیگر بیان نمودن مشخصات پمپ بصورت پارامترهای اساسی می باشد.این پارامترها عبارتند از: جریان هد (افت فشار)،حداکثر توان ترمز، حداقل بازدهی پمپاژ،حداقل ضریب توان موتور و حداکثر سرعت موتور.

عملكرد پمپهاي سانتريفوژ در حالتی که شدت کار بر روی آنها زیاد باشد مي تواند موجب اختلالاتی در تلمبه شود. جريان توربولنت مي تواند موجب ایجاد لرزش هايی باعث و خارج شدن پمپ از مدار شود که به آن اصطلاحا می گوینداوت شده. يكي از دلايل اوليه لرزشهاي پمپ كاويتاسيون می باشد. در اين حالت در اثر كاهش فشار مايع و تبخير صورت گرفته در سمت مكش پروانه توده هاي حباب توليد و به خروجي پروانه برخورد کرده. حبابها همراه با صدا (مشابه صداي ضربه به بادكنك) و ايجاد لرزش مي شود.
توليد حباب در پروانه وقتي رخ مي دهد كه Npsh موجود مكش پمپ كمتر از Npsh اين امر مي تواند به علت وجود مانع در مسير مكش، وجود زانوئي در فاصله نزديك ورودي پمپ و يا شرايط غير عادي مي باشد. عواملي مانند افزايش دما و يا كاهش فشار در سمت مكش نيز مي تواند شرايط فوق را ايجاد كند. البته انتخاب پمپ براي سيستمهايي كه در دبي هاي متفاوت و سرعت متغير كار مي كنند بايستي با دقت صورت گيرد تا از پديده كاويتاسيون جلوگيري گردد. با توجه به ملاحظه مراجع مختلف لرزش پمپ ها معلوم شده است يك عامل رايج اين لرزشها پديده كاويتاسيون است و مي تواند مخرب نيز باشد.

ازدیگر عواملی که می تواند باعث لرزش در پمپ ها شود می توان به هم محور نبودن تلمبه و محور اصلی آن بیان کرد زیرا در این صورت باعث ایجاد جفت نبودن با دیگر قطعات دانست به همین دلیل باعث ایجاد سرو صدا می شود.

از دیگر عوامل می توان به خارج شدن شفت از مرکز خود دانست که این پدیده با چشم قابل دیدن و تشخیص نیست به همین دلیل آن را بر روی ماشین تراش که دارای اندازه گیر ساعتی می باشد نصب می کنند و اگر این کج شدگی به اندازه خیلی خیلی ناچیرز باشد به وسیله یک شخص ماهر قابل بازگشت به خط می باشد در غیر اینصورت از رده خارج می شود.

یکی دیگر از اشکالات در پمپ ها می توان به خوردگی پروانه تلمبه و رینگ ها و بلبرنگ ها اشاره کرد که سائیده شدن و یا فاصله آزاد آنها زیاد شده است.
    
پمپ گریز از مرکز
هرگاه جسمی به‌سرعت حول محور خود به چرخش در آید، ذرات مرکزی آن جسم در اثر نیروی تولید شده به خارج پرتاب می‌گردند. این نیرو را نیروی گریز از مرکز گویند. پمپهای گریز از مرکز بر اساس این نیرو که در اثر چرخش پروانه بوجود می‌آید، کار می‌کنند. دو قسمت مهم این تلمبه که کار اصلی را انجام می‌دهند، عبارتند از:
پروانه impeller
جداره Casing
مایع پس از رهایی از پروانه ، از مجرایی می‌گذرد که انرژی سرعتی مایع به انرژی فشاری مبدل می‌گردد. به این ترتیب ، فشار مایع هنگام خروج بیش از فشار ورودی آن می‌باشد. اگر سطل پر آبی را با سرعت به دوران در آوریم، مشاهده می‌شود وضعی قرار می‌گیرد که بای آب نمی‌ریزد. اگر در همین حال ، سوراخی در ته طرف ایجاد کنیم، مشاهده می‌شود که آب با سرعت زیاد از سوراخ به بیرون می‌ریزد..
پمپ دوّار
پمپ دوّار ، یک نوع پمپ جابجایی مثبت است که مایع را ممکن است به دو طریق پمپ کند: دورانی خاص و مخلوطی از دوران و نوسان. هر پمپ دوّار به‌طور کلی از یک محفظه ساکن درست شده که در این محفظه یک موتور بوسیله نیروی یک محرک خارجی می‌گردد. حرکت روتور اجرا ، پمپ کننده را به حرکت در می‌آورد. پمپهای دوّار با طرحهای گوناگون و متنوع ساخته شده‌اند که معمولترین آنها عبارتند از:
چرخ دنده داخلی و خارجی ، یک پیچی و چند پیچی ، تیکه‌ای ، پره‌ای نفرشی ، پره‌ای نوسانی ، بادامک پیستونی می‌باشد. این پمپها لازم است با سرعت دورانی زیاد و در حدود 5000 دور در دقیقه و یا بیشتر کار نمایند.
در بحث قبلی که در رابطه با پمپ ها داشتیم به بیان موضوعی در رابطه با پمپ های جابجایی مثب صحبت کردیم برای اینکه این قضیه کمی روشن تر و شفاف تر باشد به شرحی در رابطه با پمپ های جابجایی مثبت و نوع های شبیه به آن می پردازیم.

پمپ های جابجایی مثبت

پمپ دورانی یک نوع پمپ جابه‌جایی مثبت می باشد. به عنوان مثال در هر دور کامل چرخ در یک پمپ چرخ دنده‌ای مقدار معینی از سیال را از ورودی به خروجی منتقل کرده و آن را به سیستم های لوله کشی انتقال می دهد. به همین دلیل از پمپهای چرخ دنده‌ای معمولا برای انتقال سیالها از میان سیستمهایی که دارای یک مسیر جریان کامل از قسمت خروجی به ورودی پمپ می‌باشند، استفاده می‌شود. اگر این مسیر جریان برای مدتی مسدود شود، فشار زیاد ایجاد شده باعث متوقف شدن واحد محرک می‌گردد. پمپ ممکن است خورد شود، یا حداقل اتصالات فلزی سیستم لوله کشی خراب شده و شروع به نشت نمایند.

پمپ چرخ دنده جناقی

این پمپ به خاطر داشتن شکل دندانه چرخ دنده‌اش ، پمپ چرخ دنده جناقی نامیده شده است. دندانه‌های پمپ چرخ دنده‌ای ساده ، مستقیم هستند. بدین دلیل هنگام تخلیه هر چرخ دنده در یک زمان انجام می‌شود. دنده چرخ دنده‌های جناقی کج است. این موضوع باعث روی هم افتادن چرخ دنده‌ها می‌شود. هنگام تخلیه یک چرخ دنده قبل از تکمیل هنگام چرخ دنده دیگر انجام می‌شود، بدین دلیل باعث نرم تر کار کردن جریان در داخل سیستم لوله کشی می‌شود.

پمپ های چرخ دنده حلزونی

بعضی از پمپهای چرخ دنده‌ای باید بتوانند سیال را به هر دو جهت جابه‌جا کنند. بدین معنی که جهت چرخش چرخ دنده‌ها بایستی معکوس شود. چرخش پمپهای چرخ دنده‌ای ساده قابل برگشت (دو طرفه) است، ولی دارای خروجی ضربانی می‌باشند. پمپهای چرخ دنده جناقی دارای خروجی یکنواخت‌تری هستند، ولی جهت چرخش چرخ دنده‌ها قابل برگشت نیست. برای پیشگیری این نقض ، بعضی از پمپهای چرخ دنده‌ای از چرخ دنده حلزونی استفاده می‌کنند. کجی دندانه‌های چرخ دنده حلزونی باعث می شود هنگامه تخلیه یکنواخت برای جریان خروجی آرام تر از پمپ می‌باشد.

هر پمپ دارای سه روتور می‌باشد، یک روتور نیرو دهنده و دو هرز گرد. روتورها درون یک پوسته قرار می گیرند. سیال از طریق دهانه مکشی وارد پمپ می‌شود و از طریق گذرگاههای محفظه به هر دو انتهای روتورها یا جایی که سیال در میان فضای بین پوسته روتور و دندانه‌های روتور نیرو دهنده بار (سیال) پمپاژ شده مورد نیاز را با هرزگردها که بطور ساده برای آب بندی بکار می‌روند، حمل می‌کند. محفظه‌های روتور از یاطاقانهای طوقهای تشکیل شده‌اند. این یاطاقانها روتورها را نگهداری و هدایت کرده و آنها را درگیر می‌کنند.
محفظه روتورها کانالهایی هستند که مایع باید قبل از تخلیه شدن از پمپ از میان آنها بگذرد. برای جلوگیری از نفوذ هوا به داخل پمپ (فشار سیال در طرف مکش پمپ ممکن است کمتر از فشار اتمسفر باشد) شافت روتور نیرو دهنده باید آب بندی شود. شافت روتور هرزگرد مانند میله والو به وسیله پکینگی که توسط گلند در کاسه نمد نگه داشته می‌شود، آب بندی می‌گردد. قسمت انتهای کاسه نمد یک قسمت مجزا می‌باشد. این قطعه یاطاقان طوقه‌ای می‌باشد که بوش آب بندی نامیده می‌شود. بوش آب بندی ، شافت روتور نیرو دهنده را نگه داشته و هدایت می‌کند و نیز برای نفوذ ناپذیری هوا از اطراف شافت به داخل کمک می‌کند.
     
پمپ سانتریفوز
در این این نوع پمپ ها سیال ابتدا به مرکز پمپ و نزدیک پره‌ها فرستاده می شود. و از اثر نیروی گریز از مرکز که ناشی از گردش سریع پمپ می‌باشد و انرژی جنشی زیادی بدست آورده و به خارج پرتاب شده و پوسته را از سیال پر کرده. انرژی جنبشی در قسمت های خروجی پمپ به انرژی فشاری تبدیل شده.

حرکت پروانه:

در جهت عمود بر فرو رفتگی پره ها در پمپ ها می باشد. پمپ های سانتریفیوژ از پرکاربردترین پمپ هائی است که در صنعت کاربرد فراوان دارد. مزیت این نوع پمپ ها این است که در اثر گذر حجمی سیال در آنها یکنواخت می‌شود.

پمپ های سانتریفیوژ را بر حسب نوع آن ها به انواع زیر تقسیم بندی می‌کنند:
از نظر وضعیت طبقات که ممکن است یک طبقه و یا چند طبقه باشند.
از نظر مقدار آبدهی و هد که ممکن است بصورت کم ، متوسط و زیاد باشند.
از نظر نوع پروانه ، تعداد تیغه.

اجزای یک پمپ سانتریفوژ
موتور ، که باعث حرکت دورانی محور می گردد.
پوسته جداره
لوله رانش
لوله مکش
محفظه بین پوسته و پروانه

پروانه پمپ شامل پره‌هایی می‌باشد که به نحوی ساخته شده‌اند تا جریان داخل پمپ حتی امکان یکنواخت باشد.
انواع پروانه‌های پمپهای سانتریفوژ


انواع پروانه‌های معمولی
پروانه ممکن است به یک صفحه متصل باشد یا بین دو صفحه قرار داشته باشد یا آزاد باشد. مایع در جهت محور وارد بدنه پمپ می‌شود و سیال ورودی بوسیله پره‌های پروانه دریافت شده و به داخل یک پیچک که مماس بر پمپ می‌باشد تخلیه می‌گردد. آب بندی پمپ های سانتریفوژ مسئله ای بسیار مهمی است که در صورت عدم رعایت آن باعث کاهش راندمان عمل پمپ می‌گردد.
انواع پمپ های گریز از مرکز:

پمپ پره مستقیم ( شعاعی)
پمپ تیغه خمیده ( volute )
پمپ مارپیچ

پمپ پره مستقیم:
در این گونه پمپ ها یک مجرای ورودی در مرکز پروانه پمپ قرار گرفته که سیال از طریق آن وارد محفظه می شود در این حین حرکت دورانی سیال موجب ایجاد یک فشار به قطر خارجی پروانه می شود. که باعث ایجاد جریان شده و پروانه را با سرعت و فشار زیادی ترک گفته و از طریق خروجی خارج شده.


پمپ تیغه خمیده ( volute ) :
این نوع پمپ ها علاوه بر قسمت های داخلی که به پره های منحنی شکل مجهز می باشد حتی درپوش آن هم به پره های منحنی شکل مجهز شده. در این گونه پمپ شکل پمپ یک تغییر خاصی دارد که حالت مارپیچ به خود دارد.
زمانی که سیال وارد محفظه پمپ شده پره ها سیال را به تلاطم در آورده اما به فرم مارپیچ این کار انجام می شود. و سیال را به دیواره چسبانده و سپس آن را خارج کرده. همزمان با گردش پروانه آب به دیواره چسبیده می شود و وارد مجرای مارپیچی شده. توجه کنید که فرآیند کار تمامی پمپ های گریز از مرکز یکسان است ولی کمی با هم تفاوت دارند.


پمپ مارپیچ:
این پمپ ها به شکل یک منحنی مارپیچ می باشند که به گرد یک نقطه دوران می کنند و دارای فاصله یکسان و ثابتی می باشند که از مرکز خود دور می شوند. حالت مارپیچ به شکل پوسته داخلی پمپ اطلاق می شود که فرم مارپیچ به خود می گیرد. این شکل پمپ یک مزیت خوب به پمپ می دهد تا بتواند سیال را به راحتی خارج کند. پس نتیجه این می شود که مجرای مارپیچی شکل سیال را جمع کرده و به سمت دریچه خروجی هدایت کرده. یکی دیگر از مزیت های این نوع پمپ ها این است که سرعت در تمامی نقاط پمپ یکسان است ولی در هنگام خروج سرعت کمی کاهش یافته. می دانید که فشار با سرعت رابطه عکس دارد زمانی که سرعت کم شده فشار زیاد شده حال برای اینکه فشار را بیشتر کنند سطح مقطع خروجی پمپ را افزایش داده.
پمپ ها تک مرحله ای (Single Stage ):
پمپ های دو مرحله ای:
پمپ های چند مرحله ای:


پمپ ها تک مرحله ای (Single Stage ):
این پمپ ها برای مواردی طراحی شده اند که ارتفاع خروجی آن ها کمتر از 1000 فوت (305 متر) باشد کاربرد دارد. اما مهمترین ایرادی که از این گونه پمپ ها می توان گرفت این است که ارتفاعی که سیال را می تواند پمپ کنند بسیار کم می باشد. این نوع پمپ ها به دو صورت طراحی می شوند:

پمپ های تک مرحله ای ثابت:
پمپ های تک مرحله ای متحرک (Portable ):

پمپ های تک مرحله ای ثابت:
این پمپ برای زمانی است که بخواهیم یک سیال را از یک چاه کم عمق یا مصارف عمومی و کار در منزل مورد استفاده قرار می گیرد.

پمپ های تک مرحله ای قابل حمل:
این پمپ برای موتورهای برقی و گازوئیلی یا بنزینی استفاده می شود. بیشتر شرکت های ساختمانی از این نوع پمپ ها استفاده می کنند زیرا قابلیت حمل به هر نقطه را دارد و برای هر نوع عملیاتی توانایی وقدرت مناسبی دارند.


پمپ های چند مرحله ای:
دیگر در رابطه با پمپ های دو مرحله ای صحبت نمی کنم زیرا ساختاری شبیه به پمپ های چند مرحله ای دارد. این پمپ ها برای زمانی طراحی شده اند که بخواهیم یک سیال را به ارتفاع زیادی پمپاژ نماییم به همین دلیل این پمپ ها با استفاده از ساختاری که برای آن ها طراحی کرده اند مناسب می باشند. در این پمپ ها از یک مرحل های وجود دارد تا 10 و بیشتر به طوری که هر مرحله را می توان یک پمپ تک مرحله ای فرض کرد.
ارسال سیال در این گونه پمپ ها به صورت افزاینده می باشد که ابتدا در مرحله اول سیال ورودی به دوبخش تبدیل شده و میزانی فشار به آن اضافه می شود و سپس در مرحله بعدی باز سیال به دو بخش تقسیم شده و میزان دیگری فشار به ماده ما اضافه شده و باز در مرحله بعدی سیال به اندازه فشار دلخواه رسیده و حال از جمع زدن کل این مراحل عدد 8 بدست می آید که پمپ 8 مرحله ای نامیده می شود و این طریقه محاسبه و کارکرد پمپ های چند مرحله ای بود که به صورت خلاصه توضیح دادم.

پمپ‌های گریز از مرکز براساس طراحی پروانه‌ها و تعداد پروانه‌ها کلاس‌بندی می‌شوند. یک پمپ چندمرحله‌ای بیشتر از یک پروانه دارد. یک پمپ دومرحله‌ای دو پروانه دارد. یک پمپ دومرحله‌ای اثر یکسانی همچون دو پمپ یک مرحله‌ای که به‌صورت سری می‌باشند، دارد. خروجی پمپ اول وارد پمپ دوم می‌گردد.
    یک پمپ چندمرحله‌ای دارای دو یا چند پروانه که روی یک شافت نصب شده‌اند، می‌باشد. هد در خروجی پروانة دوم بیشتر از هد خروجی در پروانة اول است. زیاد شدن پروانه‌ها هد خروجی نهایی را بالاتر می‌برد. از آنجایی‌که مایعات تقریباً تراکم‌ناپذیر هستند. تمام پروانه‌ها در پمپ برای ظرفیت یکسانی طراحی می‌گردند. پروانه‌های یک پمپ چندمرحله‌ای دارای اندازة یکسانی می‌باشند.
    این پمپ‌ها همچنین براساس تک مکشی و یا دومکشی بودن کلاس‌بندی می‌شوند. در یک پمپ تک مکشی سیال از یک طرف پروانه وارد می‌گردد. در یک پمپ دو مکشی، سیال از میان طرف پروانه وارد می‌گردد. از آنجایی‌که مایع از دو طرف پروانه وارد می‌گردد، از یک پمپ دومکشی برای ظرفیت‌های بالای عملیاتی استفاده می‌شود.

قوانین حاکم بر پمپ‌های گریز از مرکز
    پمپ‌های گریز از مرکز ماشین‌هایی هستند که با استفاده از نیروی گریز از مرکز (عکس‌العمل سیال در برابر نیروز مرکزگرا)، سیالات را جابه‌جا می‌کنند.
    نیروی وزن باعث می‌شود که اگر سیال در یک ارتفاع باشد به ارتفاع پایین‌تر جریان یابد. انرژی پتانسیل، انرژی‌ای است که در سیال ذخیره می‌شود و مایع دارای فشار بالاتر، انرژی پتانسیل بیشتری دارد. بنابراین سیال از سطوح با فشار بالا بر سطوح با فشار پایین جریان می‌یابد. درصورتی که فشار دو مخزن برابر باشد، یا اینکه اختلاف ارتفاع نداشته باشند، سیال میان آنها جریان نمی‌یابد. بنابراین در این حالت‌ها نیاز به استفاده از پمپ داریم. همچنین می‌توان از پمپ به‌منظور افزایش مقدار سیال جابه‌جا شده (دبی) استفاده کرد. پس می‌توان نتیجه گرفت یک پمپ با افزایش سیال آن‌را جابه‌جا می‌کند. در پمپ‌های گریز از مرکز این عمل توسط پروانه انجام می‌شود؛ که با چرخاندن سیال انرژی آن‌را می‌افزاید. سیال با عبور از ورودی از ورودی پمپ وارد مرکز پروانه می‌گردد و با دوران پروانه از لبة آن خارج می‌گردد. هرچه سرعت پروانه بیشتر باشد سیال سریع‌تر جابه‌جا می‌شود. هنگامی که سیال وارد پوسته می‌شود، سرعت آن کاهش می‌یابد. چون سرعت سیال کاهش می‌یابد، فشار آن افزایش یافته و از طرف دیگر چون سیال با فشار زیاد در لبه و دور از مرکز خارج می‌گردد، باعث ایجاد یک ناحیة کم فشار در مرکز شده که در اثر آن جریان سیال به درون مرکز امکان‌پذیر می‌گردد (اختلاف فشار). وقتی سیال به خارج پمپاژ می‌شود سرعت آن افزایش می‌یابد. این افزایش سرعت در خروجی به شکل فشار بسیار زیاد و بخشی از آن در محفظه به‌صورت فشار نمایان می‌شود.
در این فصل به بررسی انواع مختلف پمپ‌های گریز از مرکز مورد استفاده در صنایع می‌پردازیم. این پمپ‌ها برای مقاصد گوناگون به‌کار می‌روند و این امر مستلزم اعمال تغییرات در طراحی و ساخت بدنه و پره‌های موتور می‌باشد.
    در اینجا مشخصات کاری پمپ‌ها و ملاحظات طراحی آنها همراه با اطلاعات دیگر دربارة انتخاب پمپ مناسب یک کاربرد خاص ارائه می‌گردد.
    درک مشخصات کاری و ساختمان پمپ‌های گریز از مرکز مختلف به شما کمک می‌کند تا کار خود را بهتر انجام دهید.

کاربردهای پمپ گریز از مرکز
    پمپ‌های گریز از مرکز به‌لحاظ کاربرد گسترده، هزینة اولیه پایین و نگهداری و تعمیرات آسان، اغلب در واحدهای صنعتی به‌کار گرفته می‌شوند. بیشتر این پمپ‌ها برای انتقال آب و سایر سیالات سبک به‌کار می‌روند. پمپ‌های مزبور را می‌توان برای پمپاژ دوغاب، خمیر و تراشه‌های چوب و یا مواد سنگین دیگر به‌کار گرفت. اما هنگام پمپاژ این مواد، باید شرایط خاصی را در نظر گرفت. تغییر پمپ‌های استاندارد به‌منظور انتقال مواد سنگین معمولاً به پروانه‌هایی با اندازه‌ها و اشکال متفاوت نیاز دارند.

    شما حتماً به‌عنوان عضوی از گروه نگهداری و تعمیرات تاکنون یک پمپ گریز از مرکز را تعمیر کرده‌اید و یا در انجام تعمیر آن یاری رسانده‌‌اید. شاید متوجه شده‌اید که پس از پیاده‌کردن لوله‌ها و بدنة پمپ، کار بر روی قسمت‌های داخلی آن نسبتاً ساده است. همین سادگی تعمیرات و نیاز اندک به نگهداری و تعمیرات باعث شده است که کاربرد پمپ‌های گریز از مرکز تا این حد گسترش یابد. این درس به تشریح قطعات داخلی و ساختمان پمپ می‌پردازد.

--------------------------------------

برای مطالعه کلیه مطالب مرتبط با پمپ وپمپاژ (کتاب - جزوه - مقاله - پروژه و فیلم) تا تاریخ 22 اذر 91 به صورت فهرست بندی شده در وبلاگ به لینک زیر مراجعه فرمایید:

پمپ