پمپ

نام انگلیسی: Pump
سایر اسامی: تلمبه

پُمپ یا تُلُمبه وسیله ای مکانیکی برای انتقال مایعات است که با افزایش فشار جریان آن، امکان جابجایی مایعات را به ارتفاعی بالاتر (با افزایش هد) یا حتی پایین دست (معمولاً حوضچه یا مخزن) فراهم میآورد. پمپ کاربردهای فراوان در صنعت و حتی در وسایل نقلیه دارد. مانند پمپ بنزین یا پمپ آب خودرو تا پمپهای بزرگ برای پر کردن حوضچه های تعمیر کشتی.
یکی از مسائل مهم در صنعت حرکت سیالات در داخل لوله ها یا وارد و خارج کردن سیالات از مخازن می باشد. این کار توسط پمپها انجام می شوند. در واقع پمپها انرژی مکانیکی سیالات را به وسیله افزایش فشار ، سرعت، ارتفاع سیال و یا هر سه اینها افزایش می دهند. در صنعت دو گروه عمده پمپ ها مورد استفاده قرار . می گیرد. پمپ های سانتریفوژ و پمپ های جابجایی مثبت

۱- پمپ سانتریفوژ
نام انگلیسی: Centrifugal pump
اصول اساسی کار کلیه پمپهای سانتریفوژ بر اساس استفاده از نیروی گریز از مرکز پایه ریزی شده است. هر جسمی که در یک مسیر دایره ای حرکت کند تحت تاثیر نیروی گریز از مرکز واقع می شود. جهت نیروی گریز از مرکز طوری است که همواره تمایل دارد که جسم را از محور یا مرکز دوران دور می سازد. قطعه دواری که داخل پوسته پمپ وجود دارد با حرکت سریع خود موجب گردش سیال می گردد. در نتیجه این عمل، سیال تحت تاثیر نیروی گریز از مرکز واقع شده و از مجرای خروجی خارج می گردد. در نتیجه ایجاد خلا نسبی، فشار اتمسفر باعث دخول سیال به بدنه پمپ می گردد. تا زمانی که آب در داخل پمپ وجود داشته باشد مراحل فوق تکرار می شود. قطعه دوار یکه در داخل پمپ های گریز از مرکز قرار دارد پره نامیده می شود. مجرای ورودی یا مکش سیال در مرکز پره قرار داشته و مجرای خروجی در پیرامون بدنه واقع شده است. قسمت های اصلی یک پمپ سانتریفوژ عبارت است از:
پروانه ها که بهره یک پمپ سانتریفوژی را تعیین می کنند. بسته به نوع و کاری که از پمپ انتظار می رود،تعداد پره ها بین ۱ تا ۹ یا بیشتر تغییر می کند. به عنوان مثال از پروانه های با تک پره نیمه باز در بسیاری از پمپهای صنعتی قوی که با مایعات غیر یکنواخت و تصفیه نشده همراه با رسوبات و ذرات معلق ، سروکار دارند، استفاده می شود. از پره های باز نیز برای پمپاژ سیالاتی که دارای ماده خارجی اضافی بیشتری هستند به کار می رود.
قسمت دیگر پمپ پوسته و یا بدنه آن است که معمولاً به صورت دوپارچه می سازند. پارچه های مزبور تحت یک صفحه افقی یا به صورت قطری با یکدیگر جفت می شوند، معمولاً دریچه های ورود و خروج آب را در پارچه زیری تعبیه می کنند. پمپ های گریز از مرکز را به صورت یک راهه یا دوراهه می سازند. البته نوع دو راهه به مراتب بهتر از نوع یک راهه است زیرا وقتی فشار موجود در یکی از مجراهای ورودی یا خروجی تغییر کند نیروهای محوری به صورت خودکار یکدیگر را متعادل می سازند.

تقسیم بندی و انواع پمپ سانتریفوژ: طرحهای اساسی پمپهای سانتریفوژ به اصول مختلف عملکرد آنها بستگی دارد. به طور عمومی پمپهای گریز از مرکز را نسبت به موارد زیر طراحی می کنند:
– وضعیت مجرای ورودی مثل یک راهه یا دوراهه.
– وضعیت مراحل از قبیل یک مرحله و یا چند مرحله ای.
– وضعیت خروجی از نظر میزان سیال خارج شده مثل پمپ با خروجی زیاد، متوسط و یا کم.
– وضعیت پروانه مانند نوع، تعداد پره ها و
– وضعیت بدنه پمپ.

پمپ های یک مرحله ای: این پمپ ها بیشتر برای مواردی استفاده می شوند که ارتفاع خروجی، کم یا متوسطی مورد نظر باشد. می توان با استفاده از یک پمپ یک مرحله ای به ارتفاع خروجی حدود ۱۰۰ فوت دست پیدا کرد در حالیکه عملاً وقتی ارتفاع بیش از ۲۵۰ تا ۳۰۰ فوت مورد نظر باشد بهره گیری از پمپ های چند مرحله ای عاقلانه تر است.

پمپ های چندمرحله ای: این پمپ ها قادرند آب را تا ارتفاع نسبتاً زیاد پمپاژ نموده، فشار قابل توجهی را نیز در اختیار بگذارند. بسته به اندازه و ارتفاع پمپاژ، آنها را به صورت دو مرحله یا چند مرحله طراحی می کنند. با وجودیکه همه پروانه ها به یک محور واحد متصل بوده و در داخل یک بدنه واقع شده اند هر مرحله را می توان عمل یک پمپ مجزا فرض کرد. برای مثال در داخل یک بدنه می توان از ۸ مرحله متفاوت استفاده نمود . در اولین مرحله سیال منبع مورد نظر مستقیماً از طریق مجرای ورودی تحویل گرفته شده و فشار آن به اندازه فشار ناشی از یک پمپ تک مرحله ای افزایش می یابد و به مرحله بعدی ارجاع می شود. در هر مرحله، فشار کمی زیاد می شود تا جاییکه فشار و حجم آب خروجی به میزانی که مورد نظر است برسد و مراحل خاتمه یابد.

از یک دیدگاه خاص پمپهای سانتریفوژ برحسب محرک نیز تقسیم بندی می شوند . پمپهای سانتریفوژی که مستقیماً به یک موتور الکتریکی متصل مربوط می شوند و با استفاده از یک تسمه حرکت منتقل می شود. در این موارد که پمپ مستقیماً توسط یک موتور به گردش در می آید، موتور و پمپ هر دو بر روی یک زیرکاری بزرگ تعبیه شده و با یک کوپلینگ مناسب به هم مربوط می شوند . موتورهای الکتریکی دارای سرعت بالا و راندمان مناسب هستند تنها ایرادی که دارند این است که نمی توان سرعت موتور را با بار ورودی تنظیم نمود. پمپ های توربینی با وجود اینکه دارای راندمان پایین هستند ولی به علت اینکه دور موتور با بارورودی قابل تنظیم است کاربرد فراوان دارند و معمولاً به عنوان پشتیبان پمپهای الکتروموتوری مورد استفاده قرار می گیرند.

مزایای پمپ های سانتریفوژ: مزایای پمپ های سانتریفوژ بدین شرح می باشد: سادگی ساختمان، قیمت کم، تنوع جنس پروانه و محفظه ( انواع فلزات و غیر فلزات مثل پلاستیک ها و لاستیک ها)، هزینه نگه داری کم، چون می توانند در دورهای بالا کار کنند، امکان اتصال مستقیم به موتور الکتریکی وجود دارد. جریان تحویلی از پمپ پایدار و بالا است. می تواند جریان های دوغابی را پمپ کند. فضای کمی را اشغال می کند.

معایب پمپ های سانتریفوژ: معایب این پمپ ها نیز عبارتند از: به جز در سرعت های بالا ( مثلاً بیش از ۱۰۰۰۰ rpm ) امکان ایجاد فشارهای بالا در پمپ های یک مرحله ای وجود ندارد. پمپ های چند مرحله ای برای فشارهای بالا گران قیمت هستند، خصوصاً برای مصالح مقاوم در مقابل حرارت. در دبی های بالا راندمان سریعاً افت می کند. این پمپ ها Self-priming نیستند ( احتیاج به آب بندی دارند ). یکی از مهمترین مشکلاتی که بیشتر برای پمپ های سانتریفوژ پیش می آید مسئله کاویتاسیون می باشد. قبل از بررسی این مطلب باید مختصری در مورد NPSH) Net Positive Suction Head) که یکی از پارامترهای مهم پمپ ها است توضیح دهیم. در هنگام مکش و در قسمتهای مختلف پمپ هرگز نباید فشار مایع کمتر از فشار بخار مایع شود . NPSHR در واقع حداقل فشاری است که پس از غلبه بر افت های اصطکاکی و اغتشاشی درون پمپ باز هم باید از فشار بخار مایع بیشتر یا مساوی آن باشد. زیرا اگر این اتفاق رخ دهد باعث بوجود آمدن حباب های درون مایع داخل پمپ شده حباب های بخار به علت سرعت زیاد پره ها و فشار زیادی که خودشان دارند ضربات بسیار محکمی به پره های پمپ وارد کرده و باعث تخریب پره ها می شوند. در واقع پدیده کاویتاسیون وجود چنین حباب هایی در جریان ورودی مایع پمپ است که برای اینکه این اتفاق نیفتد باید فشار مایع ورودی حداقل به مقداری باشد که NPSHR مثبت را نتیجه بدهد. NPSH  یکی از پارامترهای طراحی پمپ ها است که معمولاً توسط کارخانه سازنده پمپ مشخص می شود.
NPSH=hss -hfs
p 0 hss  هد مایع در مکش،hfs  هد اصطکاکی، p فشار بخار مایع در دمای عملکرد پمپ بر حسب هد مایع

کاویتاسیون در پمپ های سانتریفوژ: به علت کاهش فشار مایع ورودی شرایط عملکرد غیر عادی پمپ وقتی پمپ های گریز از مرکز در شرایط عادی باشند، نرم و بدون لرزش کار می کنند. در این حالت یاتاقان ها گرمای ثابتی دارند که به وضعیت قرار گیری دستگاه ها بستگی دارد. این دما ممکن است تا حدود oF 100 پایین بیاید. البته باید به خاطر داشت که دمای کلی سیستم به ظرفیت آن بستگی دارد و به ازاء حداقل جریان ، دما به حداکثر ممکن می رسد.

بعضی از اشکالاتی که ممکن است در پمپ های گریز از مرکز اتفاق بیفتد همراه با علل ممکنه به صورت خلاصه در زیر آورده شده است.
دبی پمپ کمی پس از روشن شدن پمپ کم می شود؟
در صورت بروز چنین مشکلی علت را باید در عوامل زیر جستجو نمود: هوا وارد لوله می شود. عمق زیاد است (بیش از ۵ متر). لوله آب بندی اولیه مسدود است و یا داخل سیال هوا یا گازهای مزاحم زیاد است (هوا یا بخار در بخش مکش تجمع کرده است).
پمپ موتور داغ می کند؟
در این صورت باید عوامل زیر را بررسی کرد: سرعت زیاد است. ارتفاع دینامیکی کل کمتر از قدرت پمپ بوده و سیال زیادی پمپاژ می شود. پمپ برای جابجا کردن سیالی با وزن مخصوص و ویسکوزیته سیالی که فعلاً دارد آن را پمپاژ می کند ساخته نشده است.
پمپ لرزش زیادی دارد؟
علل به شرح زیر است: به طور کلی قطعات در تماس باهم، تنظیم نیستند. فونداسیون به قدر کافی سخت نیست. یک ماده خارجی تعادل پروانه را به هم زده است. یک اشکال مکانیکی از قبیل خم شدن محو ر، ساییده شدن یاتاقان ها و یا مالیده شدن یک قطعه متحرک به یک قطعه ثابت وجود دارد.

۲- پمپ جابجایی مثبت
نام انگلیسی: Positive displacement pump

پمپهای گریز از مرکز که در قبل بررسی شد در واقع پمپهای جابجایی منفی هستند. در واقع این پمپها سرعت سیال را به طور زیادی بالا می برند در حالیکه پمپهای جابجایی مثبت به طور ثابت و یکنواخت سیال را از داخل محفظه خود به بیرون می رانند. پمپهای جابجایی مثبت برای هد بالاتر و ظرفیت های پایین تر بکار می روند. اصول کار به این صورت است که مقداری از سیال درون محفظه ای که مرتباً پر از سیال می شود گیر می کند و سپس در فشار بالاتری، از قسمت خروجی پمپ خارج می شود. تقسیم بندی انواع پمپ های جابجایی مثبت پمپهای جابجایی مثبت دارای دو نوع عمده هستند.
یک نوع ،محفظه اصلی پمپ ثابت است و تقریباً شبیه سیلندر است و یک قطعه متحرک مانند پیستون درون آن حرکت می کند . به این پمپها، پمپهای رفت و برگشتی می گویند. اما نوع دیگر پمپها، پمپهای دورانی می باشند که حرکت محفظه شامل سیال، از قسمت ورودی سیال تا قسمت خروجی آن صورت می گیرد. پمپهای جابجایی مثبت نسبت به وضعیت پروان های که داخل آن است تقسیم بندی های خاص خود را دارند: پمپهای دنده ای که شامل دو چرخ دنده ساده هستند و یکی از آنها به وسیله عامل محرک مثل موتور به گردش در آمده و چرخ دنده دیگر را بر می گرداند یک نوع از این پمپها هستند. در پمپهای دنده ای میزان سیال را به سادگی و تنها با تغییر سرعت گردش محور می توان تغییر داد.
پمپ های سنجشی معمولاً برای پمپ کردن مقدار دقیق سیال (مثل افزودن بازدارنده های شیمیایی) به کار می روند. ظرفیت کم و فشارهای بالا از خصوصیات این پمپ ها می باشد. پمپهای پیستونی نیز به صورت جابجایی مثبت یا متغیر ساخته می شوند . در پمپهای پیستونی با جابجایی متغیر، جابجایی پمپ به طور خودکار تغییر یافته و موجب می شود که جریان مورد نیاز سیستم به طور اتوماتیک ثابت باقی بماند. وقتی میزان جابجایی تغییر کند فشار سیستم به نحوی متناسب با آن تغییر کرده به صورتی که جریان تقریباً ثابت باقی بماند. نحوه کار پمپ ها در سیستم منحنی یک پمپ ارتباط بین هد و ظرفیت یک پمپ را شرح می دهد و این ارتباط بدین صورت است که هرچه ارتفاع بالاتری مورد نظر باشد ظرفیت پمپ کمتر خواهد شد و در نتیجه این دو رابطه عکس با یکدیگر دارند. منحنی سیستم نیز ارتباط بین اختلاف هد کل در سراسر سیستم و جریان کلی در سیستم را نشان می دهد. برای انتخاب یک پمپ شکل و شیب نمودار پمپ باید نسبت به موقعیتش ( با توجه به نمودار سیستم ) مورد توجه قرار گیرد. گاهی اوقات که ظرفیت پمپ از ظرفیت سیستم بیشتر است به وسیله شیرهایی به نام شیر فشار شکن (Throttle Valve) ظرفیت پمپ را تا ظرفیت مورد نیاز در سیستم کاهش می دهد. به این ترتیب که شیر فشار شکن با صرف انرژی باعث افزایش انرژی اصطکاکی در قسمت خروجی پمپ شده و باعث کاهش ظرفیت می شود.کنترل ظرفیت پمپ می تواند با برگرداندن قسمتی از مایع به بخش ورودی پمپ نیز صورت بگیرد که غالباً این روش برای پمپهای جابجایی مثبت بکار می رود زیرا برای این گونه پمپها شیر فشار شکن به کار نمی رود. راه دیگر برای تنظیم ظرفیت پمپ تطبیق سرعت چرخش پمپ با ظرفیت مورد نیاز است که غالباً کار آسانی است زیرا پمپهای الکتروموتوری با سرعت ثابتی راه اندازی می شوند ولی از این روش در پمپهای توربینی می توان استفاده کرد.

پمپ جابجائی مثبت مارپیچی (Screw Pump): در پمپ های مارپیچی ساختمان داخلی، شبیه چرخ گوشت است و برای مایعات با ویسکوزیته بالا، مثل پلیمرها به کار می رود و غالباً با سر و صدا و دارای راندمان بالایی هستند.

پمپ جابجائی مثبت دورانی (Rotary Pump): یکی دیگر از پمپ های مورد استفاده در صنعت، پمپ دورانی می باشد. در این نوع از پمپ ها، سیال وارد محفظه ای می شود که در آن چند پر(معمولاً دو پره ) در حال چرخیدن هستند. نحوه چرخش پره ها به صورتی است که باعث بردن سیال به کناره های محفظه شده و از آنجا سیال به قسمت خروجی پمپ با فشار ایجاد شده توسط پره ها منتقل می شود . این پمپ ها دارای ساختمان ساده ای بوده و برای سیالات با ویسکوزیته بالا بیشتر مورد استفاده قرار می گیرند. یکی از خصوصیات این پمپ ها قابلیت کنترل فشار خروجی از پمپ با تنظیم سرعت چرخش پره می باشد. یکی از مسایل مهم این نوع پمپ ها، قابلیت خوردگی سیال می باشد . لذا در مورد جریان هایی که می توانند خاصیت خورندگی روی پره ها ایجاد کنند، با کشیدن پوشش بر روی پره ها از خوردگی جلوگیری می شود

پمپ جابجایی مثبت پره ای (Blade Pump): نوع دیگر پمپ های دورانی، پمپ های پره ای می باشند. اصول کار این پمپ ها بر اساس افزایش حجم فضای خالی برای ایجاد یک خلاء جزئی پایه گذاری شده است. بدیهی است که خلاء مزبور باعث پر شدن محفظه مکش پمپ از سیال می شود. لحظه بعد کاهش حجم فضاهای خالی، سیال را با فشار از طرف دیگر بیرون می راند.

0 پاسخ

ارسال یک پاسخ

در گفتگو ها شرکت کنید.

پاسخ دهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *


شش + = هفت