آشنایی با انواع پمپ‌ها

برای ارسال مایع با نرخ مشخص از نقطه‌ای به نقطه‌ای دبگر در داخل یک سیستم به فشار نیاز است.
این فشار باید اندازه‌ای باشد که بتواند بر مقاومت سیستم غلبه کند، که به آن هد می‌گویند.
هد کل برابر هدهای استاتیکی و فشاری و هدهای مقاومت سیستم شامل هد اصطکاکی و سرعتی است.

انواع پمپ‎ها

دسته‎بندی پمپ‌ها شامل طیف گسترده‎ای است. انواع پمپ‎ها عبارتند از:

• هد استاتیکی
• هد فشاری
• منحنی سیستم
• منحنی عملکرد پمپ
• منحنی هد و دبی
• منحنی صعودی RISING
• منحنی نزولی DROPPING
• منحنی تیز STEEP
• منحنی تخت FLAT
• منحنی پایدار STABLE
• منحنی ناپایدار UNSTABLE
• منحنی توان مصرفی

در ادامه موارد بالا را به صورت جداگانه توضیح خواهیم داد.

هد استاتیکی

برابر اختلاف ارتفاع مبدا (منبع مایع) و مقصد مکانی است که مایع به آن ارسال می‌شود. هد استاتیکی ثابت و مستقل از دبی مایع است.

هد استاتیکی به دو نوع تقسیم می‌شود:

1. هد استاتیکی مکش
2. هد استاتیکی دهش

در ادامه هر یک از موارد فوق را توضیح خواهیم داد.

۱. هد استاتیکی مکش

این هد ناشی از مکش کردن مایع نسبت به خط مرکزی پمپ می‌باشد که برابر فاصله عمودی بین سطح مایع منبع و خط مرکزی پمپ است.
اگر سطح مایع منبع بالاتر از خط مرکزی پمپ باشد مثبت و اگر پایین‌تر باشد منفی است.

۲. هد استاتیکی دهش

به فاصله عمودی بین خط مرکزی پمپ و سطح مایع مقصد، هد استاتیکی دهش میگویند.

هد فشاری

فشاری در سیستم که میبایست پمپ به آن غلبه کند. مثال بارز آن دیگ بخار است که در آن پمپ می‌بایست بر فشار داخل بویلر غلبه کند.

منحنی سیستم

به منحنی که دبی مایع را برحسب هد کلی سیستم نشان می‌دهد منحنی سیستم می‌گویند.

منحنی عملکرد پمپ

منحنی‌های عملکرد پمپ رابطه بین هد و توان مصرفی و راندمان و NPSH بر حسب تغییرات دبی می‌باشد.
در اصل این منحنی مکان هندسی نقاطی است که پمپ در آن شرایط می‌تواند کار کند.

منحنی هد و دبی

دبی و هد نسبت به هم رابطه معکوس داشته و با افزایش دبی هد پمپ کم می‌شود.

منحنی صعودی RISING

دراین پمپ‌ها با افزایش هد پمپ دبی پیوسته کاهش می‌یابد.

منحنی نزولی DROPPING

در این پمپ‌ها حداکثر هد پمپ در نقطه دبی صفر اتفاق نمی‌افتد.

منحنی تیز STEEP

در این پمپ‌ها تغییرات هد بین نقطه دبی برابر صفر و نقطه BEP پمپ زیاد است.

منحنی تخت FLAT

دراین پمپ‌ها تفییرات هد نسبت به تغییرات دبی ناچیز می‌باشد و گاهی در قسمتی از منحنی هد تقریباً ثابت است.

منحنی پایدار STABLE

در این پمپ‌ها همواره به ازای هد پمپاژ یک دبی وجود دارد اگر خطی از هر هد دلخواه موازی محور دبی رسم کنید صرفاً دریک نقطه را منحنی را قطع می‌کند.

منحنی ناپایدار UNSTABLE

در این پمپ‌ها ممکن است به ازای هد پمپاژ بیش از یک دبی موجود باشد اگر خطی از هر هد دلخواه موازی محود دبی رسم کنید ممکن است در بیش از یک نقطه منحنی قطع شود.

منحنی توان مصرفی

منحنی توان مصرفی خود دارای زیر مجموعه‌های زیر است که عبارتند از:

1. با بار اضافی OVERLLOADING
2. بدون بار اضافی NON OVERLOADING
3. منحنی راندمان

در ادامه زیر مجموعه‌های منحنی توان مصرفی را توضیح خواهیم داد.

۱. با بار اضافی OVERLLOADING

با افزایش دبی به طور مستمر توان مصرفی پمپ شکل صعودی داشته باشد به آن منحنی با بار اضافی گفته می‌شود.

۲. بدون بار اضافی NON OVERLOADING

با افزایش دبی به طور مستمر توان مصرفی پمپ شکل صعودی نداشته باشد به آن منحنی بدون بار اضافی گفته می‌شود.

۳. منحنی راندمان

پمپ از شروع تا انتهای نقطه کارکرد پمپ شامل تغییراتی است که توسط شرکت سازنده هر پمپ ارائه شده است.
راندمان در محدوده‌ای از منحنی هد و دبی به حداکثر خود می‌رسد که به اختصار به آن BEP بهترین نقطه راندمان گفته می‌شود.

هدف‌های مقاومت در سیستم

هدهای اصطکاکی و سرعتی افتهای مقاومت در سیستم هستند که این دو رابطه تنگاتنگی با همدیگر داشته و چنانچه سیال سرعت نداشته باشد اصطکاکی به وجود نخواهد آمد.

هد اصطکاکی در اثر اصطکاک سیال با جدار داخلی لوله‌ها، شیرآلات، اتصالات و… ایجاد می‌شود که با افزایش سرعت حرکت آب افزایش می‌یابد.
محاسبات دقیق افت مقاومت سیستم به کمک فرمول هیزن، ویلیامز و دارسی، ویسباخ انجام می‌شود.

هد اصطکاکی را افت هد دینامیکی می‌گویند که مقدار آن وابسته به اندازه اولیه، جنس لوله، طبیعت مایع، تعداد اتصالات و شیرآلات دارد.
در سیستم‌های بسته بدون تماس با اتمسفر فقط هد مقاومت در سیستم وجود دارد هد استاتیکی و فشاری وجود ندارد.

نقطه عملکرد پمپ

پمپ‌ها می‌توانند در شرایط مختلفی از نظر دبی و هد تمامی نقاطی که روی منحنی دبی – هد پمپ قرار دارند کار کنند.
به نقطه‌ی خاصی از نظر دبی و هد که پمپ در آن کار می‌کند نقطه عملکرد پمپ می‌گویند که توان الکترو موتور، بازده و مقدار ارتفاع مکش مثبت خالص را تعیین می‌کند. این نقطه از تقاطع منحنی سیستم با منحنی عملکرد پمپ بدست می‌آید.

چرا باید پمپ را در محدوده BEP انتخاب کرد

آب پس از ورود به چشمه پروانه سرعت گرفته و سپس به سمت دیواره محفظه پمپ هدایت می‌شود.
پروانه پمپ به صورت خارج از مرکز در داخل حلزونی پمپ نصب شده است که همین امر سبب تبدیل سرعت به فشار خواهد شد.
در زمانی که پمپ در محدوده BEP عمل می‌نماید عوامل سرعت و فشار و سطح در تمام نقاط محفظه با یکدیگر متناسب خواهد بود و بارهای شعاعی نیز در حالت تعادل است.

عملکرد پمپ در سمت چپ BEP

محل برخورد منحنی سیستم و منحنی پمپ در سمت چپ BEP باشد فشار پیرامون حلزونی به فشار خروجی نزدیک خواهد شد و در بدترین حالت یعنی انسداد خروجی با آن برابر خواهد شد بدین ترتیب سرعت به شدت کاهش یافته و یا کلا به صفر خواهد رسید.

در این شرایط در فضای کمان E-F-G-H در داخل حلزونی نیروی شعاعی بزرگی ایجاد خواهد شد که موجبات خیزش شفت در نقطه‌ای که با زبانه پمپ زاویه ۶۰ درجه را می‌سازد فراهم خواهد کرد.

این نیرو موجب وارد شدن خسارت به آببندهای مکانیکی و یاتاقان‌ها و رینگ‌ها و کاسه نمد و شفت خواهد شد.

عملکرد پمپ در سمت راست BEP

با بالا رفتن جریان در پمپ و عملکرد پمپ در سمت راست BEP سرعت بالا رفته و فشار در فضای کمان E-F-G-H به شدت کاهش می‌یابد و بر عکس مورد قبل در زاویه ۲۴۰ درجه پمپ با مشکل خیز شفت مواجه می‌شود.

با توجه به مطالب فوق می‌توان نتیجه گرفت که انتخاب پمپ بزرگتر از ظرفیت دست بالا گرفتن که در بین برخی از مهندسان یک هنر محسوب می‌شود نه تنها یک حسن نیست بلکه می‌تواند موجب اتلاف انرژی و هزینه شود.

پمپ‎ها پس از مدتی کار در این شرایط با مشکلات زیر مواجه می‌شود:

• خرابی زود هنگام آببندهای مکانیکی
• خرابی زود هنگام یاتاقان
• خرابی زود هنگام شفت
• خرابی زود هنگام واشرها

و در آخر با نگهداری صحیح از پمپ‎ها و انواع کوره های تابشی و کلیه تجهیزات صنعتی هزینه‎های تعمیر آن‎ها به میزان قابل توجهی کم می‌شود.