شرح کار و ساختمان پمپهای سانتریفوژ

Tuesday, November 04, 2008

 

 شرح کار و ساختمان پمپهای سانتریفوژ = گریز از مرکز   Centrifugal pump

مقدمه :

از دیرباز انسانها نیاز داشته اند که مایعات و بخصوص آب را از محلی به محلی دیگر جابجا کنند کوشش هایی که بشر در این زمینه انجام داد بالاخره به اختراع شکل های اولیه پمپ منجر شد که امروزه بقدری گسترده هستند که حتی ذکر سر فصل و نام آنها هم فهرستی طولانی می شود در اینجا نگاهی به پمپ های گریز از مرکز که از جمله پر مصر ف ترین پمپ ها هستند و برای انتقال سیال در حجم زیاد ( با دبی بالا ) و فشار کم مورد استفاده اند می پردازیم اولین نمونه های پمپ ها که نیروی محرک آنها توسط انسان یا حیوانات تامین میشد، توسط مصریان باستان در 17 قرن پیش از میلاد مسیح ساخته شد و مورد استفاده قرار گفتند. آنها توانسته بودند آبرا با پمپ های رفت و برگشتی از عمق 5 متر   و 91 سانتی متری زمین بیرون بکشند.  در یونان باستان نیز پمپ های رفت و برگشتی با طرح ساده 4 قرن قبل از میلاد ساخته شده بود. تاریخ مشخصی در مورد ابداع پمپهای سانتریفیوژوجود ندارد، اما گفته می شود که نقاشیهای لئوناردوداوینچی در قرن پانزدهم میلادی نشان میدهد که چگونه با اعمال نیروی گریزازمرکز به آب درون یک لوله خمیده، آب را تا مقدار معینی بالا می برد اولین پمپ های سانتریفیوژ در اواخر قرن هفدهم و اوایل قرن هجدهم توسط مهندسین فرانسوی وایتالیایی ساخته شده و کاربرد عملی یافتند (1732). در نیمه های قرن نوزدهم عیب اصلی پمپهای رفت و برگشتی که عبارت از مقدار جریان پایین می باشد، موجب این شد که پمپ های سانتریفیوژ با استقبال بیشتری روبرو شوند و جایگاه وسیعتری در صنعت پیدا کنند. در پمپ های سانتریفوژ مایع به مرکز پمپ و پای پره‌ها وارد شده و اثر نیروی گریز از مرکز که ناشی از گردش سریع پمپ می‌باشد، انرژی جنشی زیادی پیدا کرده و به طرف خارج پرتاب می‌شود و پوسته را پر از سیال می‌کند  انرژی جنبشی در قسمت خروجی پمپ اجبارا به انرژی فشار تبدیل می‌گردد.

 

جهت حرکت پروانه:

 

جهتی است عمود بر فرو رفتگی پره های درون پمپ.

 همانگونه که در مقدمه هم بیان شد پمپهای گریز از مرکز از پر مصرف‌ترین پمپها  در صنایع می باشند و کاربردهای فراوانی در همه زمینه و از جمله کشاورزی دارند

مزیت این  پمپها در آنست که گذر حجمی سیال در آنها یکنواخت بوده و همچنین چنانچه مسیر  تخلیه discharge  مسدود و یا تنگ شود، فشار زیاد باعث آسیب دیدن پمپ نمی شود . در نتیجه بار آن بحدی نخواهد رسید که موتور محرک خود را از کار بیندازد.

 

دو نوع افت فشار داریم: افت اصطکاکی و افت اتصالات.

عملکرد موفق یک پمپ تا حدود زیادی بستگی به انتخاب و نصب صحیح آن دارد. جهت حصول اطمینان از حداکثر کارایی پمپ و حداقل نیاز به تعمیر و نگهداری ، انتخاب پمپ باید با عرضه اطلاعات صحیح به کاتولوگ صورت گیرد. بیشتر سازندگان پمپ اطلاعات لازم در خصوص پمپ تولیدی خود را در کاتولوگ و کتابچه راهنما ذکر می‌کنند:

اطلاعاتی از قبیل نصب ، عملکرد و تعمیر و نگهداری. در این مبحث منتخبی از این گونه دانستنیها درباره پمپهای سانتریفوژ و همچنینی عیوب متصوره ، علت و چگونگی رفع این عیوب ذکر می‌گردد.

 

انواع پمپ های سانتریفیوژ = centrifugal pumps

 

 این پمپ ها بر اساس طراحی پروانه ها و تعداد پروانه ها کلاس بندی می شوند. یک پمپ چند مرحله ای بیشتر از یک پروانه دارد. یک پمپ دو مرحله ای دو پروانه دارد. یک پمپ دو مرحله ای اثر یکسانی، همچون دوپمپ یک مرحله ای که به صورت سری میباشد، دارند. خروجی پمپ اول وارد پمپ دوم می گردد.

یک پمپ چند مرحله ای دارای دو یا چند پروانه که روی یک شافت نصب شده اند، میباشد. دبی در خروجی پروانه دوم بیشتر از دبی خروجی در پروانه اول است. زیاد شدن تعداد پروانه ها دبی خروجی نهایی را بالا می برد.

از آنجایی که مایعات تقریبا تراکم ناپذیر هستند، تمام پروانه ها در پمپ برای ظرفیت یکسانی طراحی میگردند. پروانه های یک پمپ چند مرحله ای دارای اندازه یکسانی می باشند. این پمپ ها همچنین براساس تک مکشی و یا دو مکشی بودنشان کلاس بندی می شوند.

در یک پمپ تک مکشی سیال از یک طرف و در یک پمپ دومکشی سیال از میان دو طرف پروانه وارد می گردند. از آنجایی که مایع از دوطرف پروانه وارد میگردد، از یک پمپ دو مکشی برای ظرفیت های بالای عملیاتی استفاده می شود.

 پمپ های دو مکشی دارای NPSH -  پایین هستند.

 

کاربرد پمپ های سانتریفیوژ: centrifugal pupm applications

پمپ دستگاهی است که با ازدیاد فشار سیال باعث انتقال آن از نقطه ای به نقطه ای دیگر می گردد.

اساس کار پمپ گریز از مرکز براساس نیروی گریز از مرکز است، به اینصورت که قسمت متحرک پمپ تحت حرکت دورانی، قطرات آب را از مرکز به خارج پرتاب میکند، چون قطرات دارای سرعت زیاد می باشند در برخورد با پوسته سرعت آنها به فشار تبدیل می گردد. در واقع اساس کار آنها بر اعمال نیروی گریز از مرکز و تبادل اندازه حرکت در پره های پروانه به واحد وزن مایع مبتنی است. پمپ های سانتریفیوژ متشکل ازسه نوع جریان می باشند.

1-    پمپ سانتریفیوژ با جریان شعاعی (Turbo Pumps)

2-    پمپ سانتریفیوژ با جریان وتری (Impeller Pump)

3-    پمپ سانتریفیوژ با جریان محوری (Roto Dynamic)

عموما با عناوین در اصطلاح فرانسه شناخته می شوند. دامنه کاربرد پمپ های سانتریفیوژ بسیار وسیع بوده، و در صنایع شیمیایی،کاغذسازی،صنایع غذایی و لبنیات، فلزات مذاب،آب و فاضلاب، دفع موادزائد، نفت و پتروشیمی ودیگر مواد به کار می روند. از نظر ظرفیت دبی، توانایی این پمپ ها برای ظرفیت های بالا و متوسط نوع جریان وتری و دبی های پایین نوع محوری و در دبی بالا نوع شعاعی می باشد. البته دو کمیت دبی و ظرفیت مستقل از هم نیستند و به شکل، اندازه و سرعت پره ها بستگی دارند.

انواع پمپهای گریز از مرکز

پمپهای گریز از مرکز را بر حسب نوع ساختمان به انواع زیر تقسیم بندی می‌کنند:

1.      از نظر وضعیت طبقات که ممکن است یک طبقه و یا چند طبقه باشند.

2.      از نظر مقدار آبدهی و ارتفاع که ممکن است بصورت کم ، متوسط و زیاد باشند.

3.      از نظر نوع پروانه، تعداد تیغه و وضعیت آنها.

ممکن است پمپها را بر حسب نوع استفاده آنها تقسیم بندی کنند:

1- پمپهای سیرکولاتور برای به جریان انداختن آب گرم در سیستمهای حرارتی.

2-    پمپهای افقی یک طبقه از نوع مکش مارپیچی جهت استفاده در تأسیسات مکانیکی.

3-    پمپهای سانتریفوژ فشار قوی چند طبقه جهت استفاده در آبرسانی و غیره.

4-    پمپهای شناور جهت استفاده در چاههای عمیق و نیمه عمیق.

5-    پمپهای لجن کش جهت استفاده در سیستمهای فاضلاب.

نظر به اینکه پمپهای طبقاتی در سیستم تأسیساتی کاربرد فراوان دارند، مختصرا به ساختمان این نوع پمپها اشاره می‌گردد.

عوامل موثر بر ظرفیت  پمپهای  سانتریفوژ

ظرفیت یک پمپ سانتریفوژ بستگی عوامل زیر دارد.

1-    چگونگی طراحی پمپ

2-     سرعت گردش پروانه پمپ

3-    فشار مطلق قسمت مکش پمپ

4-    فشار قسمت تخلیه پمپ

5-    خواص فیزیکی سیال عبوری

اجزای یک پمپ سانتریفوژ

1-    موتور، که باعث حرکت دورانی محور پمپ می گردد.

2-    روتور، که شامل محور و پره‌ها است.

3-    پوسته یا جداره

4-    لوله مکش

5-    لوله رانش

6-    محفظه بین پوسته و پروانه

اجزا اصلی و ساختمان مکانیکی:

هر پمپ گریز از مرکز دارای سه بخش اصلی زیر است که هر کدام از آنها از اجزای مختلفی تشکیل شده است که در ذیل به شرح مختصری از آن می پردازیم.

1-     محرک driver

در پمپ های دوار معمولا از سه نوع محرک الکترومغناطیسی یا الکتروموتور، محرک دیزلی و محرک توربینی استفاده می شود. محرک الکترو مغناطیسی یک ژنراتور بوده که انرژی الکتریکی را به حرکت دورانی تبدیل می کند.

محرک توربینی به کمک انرژی بخار آب؛ محور پمپ را می چرخاند.

محرک دیزلی نیز موتوری است که با سوخت فسیلی معمولا گازوئیل کار میکند. خروجی محرک به کمک کوپلینگ به میل محور پمپ متصل شده و این میل محور وارد محفظه آب بندی می شود. در این محفظه دو یاتاقان (ساچمه ای) قرار داشته که درون روغن غوطه ور می باشند و حکم تکیه گاههای میل محور را دارند. انتهای میل محور به یک پروانه که درون پوسته جا دارد متصل شده است.

2-      محفظه آب بندی

3-      پوسته که قسمت عمده آن پروانه و شافت است که به اختصار به شرح انواع آن می پردازیم.

پروانه Impeller :

ایمپلرها با انواع مختلف یک دهنه ،دودهنه و باز هستند اصولا پروانه های دودهنه دارای نیروی محوری Trust کمتر اما هزینه ساخت گرانتر می باشند.همچنین پروانه های باز و نیمه باز از نظر هزینه ساخت ارزانتر میباشند.مشخصه های مایع و وجود ذرات جامد، روانی و ناروانی مایع و پارامترهایی ازاین قبیل درنوع استفاده از ایمپلرموثرهستند. پروانه های باز درپمپ های محوری و پروانه های بسته در پمپ های شعاعی بکار میروند.که برای نوع باز برای مایعات حاوی ذرات جامد و الیاف دار نوع پروانه بسته برای مایع های تمیز و بدون ذرات شناور مناسب می باشند.

نوعی از پروانه های باز نیز برای مخلوط مایع و جامد بکار میروند. بنابراین ساده ترین نوع پروانه، پروانه باز بوده که برای انتقال مایعات حاوی ناخالصی جامد شناور بکار میرود. پروانه نیم باز نیز برای مایعات رسوب زا بکار برده میشود.

کاربرد پروانه بسته نیز در ظرفیت های بالا و به دو دسته یک چشمی و دو چشمی تقسیم میشود.

تعریف پروانه نیز به عنوان بخشی اساسی،قسمت متحرک پمپ است که مایع ورودی به چشم را به علت داشتن حرکت دورانی به خارج میراند.

لازم است اشاره کنیم هرچه اندازه ذرات شناور بیشتر باشد تعداد پره ها کمتر خواهد بود. وضع قرار گرفتن پروانه در پوسته باید به نحوی باشد که فاصله بین آن و پوسته حداقل ممکن باشد.این فاصله باعث میشود که مایع بین پوسته و پروانه قرار گرفته از یک طرف آن را روغن کاری کند و از طرف دیگر مانع سایش پوسته و پروانه شود.به همین دلیل نباید این نوع پمپ را بدون مایع راه اندازی کرد.پمپ های گریز ازمرکز توانایی ایجاد فشار بالا را ندارند لذا برای رسیدن به فشار بالا از پمپ های چند پروانه ای استفاده میشود. این پمپ ها برای حجم زیاد و فشار پایین بهترین راندمان را دارد.

همچنین این پمپ ها جریان خروجی یکنواختی دارند. اگر این نوع پمپ با خروجی بسته کارکند، درجه حرارت مایع درون پوسته افزایش یافته و با تولید بخار در قسمت داخلی دچار ارتعاش میشود که دراین وضع گویند پمپ هوا گرفته و باید هواگیری شود.

/ 3 نظر / 706 بازدید
رضا

با تشکر شرح کامل و مفیدی بود

حبيب جمشيديان طهراني

با سلام و عرض خسته نباشيد لطفا در صورتي كه عكس ويا نقشه اي از اجزاي قطعات پمپ هاي سانتر فيوژ در اختيار داريد ضميمه مقاله فوق فرماييد باكمال تشكر