پمپ

پمپ یا تلمبه چیست؟

پمپ وسیله ای است مکانیکی برای جابجایی و انتقال انواع مایعات که با افزایش فشار، باعث جابجایی مایعات به ارتفاع بالاتر (با افزایش هد) یا حتی پایین تر (حوضچه یا مخزن) می شود. پمپ ها در صنایع مختلف کاربردهای فراوانی دارند. پمپ ها از منابع انرژی مختلفی استفاده می کنند که شامل پمپ ها با کارکرد دستی، برقی، موتورهای درون سوز و نیروی باد می شوند پمپ ها دارای اندازه های مختلفی هستند که از سایز میکروسکوپی برای کارهای پزشکی تا پمپ های بزرگ صنعتی را شامل می شود.

به عبارتی دیگر، پمپ انرژی مکانیکی را از یک منبع خارجی مانند موتور گرفته و به سیال مایعی که در حال عبور از آن است منتقل می کند. در نتیجه انرژی سیال پس از خارج شدن از پمپ افزایش می یابد. از پمپ ها برای انتقال یا جابجایی سیال از یک نقطه به نقطه دیگر در یک سیستم لوله کشی یا هیدرولیک استفاده می شود پمپ ها دارای انواع مختلفی هستند که هر کدام کاربرد خاصی دارند.

انواع پمپ بر نوع اساس کارکرد

دسته بندی های مختلفی از پمپ ها (pumps) بر حسب کارکرد، ساختمان داخلی، روش انتقال به سیال، جنس متریال، مایعی که پمپ می کنند، وضعیت نصب و غیره وجود دارد. یکی از روش های رایج و جامع برای دسته بندی پمپ ها، روش انتقال انرژی به سیال است که به دو روش دینامیکی و جابجایی تقسیم بندی می شوند:

1. پمپ جابجایی مثبت (Positive Displacement Pump)
2. پمپ دینامیکی یا جابجایی غیر مثبت (Non Positive Displacement Pumps)

پمپ جابجایی مثبت (Positive Displacement Pump)

پمپ های جابجایی مثبت خود به دو نوع دورانی (Rotary) و رفت و برگشتی (Reciprocating) دسته بندی می گردند:

انواع پمپ دورانی یا Rotary

• پمپ دنده ای
• پمپ لوب
• پمپ پره ای
• پمپ پیش رونده خلاء
• پمپ پیش رس
• پمپ اسکرو

انواع پمپ رفت و برگشتی یا Reciprocating

• پمپ پیستونی شناور
• پمپ دیافراگمی

پمپ دورانی یا Rotary چیست؟

در این نوع پمپ ها، جابجایی توسط حرکت دورانی چرخ دنده، میل بادامک یا پره ها انجام می شود. همانطور که پیش تر گفته شد این نوع از انواع پمپها تنوعی زیادی دارد که در ادامه به شرح هر کدام از انواع این محصول خواهیم پرداخت.

پمپ دنده ای (Gear Pumps) چیست؟

یکی از معمول ترین پمپ ها برای افزایش توان هیدرولیکی سیال، پمپ دنده ای می باشد. پمپ دنده ای با استفاده از چرخ دنده، مایعات را جابجا می کند و در دو نوع چرخ دنده داخلی و خارجی تولید می گردند. این نوع پمپ به دلیل اینکه مقدار مشخص و ثابتی مایع را در هر سیکل جابجا می کند از نوع پمپ های جابجایی مثبت می باشند.

پمپ لوب (Lobe Pumps) چیست؟

پمپ لوب یا پمپ گوشواره ای در صنایع مختلف از جمله کاغذ سازی، غذایی، بیوتکنولوژی، دارویی، شیمیایی کاربرد دارد علت کاربرد گوناگون پمپ لوب، کیفیت بالای بهداشتی، قابلیت اطمینان، مقاوم در برابر خوردگی در محیط های بخار می باشند.

پمپ پره ای (Vane Pumps) چیست؟

پمپ های وین یا پمپ پره ای نوعی از پمپ های جابجایی مثبت (Positive Displacement Pump) و روتاری هستند که از نظر اصول کارکرد با پمپ دنده ای (Gear Pumps) شباهت زیادی دارند. در پمپ پره ای، پره های نصب شده روی روتوری است که درون حفره جای دارد. در بعضی موارد این پره ها طول های مختلفی دارند برای حفظ ارتباط دیوارهایی که پمپ درآن گردش می کند. استفاده معمول آن ها در پمپ هیدرولیک فشار بالا و سیستم های قدرتی و سوپر شارژ می باشد.

مونو پمپ یا پمپ پیش رونده خلاء (Progressive Cavity Pumps) چیست؟

مونو پمپ ها که با نام های دیگری مثل پمپ ماردونی و تک اسکرو نیز شناخته می شوند، توسط حفره های گسسته ای که روی یک روتور مارپیچ قرار دارد، سیال را به صورت پیشبرد انتقال می دهد. نرخ جریان حجمی متناسب با سرعت گردش روتور ایجاد می شود. از این رو این پمپ ها برای اندازه گیری مایعات و پمپاژ سیال ویسکوز مناسب هستند.

پمپ پیش رس یا پمپ محیطی (Peripheral Pumps) چیست؟

در پمپ های پیش رس محفظه مکش بزرگتر از تخلیه است و این باعث افت فشار محفظه مکش شده در نتیجه سیال راحت تر وارد پمپ می شود. اما قسمت تخلیه کوچکتر است و این عامل سیال را با شدت بیشتری می راند. هنگامی که پمپ روشن می شود پروانه پمپ، سیال را از قسمت دهانه مکش به خروجی هدایت می کند.

پمپ اسکرو (Screw Pumps) چیست؟

پمپ اسکرو یک پمپ جابجایی مثبت است که حاوی یک یا چند اسکرو (پیچ) می باشد. مکانیزم این پمپ به گونه ای است که با هر دور گردش، حجم مشخصی از سیال جابجا می گردد. لذا با افزایش سرعت دورانی دبی سیال نیز افزایش می یابد. در تمام پمپ های اسکرو سرعت چرخش پمپ با توجه به ویسکوزیته سیال تعیین می گردد. در صورت افزایش ویسکوزیته سرعت پایین تری برای گردش انتخاب می شود.

پمپ رفت و برگشتی (Reciprocating Pumps) چیست؟

در این نوع پمپ ها انتقال انرژی به صورت پریودیک و دوره ای انجام شود. نیروی محرکه در این پمپ ها معمولا الکتروموتور می باشد. در این پمپ ها پیستون درون سیلندر بالا و پایین حرکت می کند. عملکرد این سیستم به این ترتیب است که در صورت حرکت پیستون به یک سمت، درون سیلندر مکش ایجاد می شود و سیال از دریچه به داخل حرکت می کند. با بازگشت پیستون، این سیال مکیده شده از دریچه دیگری به بیرون رانده می شود. کاربرد این پمپ ها در سیالات ویسکوز و روغنی می باشد. در ادامه متن به معرفی انواع پمپ رفت و برگشتی می پردازیم.

پمپ دیافراگمی (Diaphragm Pumps) چیست؟

پمپ دیافراگمی نوع دیگری از پمپ جابجایی مثبت یا همان گسسته می باشد. در پمپ دیافراگمی قطع و وصل شدن جریان، به واسطه حرکت این دیافراگم است. پمپ دیافراگمی برای جابجایی سیالات با ویسکوزیته های مختلف استفاده می شود (سیالات خیلی غلیظ مانند عسل یا رزین و چسب مایع تا سیالات خیلی رقیق مانند آب). در این پمپ ها بر عکس دیگر پمپ ها هیچگونه پروانه ای وجود ندارد و عمل جابجا شدن سیال توسط یک صفحه انعطاف پذیر که معمولا از جنس الاستومتر است استفاده می شود.

انواع پمپ دیافراگمی

• پمپ دیافراگمی دستی
• پمپ دیافراگمی الکتریکی
• پمپ دیافراگمی پنوماتیکی یا بادی

در صنعت سیستم پنوماتیکی آن به دلیل عدم نیازبه جریان الکتریسیته کاربرد بیشتری دارد.

توانایی پمپ دیافراگمی

• ایجاد فشار مناسب خروجی تا 8 بار
• توانایی کار با سیالات ویسکوز (غلیظ)
• راندمان بالای 97 درصد
• توانایی کار با حداقل روغن کاری
• قابلیت غوطه وری در سیال
• قابلیت کارکرد خشک
• نداشتن سیل مکانیکی
• قابلیت استفاده در محیط های قابل اشتعال یا انفجار
• قابلیت مکش از بشکه ها و مخازن با ابعاد گوناگون (خودمکش)

پمپ دیافراگمی پنوماتیک بشکه کش با هوای فشرده کار می کند و دارای توان مکش بالا می باشد و در نتیجه جهت پمپاژ انواع سیال مورد استفاده قرار می گیرد.

پمپ پیستونی شناور یا پلانچری چیست؟

این نوع پمپ ها دارای مکانیزم دورانی هستند و از گروه پمپ های جابجایی مثبت بوده که اصول عملکرد آنها در پمپاژ نمودن سیال همانند پمپ های رفت و برگشتی است با این تفاوت که به جای یک سیلندر و پیستون دارای تعداد زیادی سیلندر و پیستون می باشند. این پمپ ها در مواردی که فشار خروجی بالا (از 100 تا 1000) بار نیاز می باشد استفاده می گردد. در این پمپ ها با چرخش مکانیزم دورانی، پیستون ها داخل سیلندر رفت و برگشت نموده و روغن را به داخل محفظه سیلندر کشیده و سپس آن را به داخل سیستم مکش می نمایند. به طور کلی پمپ های پیستونی در دو نوع، استنلس استیل و برنزی ساخته می شوند.

انواع پمپ پیستونی

• پمپ کارواش
• پمپ کارواش خانگی
• پمپ کارواش صنعتی
• پمپ کارواش آب گرم و سرد
• پمپ کارواش الکتریکی، پمپ کارواش بنزینی و پمپ کارواش دیزلی
• پمپ مه پاش
• پمپ سم پاش

پمپ دینامیکی یا جابجایی غیر مثبت (Non Positive Displacement Pumps)

در این نوع پمپ ها یک پره محرک با حرکت دورانی، انرژی جنبشی را به فشار یا سرعت تبدیل می کند. در ادامه به معرفی انواع این محصول خواهیم پرداخت.

پمپ سانتریفیوژ (Centrifugal Pumps) چیست؟

پمپ سانتریفیوژی پرمصرف ترین و پر کاربردترین نوع پمپ در صنعت می باشند. به طوری که حدود 75 درصد مصرف پمپ در صنعت را شامل می شود. از آنجایی که در این پمپ ها همواره مقدار مشخصی از دبی سیال را در یک فشار ثابت و در هر موقعیتی تامین می کنند پمپ های ایده آل به شمار می آیند. این پمپ ها بر اساس نیروی گریز از مرکز کار می کنند. مکانیزم کار در اینگونه پمپ ها، زمانی که پره ی پمپ درون آن دوران می کند، سیال را از مرکز به بیرون هدایت می کند و وقتی سیال از مرکز به بیرون می رود، سیال جایگزین تحت فشار اتمسفر یا فشار مصنوعی و بالاتر به سمت مرکز کشیده می شود سیالی که به بیرون می رود، از طریق مسیر خروجی تخلیه می شود. این سیال فشاری خواهد داشت که مقدار آن را می توان به وسیله گام پروانه و نیز سرعت دورانی آن محاسبه کرد. نکته ی قابل توجه درباره پمپ های سانتریفیوژ این است که چگالی یا وزن مخصوص یک مایع، هیچ تأثیری بر سرعت جریان حجمی یا هد ایجاد شده توسط یک پمپ گریز از مرکز ندارد. این اساساً به این معنی است که برای یک دبی حجم معین، تغییر در چگالی، نرخ جریان جرمی را تغییر می دهد.

پمپ گریز از مرکز را می توان از نظر نوع پوسته، نوع پروانه و چگونگی قرار گرفتن محور و تعداد طبقات دسته بندی کرد.

از نظر پوسته

الف) پمپ حلزونی

در این پمپ ها پوسته حلزونی یا پیچکی طوری طراحی شده است که مجرا در جهت چرخش پروانه بازتر شود. در نتیجه با افزایش سطح مقطع کاهش می یابد و فشار دینامیکی (ناشی از سرعت) به فشار استاتیکی تبدیل می شود.

ب) پمپ افشاننده (دیفیوزر)

در این پمپ ها پروانه به وسیله پره های ثابت احاطه شده اند که پره های راهنما نامیده می شوند. این پره ها با دور شدن از مرکز از هم بازتر می شوند و با افزایش سطح مقطع، سرعت کاهش یافته و فشار افزایش می یابد.

از نظر برش پوسته

الف) پوسته یکپارچه

معمولا بدنه پمپ های سانتریفیوژ یک طبقه به صورت یکپارچه ریخته می شود. جهت سوار کردن پروانه و قطعات داخلی پمپ، غالبا دو طرف یا حداقل یک طرف پوسته باز می باشد.

ب) پوسته چند تکه

در این حالت پوسته می تواند در جهت های مختلفی برش داشته باشد. اگر صفحه برش در امتداد محور باشد، پوسته با برش افقی است. اگر صفحه برش در امتداد قائم باشد، پوسته را برش قائم می گویند.

وضعیت دهانه مکش و رانش

قرارگیری دهانه مکش و رانش نیز در پمپ ها متفاوت و در برخی قابل تنظیم است. این قابلیت در پمپ های یک تکه وجود ندارد. در پمپ های چند تکه، تغییر وضعیت دهانه رانش، امکان انطباق بهتر پمپ با وضعیت قرارگیری آن در شبکه را ایجاد می کند که منجر به استفاده کمتر از اتصالات و کاهش هزینه ها می گردد.

از نظر پروانه

پروانه ها از جهت ساختار مکانیکی، نحوه ورود مایع به پروانه و جهت خروجی آن تقسیم بندی می شوند.

الف) ساختمان مکانیکی

بسته به نوع و ویسکوزیته مایع انتقالی، پروانه می تواند باز، نیمه باز و بسته باشد.

• a) پروانه بسته
• b) پروانه نیمه باز
• c) پروانه باز

از پروانه باز در پمپ های لجن کش و برای لایروبی استفاده می شود. پروانه نیمه باز برای انتقال سیالات لزج مانند فاضلاب، خمیر کاغذ، محلول شکر و غیره به کار می رود. در مدل پروانه بسته پره های پروانه بین دو صفحه لفافه قرار می گیرند که جهت انتقال سیالات با گرانروی کم به کار برده می شود. پروانه بسته راندمان بالاتری نسبت به دو پروانه دیگر دارد.

ب) تقسیم بندی از لحاظ ورود مایع به پمپ

پمپ ها از نظر ورود سیال به پروانه به دو مدل تک مکشه و دو مکشه تقسیم می شوند. مشکل قابل توجه پمپ های تک مکشه، عدم تعادل هیدرولیکی محوری در آنها است. با افزودن رینگ به قسمت های مشخصی از پروانه، بالانس کردن نیروهای محوری بر روی آن امکان پذیر می شود. تعادل پمپ های دو مکشه باعث عملکرد بهتر در پمپاژ آب با ظرفیت بالا خواهد شد.

ج) تقسیم بندی بر اساس جهت جریان مایع

پروانه ها از لحاظ جریان مایع به سه دسته پروانه با جریان شعاعی، پروانه با جریان محوری و پروانه با جریان مختلط تقسیم می شوند. از پروانه با جریان شعاعی در مواردی که نیاز به هد بالا و دبی کم باشد، استفاده می شود. پروانه جریان محوری برای دبی بالا و هد پایین و پروانه جریان مختلط برای ایجاد فشار و دبی متوسط به کار می رود.

تقسیم بندی پمپ های گریز از مرکز از نظر تعداد طبقات

پمپ ها می توانند یک طبقه یا چند طبقه یا به عبارتی یک مرحله یا چند مرحله باشند.

تقسیم بندی بر اساس جهت دوران پروانه

جهت دوران پروانه می تواند بکوارد و فوروارد باشد.

مزایای پمپ های سانتریفیوژ

• طراحی ساده
• قیمت مناسب
• اشغال فضای کم
• تنوع در جنس پروانه ها
• در دسترس بودن
• تولید فشار یکنواخت
• امکان تغییر عملکرد با تراش دادن پروانه (البته باید توجه داشته که تراش بیش از ده درصد راندمان را تغییر می دهد و قوانین تشابه پمپ دیگر صادق نخواهند بود)
• چون در دورهای بالا می توانند به کار گرفته شوند امکان اتصال مستقیم به موتور الکتریکی را دارند.
• گذر حجمی یکنواخت سیال
• هزینه های جاری پایین نسبت به پمپ های دیگر

معایب پمپ های سانتریفیوژ

• در حالت عادی فشار و دبی بالا را تامین نمی کند.
• برای فشارهای بالا بسیار گران قیمت هستند (پمپ های طبقاتی).
• نیاز به آب بندی دارند.
• سیالات با لزجت بالا را به طور موثر پمپ نمی کنند.

پمپ خطی (Axial Flow Pump) چیست؟

این نوع از پمپ ها از نوع گریز از مرکز می باشند که با توجه به ظرفیت های مختلف در دو نوع خطی و زمینی مورد استفاده قرار می گیرند. در دو نوع پمپ سیرکولاتور بدنه چدن و پمپ سیرکولاتور بدنه استیل ساخته می شود و قادر به پمپاژ سیالات تا دمای 130 تا 100 درجه سانتیگراد می باشند. این پمپ ها غالبا برای سیرکوله آب مورد استفاده قرار می گیرند.

از نکات مهم در پمپ های زمینی و خطی می توان عنوان کرد که پمپ های خطی معمولا فقط دبی ایجاد می کنند. در حالی که پمپ های زمینی هم دبی و هم فشار تولید می کنند.

ویژگی های پمپ سیرکولاتور

• صدای کارکرد کمی دارند.
• این نوع از پمپ ها در دو نوع تک فاز و سه فاز و تک دور، دو دور، سه دور و چهار دور ساخته می شوند.
• دور موتور این پمپ ها 1500 و 3000 است.
• جنس بدنه غالبا از چدن و استیل می باشد.
• جنس پروانه از جنس چدن، استیل و برنج می باشد.
• این دسته از الکتروپمپ ها در دو نوع با واسطه (کوپلینگ) و اتاروم یا موتور خشک و بدون واسطه وجود دارند.
• این نوع پمپ ها دارای مکش منفی نیستند.

تفاوت پمپ های مکانیکی و جابجایی مثبت چیست؟

• پمپ های جابجایی برای مقادیر اندک جریان در فشارهای بالا و برای مایعات لزج به کار می روند و پمپ های دینامیکی معمولا برای فشارهای متوسط و جریان های زیاد کاربرد دارند.
• در پمپ های جابجایی انرژی مورد نظر به صورت مستقیم به فشار تبدیل می شود و در پمپ های مکانیکی انرژی افزوده شده ابتدا به سرعت تبدیل می شود و سپس در حلزونی یا دیفیوزر به فشار تبدیل می شود.
• در پمپ های جابجایی حداکثر فشار با توجه به فشار سیستم تعیین می شود به این معنی که تا جایی که درایو پمپ توان داشته باشد، پمپ فشار خود را به میزان مورد نیاز سیستم می رساند. حداکثر انرژی (فشار یا هد) در پمپ های دینامیکی محدود است که این فشار با بستن کامل شیر خروجی در جریان صفر به وجود می آید.
• در پمپ های جابجایی، انرژی در پریودهای معینی به سیال ارسال می شود و در پمپ های دینامیکی انرژی به طور پیوسته به مایع و سیال ارسال می گردد.

واحد های اندازه گیری در پمپ

در ادامه، یک سری از واژه های فنی و کلیدی را که در صنعت تولید پمپ کاربرد اساسی دارند، به همراه مزایا آنها مورد بررسی قرار خواهیم داد. تمامی اندازه ها و واحدهای اندازه گیری به شکل فنی بیان شده اند.

دبی (آبدهی)

میزان عبور سیال از یک مقطع در واحد زمان تعریفی از دبی می باشد و معمولا آن را با Q نمایش می دهند. اندازه گیری دبی به صورت عمده و بر اساس دو دسته واحد اندازه گیری صورت می پذیرد:

• واحدهای جرمی: میزان عبور توده جرمی سیال در کسر مشخصی از زمان محاسبه می گردد، مانند کیلوگرم در ساعت (Kg/h)
• واحدهای حجمی: میزان عبور توده حجمی از سیال در واحد زمان محاسبه می شود، مانند lit/min (لیتر در دقیقه) و m³/s (متر مکعب در ثانیه)

به عبارت دیگر به مقدار سیال یا مایعی که در واحد مشخصی از زمان از نقطه ای خاص مانند خروجی پمپ یا سطح مقطع لوله عبور کرده و خارج می شود، دبی گفته می شود که می تواند بر حسب لیتر بر دقیقه، لیتر بر ثانیه یا متر مکعب در هر ساعت محاسبه شود. قابل ذکر است که بین مقدار سیال عبوری از لوله و مقدار الکتریسیته عبوری از یک سیم تناسب مشابهی وجود دارد بدین ترتیب که مقدار هد هیدرولیکی برابر با مقدار ولتاژ و انرژی پتانسیل الکتریکی بوده و مقدار جریان هیدرولیکی نیز برابر با مقدار آمپر و جریان الکتریکی می باشد. همانطور که هر چه سیم انتقال جریان الکتریسیته نازک تر باشد، مقدار جریان عبوری از سیم کاهش می یابد با کاهش قطر و سطح مقطع لوله انتقال آب، مقدار دبی نیز کاهش می یابد. همانطور که جهت انتقال جریان الکتریسیته به کابل برق از طریق سیم نیاز به اختلاف ولتاژ داریم، برای انتقال سیال در لوله نیز باید هد خاصی را تعریف کرد. تعیین مقدار هد یکسان در دو طرف یک لوله افقی باعث می شود سیال درون لوله هیچ گونه جریانی نداشته باشد به این علت که همانطور که کابل برق در برابر عبور جریان الکتریسیته از خود مقاومت نشان می دهد.

هد (ارتفاع) یا فشار پمپ

یعنی یک پمپ تا چه ارتفاعی (در شرایط استاندارد) می تواند سیال را تحت فشار بالا ببرد. برای پمپ های آب سانتریفیوژ، هد یا فشار آب بر حسب متر (m) یا فوت (ft) بیان می شود و برای پمپ های روتاری و جابجایی مثبت فشار پمپ بر حسب بار (bar) و (PSI) و کیلوپاسکال (kpa) بیان می شود. به عبارت دیگر Head به معنای ارتفاع بوده و به اختلاف سطح اشاره دارد. برای مثال پمپی با مقدار دبی برابر Q در هر ثانیه و با ارتفاع 30 متر قادر است مقدار Q لیتر از سیال را در هر ثانیه به ارتفاع 30 متر پمپاژ کند. مقدار ارتفاع پمپاژ هر پمپ بر اساس قطر پروانه و سرعت گردش موتور پمپ محاسبه می شود و نوع سیال پمپاژ شونده حائز اهمیت نمی باشد. به عبارت دیگر در مثال فوق پمپ قادر است مقدار Q لیتر از سیال پمپاژ شونده اعم از آب صاف، نفت یا جیوه و غیره را به ارتفاع 30 لیتر در هر ثانیه پمپاژ کند و تفاوت تنها در مقدار توان مصرفی پمپ جهت پمپاژ سیالات متفاوت می باشد.

فشار (Pressure)

مقدار فشار یعنی مقدار فشار وارد شده بر روی هر واحد از سطح زمین (برای مثال Kg/cm²) و باید دقت داشت که با مقدار ارتفاع اشتباه نشود. در صورت پمپاژ مایعات، مقدار فشاری که مایع بر روی سطح زمین وارد می کند برابر است با حاصل ضرب مقدار ارتفاع پمپاژ در وزن خاص مایع پمپاژ شونده. به همین خاطر حجم چندین کیلومتر هوا بر روی سطح زمین، بر روی سطح دریا تنها فشاری برابر با یک Kg/cm² تولید می کند یعنی فشاری نزدیک به تقریباً یک اتمسفر. ولی همین مقدار حجم از مایع فشاری برابر با 700 الی 800 برابر فشار هوا تولید می کند. زیرا وزن خاص مایع 700 الی 800 برابر از وزن هوا بیشتر است. به خاطر داشته باشید که مقدار فشار آب با ارتفاع 10 متر، چیزی نزدیک به یک Kg/cm² می باشد. با نصب یک مانومتر در خروجی پمپ می توان افزایش فشارهای زیر را اندازه گیری کرد.

• نفت - وزن خاص 2.1 Kg/cm² = 00.7*0.001*30*100 = 0.7 Kg/cm3
• آب - وزن خاص 0.3 Kg/cm² = 00.1*0.001*30*100 = 1.0 Kg/cm3
• جیوه - وزن خاص 40.8 Kg/cm² = 13.6 * 0.001 *30 * 100 = 13.6 Kg/cm3

افت ارتفاع پمپاژ

با عبور سیال از لوله ها، فیلتر یا شیرها و در اثر اصطکاک با جداره داخلی آنها مقدار جریان سیال و در نتیجه ارتفاع پمپاژ تا حدودی کاهش می یابد که به آن افت ارتفاع گفته می شود. همانند جریان الکتریسیته که با افزایش مقدار جریان (آمپر) افت جریان داخل کابل افزایش پیدا می کند. با افزایش سرعت جریان سیال، افت مقدار جریان و بنابراین افت ارتفاع پمپاژ بیشتر می شود. بنابراین با عبور سیال از لوله ها و فیلترها و شیرهای بیشتر، افت ارتفاع نیز به همان نسبت افزایش پیدا می کند.

جرم مخصوص سیال

منظور از جرم مخصوص سیال یا مایع، وزن آن سیال/مایع در یک واحد اندازه گیری خاص می باشد که معمولاً بر اساس واحدهای اندازه گیری Kg/dm³ یا Kg/l سنجیده می شود. قابل ذکر است که هر 1dm³ برابر با 1 لیتر است.

نکته: حال با توجه به ارتباط بین مقدار دبی و مقدار ارتفاع پمپاژ می توان پمپ ها را به گروه های زیر تقسیم بندی کرد:

• پمپ هایی با مقدار دبی پایین و ارتفاع پمپاژ بالا (پمپ های پیستونی و دوار و سانتریفیوژهای کوچک)
• پمپ هایی با مقدار دبی و ارتفاع معمولی (سانتریفیوژها)
• پمپ هایی با دبی و ارتفاع پمپاژ بالا (پمپ های دارای پروانه های ملخی شکل و Helio Centrifugal)
• موتور سانتریفیوژها یا Heliocentrifugal یا پمپ های دارای پروانه های ملخی شکل بصورت دورانی حرکت کرده و سرعت گردش آن بر حسب دور در دقیقه rpm محاسبه می شود. در این دسته از پمپ ها با تغییر مقدار دبی عمکلرد پمپ تغییر نکرده و ارتفاع پمپاژ ثابت باقی می ماند. بنابراین جهت تغییر حالت کارکرد پمپ باید سرعت گردش موتور را تغییر داد.

به انرژی وارد شده بر سیال عبوری از پمپ که مربوط به ارتفاع و غلظت خود سیال می باشد، توان خروجی گفته می شود.

توان خروجی

به مقدار توان (انرژی) وارد شده به سیال توسط پمپ، توان خروجی پمپ گفته می شود که به سه عامل دبی، ارتفاع و وزن سیال بستگی دارد.

برای مثال توان خروجی پمپ مورد استفاده جهت پمپاژ بنزین بسیار پایین تر از توان خروجی پمپی است که جهت پمپاژ اسید سولفوریک مورد استفاده قرار می گیرد زیرا وزن هر دو سیال متفاوت می باشند. تمامی پمپ ها با کمک الکتروموتور یا موتورهایی که در داخل خود دستگاه نصب شده اند، قادر به پمپاژ سیالات می باشند. قدرت (توان) مورد نیاز پمپ جهت کارکرد و پمپاژ سیالات را توان مصرفی می گویند.

توان مصرفی

به توان وارد شده به پمپ توسط موتور و انتقال آن به سیال، توان مصرفی پمپ گفته می شود. به واسطه عواملی همچون اصطکاک سیال با لوله ها یا افت های هیدرولیکی طبیعی در خود دستگاه، همواره توان خروجی پمپ کمتر از توان مصرفی آن بوده که عمدتاً کمتر از عدد یک و بصورت درصد محاسبه می شود که به این درصد راندمان پمپ گفته می شود.

راندمان

با تقسیم توان خروجی پمپ بر توان مصرفی، راندمان پمپ به دست می آید. برای مثال پمپی که دارای راندمان 75 درصدی است، یعنی تنها پمپ درصد از توان مصرفی را برگردانده و 25 درصد آن در اثر اصطکاک سیال با لوله ها و سایر وسایل یا حرارت داخل لوله و دستگاه هدر می رود. در نتیجه هر چه راندمان پمپ بیشتر باشد، مقدار درصد هدر رفت توان مصرفی کمتر است. بنابراین هزینه مصرف انرژی آن کمتر می باشد.

اگر توان خروجی دو پمپ برابر با 1 HP بوده در حالی که راندمان پمپ اول 50 و دیگری 60 درصد باشد، نتیجه می گیریم که مقدار توان مصرفی مورد نیاز جهت تأمین توان خروجی 1 HP برای پمپ اول 2 HP و برای پمپ دوم تنها 1.67 HP می باشد.

پس در نتیجه مهمترین پارامتر جهت تعیین کیفیت دستگاه و مقدار صرفه جویی در مصرف انرژی، پارامتر راندمان است.

کاویتاسیون در پمپ چیست؟

کاویتاسیون یا همان حفره زایی (با نام های دیگری همچون خوردگی، حباب زایی، حفره سازی، خلاء زایی) پدیده ای است که در آن کاهش فشار سیال نسبت به فشار جزئی بخار مایع (p_v) سبب تبخیر و ایجاد حباب هایی می شود. این حباب ها همراه آب از ناحیه کم فشار وارد ناحیه پر فشار می شوند و می ترکند (فروریزش می کنند). در این حالت آب برای پر کردن فضای خالی ایجاده شده ناشی از فروریزش به سمت آن حرت می کند و میکروجت هایی با سرعت زیاد تشکیل می گردد. این پدیده در پمپ های سانتریفیوژ، پروانه کشتی ها، اژدرها و سرریز سدها دیده می شود.

طراحی نامناسب حوضچه مکش باعث تشکیل گردابه ها در الگوی جریان سیال شده و به همین جهت به کرات مکش حباب های هوای فشرده به داخل پمپ دیده می شود که از مشکلات عمده در پمپ ها به شمار می رود.

رایج ترین این نمونه ها، سایش پروانه پمپ است هنگامی که یک تغییر ناگهانی در جهت حرکت سیال رخ می دهد. کاویتاسیون معمولا به دو بخش ساکن و گذرا تقسیم می شود.

مهمترین آثار کاویتاسیون

• ایجاد تغییرات در هیدرودینامیک سیال (کاهش هد و دبی)
• صدمه به سطوح مرزی بین جامد و سیال (خوردگی پروانه)
• ایجاد ارتعاش و لرزش
• ایجاد نابالانسی

نیروی کاویتاسیون چقدر است؟

وقتی حباب ها از ناحیه کم فشار به ناحیه پرفشار وارد می شوند فروریزش می کنند و با سرعت صوت به دیواره های پمپ برخورد می کنند که صدای زیادی به همراه دارد. سرعت صوت در آب 4800 فوت بر ثانیه است که نیروی آن به صورت زیر محاسبه می شود:

Hv = V2/2g = (4800FT/sec)2 ÷ 2 (32.16FT) = 358209FT

فشار (psi) = (HEAD*Sp.gr) ÷ 2.31 = 358209 ÷ 2.31 = 155069 psi

عدد محاسبه شده نشان می دهد که پدیده کاویتاسیون می تواند در مدت کوتاه پمپ را از پای دربیاورد. شکل زیر گرادیان فشار را هنگام رخ دادن پدیده کاویتاسیون در پمپ سانتریفیوژ نشان می دهد:

سیال از نقطه a وارد پمپ شده و در نقطه b فشار به فشاری پایین تر از فشار بخار افت می کند و حباب تشکیل می شود (به دلیل تبخیر) و هنگامی که سیال به سمت ناحیه پرفشار خروجی (d) حرکت می کند، در نقطه c پدیده کندانس رخ می دهد و حباب ها می ترکند.

انواع کاویتاسیون

1. کاویتاسیون تبخیری
   • کاویتاسیون کلاسیک (نارسایی NPSH)
   • کاویتاسیون بازگردش داخلی (Internal re-circulation cavitation)
2. کاویتاسیون مکش هوا (Air aspiration cavitation)
3. کاویتاسیون نارسایی گذر از تیغه (Vane passing syndrome cavitation)
4. کاویتاسیون توربولانس (Turbulence cavitation)

کاویتاسیون تبخیری

آنچه در بالا به عنوان تعریف کاویتاسیون ارائه شد ، به اصطلاح کاویتاسیون تبخیری نامیده شده که متداول ترین نوع کاویتاسیون است و 70 درصد کاویتاسیون ها را دربرمی گیرد. همچنین چون وقتی (NPSH_A) از (NPSH_R) کمتر باشد این پدیده رخ می دهد به آن نارسایی NPSH نیز می گویند. بیشترین آسیب در پروانه پمپ در این نوع کاویتاسیون رخ می دهد.

گاهی اوقات صدای برخورد سنگ ریزه در داخل پمپ به پروانه شنیده می شود. اگر شیر دیسشارژ را آرام آرام ببندیم و صدا قطع بشود، نشانگر مشکل کاویتاسیون است.

NPSH_R ارتفاع مثبت خالص مورد نیاز در مکش چیست؟

پارامتر NPSHR یا همان (هد مثبت خالص مکش) نقش مهمی در انتخاب پمپ هایی که درجه حرارت مایع ورودی به آنها بالا است را ایفا می کند. در واقع یک سیال زمانی تبخیر می شود که فشار آن خیلی کاهش یا دمای آن خیلی افزایش یابد و NPSHR به حداقل میزان فشاری اطلاق می گردد که برای جلوگیری از پدیده کاویتاسیون مورد نیاز است. به منظور جلوگیری از بروز پدیده کاویتاسیون، فشار سیستم می بایست همواره در تمامی مراحل مکش، ورود به پروانه و تخلیه، بالاتر از فشار بخار مایع در درجه حرارت کاری باشد.

پدیده کاویتاسیون هنگامی اتفاق می افتد که ارتفاع مکش مثبت خالص در دسترس NPSHA از آنچه که کارخانه سازنده توصیه نموده است کمتر باشد. NPSHA به عوامل مختلفی از جمله فشار محیط، خواص فیزیکی مایع، قطر لوله مکش و غیره بستگی دارد. این پارامتر طبق فرمول زیر محاسبه می شود:

NPSHA = {(P1 + Pb - Pv)/γ} - Z1 - Hr

Z1max = {(P1 + Pb)/γ} - {NPSHR + (Pv/γ) + Hr}

• Z₁: اختلاف سطح بین محور پمپ و سطح سیال پمپاژ شونده
• p1: مقدار فشار هوا بر روی سطح سیال. در صورت مکش سیال از مخزن باز یا تماس سطح سیال با هوا، مقدار P1 برابر است با 0
• p_b: فشار اتمسفر
• p_v: فشار بخار سیالی که پمپاژ می شود در دمای منبع
• γ: جرم مخصوص سیال
• H_r :افت هد در لوله مکش

اکثر سازندگان پمپ سانتریفوژ جهت جلوگیری از بروز پدیده کاویتاسیون، پیشنهاد می کنند که NPSHA حداقل 0.5 متر بیشتر از NPSHR باشد. در برخی منابع توصیه شده که NPSHA باید تقریبا 20 درصد بیشتر از NPSHR باشد. در هر صورت نباید این اختلاف از 0.5 متر کمتر باشد.

نکته: با افزایش دبی پمپ، مقدار NPSHR افزایش می یابد که این افزایش در محدوده راست بهترین نقطه عملکرد (BEP) بیشتر است. به همین دلیل مهم است که پمپ در محدوده BEP انتخاب شود.

راهکارهایی برای جلوگیری از صدمات ناشی از عملکرد کاویتاسیون

• کاهش سرعت که مقدار هد ناشی از افت را کاهش می دهد.
• افزایش قطر پروانه و کاهش دور (باید توجه داشت که کاهش دور مانع تامین هد نگردد).
• به کار بردن دو پمپ کوچکتر به صورت موازی که سبب کاهش افت هد می شود.
• کاهش P_v (کاهش دمای سیال)
• بزرگتر در نظر گرفتن دهانه مکش پمپ نسبت به دهانه رانش

روش های دفع کاویتاسیون

• افزایش فشار در مکش پمپ (به عنوان مثال در دیگ های بخار به دلیل بالا بودن دمای سیال برای جلوگیری از کاویتاسیون از تجهیزی به نام دی اریتور جهت ایجاد فشار مصنوعی قبل پمپ استفاده می کنند)
• کاهش دبی پمپ
• عدم استفاده از شیر در فاصله نزدیک به مکش پمپ
• اصلاح لوله کشی در مکش پمپ
• شستشو و رسوب زدایی در لوله ها و اتصالات خصوصا در مکش پمپ
• استفاده از ایندیوسر در مکش پمپ
• استفاده از پمپ با NPSH_R کمتر نسبت به NPSH_A سیستم لوله کشی
• افزایش NPSH_A سیستم لوله کشی

شکل زیر نمونه ای از نصب یک پمپ سانتریفیوژ جهت پمپاژ سیال با مقدار دبی برابر با 235 لیتر در دقیقه جهت پمپاژ آب در چهار دمای متفاوت نشان می دهد.

حال عملکرد پمپ را در 4 حالت مختلف بررسی می کنیم. اگر مقدار NPSH مورد نیاز برای تأمین هد تنظیم شده برابر با 3.25 متر باشد، می توانید فشار بخار و جرم مخصوص سیال را دمای مورد نظر از جداول مربوطه بدست بیاوریم. افت هد مکش نیز طبق فرمول زیر محاسبه می شود:

• حالت اول: نصب در سطح دریا و با دمای آب 20 درجه سانتیگراد

Z1max = {(P1+Pb)/γ} - {NPSHR + (Pv/γ) + Hr)

Z1max = {(101325 ÷ (998.3 * 9.81)} - {3.25 + (2338 ÷ (998.3 * 9.81)) + 2.040} = 4.8

با توجه به فرمول فوق می توان فهمید که پمپ قادر است آب با دمای 20 درجه سانتیگراد را از حداکثر عمق 4.82 متر پمپاژ کند. توجه داشته باشید که با افزایش مقدار دبی به بیش از 2351 لیتر در دقیقه، مقدار NPSH و افت هد مکش نیز افزایش می یابد. در نتیجه هد مکش قابل دسترس به کمتر از 4.82 متر کاهش می یابد. با کاهش مقدار دبی عمل عکس صورت می گیرد.

• حالت دوم: نصب در سطح دریا و با دمای آب 60 درجه سانتیگراد

Z1max = {(101325 ÷ (983.2 * 9.81)} - {3.25 + (1992 ÷ (983.2 * 9.81)) + 2.040} = 3.15

با توجه به فرمول فوق می توان فهمید که پمپ قادر است آب با دمای 60 درجه سانتیگراد را از حداکثر عمق 3.15 متر پمپاژ کند.

• حالت سوم: نصب در سطح دریا و با دمای آب 90 درجه سانتیگراد

Z1max = {(101325 ÷ (965.2 * 9.81)} - {3.25 + (70110 ÷ (965.2 * 9.81)) + 2.040} = -1.99

با توجه به فرمول می توان فهمید که سطح سیال باید حداقل 1.99 متر بالاتر از محور پمپ قرار گیرد.

• حالت چهارم: نصب دستگاه 1500 متر بالای سطح دریا و با دمای آب 50 درجه سانتیگراد

Z1max = {(101325 ÷ (988 * 9.81)} - {3.25 + (12335 ÷ (988 * 9.81)) + 2.040} = 3.89

با توجه به فرمول فوق می توان فهمید که پمپ قادر است آب با دمای 50 سانتیگراد را از حداکثر عمق 3.89 متر پمپاژ کند. همانطور که مشاهده می شود با افزایش دمای سیال، ماکزیمم ارتفاع مکش کاهش می یابد.

بهتر است همواره تنظیمات دستگاه به گونه ای باشد که با تغییر جزئی مقادیر تنظیم شده همانند تغییرات طبیعی در مقدار فشار اتمسفر، کارکرد دستگاه دچار اختلال نشود. برای سیالات نزدیک به نقطه جوش این امر اهمیت بیشتری دارد زیرا کوچکترین تغییر در دمای سیال باعث بروز تغییرات بزرگی در شرایط کارکرد دستگاه می شود.

کاویتاسیون بازگردش داخلی

اگر مسیر دهش پمپ بسته شود، سیال از ناحیه پرفشار به ناحیه کم فشار باز می گردد و به دو صورت کاویتاسیون رخ می دهد. نواحی آسیب به پروانه در شکل زیر نشان داده شده است.

1. سیال با سرعت بالا در داخل پمپ بازگردش می کند و دمای آن بالا رفته و فوق داغ (Overheat) می شود.
2. سیال از میان درزها عبور می کند و سرعت و دمای بالا سبب تبخیر شدن آن می گردد.

این پدیده وقتی رخ می دهد که دو پمپ نامشابه را به طور موازی ببندیم. به عنوان مثال پمپ یک دارای هد 10 بار و پمپ دوم دارای هد 8 بار است. حال اگر فشار سیستم 9 بار باشد، شیر یکطرفه پمپ دوم بسته شده و اگر سوییچ فشار فرمان به خاموش شدن پمپ دوم ندهد، بازگردش داخلی در این پمپ رخ می دهد.

کاویتاسیون مکش هوا

این کاویتاسیون در اثر ورود هوا همراه با آب در پمپ رخ می دهد و در پمپ هایی با مکش منفی بسیار متداول است.

کاویتاسیون نارسایی گذر از تیغه

اگر فاصله پروانه پمپ با محفظه کم باشد این پدیده رخ می دهد (فضای خالی بین پروانه و محفظه باید 4 درصد قطر پروانه باشد) این کاویتاسیون بیشتر بر روی نوک پره ها تاثیر می گذارد.

کاویتاسیون توربولانس

این کاویتاسیون در اثر اغتشاش در جریان صورت می گیرد و در شرایط زیر رخ می دهد:

1. ایجاد گردابه در مکش
2. ایجاد اغتشاش توسط زانویی های تیز و اتصالات و فیلترها

برای جلوگیری از این کاویتاسیون پیشنهاد می گردد که در فاصله 5D از دهانه مکش پمپ، اتصالات و تجهیزی نصب نشود. همچنین NFPA برای پمپ های آتش نشانی این فاصله را 10D ذکر کرده است. لوله مکش در داخل مخزن نیز باید به صفحه ضد گرداب مجهز باشد (Anti Vortex).

چگونه هد پمپ را محاسبه کنیم؟

برای انتقال سیال از نقطه ای به نقطه دیگر در داخل سیستم به فشار نیاز است، این فشار باید بر مقاومت سیستم غلبه کند؛ که به آن هد می گویند. هد کلی برابر با مجموع هد استاتیکی، هد فشاری و هد دینامیکی می باشد.

هد استاتیکی پمپ برابر با مقدار ارتفاع پمپاژ بوده که عموماً بر حسب متر محاسبه می شود. جهت محاسبه ارتفاع پمپاژ پمپ باید مقدار هد مکش و مقدار هد دهش را در حین کارکرد پمپ اندازه گیری کنید.

بسته به نحوه نصب دستگاه، ارتفاع پمپ به دو حالت زیر محاسبه می شود:

1. مقدار هد مکش منفی می باشد که در این صورت سطح سیال پمپاژ شونده پایین تر از لوله مکش قرار دارد.
2. مقدار هد مکش مثبت می باشد که در این صورت سطح سیال پمپاژ شونده بالاتر از لوله مکش قرار دارد.

در حالت اول مقدار ارتفاع پمپاژ برابر با مجموع ارتفاع مکش و دهش و در حالت دوم برابر با کسر مقدار ارتفاع مکش از مقدار ارتفاع دهش است. توجه داشته باشید که اتصالات ارتفاع سنج های مکش و دهش به دهانه هایی با قطر یکسان متصل باشند تا تفاوت در غلظت سیالات موجب تغییر مقادیر آنها نشود. هد دینامیکی (هد اصطکاکی) افت فشار داخل لوله در اثر اصطکاک بین سیال با جداره لوله و اتصالات است و از طریق فرمول هیزن - ویلیامز و دارسی - ویسباخ محاسبه می شود.

معادله هیزن-ویلیامز

این معادله یک رابطه تجربی است و مزیت آن نسبت به روابط دیگر این است که ضریب اصطکاک در آن تابعی از عدد رینولدز نیست. اما عیب های آن این است که فقط برای آب اعتبار دارد و تاثیرات دما و ویسکوزیته در این رابطه در نظر گرفته نشده است.

Pm = (4.25 * Q1.85) ÷ (C1.85 * d4.87)

• Pm: مقاومت اصطکاک (پوند بر اینچ مربع/فوت)
• Q: دبی پمپاژ (گالن بر دقیقه)
• C: ضریب افت اصطکاکی
• d: قطر داخلی حقیقی لوله (اینچ)

در سیستم SI برابر است با:

Pm = 6.05 * {(Q1.85) ÷ (C1.85 * d4.87)}

• Pm: مقاومت اصطکاک (بار بر متر)
• Q: دبی پمپاژ (لیتر بر دقیقه)
• C: ضریب افت اصطکاکی
• d: قطر داخلی حقیقی لوله (متر)

معادله دارسی-ویرباخ

∆P = 0/000216f (LρQ²/d⁵)

• P∆: هد تلف شده
• Q: دبی پمپاژ (گالن بر دقیقه)
• L: طول لوله
• p: چگالی سیال (پوند بر فوت مکعب)
• C: ضریب افت اصطکاکی
• d: قطر داخلی حقیقی لوله (اینچ)

در محاسبات سریع با دقت مناسب برای محاسبه هد دینامیکی در سیستم های آبرسانی و سیرکولاسیون گرمایشی، 50 درصد به طول لوله کشی اضافه کرده و آن را در محدوده مجاز افت در هر متر لوله براساس نوع سیستم ضرب می کنند.

همچنین اگر مقصد پمپاژ دارای فشار باشد، پمپ باید به این فشار غلبه کند (به عنوان مثال در دیگ های بخار، پمپ باید به فشار بویلر نیز غلبه کند) که به آن هد فشاری می گویند.

جهت محاسبه هد پمپ های شناور، تنها محاسبه هد دهش کافی می باشد. سپس با اضافه کردن مقدار هد دینامیکی و اختلاف ارتفاع بین سطح سیال و مانومتر می توان هد پمپ را محاسبه کرد.

چگونه توان پمپ را محاسبه کنیم؟

مقدار توان پمپ بر حسب کیلووات (kW) یا اسب بخار (HP) محاسبه می شود.

• Q: دبی
• H: ارتفاع بر حسب متر
• γ: وزن مخصوص سیال

توان پمپ با یکی از فرمول های زیر محاسبه می شود:

نحوه محاسبه توان خروجی موتور پمپ به چه صورت می باشد؟

• P1: توان مصرفی موتور
• P2: توان تولیدی موتور
• P3: توان تولیدی موتور

تغییر هد پمپ با تغییر سرعت گردش موتور

عملکرد پمپ با سرعت گردش موتور رابطه دارد. در صورت عدم ایجاد پدیده کاویتاسیون، می توان از قانون تشابه استفاده نمود که طبق فرمول های زیر صورت می گیرد:

برای مثال با دو برابر کردن دور موتور ny

• Q_x: مقدار دبی دو برابر می شود.
• H_x: ارتفاع چهار برابر می شود.
• P_2x: توان مصرفی هشت برابر می شود.

قوانین تشابه قطر پروانه

Q1 / Q2 = D1 / D2

H1 / H2 = (D1 / D2)2

P1 / P2 = (D1 / D2)3

محاسبه توان، گشتاور و جریان مصرفی موتور

• P₁: توان مصرفی پمپ
• P₂: توان مصرفی پمپ
• ~V: ولتاژ AC منبع تغذیه
• Hz: مقدار فرکانس
• I: مقدار جریان مصرفی موتور بر حسب آمپر
• Cosφ: ضریب قدرت
• N^1/min: سرعت گردش موتور
• η: راندمان خروجی (که از تقسیم توان اولیه بر توان خروجی موتور بدست می آید.)
• P: تعداد قطب های موتور
• Cn: نیروی گشتاور اسمی موتور

سرعت گردش موتور بدون فشار طبق فرمول زیر محاسبه می شود:

با کاهش 2 تا 7 درصد سرعت موتور در حالت بدون بار، می توان سرعت موتور در حالت فشار کامل را محاسبه کرد.

مقدار توان مصرفی

مقدار توان تولیدی موتور

راندمان

ضریب قدرت

نیروی گشتاور اسمی موتور

رابطه بین توان و فرکانس

مقدار جریان راه انداز

جریان راه انداز موتور بیش از مقدار جریان در حالت فشار کامل و عموماً 4 تا 8 برابر آن می باشد.

ISP=In*4÷8

جزئیات خازن ها

مقدار جریان مصرفی یک خارن تقریباً برابر است با:

• I: مقدار جریان بر حسب آمپر
• F: فرکانس ولتاژ
• C: ظرفیت خازن
• V: ولتاژ مصرفی

مثال: مقدار جریان مصرفی خازنی با ظرفیت 14 میکروفاراد که به منبع تغذیه 220 ولت متصل است برابر است با:

ظرفیت تقریبی خازن نیز طبق فرمول زیر محاسبه می شود:

مثال: ظرفیت خازن متصل به منبع تغذیه 220V با مصرف آمپر 1.4Amps برابر است با

روش های راه اندازی الکتروموتور

استارت مثلث (Direct On Line) یا DOL

ساده ترین روش استارت موتورهای القایی، روش مثلث است که به نام های DOL و تک ضرب نیز معروف است. استارتر DOL شامل یک مدارشکن قدرت (دژنکتور یا Circuit Breaker) یا MCCB (کلید خودکار جهت محافظت در برابر اضافه بار و اتصال کوتاه)، کنتاکتور و رله حرارتی جهت حفاظت هستند. کنتاکتور الکترومغناطیسی می تواند توسط رله حرارتی در شرایط خطا قطع اتصال شود. کنتاکتور به وسیله دکمه های استارت و استاپ جداگانه کنترل می شود و یک کنتاکت (اتصال) اضافی روی آن به کار برده شده است. در این روش برق مستقیم (سه فاز یا تک فاز) وارد کنتاکتور شده و بعد به الکتروموتور متصل می گردد.

روش مثلث جریان راه اندازی بالایی دارد و همچنین با حداکثر گشتاور شروع به کار می کند که در اغلب صنایع لازم نیست و ممکن است باعث ایجاد تنش در قسمت های دوار و کوپلینگ ها شود. هنگامی که موتور شتاب می گیرد، جریان شروع به کاهش یافتن خواهد کرد اما به صورت محسوس تا وقتی که موتور به بالاترین سرعت برسد کاهش نمی یابد. در موارد زیادی روش تک ضرب به عنوان کارآمدترین روش و حتی تنها روش راه اندازی می باشد.

در پمپ ها، حداکثر تا توان 11 کیلووات از این روش استفاده می شود، چون در موتورهای بزرگتر به دلیل بالا بودن جریان راه اندازی این روش، موتور آمپر زیادی می کشد.

استارت ستاره-مثلث (دو ضرب)

موتورهایی که با اتصال به سیم پیچی مثلث کار می کند، با اتصال به سیم پیچی ستاره استارت می خورند و مقدار آمپر مصرفی و نیروی گشتاوری اولیه آنها به یک سوم مقدار استارت مثلث Ɵ کاهش پیدا می کند. در این روش با کاهش ولتاژ جریان، گشتاور نیز کاهش می یابد. قطعات مورد استفاده در راه اندازی ستاره-مثلث (star-delta) شامل 3 عدد کنتاکتور، فیوز محافظ، بی متال، کنترل فاز و تایمر می باشد. روش ستاره-مثلث نمی تواند گشتاور مورد نیاز الکتروموتورهایی که تحت بار اولیه شروع به کار می کنند؛ استفاده شود. پیشنهاد می گردد در این روش، دینام بدون بار استارت شود.

استارت نرم (Soft Start)

همانطور که از نام آن پیداست موتور را به صورت نرم راه اندازی می کند و به سرعت نهایت می رساند و همین طور به صورت نرم خاموش می کند. در این روش نمی توان سرعت موتور را تغییر داد. نحوه عملکرد مشابه با روش ستاره مثلث دارد و بر روی هر فاز ولتاژ را کم می کند. وقتی دینام به دور نامی خود رسید، سافت استارتر باید از مدار خارج گردد. همچنین برای استارت موتور زیر بار مناسب نمی باشد.

درایو AC

درایو تجهیزی است که جهت کنترل سرعت موتور (با تغییر دور) مورد استفاده قرار می گیرد. این تجهیز با نام های دیگری مثل مبدل فرکانس، تنظیم کننده فرکانس، درایو، اینورتر و غیره نیز شناخته می شود. در کاتالوگ ها از دو واژه درایو سرعت متغیر (VSD) و درایو فرکانس متغیر (VFD) نام می برند. درایوهای AC رایج جهت کنترل دور موتور القایی با یکی از سه روش زیر عمل می کنند:

• اینورتر تغییر دهنده ولتاژ (VVI)
• اینورتر منبع جریان (CSI)
• مدولاسیون پهنای باند (PWM)

تمامی این درایوها برق ورودی AC را از منبع گرفته و توسط رکتیفایر آن را به DC تبدیل می کنند، سپس مجددا توسط اینورتر به برق AC تبدیل می شود که ولتاژ و فرکانس آن تحت کنترل است.

سیستم محافظتی

بهتر است الکتروموتورها را به منبع تغذیه دارای کنتاکتور مناسب با سیستم محافظتی اورلود متصل کنید.

ایندیوسر چیست؟

با گسترش صنعت، امروزه نیاز به پمپ هایی با اندازه های کوچکتر و البته با سرعت بالا حائز اهمیت می باشد. ازاین رو ارتقاء کیفی عملکرد مکشی پروانه های پمپ امری ضروری است. ایندیوسرها قطعات مهمی هستند که با قابلیت دستیابی به مکش بیشتر در پمپ، درجلوی پروانه اصلی پمپ نصب می شوند و با همان سرعت پروانه می چرخند. ایندیوسر می توانند فشار ورودی به پروانه های پمپ را افزایش داده و در نتیجه عملکرد مکشی پمپ را بهبود ببخشد.

عیب یابی، تعمیرات و نگهداری پمپ

در صورت کارکرد زیاد پمپ یا عدم تبحر و مهارت کاربر مشکلاتی رخ می دهد از قبیل لرزش در پمپ و داغ شدن پمپ، خوردگی پروانه تلمبه یا رینگ ها و بلبرنگ هایی که سائیده شده یا فاصله آزاد میان آنها زیاد شده اند. در این مبحث مختصرا به دلایل برخی عیوب و روش های رفع آنها می پردازیم.

لرزش پمپ:

• رسیدن به سرعت بحرانی
• پمپ نیاز به روغن کاری دارد
• فیکس نبودن قطعات با یکدیگر
• خم شدن محور
• یاتاقان ها دچار سائیدگی شده اند.
• فونداسیون به اندازه کافی محکم نمی باشد.

کاهش پمپاژ آب توسط پمپ:

• مسدود شودن لوله ها
• پمپ باید هواگیری شود.
• هوا وارد لوله ورودی شده است.
• چرا پمپ داغ می کند.
• یا اینکه یک اشکال مکانیکی وجود دارد.
• زیاد بودن درجه سرعت پمپ
• ویسکوزیته سیال بیشتر از حد مورد نظر می باشد.

فشار خروجی کم شده باشد:

• یک قطعه بین پره های پمپ گیر کرده
• ایجاد کاویتاسیون در داخل لوله ها
• سرعت دوران پمپ کم می باشد.
• معیوب شدن کاسه نمد
• روتور پمپ در جهت عکس دوران دارد.

قطع شدن پمپاژ:

• کم بودن ارتفاع
• هوا وارد لوله ها شده است
• وجود نشت در یکی از لوله ها

تعمیرات پمپ

یکی از رایج ترین مشکلاتی که معمولا ساکنین ساختمان ها با آن مواجه هستند بروز مشکل در پمپ آب ساختمان می باشد. هرچند برای تعمیر پمپ آب بهتر به سرویس کار مراجعه شود اما آگاهی به نکاتی که ارائه شده باعث می شود تا شما درک بهتری از مشکل احتمالی داشته باشید. هنگام تعمیر پمپ آب دقت کنید که زمین خیس نباشد و حتما کفش پوشیده باشد.

لرزش یا سروصدای زیاد پمپ:

این مشکل به دلیل بالانس نبودن روتور، محکم نبودن فونداسیون یا وجود اجسام خارجی در پروانه یا شل بودن قطعه ای روی محور رخ می هد.

هواگیری پمپ:

اگر درون لوله ورودی پمپ آب و شیر ورودی پمپ، هوا باشد پمپ، آب را پمپاژ نمی کند و نیاز به هواگیری دارد برای هواگیری درپوش هواگیری پمپ را باز کرده سپس داخل پمپ و لوله مکش را در چندین بار با آب پر کنید تا هوای داخل پمپ به طور کامل خالی شود، سپس درپوش هواگیری را محکم ببندید. پیچ هواگیری پمپ ها در بالا ترین قسمت آنها قرار دارد.

عملکرد یکسره پمپ آب بدون خاموشی:

تنظیم نبودن اتومات مکانیکی، بی آب شدن پمپ آب، خشک کار کردن و هوا کشیدن پمپ آب و چسبیدن اتصالات کلید اتومات مکانیکی (پلاتین چسباندن)، می توانند دلایل احتمالی بروز این مشکل باشد و باید توسط سرویس کار پمپ تنظیم شود.

عملکرد پمپ بدون باز بودن هیچ شیری:

یکی از دلایل ممکن است سوراخ شدن لوله ها باشد. دلیل دیگر بروز این مشکل می تواند خرابی فلوتر توالت فرنگی(فلاش تانک)باشد که سبب می شود آب مدام به داخل چاه رود و چون نشتی را نشان نمی دهد تشخیص داده نمی شود. برای مطمئن شدن باید شیر فلکه آب داخل را باز کنید و شیر فلکه آب و شیر فلاش تانک را ببندید.

خرابی اتوماتیک آنالوگ پمپ آب:

اگر منبع تحت فشار در خروجی پمپ نصب شده باشد و مشکلی در عملکرد داشته باشد، این مشکل، عملکرد کلید اتوماتیک پمپ(پرشر سوئیچ) را مختل یا نامنظم می کند. از دیگر دلایل، پایین بودن کیفیت کلید اتوماتیک است. کلید اتوماتیک نسبت به دیگر وسایل پمپ، بیشتر دچار مشکل می شود.

از کار افتادن موتور پمپ:

اگر موتور پمپ از کار افتاد در معمولا با سرویس درست الکتروموتور مشکل پمپ برطرف می شود، در صورت آسیب دیدن خازن پمپ یا کارکرد ضعیف، پمپ آب معیوب شده و قابل استفاده نیست.

تنظیم فشار آب در پمپ:

برای تنظیم فشار ابتدا تمام شیرهای آب را ببندید و با باز و بسته کردن یک شیرآب پمپ را تنظیم کنید. این تنظیم را برحسب تعداد واحدهای ساختمان انجام دهید تا بالاترین نقطه از ساختمان هم فشار آب خوبی داشته باشد.

منبع تحت فشار پمپ آب:

اگر هوای داخل منبع کم باشد، پمپ به خوبی کار نمی کند و دچار مشکل می شود. مخزن های تحت فشار نیاز به تعویض مخزن و تنظیم باد دارند، تیوپ آنها در کمتر از یک سال معیوب می شود. اگر پمپ آب بیشتر از 5 بار در دقیقه روشن و خاموش شود احتمالا تیوپ آن دچار مشکل شده یا منبع تحت فشار است.

پمپ مستغرق

مستغرق کردن پمپ و موتور داخل سیال برای انتقال آن، باعث کاهش پیچیدگی و هزینه ایستگاه پمپاژ می شود. به ویژه اگر طول لوله های غلاف بلند باشد، کاهش هزینه این پمپ ها ممکن است چشمگیر باشد. یکی از طرح های موجود، استفاده از موتورهای پر شده با روغن است. روغن موتور بوسیله مکانیکال سیل از سیال پمپ شونده جدا می شود. پمپ های لجن کش کوچک عمدتاً به صورت مستغرق ساخته می شوند.

این محصولات در پایین چاله نصب می شوند و بوسیله یک زنجیر بالا و پایین کشیده می شوند. برای نصب نیازی به عملیات فونداسیون نیست. روغن بوسیله یک مبدل حرارتی فین دار که در بالای پروانه قرار دارد، خنک می شود. روغن بوسیله یک پروانه که در زیر روتور الکتروموتور قرار دارد، سیرکوله می شود. یک لوله خارجی روغن را از مبدل حرارتی به بالای موتور هدایت می کند. روغن موتور، یک روغن ویژه است و در صورت نشت آن، به محیط صدمه نمی زند.

طرح متداول دیگر برای این پمپ ها، پوسته موتور خنک کاری شده با سیال اطراف آن است. داخل این موتورها مایعی وجود ندارد و سیال پمپ شونده بوسیله دو مکانیکال سیل از محیط موتور جدا می شود. مکانیکال سیل بالایی توسط یک محفظه روغن، روانکاری و خنک کاری می شود. پروانه این پمپ از نوع ورتکس است. در پمپ های ورتکس، فاصله محوری لبه های پروانه تا لبه جلویی پوسته زیاد است. این موضوع باعث ایجاد گذرگاه های جریان بدون محدودیت می شود. پروانه این پمپ ها با ایجاد ورتکس در محفظه داخلی پوسته پمپ و ایجاد نیروهای گریز از مرکز، عمل پمپاژ را انجام می دهد. در واقع سیال ورودی تحت نیروهای چرخشی زیادی قرار می گیرد. این پمپ ها مناسب برای پمپاژ سیالات با ذرات جامد و الیاف می باشند. به دلیل عدم هدایت صحیح سیال توسط پروانه، راندمان این پمپ ها حدوداً 30 درصد کمتر از پمپ های سانتریفیوژ معمولی با سایز و سرعت مخصوص مشابه است. سرعت مخصوص این پمپ ها از 10 تا 80 ممکن است متغیر باشد. و راندمان بهینه آنها معمولاً بین 34 تا 55 درصد است.

از آنجا که پروانه این پمپ ها کمتر با سیال در تماس است، این پمپ ها مناسب برای پمپاژ سیالات آلوده، لجن، سیالات حاوی ذرات جامد ساینده، گاز، خمیر کاغذ و به طور کلی مناسب برای پمپاژ هرگونه آلودگی در سیال است. همچنین این پمپ ها مناسب برای کاربردهای پمپاژ ماهیان زنده و سبزیجات و نظایر آن نیز هستند. پمپ های ورتکس کوچک به طور متداول در پمپاژ لجن استفاده می شوند.

نکاتی در زمینه استفاده از انواع پمپ

در زمینه تعمیرات و نگهداری پمپ باید به موارد زیر دقت نمود:

• پس از باز و بسته کردن پمپ ،حتما از اورینگ های مخصوص آب بندی پمپ استفاده شود و از چسب زدن در قسمت های آب بندی خودداری گردد.
• هنگام اضافه کردن کابل حتماً از سایز کابل مربوط به پمپ مورد نظر استفاده شود (از سیم ارت استفاده گردد).
• از باز و بسته نمودن پیچ های روغن جداً خودداری نمائید.

تاثیرات سرما بر روی پمپ

یکی از عیوب رایج در بدنه پمپ های آبرسان خانگی، ترکیدگی پوسته پمپ بر اساس برودت هوا می باشد. در فصل زمستان، سرمای هوا باعث کاهش دمای آب موجود در بدنه پمپ می شود. این کاهش دما، باعث می شود تا حجم آب بصورت غیر عادی افزایش یابد. لازم بذکر است که آب در دمای صفر درجه سانتیگراد کمترین چگالی و بیشترین حجم ممکن را دارا می باشد.

افزایش غیر عادی حجم آب موجود در محفظه پمپ باعث می گردد تا محفظه پمپ نتواند فشار اضافه اعمال شده از طرف افزایش حجم را تحمل نموده و دچار ترکیدگی شود.

ترکیدگی موجود ممکن است بصورت ترک های بسیار ریزی در بدنه ظاهر شود اما ممکن است در مواردی ترک های بزرگی در بدنه ایجاد شود که عملا امکان استفاده از پمپ را مختل سازد.

لذا توصیه می شود در زمان سرما، آب موجود در تمامی الکتروپمپ ها به خصوص الکتروپمپ های خانگی حتما خارج شود.

روش های عیب یابی پمپ

• عیب یابی بیرینگ پمپ

تعمیر و نگهداری از ماشین آلات دوار از جمله پمپ های سانتریفیوژ اهمیت زیادی در صنعت دارد. لذا بایستی عیوب رایج در قطعات تشکیل دهنده این ماشین آلات را شناسایی نمود و نسبت به رفع آن اقدام کرد.

از جمله قطعات بسیار مهم در پمپ ها، بیرینگ های مورد استفاده در آن ها می باشند. عواملی نظیر بارگذاری بیش از حد، روانکاری نامناسب، آب بندی غیر موثر، ورود گرد و غبار به سیستم و انطباق خیلی فشرده می توانند باعث عیوب زیادی در بیرینگ های غلتشی شود.

از جمله عیوب رایج در بیرینگ ها می توان به پوسته پوسته شدن، خستگی سطحی و سایش اشاره نمود. در زیر به معرفی اجمالی این پدیده ها پرداخته می شود:

• پوسته پوسته شدن

اعمال مکرر بار، کاهش بیش از حد لقی داخلی، کج نصب شدن حلقه بیرینگ، زنگ زدگی یا وجود ترک بر روی شیار غلتک در حین نصب منجر به پدیده پوسته پوسته شدن می شود. در این حالت قسمت هایی از سطح شیار یا ساچمه با مقطع پولک مانند از آن جدا می شود و بروز این اشکال به معنی پایان عمر بیرینگ خواهد بود. با بهبود شرایط روانکاری یا بهبود وضعیت بارهای اعمال شده بر بیرینگ می توان از وقوع این عیب جلوگیری کرد. (شکل 1 - ساچمه کروی دچار این مشکل شده است)

• خستگی سطحی

بر اثر مشکلات روغن کاری نظیر کم بودن روان ساز یا ویسکوزیته پایین آن ناشی می شود. در این حالت پس از مدتی سطح شیار اصطلاحا ور آمده و ترک هایی در سطح شیار نمایان می شود. این پدیده باعث می شود تا اصطکاک ساچمه ها در تماس شیار بالا رفته و گرما ایجاد شود و در نهایت ایجاد سر و صدا نماید. با انتخاب ویسکوزیته مناسب برای بیرینگ و استفاده از روغن تمیز می توان از بروز این پدیده جلوگیری نمود (شکل 2 شیار بیرینگ دچار مشکل شده است).

• سایش

در این حالت ذرات آلاینده از سطح بیرینگ، فلز برداری کرده و سطح صاف غلطک ها را از بین می برد و باعث می گردد تا بسته به نوع ذرات ساینده، سطح غلطک پولیش خورده و آینه ای شود یا آنکه آن را به رنگ خاکستری در بیاید. برای جلوگیری از سایش حتما بایست آب بندی را بهبود بخشید و از روغن تمیز برای خنک کاری بیرینگ استفاده کرد (شکل 3 غلطک دچار مشکل شده است).

برندهای قابل ارائه

هایپر صنعت فامکو، بزرگترین تامین کننده و وارد کننده پمپ در سطح کشور می باشد و محصولات ایرانی، اروپایی، چینی و غیره را با بالاترین کیفیت به شما عزیزان ارائه می نماید که از جمله این برند های می توان به پمپ پنتاکس، لوارا، داب، ابارا، سایر، لئو و غیره اشاره نمود.