الکتروموتور, مقالات
راهنما و نحوه انتخاب پمپ مناسب
اردیبهشت
در این مقاله قصد داریم در مورد پمپ و نحوه‌انتخاب آن صحبت کنیم.
فهرست مطالب
- 1- مقدمه
- 2- نحوه‌انتخاب پمپ
- 3- معیارهای انتخاب پمپ و کاربردهای آن
- 4- انواع پمپ
- 5- پمپ گریز از مرکز
- 6- پمپ پریستالیک
- 7- پمپ دیافراگمی
- 8- پمپ دنده‌ای
- 9- پمپ پیستونی
- 10- موتورهای اصلی مورد استفاده برای پمپها
- 11- جلوگیری از کاویتاسیون پمپ
————————————————–
1- مقدمه
پمپ وسیله ای مکانیکی‌است که با تبدیل انرژی تامین شده توسط موتور به انرژی هیدرولیکی، سیال را انتقال می‌دهد .
اولین معیار در تعیین نحوه‌انتخاب پمپ، نوع سیال مورد نظر‌است. بسیار مهم‌است که در زمان‌انتخاب پمپ مشخصات فنی سیال نظر گرفته شود زیرا سیال مورد نظر‌است که‌انتخاب پمپ را تعیین می‌کنند.
سپس برای ابعاد مناسب و محاسبه نقطه عملکرد پمپ باید پارامترهای شبکه پمپ رسانی مانند: دبی، هد مکش، هد تخلیه، تلفات هد و … را دانست (منظور از هد ارتفاع می‌باشد).
این راهنما مروری بر انواع اصلی پمپها داشته و شرایطی که از این پمپها استفاده‌می‌شود را به شما ارائه می‌دهد.
با این حال، ما در این بخش با پمپهای هیدرولیک (همچنین به عنوان پمپهای قدرت شناخته می‌شود) یا پمپهای خلاء سروکار نداریم.
این دو محصول که در کاربرد و تکنولوژی با هم تفاوت دارند و به صورت جداگانه ارائه و عرضه می‌شوند.
————————————————–
2- نحوه‌انتخاب پمپ
برای‌انتخاب پمپ مناسب با نیازهای خود، با توجه به کاربرد آن می‌بایست ویژگی‌های پمپ را تعیین‌کنید. در ابتدا، باید مشخص‌کنید که چه سیال‌ای می‌بایست منتقل شود. این امر برای اجتناب از زنگ زدگی و فرسودگی زودرس پمپ شما لازم می‌باشد.
بنابراین، برای‌انتخاب پمپ مناسب مهم‌است که ساختار شیمیایی سیال، چسبندگی و احتمال وجود اجزای جامد را بدانید. دانش راجع به ساختار فیزیکی سیال شما را قادر می‌سازد پمپ مطلوب برای کاربرد خود و نیز جنس ساختاری که با سیال پمپ شده شما همساز‌است را‌انتخاب‌کنید.
جدول‌های سازگاری شیمیایی وجود‌دارد که کمک می‌کند پمپ مورد نظر خود را‌انتخاب‌کنید.
و می‌بایست ویژگی‌های خاص مربوط به انتقال سیال را نیز چک کنید.
- M3/hجریانی است که نیاز دارید: عموما با)متر مکعب در ساعت GPM( یا )گالن در دقیقه( اندازه گیری می‌شود.جریان روی سایز و ابعاد پمپها تاثیر می گذارد.
- ارتفاع‌مکش( ارتفاع بین داخلی پمپ مکنده و پمپ) اصولا ارتفاع‌مکش نباید بیشتر از ۱۰ متر باشد. ضمنا لازم‌است استفاده‌از پمپهای شناور را در نظر داشته باشید.)
- ارتفاع‌تخلیه (ارتفاع‌بین پمپ و خروجی لوله ی پمپ)
- ارتفاع‌مدار تخلیه
- مقاومت مسیر متصل به مدار پمپاژ (شیر ها، زانویی و غیره)
- اینکه مخرن تخلیه موجود باشد یا نه می‌تواند ارتفاع‌را تغییر دهد.
- دما نیز به‌انتخاب پمپ بستگی‌دارد.
- با این مقادیر می‌توان NPSHa را محاسبه کرد. ( ارتفاع‌مثبت مکش در دسترس) برای نصب را محاسبه کنید.
این امر باعث‌می‌شود درانتخاب پمپ مناسب موفق شوید و از ریسک سوراخ شدگی (Cavitation) نیز جلوگیری‌می‌شود.
لازم‌است کارآیی، که باید حدود ۳۰ درصد میزان جریان مطلوب باشد، کنترل‌شود.
————————————————–
3- معیارهای انتخاب پمپ و کاربردهای آن
- سیال
- جریان
- فشار
- دما
- ارتفاع‌مکش
- ارتفاع تخلیه
- مقدار ضایعات
چه نوع سیال‌ای باید پمپاژ شود؟
سیال‌ای که نیاز به انتقال دارد بسیار حائز اهمیت می‌باشد.
چون ویژگی‌های پمپ به چسبندگی سیال (یعنی مقاومت سیال نسبت به جریان یکنواخت)، دمای مکش و وجود یا عدم وجود عناصر جامد در آن، بستگی‌دارد.
برای‌انتخاب پمپ طراحی شده برای کار در این شرایط، لازم‌است مشخص‌کنید که سیال مورد انتقال از نظر شیمیایی خنثی هستند یا خورنده.
یک قانون کلی وجود‌دارد ، که هر چه سیال چسبنده تر‌باشد جریان سخت تر در سیستم پمپاژ، جریان می‌یابد.
اما دقت داشته باشید که چسبندگی سیال با توجه به شرایط عملیات متغیراست. چهار گروه اصلی سیالات با توجه به سطح چسبندگی وجود‌دارد.
در گروه اول سیالاتی مثل آب، روغن، یا الکل وجود‌دارد که بدون توجه به سرعت یا سطح تلاطم، راه یکسان را ادامه می‌دهند. برای این گروه مانعی درانتخاب پمپ وجود ندارد.
در گروه دوم برخی محصولات خاص غذایی مثل کره یا خامه که چسبندگی آنها با تلاطم و حرکت بالا افزایش پیدا می‌کند. در این موارد پمپ گریز از مرکز استاندارد برای جریان سیالات مناسب نیست.
گروه سوم شامل سیال‌ای‌است که آستانه ای دارد که می بایست قبل از به جریان افتادن به آن مقدار برسند.
وقتی به ان حد از جریان رسید چسبندگی سیال کاهش می‌یابد. مواد چسبناک، رنگ و گریس جز گروه چهارم هستند که خیلی چسبنده‌هستند اما اگر حرکت مستمر باشد چسبندگی آنها کاهش می‌یابد.
در مجموع برای سیالاتی که چسبندگی کمی دارند (گروه اول و دوم) پمپهای گریز از مرکز مناسب‌هستند چون عمل پمپاژ سطح برش بالای سیالات را ایجاد می‌کند.
با بالا رفتن چسبندگی می‌توانید مقاومت‌های دیگر که روی سطح برش اعمال زور می‌کنند را در نظر بگیرید.
از طرفی دیگر پمپهای مثبت جا به جایی بهترین گزینه برای سیالات چسبنده (گروه سوم و چهارم) است چون در سرعت‌های پایین تر عمل‌می‌کنند و انرژی برش منتقل شده به سیالات از پمپهای گریز از مرکز پایین تر‌است.
کاربردهای اصلی پمپ
- پمپ آب
- پمپ روغن
- فاضلاب
- پمپ مایعات رقیق
- موتور پمپ مواد شیمیایی
- پمپ گریس
- پمپ محصولات غذایی
————————————————–
4- انواع پمپ
پمپها انواع مختلفی دارند که عبارتند از:
- پمپهای گریز از مرکز (مایع با چرخ پارویی یا پروانه) مکیده می‌شود. این پمپها رایج ترین‌هستند.
- پمپهای دیافراگم (مایع با رفت و برگشتی دیافراگم مکیده می‌شود).
- پیستونی (مایع با حرکت متناوب یک یا چند پیستون به داخل و بیرون مکیده می‌شود).
- پمپهای حلقوی (مایع به داخل لوله توسط غلطک‌های چرخان فشرده و هدایت می‌شود).
- پمپهای دنده‌ای (مایع با گردش چرخ دنده و دو باله که در جهت‌های مخالف می چرخند مکیده و خارج می‌شود).
برخی پمپها نیز وجود‌دارد که استفاده‌های خاص دارند و به قواعد مختلف ذکر شده بالا مرتبط می‌باشند مثلا:
- پمپهای مقیاسی یا مقداری که به درستی و با دقت مایع را در مقدار معین تزریق می‌کنند.
- بالابر که برای مثال برای تخلیه فاضلاب استفاده‌می‌شوند.
- پمپهای استوانه‌ای که برای انتقال سیالاتی که در استوانه یا قوطی قرار دارند استفاده‌می‌شوند.
- موتور پمپهای چرب کننده که همان طور که اسمشان نشان می‌دهد برای چرب کردن سیستم به کار می‌روند.
- پمپهای داخل مایع که مستقیما مایع را داخل پمپ مکش‌می‌کنند و محدودیتی از جهت ارتفاع‌مکش ندارند.
————————————————–
5- پمپ گریز از مرکز
اگر لازم‌است سیال با چسبندگی کم و احتمالا حاوی عناصر جامد پمپاژ کنید، می‌توانید از پمپ گریز از مرکز استفاده‌کنید.
این پمپها تجهیزات قدرتمندی‌هستند که کارآیی خوبی دارا می باشند.
این نوع پمپ قادر‌است با جریان مستمر حجم‌های بالایی را پمپاژ کند.
این پمپها عموما هواگیری خودکار ندارند و می‌بایست قبل از اینکه پمپ کار کند مدار آن را جداگانه پر و هواگیری کنید.
این نوع پمپ را برای ماشین‌های فاضلاب، یا انتقال سیالات غلیظ، یا پاک کننده‌ها، مثلا در صنعت پتروشیمی می‌توان در نظر گرفت.
معیارها و نحوه‌انتخاب پمپ گریز از مرکز
- سرعت بالا
- چسبندگی کم
- تجمع ذرات جامد
- هواگیری
————————————————–
6- پمپ پریستالیک
برای سیال‌های تمیز، استریل یا خورنده که لازم‌است مطمئن شوید مایع پمپ شونده خالی از عامل خارجی‌است، این پمپ مطلوب‌است.
این پمپها قابلیت اندازه دهی دقیق به سیال را دارند. با این نوع پمپ سیال در طول لوله یا تیوب حرکت می‌کند و هیچ تماسی با بدنه ی پمپ ندارند. این امر باعث تضمین پمپاژ بهداشتی می‌شود.
این پمپها هواگیری خودکار دارند چون ریکاوری پمپ باعث هواگیری می‌شود و اجازه می‌دهد هوا یا تفاله های گازی تخلیه شود.
از طرفی دیگر این نوع پمپ در مقایسه با پمپهای با سطح جریان مشابه، نسبتا سنگین‌است.
ضمنا میزان جریان مستمر نیست چون پمپ حلقوی نوسان دارند. این نوع پمپ نگهداری مستمر برای جلوگیری از فرسودگی و پارگی شیلنگ در بدنه ی پمپ نیاز‌دارد.
شیلنگ تنها عنصری است که نیاز به تعویض دارد و هزینه ی کمی‌دارد.
پمپهای حلقوی عموما در جریان های کم کار می‌کنند و در صنایع شیمیایی و حوزه ی پزشکی کاربرد دارند.
معیارهای انتخاب پمپ پریستالیک
- سیال های استریل یا پر تلاطم
- پمپهای مقیاسی که اندازه دقیق پمپاژ مهم‌است
- جریان کم
- هواگیری خودکار
————————————————–
7- پمپ دیافراگمی
وقتی لازم‌است سیال‌های خیلی چسبناک یا غلیظ منتقل کنید این پمپ را می‌توان در نظر گرفت.
عموما این پمپها دو دیافراگمی‌هستند که باعث‌می‌شود پمپاژ و تخلیه سیال منتقل‌شود.
این پمپها قادرند به صورت خشک کار کنند. نیازی به چرب کردن یا هواگیری ندارند.
این پمپها در صنایع شیمیایی استفاده‌می‌شوند و خیلی انعطاف پذیر‌هستند و می‌توان در بخش های زیادی مثل صنایع غذایی، الکترونیکی یا معدن استفاده‌شوند.
به طور کلی پمپهای دیافراگم ظرفیت بالا به صورت بادی (هوایی) کار می‌کنند.
پس اگر قرار‌است پمپ در ساختار صنعتی استفاده‌شود، باید قابلیت شبکه بادی را چک کرد و یا در فضاهای باز کمپرسور بادی در نزدیکی آن فراهم کرد.
معیارهای انتخاب پمپ دیافراگمی
- سیالات خیلی چسبنده
- عملکرد خشک
- هواگیری خودکار
- عملکرد با باد
- انعطاف بالا
————————————————–
8- پمپ دنده‌ای
هنگامی که نیاز به انتقال مایعات چسبناک با فشار بالا دارید، در صورتی که حاوی ذرات جامد نباشند، می‌توانید از پمپ دنده‌ای استفاده‌کنید.
به این ترتیب آنها برای پمپاژ مواد با ویسکوزیتی بالا در دماهای بالا مناسب‌هستند و همچنین این قابلیت را دارند که جهت پمپاژ خود را معکوس کنند.
مشخصه این پمپها جریان ثابت با صدای بسیار کم در حین کار‌است.
این پمپها به طور کلی قابل اعتماد و جمع و جور با طراحی ساده‌هستند، بنابراین تعمیر و نگهداری آنها هزینه زیادی نخواهد داشت.
با این حال آنها برای استفاده‌های با جریان بسیار بالا ایده آل‌نیستند.
آنها به طور گسترده‌ای در صنعت خودرو برای روغن کاری تمام قطعات موتور استفاده‌می‌شوند.
آنها همچنین اغلب در پردازش پلاستیک، در پرس‌های اتوماتیک یا در بخش ریخته گری استفاده‌می‌شوند.
ضمنا قادرند کاربرد اندازه دهی (ارائه سیال با مقدار دقیق ) ارائه دهند.
معیارهای انتخاب پمپ دنده‌ای
- سیالات چسبنده
- فشار بالا
- جریان مستمر
- پمپهای مقیاسی
- جریان پایین
————————————————–
9- پمپ پیستونی
پمپهای پیستونی را می‌توان برای سیال‌های با ویسکوزیته کم و جریان متوسط (در محدوده (80m³/h استفاده‌کرد.
علاوه بر این، پمپاژ ذرات جامد با این نوع تجهیزات غیرممکن‌است زیرا پمپ تنها در صورتی می‌تواند عملکرد مناسب را تضمین کند که آب بندی بین سیلندر و پیستون کامل باشد.
برای استفاده‌های پرفشار، می‌توانید پمپ پلانجر را‌انتخاب‌کنید، تفاوت آنها با پمپهای پیستونی این‌است که سیتم آب بندی (سیل ) با پیستون حرکت نمی‌کند، ثابت‌است و
بنابراین می‌تواند فشارهای بالاتری را تحمل کند.
انواع مختلفی از پمپهای چند پیستونی (دوبلکس، تریپلکس و غیره) وجود‌دارد که عمر طولانی تری را برای پمپ تضمین می‌کند زیرا فشار بر روی چندین پیستون توزیع می‌شود.
در این موارد به سرعت چرخش دقت کنید چون وقتی تعداد پیستون‌ها را برای سطح فشار یکسان کاهش می‌دهید سرعت بالاتر می‌رود و متعاقبا ارتعاشات نیز ممکن‌است بالا روند.
این پمپها برای رسیدن به فشارهای بالا مطلوب‌هستند و برای پمپاژ روغن، تمیزکننده‌های فشار بالا، یا کاربردهای اندازه دهی به عنوان جایگزین پمپهای دیافراگمی، مناسب‌هستند.
معیارهای انتخاب پمپ پیستونی
- فشار بالا
- ویسکوزیته کم
- جریان متوسط
- سیال بدون جامد
چگونه بین پمپ شناور و پمپ سطحی انتخاب کنیم؟
انتخاب‌بین پمپ شناور و پمپ نصب شده روی سطح بستگی به هد مکش کلی دارد.
اگر عمق محیط مکش بیشتر از 7 متر باشد، می‌بایست از یک پمپ شناور استفاده‌کنید زیرا پمپهای سطحی قادر به استخراج سیال در این عمق نیستند.
از طرفی اگر هد مکش امکان استفاده‌از هر دو نوع پمپ را می‌دهد، انتخاب‌باید با توجه به کاربرد، شرایط محیطی و دفعات‌استفاده انجام‌شود.
پمپهای سطحی امکان دسترسی آسان را فراهم می‌کنند و بنابراین نگهداری آنها آسان تر‌است.
با این حال، شرایط نصب ممکن‌است بر عملکرد پمپ تأثیر بگذارد. بنابراین محافظت در برابر آب و هوای بد و عوامل خارجی احتمالی ضروری‌است.
یکی دیگر از معایب پمپهای روی سطح، نیاز به هواگیری‌است.
در مورد پمپهای روی سطح، هنگامی که مدار نمی‌تواند به طور مستقل پر‌شود، می‌توانید پمپی که هواگیری خودکار می‌شود را‌انتخاب‌کنید.
این نوع پمپ مجهز به مکانیزمی برای خارج کردن هوا از لوله مکش و یک شیر برگشتی برای جلوگیری از برگشت مایع به لوله مکش در هنگام توقف پمپ می‌باشد.
معیارهای انتخاب برای‌انتخاب بین پمپ شناور و پمپ سطحی
- ارتفاع‌مکش
- شرایط نصب
- تکرر استفاده
- نگهداری
- هواگیری
————————————————–
10- موتورهای اصلی مورد استفاده برای پمپها
پمپها به طور کلی دارای دو بخش مجزا‌هستند: قسمت خود پمپ که سیال‌ها را منتقل‌می‌کند و قسمت موتوری که پمپ را به کار می‌اندازد.
پمپهای الکتریکی که از موتور الکتریکی استفاده‌می‌کنند رایج ترین‌هستند.
منبع تغذیه به ویژه به هد (ارتفاع‌مکش + سر تخلیه)، تلفات هد، فاصله جابه جایی و سرعت جریان بستگی‌دارد.
پمپهای مستقل عموما پمپهای موتوری‌هستند که مجهز به موتور سوختی‌هستند.
بر خلاف پمپهای رایج که به منبع خارجی انرژی نیاز دارند، پمپ موتوری پمپ گریز از مرکزی‌است که به موتور سوختی( دیزلی یا گازوییلی) مربوط‌است که آن را در عمل مستقل می‌کند.
این نوع پمپ در کشاورزی و آتش نشانی کاربرد دارد. پمپهای موتوری وقتی مایع می‌بایست در مسیرهای طولانی منتقل‌شود به عنوان تقویت کننده می‌توانند استفاده‌شوند.
پمپهای هوایی نیز با هوای فشرده کار می‌کنند.
این پمپها برای افزایش فشار در مدار‌استفاده می‌شوند. بدون رجوع به دستور کار پمپها بعضی پمپها بدون موتور فروخته‌می‌شوند.
در این حالت لازم‌است سیستمی به آنها اضافه شود که آنها را به کار بندازد.
موتورهای پمپ اصلی
- الکتریکی
- پمپ با فشار هوا
- دارای موتور قابل سوخت (موتور پمپ)
————————————————–
11- جلوگیری از کاویتاسیون پمپ
کاویتاسیون زمانی اتفاق می‌افتد که مایع پمپ شده به نقطه جوش نزدیک شود (یعنی تبدیل آن به گاز که به دمای مایع و فشاری که تحت آن قرار می گیرد بستگی‌دارد).
کاویتاسیون ناشی از تشکیل حباب های بخار در حال انفجار‌است که می‌تواند به سرعت به پمپ آسیب برساند و صدایی ایجاد کند که می‌تواند آزار دهنده باشد.
بنابراین مهم‌است که بررسی کنید پمپ به خوبی با پیکربندی کلی نصب و به ویژه با هد مکش سازگار‌است.
برای جلوگیری از کاویتاسیون پمپ، ترجیحاً با بررسی اندازه مناسب پمپ برای نصب، تشکیل حباب های گاز را پیش بینی کنید.
این نیاز به محاسبه مقداری به نام( NPSHa هد مکش مثبت خالص موجود) دارد که به سرعت جریان، فشار، تلفات هد و مکش و همچنین هد تخلیه بستگی‌دارد.
سازنده پمپ مقداری به نام (NPSHr هد مکش مثبت خالص مورد نیاز) را نشان می‌دهد. هر دو مقدار بر حسب متر بیان‌می‌شوند و
برای اینکه پمپ اندازه مناسبی داشته‌باشد، باید بررسی کنید که NPSHa محاسبه شده حداقل 0.5 متر بالاتر از NPSHr باشد.
اگر مشکل کاویتاسیون همچنان رخ می‌دهد، ممکن‌است برخی از اصلاحات را در نظر بگیرید که NPSHa را افزایش می‌دهد، مانند:
- کاهش دمای سیال در ورودی پمپ (به عنوان مثال با افزودن یک حلقه خنک کننده).
- کاهش سرعت پمپ.
- نصب شیلنگ مکش با قطر بیشتر.
- کاهش تلفات هد (به ویژه در اثر اصطکاک) با حذف خمیدگی‌ها و شیرهای غیر ضروری.
برای مثال می‌توانید NPSHr را با انجام مراحل زیر کاهش دهید:
- کاهش قطر لوله تخلیه.
- نصب سو پاپ گنترل روی مدار تخلیه.
- تعویض پمپ موجود با پمپی که بهتر با شرایط کار سازگار‌باشد.
مطالب مرتبط