مقدمه ای بر پمپ های آب سانتریفیوژی

در این بخش به توضیح اجزاء پمپ آب سانتریفیوژی و یک حوزه از انواع پمپ های آب تولیدی شرکت گراندفوس خواهیم پرداخت. این بخش خواننده را در زمینه درک اساسی اصول پمپ آب سانتریفیوژی و واژگان فنی پمپ توانا می سازد.

پمپ آب سانتریفیوژی پرکاربرد ترین نوع پمپ در جهان است. قاعده کلی آسان، با توضیح مناسب و بطور ژرف مورد ارزیابی قرارگرفته است و پمپ آبی نیرومند، موثر و نسبتا ارزان جهت تولید است. تغییرات گسترده ای بر مبنای اصول پمپ آب سانتریفیوژی وجود دارند و در برگیرنده قطعات هیدرولیک اصلی یکسان می باشد. اکثر پمپ های آب تولید شده توسط شرکت گراندفوس از نوع پمپ های آب سانتریفیوژی هستند.

1.1 اصول پمپ آب سانتریفیوژی

افزایش در فشار سیال از ورودی پمپ آب به خروجی زمانی اتفاق می افتد که پمپ آب در حال فعالیت است. این اختلاف فشار سیال را در سامانه یا دستگاه به جریان در می آورد.

پمپ آب سانتریفیوژی بواسطه انتقال نیروی مکانیکی از موتور به سیال از طریق پروانه گردان موجب پدید آمدن یک افزایش فشار می گردد. سیال از ورودی به مرکز پروانه و در امتداد تیغه ها جریان دارد. لذا نیروی سانتریفیوژی سرعت سیال را افزایش داده و به تبع آن نیروی جنبش به فشار تغییر می یابد. عکس 1.1 نمایانگر یک مثال در مورد مسیر سیال در پمپ آب سانتریفیوژی می باشد.

اصول پمپ آب سانتریفیوژی

1.2 اجزاء هیدرولیک

اصول اجزاء هیدرولیک برای اغلب پمپ های آب سانتریفیوژی امری رایج است و این اجزاء قطعاتی هستند که با سیال در ارتباط می باشند. شکل 1.2 نمایانگر اجزاء هیدرولیک در پمپ آب خطی گراندفوس یک طبقه ای است. بخش های بعدی معرف اجزاء از فلنج ورودی به فلنج خروجی خواهند بود.

اجزاء پمپ آب هیدرولیک

1.2.1 ورودی و فلنج ورودی

پمپ آب از طریق فلنج های ورودی و خروجی به سامانه لوله کشی متصل می گردد و طرح فلنج ها نیز به کاربرد پمپ آب بستگی دارد. برخی از انواع پمپ های آب هیچگونه فلنج ورودی ندارند زیرا ورودی بر روی لوله سوار نمی شود اما بصورت مستقیم در داخل سیال غوطه ور می گردد.

ورودی سیال را به سوی چشمی پروانه هدایت نموده و چهار نوع رایج ورودی ها شامل خطی، مکش نهایی، دو مکش و ورودی جهت پمپ های آب شناور می باشند. شکل 13 را ملاحظه نمائید.

پمپ های آب خطی به شکلی تولید می گردند که بر روی یک لوله مستقیم سوار گردند از این رو خطی نامیده می شوند. از سوی دیگر قسمت ورودی سیال را به سوی چشمی پروانه هدایت می کند.

پمپ های آب مکش نهایی دارای یک قسمت ورودی بسیار کوتاه و مستقیم هستند زیرا چشمی پروانه در پشت فلنج ورودی قرار می گیرد.

پروانه در پمپ های آب دو مکش دارای دو چشمی پروانه است. ورودی به 2 بخش تقسیم گردیده و سیال را از فلنج ورودی به هر دو چشمی پروانه هدایت می نماید. این طرح نیروی محوری را به حداقل می رساند. شکل 1.2.5 را ملاحظه نمائید.

در پمپ های آب سانتریفیوژی گراندفوس، موتور اغلب در قسمت زیر قطعات هیدرولیکی و به همراه ورودی موجود در قسمت میانی پمپ جای می گیرند. شکل 1.3 را ملاحظه نمائید. طرح آن از اتلاف هیدرولیکی مربوط به هدایت سیال در امتداد موتور پیشگیری می نماید. بعلاوه اینکه، موتور بواسطه غوطه ور شدن در سیال خنک می گردد.

پمپ آب از نظر فلنج های ورودی و خروجی

مقصود از طراحی ورودی ایجاد یک نمایه از سرعت یکنواخت در پروانه است و این امر نظر به هدایت آن به سوی بهترین عملکرد و کارایی می باشد. شکل 1.4 نمایانگر یک مثال از توزیع سرعت در برش های متقاطع متفاوت در ورودی است.

توزیع سرعت در ورودی

1.2.2 پروانه

تیغه های پروانه گردان انرژی را به سیال موجود انتقال می دهند و این عمل از طریق افزایش فشار و سرعت بوقوع می پیوندد. سیال در قسمت چشمی پروانه به آن مکیده می شود و در مجراهای پروانه ای که توسط تیغه های میان پوشش و هاب شکل داده شده اند جریان می یابد. شکل 1.5 را ملاحظه نمائید.

طرح پروانه به ملزوماتی جهت فشار، جریان و کاربرد بستگی دارد. پروانه نخستین جزء تعیین کننده عملکرد پمپ آب می باشد. گوناگونی پمپ های آب اغلب فقط از طریق تغییر دادن پروانه بوجود می آیند.

اجزاء پروانه، تعاریف جهات و جریان مربوط به پروانه

قابلیت پروانه در افزایش فشار و ایجاد جریان اساسا بستگی به این دارد که سیال بصورت شعاعی یا محوری و از طریق پروانه جریان یابد. شکل 1.6 را ملاحظه نمائید.

در پمپ آب شعاعی یک تفاوت مهم میان قطر ورودی و خروجی و همچنین میان قطر خروجی و عرض خروجی وجود دارد که در واقع ارتفاع مجرا در مخرج پروانه می باشد. در این ساختار، نیروهای سانتریفیوژی در فشار بالا و جریان کم حاصل خواهند گردید. بطور نسبی فشار پائین و جریان بالا حالت نقیض داشته و در پروانه محوری فاقد تغییر در جهت شعاعی و عرض خروجی بزرگ یافت می گردند. پروانه های نیمه محوری هنگامی استفاده می شوند که نیاز به یک مبادله میان افزایش فشار و جریان محسوس گردد.

پروانه دارای یک تعداد تیغه پروانه بوده و این تعداد اساسا بستگی به عملکرد دلخواه و محدودیت های سر و صدا به همراه میزان و اندازه ذرات جامد در سیال دارد. پروانه هایی با مجراهای 10-5 در جهت ایجاد بهترین بهره وری اثبات شده اند و برای سیالات بدون ذرات جامد مورد استفاده قرار می گیرند. یک، دو یا سه پروانه کانالی برای سیالات با ذراتی مانند فاضلاب کاربرد دارند. لبه مقدم این قبیل پروانه ها در جهت به حداقل رساندن خطر توقف پروانه توسط ذرات طراحی گردیده اند. یک، دو یا سه پروانه کانالی قادر هستند که ذرات یک اندازه معین را که از پروانه عبور می کنند را کنترل نمایند. شکل 1.7 را که نمایانگر یک پمپ آب تک کانال است را ملاحظه کنید.

پروانه هایی که بدون پوشش هستند تحت عنوان پروانه های باز شناخته می شوند. پروانه های باز در جاهایی کاربرد دارند که تمیز کردن پروانه امری ضروری تلقی می گردد و همچنین در جایی که خطر بلوکه شدن وجود دارد. یک پمپ گردابی با پروانه باز در جهت فاضلاب کاربرد دارد.

در این نوع پمپ آب، پروانه یک جریانی را ایجاد می کند که مشابه قرار گرفتن گرداب در گردباد است. شکل 1.8 را ملاحظه نمائید. پمپ آب گردابی در مقایسه با پمپ های آبی که دارای پوشش و سیل پروانه هستند دارای بهره وری پایین می باشند.

بعد از اینکه شکل اصلی پروانه تعیین گردید، طرح پروانه نقطه مجهول یافتن یک سازش میان اتلاف اصطکاک و از سوی دیگر اتلاف تحت عنوان نتیجه نمایه های سرعت غیر یکنواخت می باشد. بطور کلی، نمایه های سرعت یکنواخت قادر هستند که از طریق افزایش طول تیغه های پروانه بدست آیند اما این امر در مورد اصطکاک دیوار افزایش یافته نتیجه بخش خواهد بود.

پروانه محوری، نیمه محوری و شعاعی

 

پمپ یک کاناله پمپ گردابی