[تجهیزات دوار] - پمپ سانتریفوژ - centrifugal pumps

[P O U R I A]

پمپ‌های سانتریفوژ یا پمپ‌های گریز از مرکز (centrifugal pumps) یا توربوپمپ‌ها (turbo pumps) یا پمپ‌های ایمپلری (impeller pumps) جزو پمپ‌های دینامیکی (dynamic pumps) دسته‌بندی می‌شوند. پمپ‌های سانتریفوژ پر کاربردترین انواع پمپ‌ها هستند.
ساختمان پمپ‌های سانتریفوژ (centrifugal pumps) به صورتی است كه بر روی محور دوار (rotating shaft) در مركز پمپ پره یا ایمپلری قرار داده شده كه با دوران خود مایعات را به اطراف پرتاب می‌نمایند. بدنه پمپ گریز از مرکز معمولا به صورت حلزونی (volute casing) ساخته شده و مایع كه دارای سرعت نیز می‌باشد از قسمت حلزونی به طرف خروجی پمپ رانده می‌شود. سیالی كه در اطراف پره‌ها موجود است، در اثر حركت دورانی محور به اطراف پرتاب شده و در نتیجه در اطراف محور خلاء ایجاد می‌شود و بدین ترتیب سیال از مجرای ورودی به داخل حلزونی پمپ مكیده شده و از مجرای خروجی به خارج منتقل می‌گردد. دهانه لوله ورودی (hub) در پمپ‌های سانتریفوژ در مركز قرار دارد تا با استفاده از خلاء ایجاد شده در این محل انتقال سیال سریع‌تر و بهتر انجام گیرد.

تغییرات فشار در یک پمپ سانتریفوژ​

راندمان پمپ سانتریفوژ به موقعیت قرار گرفتن پره‌های پمپ، فاصله آن از حلزونی و سرعت حركت محور بستگی دارد. زاویه قرار گرفتن پره‌های پمپ نیز در بالا بردن راندمان پمپ موثر است. مثلا اگر وضعیت پره‌های پمپ نسبت به مركز به صورت عمودی باشد، پره‌ها شعاعی (radial blades) نامیده می‌شوند و در این حالت راندمان پمپ کم‌تر از زمانی است كه پره‌ها پره‌های رو به عقب (backward blades) قرار گرفته باشند.
برای به كار انداختن پمپ باید همیشه محفظه آن را از مایع مورد پمپاژ پر نموده و هوای محبوس در محفظه را خالی نمود. این عمل را پرایمینگ یا آب‌گیری (priming) می‌نامند. هرگاه پمپ در سطحی پایین‌تر از مخزن مایع مورد استفاده واقع شود، لزومی به پرایمینگ نخواهد بود زیرا محفظه پمپ همواره پر از مایع می‌باشد.



ساختمان پمپ‌های گریز از مركز در ابتدا بسیار ساده بوده و فقط شامل ایمپلر (impeller)، پوسته (casing) و محور (shaft) بودند ولی به علت نیاز روزافزون به این پمپ‌ها، به سرعت تكامل یافته و ساختمان آنها پیچیده‌تر و قطعات دیگر به آنها افزوده شد؛ از قبیل رینگ‌های سایشی (wear rings)، لایی‌های آب‌بندی و پره‌های ثابت برای هدایت بهتر آب در خروج از پره‌ متحرك و ورود به محفظه حلزونی.


کاربرد پمپ‌های سانتریفیوژ بسیار گسترده است و در صنایع شیمیایی، کاغذسازی، صنایع غذایی و لبنیات، فلزات مذاب، آب و فاضلاب، دفع مواد زاید، نفت و پتروشیمی و تاسیسات ساختمانی به کار می‌روند.

 

[P O U R I A]

مزایای پمپ‌های سانتریفوژ

• آرام و یکنواخت بودن جریان تخلیه مایع
• تنوع و خصوصیات گوناگون
• راندمان بالا
• تناسب برای کار باموتورهای الکتریکی و موتورهای احتراقی
• پایین بودن هزینه نگهداری
• بالا بودن دامنه کاربرد در پروژه‌های مختلف به دلیل گستردگی پوشش کاری از نظر دبی و فشار تولیدی
• اشغال فضای کم نسبت به توان (دانسیته توان بالا)
• اگر لوله‌ی خروجی پمپ مسدود یا تنگ (clogging) شود، فشار زیادی كه برای ساختمان پمپ مضر باشد تولید نكرده و بار آن به اندازه‌ای نمی‌رسد كه موتور محرك پمپ را از كار اندازد

​

مشکلات پمپ‌های سانتریفوژ

• کاویتاسیون (cavitation): در حالتی که هد مکش خالص مثبت (net positive suction head) یا NPSH سیستم برای پمپ انتخاب شده بسیار پایین باشد رخ می‌دهد.
• سایش ایمپلر: می‌تواند در اثر جامدات معلق تشدید شود.
• خوردگی درون پمپ به دلیل خواص سیال
• گرم شدن به دلیل کاهش جریان
• نشتی از کنار شافت در حال چرخش
• فقدان آب‌گیری: پمپ‌های سانتریفوژ باید پر از آب شوند تا بتوانند کار کنند
• سرج (surge)

تغییرات فشار در یک پمپ سانتریفوژ​

 

[P O U R I A]

انتخاب نوع پمپ سانتریفوژ

پمپ‌های با جریان شعاعی (radial flow) برای جریان‌های کم‌تر و هد بیش‌تر استفاده می‌شوند و پمپ‌های با جریان محوری (axial flow) برای جریان‌های بیش‌تر و هد کم‌تر. دو کمیت هد و ظرفیت مستقل از هم نیستند و به شکل، اندازه و سرعت ایمپلر بستگی دارند. برای نشان دادن ارتباط این دو کمیت با یکدیگر، ازسرعت مخصوص (specific speed ) استفاده می‌کنند. سرعت مخصوص به صورت زیر تعریف می‌شود:


Ns: سرعت چرخش محور، rmp
Q: جریان پمپ در نقطه راندمان بهینه، در سیستم SI متر مکعب در ثانیه و در سیستم آمریکایی gpm
h: هد پمپ در نقطه راندمان بهینه، در سیستم SI متر و در سیستم آمریکایی فوت

در شکل زیر، روند تغییر شکل پره پمپ سانتریفوژ با تغییر سرعت مخصوص نشان داده شده است.