انواع پمپ در پایپینگ کارخانه‌های فرایندی و پایپینگ پالایشگاه‌ها و صنعت نفت نقش مهمی برای جابه‌جایی سیالات دارند. پمپ سانتریفیوژ Centrifugal pump از میان انواع پمپ در پایپینگ به‌عنوان پرمصرف‌ترین پمپ‌ها جایگاه ویژه‌ای در تجهیزات لوله‌کشی صنایع مختلف دارد. در سیستم لوله‌کشی صنعتی و پایپینگ فرایندی معمولاً سیال مایع، گاز یا دوغاب تنها باقدرت پیشروی خود سیال قادر به حرکت است. به‌این‌ترتیب؛ سیال فقط از بالابه‌پایین یا از فشار بالا به یک سیستم فشار پایین‌تر جریان می‌یابد. هر زمان سیستم پایپینگ به حرکت سیال از پایین‌به‌بالا یا از فشار کمتر به فشار بالاتر نیاز داشته باشد، باید از نیروی خارجی استفاده کنید. انواع پمپ در پایپینگ وظیفه تولید انرژی خارجی برای جریان سیال در سیستم لوله‌کشی از جهت یا فشار پایین‌به‌بالا را برعهده دارند.
در این بخش از دانستنی‌های آهن نرخ قصد داریم نمای کلی از انواع پمپ در پایپینگ ارائه دهیم. همچنین به بررسی پمپ گریزازمرکز یا پمپ سانتریفیوژ که در کنار پمپ جابه‌جایی مثبت از اهمیت ویژه‌ای در اکثر سیستم‌های پایپینگ دارد، خواهیم پرداخت.
در این مقاله می‌خوانید:
- آشنایی با پمپ در سیستم لوله‌کشی صنعتی
- انواع پمپ در پایپینگ
- انواع پمپ‌های سانتریفیوژ Centrifugal pumps
- محاسبه راندمان خروجی انواع پمپ در پایپینگ
- مزایا و کاربرد انواع پمپ‌های سانتریفیوژ
آشنایی با پمپ در سیستم لوله‌کشی صنعتی
پمپ در سیستم لوله‌کشی صنعتی انرژی مکانیکی موتور را به انرژی جریان سیال تبدیل می‌کند. پمپ یک دستگاه یا ماشین مکانیکی است که برای جابه‌جایی مقدار حجمی سیالات یا گازها از یک مکان به مکان دیگر استفاده می‌شود. همچنین می‌توانید از انواع پمپ در سیستم‌هایی که به فشار هیدرولیک بالا نیاز دارند، استفاده کنید. این ابزار را در تجهیزات سنگین و حجم‌های بزرگ نیز مشاهده می‌کنید.
در سیستم‌های پایپینگ عظیم اغلب تجهیزات سنگین به فشار تخلیه بالا و فشار مکش کم نیاز دارند. به دلیل فشار کم در سمت مکش پمپ و ضرورت هدایت سیال از عمق مشخصی به بالا، تنظیم انرژی جریان سیال ضروری به نظر می‌رسد. به‌این‌ترتیب فشار زیاد در سمت تخلیه پمپ؛ سیال را به سمت بالا می‌راند تا به ارتفاع موردنظر برسد. مقاله طراحی پایپینگ پمپ pump piping به شما کمک می‌کند تا به بهترین طراحی لوله‌کشی ورودی پمپ هماهنگ باهدف فرایند دست پیدا کنید.
انواع پمپ در پایپینگ
انواع پمپ‌های صنعتی بر اساس کاربرد، نوع ساخت، متریال، نوع مایعی که با آن‌ها کار می‌کنند و هدایت جهت‌گیری جریان سیال طبقه‌بندی می‌شوند. این انواع پمپ در پایپینگ از نظر دامنه عملیاتی محدود هستند و می‌توانند در ارائه خدمات با یکدیگر همپوشانی داشته باشند.
برای سهولت طبقه‌بندی انواع پمپ می‌توانیم آن‌ها را بر اساس اصل اِعمال انرژی به سیال؛ به‌طورکلی به دودسته اصلی تقسیم کنیم:
- پمپ‌های دینامیک Dynamic Pumps
- پمپ‌های جابه‌جایی مثبت Positive Displacement Pumps
پمپ دینامیک چیست؟
پمپ دینامیک از افزایش سرعت جریان برای انتقال انرژی جنبشی به سیال استفاده می‌کند و سرعت جریان قبل و بعد از پمپ را تنظیم می‌نماید. وقتی سرعت جریان قبل از ورود به سیستم یا خروج به لوله تخلیه کاهش می‌یابد، پمپ دینامیکی سرعت را با افزایش انرژی پتانسیل سیال و فشار بر سیال جبران می‌کند. در پمپ‌های دینامیک انرژی به طور مداوم برای افزایش سرعت سیال در سیستم اِعمال می‌شود. پمپ سانتریفیوژ در دسته پمپ‌های دینامیکی قرار دارد. نوع پمپ بیشتر بر اساس نیاز شما و نوع سیالی که می‌خواهید در سیستم لوله‌کشی پمپ کنید تعیین می‌شود. همچنین مسافتی که لازم است سیال را جابه‌جا کنید و حجم سیال که در مدت‌زمان معین باید از مسیر پایپینگ عبور کند تأثیرگذار است.
انواع اصلی پمپ‌های دینامیک برای استفاده در سیستم لوله‌کشی صنعتی و پایپینگ عبارت‌اند از:
- پمپ شناور Submersible pump
- پمپ محوری Axial pump
- انواع پمپ‌های سانتریفیوژ یا پمپ گریزازمرکز Centrifugal pump
- پمپ سانتریفیوژ افقی Horizontal centrifugal pump
- پمپ سانتریفیوژ عمودی Vertical centrifugal pumpe
پمپ جابه‌جایی مثبت چیست؟
یک پمپ جابه‌جایی مثبت PD با نگه‌داشتن مکرر حجم ثابتی از سیال، و انجام حرکت مکانیکی، به هدایت سیال در سیستم لوله‌کشی صنعتی و پایپینگ کمک می‌کند. عمل پمپاژ در پمپ جابه‌جایی مثبت چرخه‌ای است و می‌تواند توسط پیستون، پیچ، چرخ‌دنده، غلتک، دیافراگم یا پره هدایت شود. برخلاف پمپ دینامیکی در پمپ‌های جابه‌جایی مثبت انرژی به‌صورت دوره‌ای بر جریان سیال اِعمال می‌شود.
۴ نوع اصلی پمپ‌های جابه‌جایی مثبت عبارت‌اند از:
- پمپ دنده‌ای داخلی Internal gear pump
- پمپ دنده‌ای خارجی External gear pump
- پمپ لوب lobe pump
- پمپ پره‌ای vane pump
در این بخش به شرح ساختار و کاربرد متداول‌ترین انواع پمپ در صنعت پتروشیمی از ردیف پمپ‌های دینامیک می‌پردازیم که اساس ساختار متفاوتی دارند.
انواع پمپ‌های سانتریفیوژ Centrifugal pumps
انواع پمپ‌های سانتریفیوژ محبوب‌ترین و پرکاربردترین پمپ‌ها در سیستم لوله‌کشی صنعتی و پایپینگ هستند که برای انتقال سیالات با غلظت مختلف استفاده می‌شوند. در مرکز پمپ سانتریفیوژ پروانه‌ای که دارای تیغه‌های منحنی است هنگام چرخش، جریان سیال را به سمت لبه پره‌ها شتاب می‌دهد. حرکت پروانه مرکزی در پمپ سانتریفیوژ معمولاً توسط یک موتور الکتریکی تغذیه می‌شود و حرکت آن باعث ایجاد مکش، افت فشار یا خلاء در ورودی پمپ می‌گردد. به‌این‌ترتیب حرکت پروانه پمپ سانتریفیوژ منجر‌به کشیدن سیال به داخل محفظه و تخلیه آن با انرژی بالاتر می‌شود.
پمپ سانتریفیوژ معمولاً برای مایعاتی استفاده می‌شود که ویسکوزیته نسبتاً کمی دارند. برای استفاده از انواع پمپ ها در پایپینگ درصورتی‌که با سیالات ویسکوزیته بالا سروکار دارید، راه‌اندازی مؤثر پمپ سانتریفیوژ به انرژی اضافی نیاز دارد. انواع پمپ‌های سانتریفیوژ عمدتاً شامل سه بخش پروانه، محفظه و لوله مکش هستند که با یک شیر تخلیه و یک صافی هماهنگ می‌شوند. از میان انواع پمپ در پایپینگ خصوصیات پمپ سانتریفیوژ به دلیل طراحی ساده و قطعات متحرک کم، قابل‌توجه است. ساختار ساده انواع پمپ‌های سانتریفیوژ نیروی محرکه مقرون‌به‌صرفه‌ای فراهم می‌کنند و باعث کاهش نیازهای تعمیر‌و‌نگهداری و هزینه‌های کلی کمتر می‌شود.
الگوی جریان سیال در سیستم پایپینگ با شکل پروانه و ساختار پمپ سانتریفیوژ مرتبط است.
به‌این‌ترتیب انواع پمپ‌های سانتریفیوژ بر اساس نوع جریان به سه نوع فرعی طبقه‌بندی می‌شوند:
- نوع جریان محوری
- نوع جریان شعاعی
- نوع جریان مختلط
پمپ سانتریفیوژ با جریان محوری
هنگامی که پایپینگ به جریان سیال موازی محور، با هد پایین‌تر و سرعت تخلیه بسیار بالاتر نیاز دارد؛ پمپ سانتریفیوژ با جریان محوری انتخاب مناسبی است. در پمپ سانتریفیوژ با جریان محوری هد پایین و دبی بالا موردنیاز است. در این نوع پمپ‌های گریزازمرکز ایجاد فشار روی سیال با عمل بالابرنده پره‌های پروانه انجام می‌شود. نسبت قطر خارجی پروانه به قطر نازل ۱ است و پروانه عرض پهن دارد.
پمپ سانتریفیوژ با جریان شعاعی
در پمپ سانتریفیوژ با جریان شعاعی جریانی عمود بر محور شفت در زاویه ۹۰ درجه، با هد بالاتر و نرخ تخلیه کم تولید می‌شود. به‌این‌ترتیب پروانه پمپ سانتریفیوژ سیال را عمود بر محور، تخلیه می‌کند. پمپ سانتریفیوژ جریان شعاعی برای هدایت سیال با هد بالاتر و دبی کم استفاده می‌شود. در این نوع پمپ سانتریفیوژ ایجاد فشار توسط نیروی گریزازمرکز ایجاد می‌شود. نسبت قطر خارجی پروانه به قطر نازل ۲ است و پروانه عرض باریکی دارد.
پمپ سانتریفیوژ با جریان مخلوط
در پمپ سانتریفیوژ با جریان مخلوط همان‌طور که از نام آن پیداست، جریان سیال تا حدی محوری و مقداری شعاعی تولید می‌شود. این تلفیق انرژی حرکتی در پمپ سانتریفیوژ جریان مخلوط، باعث تبدیل حرکت سیال به الگوی جریان مخروطی در اطراف محور پروانه می‌شود. هنگامی از پمپ سانتریفیوژ با جریان مختلط استفاده می‌شود که هد متوسط و دبی متوسط سیال موردنیاز است. در این نوع پمپ سانتریفیوژ فشار تا حدی توسط نیروی گریزازمرکز و مقداری توسط عمل بالابرنده پره‌های پروانه بر روی سیال اِعمال می‌شود. نسبت قطر بیرونی پروانه به قطر نازل کمتر از ۱.۵ است و پروانه عرض بیشتری دارد.
محاسبه راندمان خروجی انواع پمپ در پایپینگ
برای راه‌اندازی انواع پمپ در پایپینگ پیش از برقراری جریان سیال حتماً نیاز به پرایمینگ پمپ یا هواگیری پمپ دارید. پرایمینگ پمپ سانتریفیوژ یعنی تخلیه هوا از طریق پر کردن پمپ از سیال که منجر به خروج هوا از مسیرهای پمپ می‌شود. پرایمینگ پمپ مهم‌ترین مرحله قبل از راه‌اندازی هر پمپ است؛ زیرا انواع پمپ قادر به پمپاژ بخار، هوا یا گازهای موجود در گذرگاه‌های پمپ نیستند. بنابراین، پرایمینگ پمپ برای بیرون‌راندن این موارد از گذرگاه‌های پمپ لازم است.
روش‌های هواگیری انواع پمپ در لوله‌کشی صنعتی و پایپینگ عمدتاً از ۴ طریق امکان‌پذیر است:
- هواگیری به‌صورت دستی
- هواگیری توسط پمپ خلاء
- هواگیری با پمپ جت
- هواگیری با دریچه جداکننده
پس از هواگیری و پرایمینگ پمپ‌ها می‌توانید از تأثیر مثبت آن‌ها و بهره‌وری بالاتر جریان سیال در طول فرایند استفاده نمایید. برای محاسبه راندمان خروجی انواع پمپ در پایپینگ باید به نسبت توان سیال خروجی به توان حجم ورودی سیال توجه کنید.
راندمان انواع پمپ در پایپینگ را می‌توانید با استفاده از معادله زیر محاسبه کنید:
Ef = PW / PS
در اینجا
Ef = راندمان پمپ
PW = نیروی سیال
PS = قدرت محور الکتروموتور
محسوب می‌شوند.
همچنین برای به‌دست‌آوردن توان سیال PW می‌توانید از معادله زیر استفاده کنید:
Pw = (Q x H) / 3960
که در اینجا
Q = سرعت جریان
H =هد پمپ که تعیین‌کننده ارتفاع بالابردن سیال است.
عدد 3960 = که ثابت است و با تقسیم بر آن، امکان محاسبه بر حسب واحد گالن در دقیقه فراهم می‌شود.
برای سهولت در محاسبه راندمان پمپ در پایپینگ بیایید یک مثال را با هم بررسی کنیم:
اگر پمپی با ۳۵ فوت هد – یعنی ۱۰.۶۶۸ متر قدرت بالابردن ارتفاع سیال بتواند ۱۲۰ GPM گالن در دقیقه تولید کند و قدرت شفت یا توان گردش محور الکتروموتور آن ۱.۵ BHP باشد، بازده یا راندمان این پمپ چقدر خواهد بود؟
در اینجا اطلاعات لازم برای جای‌گذاری در معادله به تفکیک عبارت‌اند از:
120 GPM = Q
35 فوت H =
1.5 اسب بخار = PS
به‌این‌ترتیب ورودی‌های موردنیاز را در رابطه قرار دهید:
Pw =(120 x35) /3960=1.6 BHP
سپس ورودی‌های موردنیاز را در معادله اول قرار دهید.
70.7٪ / 1.5=1.6 = Ef
به‌این‌ترتیب شما به راندمان محاسبه شده پمپ دست پیدا می‌کنید.
همچنین می‌توانید ظرفیت پمپ را با محاسبه معکوس، با استفاده از همین معادله محاسبه کنید.
مزایا و کاربرد انواع پمپ‌های سانتریفیوژ
- کاهش خطر نشت: از مزایای پمپ سانتریفیوژ عدم گیرافتادن نیرو در بخش‌های محرک پمپ است که خطر نشتی را کاهش می‌دهد. به‌این‌ترتیب بهترین وسیله برای پمپاژ مایعات سمی بدون هیچ‌گونه نشت، پمپ‌های سانتریفیوژ هستند.
- ایمنی: کوپلینگ مغناطیسی در پمپ سانتریفیوژ می‌تواند به‌راحتی در شرایط اضافه‌بار؛ سیستم را از مدار خارج کند و همچنین از پمپ در برابر نیروهای خارجی محافظت نماید.
- ساختار: پمپ سانتریفیوژ به‌گونه‌ای ساخته می‌شود که موتور و پمپ از یکدیگر جدا باشند تا از انتقال حرارت موتور به پمپ جلوگیری شود.
- اصطکاک کم: در پمپ سانتریفیوژ از کم‌ترین اصطکاک بین بخش‌های مختلف پمپ با یکدیگر استفاده می‌شود که به عدم اتلاف انرژی و طول عمر پمپ کمک می‌کند.
- ایزوله بودن: در پمپ سانتریفیوژ به دلیل وجود شکاف مناسب بین محفظه پمپ و موتور؛ سیال در طول فرایند نمی‌تواند به داخل موتور نفوذ کند.
کاربرد انواع پمپ سانتریفیوژ
انواع پمپ سانتریفیوژ به طور گسترده در سیستم لوله‌کشی صنعتی و پایپینگ برای بهبود فرایند تولید و انتقال کاربرد دارند. پمپ سانتریفیوژ از میان انواع پمپ در پایپینگ بهترین کاربرد را در صنایع نفت و انرژی برای پمپاژ نفت، آب، گل‌ولای و دوغاب دارد. انواع پمپ در صنعت پتروشیمی و همچنین صنایع شیمیایی و صنایع وابسته به محصولات هیدروکربنی از نوع پمپ سانتریفیوژ هستند. پمپ سانتریفیوژ برای نیروگاه‌های تولید برق بسیار حیاتی به شمار می‌رود، همچنین در سیستم آتش‌نشانی و تهویه‌مطبوع پرکاربرد است. انواع پمپ سانتریفیوژ برای مدیریت دیگ بخار و سیستم مدیریت پسماند، صنایع کشاورزی و در تصفیه‌خانه‌های آب و فاضلاب بسیار مورداستفاده و کاربردی هستند.
محدودیت‌های پمپ سانتریفیوژ یا پمپ گریزازمرکز
در کنار مزایای گسترده پمپ سانتریفیوژ بعضی محدودیت‌های استفاده از این تجهیزات لوله‌کشی را باید مدنظر داشته باشید:
- در پمپ سانتریفیوژ اتصال مغناطیسی می‌تواند اتلاف انرژی به وجود آورد. در صورت تجمع ذرات آلاینده روی آهنربای پروانه، امکان اتصالی و توقف کار پمپ وجود دارد.
- اگر پمپ گریزازمرکز تحت بارهای غیرمنتظره سنگین باشد، ممکن است باعث لغزش کوپلینگ شود.
- اگر پمپ سانتریفیوژ برای جابه‌جایی سیالات دارای ذرات آهنی استفاده می‌شود، به‌مرورزمان پمپ را در معرض بروز زنگ‌زدگی قرار می‌دهد و باعث متوقف‌شدن آن می‌شود.
- در شرایطی که جریان سیال در پمپ سانتریفیوژ کمتر از حداقل لازم باشد، ایجاد گرمای بیش از حد ممکن است به پمپ و سیستم آسیب وارد کند.
- انواع پمپ‌های سانتریفیوژ برای جابه‌جایی یک سیال بسیار چسبناک مناسب نیستند.
- انواع پمپ‌های سانتریفیوژ برای دبی کم سیال و کاربرد هد بالاتر کارآمد نیستند؛ زیرا برای ارائه چنین خدماتی به پیکربندی بدنه بزرگی نیاز دارند.
برای خرید تجهیزات لوله‌کشی و ملزومات پایپینگ کارشناسان آهن نرخ هماهنگ با نیاز شما پاسخگو هستند.
با ما در آهن نرخ تماس بگیرید.
کلمات مرتبط: انواع پمپ – پمپ سانتریفیوژ – پایپینگ – انواع پمپ‌های صنعتی – انواع پمپ‌های سانتریفیوژ –
