آیا پمپ کندتر پمپ بهتری است؟

در این مقاله، بحث را به مکش انتهایی، تک مرحله ای، پمپ گریز از مرکز با بلبرینگ و روغن کاری محدود می کنیم. علاوه بر این، ما تفاوت بین واحدهای ۱۴۵۰ و ۲۹۰۰ دور در دقیقه را در نظر خواهیم گرفت.
ما موضوع را با بیان اینکه در ۱۰۰ درصد مواقع هیچ پاسخ ۱۰۰ درصد درستی وجود ندارد، شروع می کنیم. در هر طراحی انتقال سیال، هدف اصلی باید قابلیت اطمینان حداکثری باشد. این حرف، مبتنی بر آموزش مهندسی، نزدیک به ۳ دهه‌ به‌عنوان تولید کننده پمپ‌ها، دانش تجربی پمپ و مشاوره به سازمان ها، صنایع و کشاورزان است.

مزایای پمپ با سرعت پایین‌تر

طبق یک اصل مطالعه و پذیرفته شده در صنعت، سایش پمپ با سرعت پمپ نسبت مستقیم دارد. سایش پمپ متناسب با مکعب سرعت پمپ است که به سادگی به ضریب هشت تبدیل می شود. هر چه درصد جامدات در سیال پمپاژ شده بیشتر باشد، این اصل شدت بیشتری پیدا می کند. به همین دلیل این است که پمپ‌های دوغاب بجای کوچک و سریع بودن، بزرگ و کند هستند.

دو مورد از بزرگترین تخریب کننده های پمپ های گریز از مرکز، خرابی یاتاقان و سیل مکانیکی هستند. بسیاری از این خرابی ها را می توان به پدیده انحراف شفت نسبت داد. در این حالت، انحراف شفت توسط نیروهای شعاعی هیدرولیکی نامتعادل بر روی پروانه در نتیجه کارکرد پمپ دورتر از بهترین نقطه بازده آن (BEP) ایجاد می‌شود. انحراف ها صرفاً خمش شفت هستند و دو بار در هر چرخش اتفاق می افتند. در ۲۹۰۰ دور در دقیقه یک شفت ۵۸۰۰ بار در دقیقه منحرف می شود، در حالی که شفت ۱۴۵۰ دور در دقیقه فقط ۲۹۰۰ بار در دقیقه منحرف می شود. همچنین شفت پمپ در حال کار می تواند پدیده ای به نام “شلاق” را نشان دهد که به عنوان نوع دیگری از انحراف ظاهر می شود، اما علت اصلی در این مثال عدم تعادل پروانه است.

شکستن شفت پمپ معمولاً به دلیل تنش چرخه ای اتفاق می افتد

انحراف شفت

در موضوع انحراف شفت باید گفت که شفت به طور دائم خم نمی شود و فقط حین عملکرد دینامیکی منحرف می شود. اگر پمپ را باز کرده و شفت را بررسی کنیم، خواهیم دید که صاف خواهد بود. این انحرافات مضر مطمئناً دلیل اصلی اکثر خرابی های سیل مکانیکی (آب بند مکانیکی) هستند. از سوی دیگر روغن کاری با روغن آلوده، بیشتر از انحراف شفت به خرابی یاتاقان کمک می کند و در نتیجه نیروهای نامطلوب و اصطلاحاً خستگی را به یاتاقان ها وارد می کند. در فرمول محاسبه طول عمر مورد انتظار بلبرینگ ها، سرعت کار عامل اصلی است. طول عمر بلبرینگ با سرعت نسبت معکوس دارد یعنی هرچه سرعت چرخش بیشتر باشد، طول عمر بلبرینگ کمتر خواهد بود.

یکی از رایج‌ترین دلایل استفاده از پمپ‌های سرعت پایین‌، هد خالص مثبت مورد نیاز در دهانه مکش یا در اصطلاح فنی NPSHr است. یک پمپ ۱۴۵۰ دور در دقیقه در شرایط هیدرولیکی مشابه پمپ ۲۹۰۰ دور در دقیقه به NPSH کمتری نیاز دارد. به طور معمول این نیاز غالباً به بیشتر از نصف مقدار سرعت نهایی پمپ نزدیک می شود. هرچه نزدیکی NPSH (NPSH نامی پمپ با NPSH مورد نیاز) بیشتر باشد، قابلیت اطمینان پمپ بهتر خواهد بود. NPSH ناکافی منجر به کاویتاسیون می شود که باعث فرسایش پروانه (عدم تعادل)، ضربان های هیدرولیکی و ارتعاشات مکانیکی می شود.

  • نمونه 1
  • نمونه 2
  • نمونه 3
  • نمونه 4
  • نمونه 5
  • نمونه 6

صدای پمپ در پمپ های کم سرعت به میزان قابل توجهی کمتر خواهد بود. میزان سر و صدا بر اساس معیارهای محیطی سنجیده می شود و می توان گفت که عامل اصلی نویز در بیشتر موارد الکتروموتور است، نه پمپ (آن هم بیشتر به دلیل وجود فن خنک کننده). میزان نویز واقعی به علت هندسه های درجا و شرایط منحصر به فرد محیط با داده های منتشر شده درباره هر پمپ متفاوت خواهد بود.

هنگامیکه اندازه بدنه ی پمپ از نظر قطر بزرگتر می شود، اکثر سازندگان مطرح از طراحی دو حجمی استفاده می کنند. این طراحی نیروی رانش شعاعی را به طور قابل توجهی کاهش می دهد. با اینکه یک پمپ دوحجمی هزینه بیشتری برای ساخت دارد ولی بعلت کاهش رانش شعاعی در آن، پمپ قابلیت اطمینان بالاتری را بدست می آورد.

دو حجمی

نقاط منفی پمپ با سرعت کمتر

برای یک هد و جریان سیال معین، یک پمپ ۱۴۵۰ دور در دقیقه می‌تواند ابعادی دو برابر اندازه پمپ ۲۹۰۰ دور در دقیقه داشته باشد. در عصر حاضر که روش‌های تجاری مدرن به استفاده حداقلی از فضای قابل آشغال در کف زمین تمرکز دارند، پمپی که بطور بالقوه مطمئن‌تر است باید با پمپ‌هایی با ابعاد کوچک‌تر رقابت کند.

پمپی که دوبرابر اندازه داشته باشد، به راحتی دو برابر قیمت دارد. هنگامی که فرآیند تصمیم گیری برای خرید پمپ صرفاً بر اساس اختصاص هزینه باشد، برخلاف هزینه های عملیاتی مادام العمر آن محصول، پمپی با سرعت بالاتر تقریباً همیشه برنده به نظر می رسد. با این حال، اگر بودجه تعمیر و نگهداری عملیاتی و قابلیت اطمینان کلی را برای ۲۰ سال آینده در نظر بگیرید، باید پمپ با سرعت کمتر را بعنوان پمپ بهتر در نظر گرفت.

سرعت نوک پروانه به طور متناسب زمانی افزایش می یابد که بخواهیم پمپ بزرگتر همان هد دینامیکی پمپ کوچکتر را فراهم کند. چرخش پروانه ی پمپ بزرگتر با سرعت بالاتر می تواند دو برابر پمپ کوچکتر دبی فراهم کند. سرعت نوک پروانه یک مرز اساسی برای هر پمپ است و دستورالعمل‌های بهترین عملکرد پمپ ها در صنعت بر اساس پتانسیل فرسایش در ارتباط با درصد مواد جامد معلق در سیال پمپاژ شده نوشته می شود.

پروانه 1

برای یک مجموعه معین از شرایط هیدرولیکی، راندمان پمپی با سرعت بالاتر بیشتر از پمپ با سرعت پایین تر خواهد بود اما نکته با اهمیت این است که راندمان به محل کار پمپ در منحنی عملکرد خود بستگی دارد. این امر به ویژه برای پمپ هایی با اسب بخار (HP) بالاتر مهمتر است زیرا سیکل کاری به 100 درصد نزدیک می شود. با نگاهی به نمودارهای سرعت خاص (Ns) در مقابل بازده کلی پمپ، انتهای پایین محدوده Ns معمولاً کارایی کمتری نسبت به محدوده متوسط دارد. انتخاب پمپ با سرعت پایین‌تر می‌تواند پمپ را در محدوده Ns پایین‌تری قرار دهد که نتیجتا کارایی کمتری خواهد داشت. ساده ترین راه برای تعیین پمپ مناسب این است که به سادگی نگاه کنید هر پمپ در منحنی خود کجا کار می کند و بازده را یادداشت کنید. به طور معمول، پمپ با سرعت پایین تر نقاط کارایی کمتری دارد، ولی ممکن است طبق شرایط ما قابل قبول باشد.

مباحث عمومی

بسیاری از طرح‌های اولیه پمپ‌های سرعت بالا بر اساس مدل‌های با سرعت پایین‌تر بود که به سادگی سرعت را افزایش می‌دادند. متعاقباً، آنها اغلب غیرقابل اعتماد بودند. از آنجایی که آنها برای کار با سرعت های بالاتر طراحی نشده بودند، قابلیت اطمینان بسیار کمتری داشتند و این تفکر رایج که پمپ کندتر بهتر است را باطل کردند. پمپ‌هایی که از ابتدا برای کار در سرعت‌های بالاتر طراحی شده‌اند و به درستی نگهداری می شوند، اغلب به اندازه پمپ‌های سرعت پایین‌تر از نسل‌های طراحی قبلی قابل اعتماد هستند. نکته ای که می خواهیم به آن اشاره کنیم این است که پمپ های سریعتر برای رسیدن به قابلیت اطمینان معتبر در سرعت های بالاتر باید با استانداردهای بالاتری مانند تعادل، فاصله ها، کرنش لوله و ترازها کار کرده و نگهداری شوند.

با افزایش نیاز به انتقال سیال به ارتفاع های بالا در یک سیستم در برخی مواقع، قوانین فیزیک شما را مجبور به پمپ های با سرعت بالاتر می کند. بعنوان مثال، ما شاهد چندین موقعیت بوده ایم که در آن یک پمپ دو مرحله ای ۱۴۵۰ دور در دقیقه در واقع گزینه بهتری نسبت به پمپ تک مرحله ای ۲۹۰۰ دور در دقیقه بوده است. شما می توانید از یک پمپ با سرعت بسیار کم استفاده کنید و مشکلاتی از قبیل عدم پایداری هیدرودینامیکی یا گرم شدن بیش از حد درایور پمپ (غالبا در پمپ های خارجی) داشته باشید. ما کارکرد بیشتر پمپ ها را با سرعت کمتر از ۶۰۰ دور در دقیقه برای هیچ مدت زمانی توصیه نمی کنیم مگر اینکه پمپ برای آن شرایط طراحی شده باشد. در همه موارد با سازنده اصلی تجهیزات مشورت کنید.

نتیجه گیری

هنگام انتخاب پمپ برای هر کاربرد فرآیندی، فراتر از قیمت اولیه به محصول نگاه کنید. چک لیست خرید عمومی برای پمپ ها شامل موارد زیر است:

بررسی جدی خواص سیال و اثرات آن‌ها

  1. چرخه کار
  2. هزینه هر کیلووات ساعت
  3. راندمان هیدرولیک
  4. سرعت خاص (و سرعت مخصوص مکش)
  5. حد NPSH
  6. سرعت نوک پروانه
  7. جنس پمپ
  8. مرزها (دمای فشار، pH و بالا رفتن سیال)
  9. جایی که پمپ در اکثر مواقع روی منحنی خود کار می کند. جایی که پمپ بر روی منحنی خود کار می کند تابع مستقیم منحنی سیستم است و موقعیت و شکل منحنی سیستم پویا خواهد بود.

در نهایت، یک چک لیست جامع می تواند تمام هزینه های چرخه عمر پمپ را پوشش دهد. آیا کارکنان شما مهارت کافی برای نصب اصولی، ترازهای دقیق، تنظیمات دقیق، متعادل کردن، کاهش فشار لوله و نظارت بر پارامترهای حیاتی عملکرد را دارند؟ نظرات خود را دراین مورد بنویسید.

NPSH چیست؟

آیا پمپ کندتر پمپ بهتری است؟

اگر این مطلب برایتان مفید بود به آن امتیاز دهید

Sending
User Review
5 (1 vote)