• صفحه اصلی   >  
  • الکترو پمپ و الکترو موتور  >  
  • پمپ آب

آشنایی با انواع مختلف پمپ آب و نحوه کنترل آنها

آشنایی با انواع مختلف پمپ آب و نحوه کنترل آنها

•پمپ به دستگاهي اطلاق مي شود كه به سيال انرژي مي دهدوباعث مي شود ازيك نقطه به نقطه ديگرمنتقل شود. انرژي منتقل شده به سيال شامل انرژي فشاري جنبشي و پتانسيل است كه درمكانيك سيالات با هد آنها بيان مي شود
انرژي فشاري(هدانرژي فشاري)
•فشارعبارتست ازمقدارنيروئي كه توسط سيال برواحد سطح اعمال مي كند كه مقداراين نيرودرتمام جهات يكسان است ومي توان آن را برحسب ارتفاع ستوني ازمايع تعريف كرد.
•مقداران براي يك سيستم لوله كشي توسط فشارسنج ها اندازه گيري مي شود ولي براي اندازه گيري دقيقتر مي توان بااستفاده ازيك پيتوت تيوب كه سيال بادانسيته مناسبي دران ريخته شده است (بيشترازدانسيته مايع داخل لوله)بصورت زير آن ر ا اندازه گيري كردكه ميزان اختلاف ارتفاع بين لوله ها مبين هدفشار است كه برحسب واحداندازه گيري (ميليمتريا ......)ارتفاع ستون مايع است

 

 

 

               


انرژي جنبشي(هدانرژي جنبشي)
•انرژي جنبشي يك سيال شامل سرعتي است كه سيال باآن درحال حركت است وبه عنوان هد ديناميكي محسوب مي شود وازلحاظ رياضي عبارتست از:

 

               


    

 

•كه درآنV  سرعت سيال برحسب متربرثانيه و g  شتاب ثقل زمين برحسب متربرمجذورثانيه است كه مقدارهدبرحسب مترستون مايع بيان مي شود.

                                             

 

                                      


•توضيح:براي اندازه گيري فلوي جريان عبوري ازيك لوله مي توان با استفاده ازاندازه گيري نمودن هدديناميكي وبدست آوردن سرعت سيال بادانستن سطح مقطع آن رااندازه گيري نمود كه روش بسيارمناسبي است
انرژي پتانسيل(هدانرژي پتانسيل)
•اين نوع انرژي دراثراختلاف سطح مايع ازيك سطح مبنا(سطح كره زمين )حاصل مي شود مثل آبي كه درداخل يك تانك ذخيره شده وبابازكردن ولو به علت دارا بودن انرژي پتانسيلي كه دارد ازآن خارج مي شودكه مقدارانرژي نهفته درسيال براساس ارتفاع مايع ازسطح زمين بيان مي شودوواحدان برحسب متراست.

                                                           

 

                                        


Head هد كلي پمپ آب
•با توجه به اين كه فشار مايعات بسته به دانسيته آنها ( سبكي وسنگيني مايع ) تغيير مي كند معمولا فشار خروجي پمپ راغالبا برحسب ارتفاع ستوني از مايع (آب )بيان مي كنند به عنوان مثال ده مترستون آب كه معادل 76سانتيمترستون جيوه است بيان مي شود كه شامل مجموع انرژي هاي جنبشي وفشاري است كه پمپ روي سيال اعمال مي كند تا مايع درلوله خروجي به آن ارتفاع بالارود.

                                                                         


                                                        

 

هد کلی پمپ ( ارتفاعی که سیال در خروجی پمپ می تواند تا آن ارتفاع توسط پمپ انتقال یابد علاوه بر مشخصات مکانیکی و توان آلکتریکی پمپ به وزن مخصوص و غلظت سیال نیز بستگی دارد 

                                                          


                           

 

طبقه بندي پمپ ها
•پمپ هاازلحاظ نحوه واصول كار به سه دسته كلي زيرتقسيم بندي مي شوند:
•الف پمپ هاي نوع جنبشيDynamic Pump  
•ب- پمپ هاي نوع جابجائي مثبتPositive Displacement Pumps  
•ج-پمپ ها ي مخصوصSpecial Pumps 
پمپ هاي نوع جنبشيDynamic Pump
•اساس كاراين نوع پمپ هابر اساس افزودن انرژي جنبشي به مايعات است كه اين انرژي درغالب سرعت ياحركت دادن به مايع ازطريق مكانيزم پمپ كه پروانه هاهستند انجام مي شودكه مقداري از انرژي جنبشي توليد شده در داخل پمپ ومقداري ديگر نيزدر مجراي خروجي پمپ ( براساس ساختمان ان )به انرژي فشاري تبديل مي شود.
اين نوع پمپ ها در دسته هاي كلي زير طبقه بندي مي شوند:

Centrifugal Pump ۱-پمپ هاي جريان شعاعي يا گريزازمركز

Mixed Flow Pump ۲-پمپ هاي جريان مختلط

Axial Flow Pump ۳-پمپ هاي جريان محوري

Peripheral Pump ۴-پمپ هاي جريان محيطي

                                                          


                                                

 

 

 

انواع مختلف پمپ آب به صورت End Suction این دسته بندی بر اساس ساختمان و شکل ارتباط پمپ با الکترو موتور انجام پذیرفته است 

                                


 

                                          

اجزا و ساختمان پمپ آب سانتریفیوژ 

                        

 

 

نمودار کاربرد و استفاده پمپ آب سانتریفیوژ با توجه به فلو(د بی) و هد (فشار)

                                                      

 

                                   

 

در نمودار بالا محور عمودی هد(فشار ) و محور افقی فلو(د بی) را بر اساس نوع پمپ مشخص می کند که در آن هر محدوده با یک حاشیه رنگی مشخص شده نشنان دهنده محدوده عملکرد پمپ بر اساس هد و د بی آن نوع نوع  پمپ  است 

پمپ هاي نوع جابجائي مثبتPositive Displacement Pump

•پمپ هاي نوع جابجائي مثبت به پمپ هائي اطلاق مي شود كه درهركورس كاري كه انجام مي دهند مقدارمشخصي ازمايع راپمپاژ مي كنندومقدارمايع پمپاژ شده را بطه مستقيم باتعداد كورس هاي انجام شده دارد. این گروه از پمپ ها معمولا جهت پمپاژ و جابجایی سیال ها با ویسکوزیته بالا یا برای ایجاد فشار های بالا و د بی محدود مورد استفاده قرار می گیرند 
پمپ هاي نوع جابجائي مثبت در دودسته اصلي طبقه بندي مي شوند:

     

الف -پمپ هاي رفت وبرگشتيReciprocating Pumps  

ب -پمپ هاي دوارRotary Pump 

انواع پمپ هاي رفت وبرگشتيReciprocating Pumps

•۱-پمپ هاي پيستونيPiston Pump
•۲-پمپ هاي پلانجريPlunger Pump
•۳-پمپ هاي ديافراگميDiaphragm Pump 
 
شکل زیر ساختمان ونحوه عملکرد پمپ پیستونی را نشان می دهد 

                                               


 

ساختمان و نحوه عملکرد پمپ دیافراگمی 

                                

 

                                              

 

پمپ هاي دوارRotary Pump 
اساس كاراين نوع پمپ ها برپا
یه حركت چرخشي دائمي يك ياچندرتوردرداخل يك محفظه است كه باچرخش رتورمايع از طرف ورودي مکیده Suction بطرف خروجي تخلیه Discharge پمپ هدایت یا رانده مي شود.
اين پمپ ها دردودسته كلي زيرطبقه بندي مي شوند:
•الف-پمپ هاي تك محوريSingle Rotor
•ب-پمپ هاي چندمحوريMultiple Rotor 

 

Single Rotorپمپ هاي تك محوري
•اين پمپ ها دردسته هاي زيرطبقه بندي مي شوند

 ۱-پمپ هاي پره ايVane Pump

 ۲-پمپ هاي پيستونيPiston Pump

 ۳-پمپ هاي ارتجاعيFlexible Member Pump

 ۴ -پمپ هاي لغزشيPeristaltic Pump

۵-پمپ هاي پيچيScrew Pump

 

(Multiple Rotor) پمپ هاي چندمحوري

 ۱-پمپ هاي نوع چرخ دنده ايGear Pump

 ۲-پمپ هاي نوع پره ايLobe Pump

 ۳-پمپ هاي نوع پيچيScrew Pump

 ۴-پمپ هاي نوع پيستون دوارCircumferfntical Piston Pump

 

 پمپ هاي نوع پره ایLobe Rotor Pump

•عملآ ازاين نوع پمپ ها براي سرويسهاي خدمات و کاربری های  بهداشتي مثلآ صنايع غذايي و صنايع نوشيدني استفاده مي شود.
شکل زیر ساختمان و عملکرد پمپ پره ای در سه نوع دو پره ، سه پره ، چهار پره نشان می دهد . 

                                   


      

 

                                                                            

 

بايد توجه داشت كه نبايد در حالي كه لوله خروجي اين نوع پمپها بسته است آنها را راه اندازي كرد زيراباعث بالارفتن فشاربيش ازحد درخروجي پمپ شده وبه همين علت تعبيه يك شير اطمينان در خروجي آنها ضرورت دارد .اين نوع پمپ هادر تمام شاخه هاي صنعت بكار مي روند زيرا داراي راندمان ، استحكام و قابليت اطمينان خوبي بوده و توانايي پمپ كردن مواد خورنده و در بعضي موارد مواد شيميايي خورنده را نيز دار ند .

 

 پمپ هاي پيچيScrew Pump 
اين نوع از پمپها داراي محورمتحركي هستند كه به شكل پيچ ساخته شده ودرداخل يك محفظه استوانه اي شكل مي چرخد وفاصله بين پيچ (رتور)وبدنه انهابسيارناچيزاست كه اين امر  سبب كاهش نشتي هاي داخلي پمپ ميگرددواصول كارانها بسیار شبیه به  پيچ هاي چرخ گوشت است كه باحركت چرخشي خودمواد رابه سمت جلوحركت
مي دهد. و باعث ایجاد فشار در خروجی پمپ می شود .

پمپهاي پيچي صلب را مي توان به دو دسته تقسيم كرد:

۱- پمپ پيچي يك پيچه (پمپ پيچ ارشميدس)

۲- پمپهاي پيچي با دو پيچ يا بيشتر 

​ پمپ هاي يك پيچهSingle Screw Pump

 
پمپ پيچي (پيچ ارشميدس )شامل يك پيچ حلزوني فلزي بلند ممتد است كه روي يك محور قرار داده (تعبیه) شده است وبا كلرنس(لقي) كم ي در داخل يك محفظه يابدنه (بامقطع دايره ) دوران می کند  . طرحهاي جدیدپمپ ارشميدس به منظور  بالا بردن آب و ساير مايعات کاربرد دارند  و داراي راندماني تا حدود % 75 مي باشند.
شکل زیر ساختمان و اجزا یک پمپ پیچی تک محور را نشان می دهد 

                                                 


                                      

 

پيچهاي ار شميدس با قطرهاي متفاوت و متنوعی  ساخته مي شوند که ظرفيت جابجايي آنها ازظرفيت هاي پايين تاGPM 80000 نيزمي رسد .درشرایطی  كه محدوديت قطر وجود داشته باشد براي افزایش  ظرفيت  پمپاژ مي توان از چند پمپ بصورت موازي استفاده كرد. دور اين نوع پمپها براساس اندازه پمپ طراحي مي شود.

 

Multi Screw Pump پمپهاي چند پيچه

در پمپهاي چند پيچه دو يا چند پيچ در داخل بدنه قرار مي گيرند بطوري كه دربعضي ازطراحي ها پيچها  با هم درگير مي شوند وحركت مي كنند ولي درانواعی  طراحي هاي ديگر حركت رتورها توسط چرخدنده هاي انتقال دهنده وتنظيم كننده Timing Gear انجام مي شودكه دراين نوع طراحي بايدحتما لقي مشخص و  معيني بين پيچ ها وجودداشته باشد تادرحين چرخش با همديگر تماس نداشته باشند.


    


درپمپ هاي نوع پيچي نيزبه علت اختلاف فشار ي كه بين ورودي وخروجي هركدام ازپيچ ها وجوددارد باعث ايجاديك نيروي محوري روي رتورها مي شودكه جهت ان ازطرف خروجي به طرف ورودي پمپ ميباشدكه درصورتي كه فشارپمپ بالاباشد نيروي بسيارقابل ملاحظه اي بوجودمي ايد كه درصورتي كه این نیرو کنترل خنثينشود مي تواندباعث حركت رتوروتماس آن بابدنه  و ایجاد اصطکاک و سایش شود . درپمپ هاي پيچي بالانس نشده اين نيرو بايدتوسط ياتاقانهاي پمپ خنثي شود ولي د ر پمپهاي پيچي بالانس شده ( از نظر نيروي محوري )كه دو پيچ مختلف الجهت متقارن روي يك محور تعبيه مي شود نيروي محوري ايجاد شده در يك طرف محوربا نيروي نظير در طرف ديگر خنثي مي شود . در اين نوع پمپ ها معمولامايع از دو طرف وارد رتور شده و از مركزآن خارج مي شود (عكس آن نیز امكان پذير است ) ولي سعي براين است كه مايع ازطرفين رتور ها واردپمپ شود واز وسط آنها خارج شود تافشار روي پكينگ ها (آب بندها )فشار ورودي پمپ باشدزيراعكس اين حالت باعث اعمال فشارخروجي روي سيستم آب بندي پمپ مي شودوباعث كاهش طول عمرمكانيكال سيل يا پكينگ وخرابي زودرس آنها مي شود. 


 پمپهاي پيچشي خارج از مركزيEccentric Helical Rotor

اين نوع پمپ ها از يك رتور فلزي به شکل پيچ يك راهه كه بصورت خارج از مركز در داخل يك بدنه قابل ارتجاع Flexible Member Pumps مي چرخد تشكيل شده اند. رتوردر تمام مقاطع داراي مقطع دايره اي يكنواخت است که  قطر آن بيش تر از قطر داخلي بدنه است از اين رو بين آنها يك تماس يا انطباق پرسي و تحت فشار وجوددارد Interference Fit كه اين حالت   باعث ايجاديك ديواره حايل در مقابل فرارونشتي هاي داخلي مايع شده و با تداوم گردش رتور، مايع را به سمت خروجي حركت مي دهد . اين نوع پمپ ها ، به خودی  خودهواگيري مي شوند و نوسانات جريان خروجي آنها قابل چشم پوشی است و قادر به پمپ كردن هر نوع مايعي ازآب گرفته تا مواد خميري ساينده و مايعاتي كه همراه انها مقداري گاز يا بخار وجودداشته باشد و همچنين مايعات غليظ وچسبناك مي باشند و بيشترين كاربردآنها درانتقال فاضلاب هاي بهداشتي است. 



تنها محدوديت  اين گونه پمپ ها ، عدم كارائي در درجه حرارت هاي بالا به علت عدم تحمل حرارت بدنهپمپ است زيرا معمولآ جنس بدنه از لاستيك طبيعي يا مصنوعي قابل ارتجاع   ساخته مي شوندكه روي بدنه پمپ قرارگرفته وتحمل حرارت هاي بالاراندارند وهمچنين به دليل پائين بودن ضريب انتقال حرارت لاستيك ها امكان انتقال وتبادل حرارت بين رتور و هواي محيط بسیار کم و محدود است وبه همين دليل در صورت كار طولاني و مداوم رتور داغ شده كه مي تواندباعث كاهش طول عمرقطعات ديگرنيز بشود. 

 پمپ هاي تيغه ايVane Pump

دراين نوع پمپ ها تيغه ها Vane بصورت خارج از مركزي در داخل بدنه قرار دارند  كه با چرخش رتورو تيغه ها مايع حبس شده بين Casing و Rotor و Vane را از قسمت ور ودي كه حجم پمپ زياداست را به قسمت خروجي پمپ که دارای حجم کمتری است  مي راند و به دليل كاهش حجم ازطرف ورودي تاخروجي باعث افزايش فشار آنمي شود . عمل پمپاژ مايع را تيغه ها انجام مي دهند و آب بندي بين تيغه ها و سيلندر با كم كردن فاصله بين انها(كلرنس پايين ) با استفاده از نيروي گريز از مركز وفشارفنرهائي كه پشت تيغه ها قرارگرفته اند انجام می پذیرد.


  


 پمپ هاي نوع چرخ دنده ايGear Pump

اين نوع ازپمپ ها نيزجز پمپ هاي دوارجابجائي مثبت طبقه بندي مي شوند كه به دليل كم بودن فاصله بين چرخ دنده ها وبدنه حركت مايع درداخل پمپ ازطرف ورودي كه حجم داخل محفظه پمپ زياد به سمت خروجي كه محفظه حجم  كمتري دارد رانده مي شود.درهنگامی كه چرخ دنده هاازمقابل فضای  ورودي عبورمي كنند مقداري مايع بين دنده هامحبوس مي شودودرجهت چرخش دنده ها که درجهت عكس همديگر است  بطرف خروجي رانده مي شود.چون كلرنس یا لقی بين چرخ دنده ها ومحفظه پمپ بسياركم است مايع اجبارابطرف خروجي پمپ هدايت مي شوددرهردورگردش چرخ دنده مقدارمعيني مايع جابجا مي شودوجريان  سیال يكنواخت رابوجودمي آورد 


   



افت انرژي يا كاهش هد
افت فشار ياكاهش انرژي درسيستم هاي لوله كشي انتقال سيالات وپمپ ها ناشی از  عوامل مختلفی به  به شرح
زيراست :
١-افت هاي اصطكاكي
٢-افت هاي ناشي از اغتشاش( كاهش ناگهاني قطر مسير يا افزايش قطر ناگهاني – تغيير مسير جريان و
گرفتگي مسير جريان –اتصالات وپيچ وخم ها و........).
۳-افت هاي مكانيكي
۴-افت هاي ناشي ازنشتي هاي داخلي

 ۱-افت انرژي در اثر اصطكاكFriction Losses 

اين پديده دراثر اصطكاك بين سيال وجداره هاي لوله ها اتفاق مي افتدكه منجربه افت فشارسيال ميشود.براي محاسبه كاهش انرژي به علت وجود اصطكاك بين لايه هاي سيال و ذرات سيال با جداره از فرمول دارسي استفاده مي شود :

      


كه دران f ضريب اصطكاك ، Lطول مسير،Vسرعت سيال،dقطرلوله است

افت انرژي ناشي از اغتشاش جريان

هر تغيير ناگهاني در سطح مقطع مسير  عبور سیال باعث بهم خوردن مسيرجريان و توسعه اغتشاش در جريان سيالات مي شود و در نتيجه باعث افت انرژي(فشار) مي شود كه اين افت فشارها متناسب با هد سرعت است كه براي جلوگيري از افت فشار در مسير بايستي سعي شود جاهائي كه موانع (انواع شيرها – زانوها ، سه راهي ها ، رديوس ها و ...) قرار دارند سرعت كم باشدزيراتمامي افت فشارهاي ناشي ازاصطكاك واغتشاشات بامجذور سرعت متناسب است به عبارت ديگراگرسرعت سيال دوبرابرشودافت فشارايجادشده درسيال چهاربرابرخواهدشد.


افت ناشي از نشتي درون ماشين

اين تلفات انرژي دراثر نشتي هاي داخلي ایجاد می شود و به اين معنا  است كه پس از اينكه فشار سيال بالا رفت بايستي از نشت سیال فشار بالا  به قسمت كم فشار جلوگيري نمود كه در عملا اين كار بسته به نوع پمپ  بوسيله رينگ های پيستون  درپمپ هاي رفت وبرگشتي و Wearing Ring درپمپ هاي گريز از مركز انجام مي شود .


افت هاي مكانيكي

شامل اصطكاك ياتاقانها و آب بندها است كه باانتخاب صحيح واستفاده اصولي ازروغن وسيستم روغنكاري و رانسازی مناسب تاحدامكان كاهش داده مي شود.