برچسب: الکتروپمپ

الکتروپمپ وسیله ای مکانیکی برای انتقال سیال است که با افزایش فشار در جریان، امکان جابه جایی سیال را به ارتفاعی بالاتر (با افزایش هد) یا حتی پایین دست (معمولاً حوضچه یا مخزن) فراهم می آورد. به طور کلی پمپ به دستگاهی گفته می شود که انرﮊی مکانیکی را از یک منبع خارجی اخذ و به سیال مایعی که از آن عبور می کند، انتقال می دهد. مهم ترین پمپ هایی که در این واحد استفاده شده اند عبارت اند از:

• پمپ های چرخ دنده ای
• پمپ های سانتریفوﮊ
• پمپ های رفت و برگشتی

ما در اینجا فقط به توضیح پمپ های سانتریفیوژ می پردازیم: پمپ های سانتریفیوژ: پمپ های سانتریفوﮊ دارای یک محفظه هستند که حلزونی شکل است و پوسته یا کِیسینگ نامیده می شود و درون آن یک یا چند چرخ قرار دارند که روی یک محور (شفت) نصب شده اند. هر چرخ مجهز به تعدادی پره می باشد. انتقال انرﮊی به سیال در این قسمت انجام می شود. برای اینکه از محل خروج شفت از کِیسینگ پمپسیالی خارج نشود و اصطلاحا نشتی به خارج نداشته باشیم از ابزاری بنام مکانیکال سیل استفاده شده است. نکته بسیار مهم در مورد این نوع پمپ ها هواگیری یا پرایم پمپ پیش از روشن کردن آنها می باشد. یعنی پس از لاین آپ نمودن پمپ و اطمینان از ورود سیال به داخل پمپ، باید از خروج کامل هوا یا گاز حبس شده در داخل پمپ نیز اطمینان حاصل نمود. از این نوع پمپ ها در ابعاد و اندازه های مختلف برای مصارف گوناگون ساخته می شوند. این پمپ ها از نوعی می باشند که انتقال انرژی از آنها به سیال به طور دائمی انجام می پذیرد. پمپ های سانتریفوﮊ معمولاً نیروی محرکه خود را از طریق یک الکترو موتور (موتور الکتریکی) دریافت می کنند. انتقال نیروی محرکه از موتور به پمپ از طریق یک محور به نام شَفت منتقل می شود. شفت موتور به وسیله نوعی تجهیزات مکانیکی به نام کوپلینگ به شَفت پمپ متصل شده است. به این ترتیب انتقال نیرو به راحتی از طریق شفت موتور الکتریکی به شفت پمپ منتقل می شود.  

در این نوشتار به محاسبه توان و راندمان الکتروپمپ ها می پردازیم:

محاسبه توان الکتروپمپ ها:

برای محاسبه توان در سیستم SI از رابطه زیر استفاده می کنیم:

P_v= q_v h_v ρ_v g / (3.6 10^۶  μ_v)     

که در این رابطه P_v  توان جبرانی برای ویسکوزیته بر حسب (Kw)، ρ_v  چگالی سیال ویسکوزیته بر حسب (kg/m^۳ ) است.

 برای محاسبه توان در سیستم Imperial از رابطه زیر استفاده می کنیم:

P_v= q_v h_v SG / (3960 μ_v)        

که در این رابطه P_v  قدرت جبرانی برای ویسکوزیته بر حسب (bhp) و SG  وزن مخصوص سیال ویسکوزمی باشد.

محاسبه راندمان الکتروپمپ ها(Efficiency):

برای محاسبه الکتروپمپ از رابطه زیر استفاده می کنیم:

μ_v= c_μ μ         

که در این رابطه μ_v   راندمان جبرانی ویسکوزیته، c_μ ضریب راندمان ویسکوزیته و μ راندمان اصلی بر اساس منحنی الکتروپمپ است.

پمپ‌های گریز از مرکز را می توان براساس نحوه عمکلرد آنها به دسته های زیر تقسیم بندی نمود.

1. پمپ های محوری
2. پمپ های سانتریفوژ (جریان شعاعی)
3. پمپ های نیمه سانتریفوژ (یا با جریان مختلط)

• الکتروپمپ های محوری:سیال موازی محور وارد پمپ می گردد و به طور موازی نسبت به محور ازچرخ خارج می گردد. این پمپ ها برای ایجاد فشارها و دبی های متوسط به کار می روند.
• پمپ سانتریفوژ (شعاعی): عملکرداین پمپ به این صورت است که درآن سیال موازی محور وارد چرخ پمپ شده و عمود برآن از چرخ خارج می گردد. این پمپ ها معمولاً برای ایجاد فشارهای بالا در دبی های کم به کارمی روند. بنابراین اغلب پمپ های سانتریفوژ توانایی خوبی در ایجاد فشارهای بالا دارند. پمپ های سانتریفوژ شایع ترین نمونه از پمپ ها هستند.
• پمپ های نیمه سانتریفوژ (مختلط):سیال موازی محور وارد چرخ پمپ می گردد و به طور مایل نسبت به محور از چرخ خارج می گردد. این الکتروپمپ ها برای ایجاد فشارها و دبی های متوسط به کارمی روند. این پمپ ها نسبت به پمپ های سانتریفوژ توانایی بیشتری در استفاده و به کارگیری دبی های بالا را دارند.

الکتروپمپ گریز از مرکز و اجزای تشکیل دهنده آن عبارت اندز:

• الکتروموتور: که شامل قسمت الکتریکی پمپ است.
• مکانیکال سیل: که محل آب بندی پمپ و جدا کننده سیال پمپاژ شده و قسمت مکانیکی پمپ است.
• پره‌های پمپ: که با توجه به نوع کاربرد دارای انواع گوناگون هستند.
• کوپلینگ یا هم محور سازی :که متصل کننده الکترومتر به شافت (محور )پمپ است.
• محفظه یاتاقان: که محل قرار گیری برینگها می باشد.

دو جزء اصلی الکتروپمپ‌ های گریز از مرکز پروانه و تیغه آن و حلزونی الکتروپمپ هستند.

تیغه: تیغه نقش راندن مایع به خروجی الکتروپمپ را دارد که سرعت را به فشار تبدیل می نماید. جزء تیغه در داخل الکتروپمپ که معمولاً به پروانه متصل است به نوبه خود دارای شکل‌های گوناگونی است. دسته بندی شکلی تیغه‌ها را می‌توان به طور کلی به دو دسته تقسیم نمود:
    – مارپیچ
   –  صاف

پروانه: نقش پروانه‌ها در الکتروپمپ گریز از مرکز تامین انرژی لازم برای سیال می‌باشد. در پمپ‌ها دو نوع پروانه پایه‌ای وجود دارند:
    – توربینی
    – مارپیچی

پروانه های مارپیچی با ویژگی نداشتن تیغه‌های پخش کننده مشخص می‌شوند. در عوض پروانه آن درون محفظه‌ای که به شکل حلزونی می باشد، قرار گرفته و سرعت آب به دلیل ترک کردن پروانه کاهش می‌یابد که همراه با افزایش فشار است. پروانه‌های توربینی با تیغه‌های پخش کننده‌ای احاطه شده اند که مسیرهای بتدریج پهن شونده‌ای فراهم می‌آورند تا سرعت آب را به آهستگی کاهش دهند. بنابراین هد سرعت به هد فشار تبدیل می‌شود. انتخاب بین این دو نوع پروانه بسته به شرایط استفاده تغییر می‌کند. نوع مارپیچی بدلیل ظرفیت بالا و هد مصرفی پائین در چاه‌های کم عمق معمولاً ترجیح داده می‌شوند. نوع توربینی در چاه‌های آب عمیق استفاده می‌شود. 

دلایل بروز نابالانسی در الکتروپمپ‌های گریز از مرکز:

1. خمش یا قوس برداشتن بین یاتاقان‌های تکیه گاهی
2. هم تراز نبودن مسیر رانش با محور روتور
3. کوپلینگ‌های راننده لق از پشت هم پرش می‌کنند
4. از بین رفتن تلرانس‌های بین قطعات مونتاژ شده بر روی روتور
5. شانه‌ای‌های روی روتور خارج از میدان محور دوران ساخته شده اند
6. خلل و حفره‌های روی روتور
7. هم تراز نبودن یاتاقان‌ها به محور نیرو وارد کرده و آنرا قوس می‌دهد
8. وزن معلق تحت نیروی ثقل محور محرک را خمیده می‌کند
9. ماده یا سیال غیریکنواخت توزیع شده در روتور
10. قطعات هرز و لق شده بر روی روتور
11. قطرهای مختف المرکز بر روی روتور که ناشی از ساخت می‌باشد و قطعات روی روتور هم مرکز نشده اند.

وقتی اجزای چرخان الکتروپمپ نابالانس باشند، ارتعاش حاصل از عضو چرخان نابالانس می‌تواند ترسناک باشد. این ارتعاش می‌تواند موجب لرزش سطح زمینی که دستگاه روی آن قرار گرفته است شود، دستگاه‌های اطراف آن در جای خود تکان می‌خورند، پیچ‌های نگه دارنده شل می‌شوند و قطعات می شکنند. یک عضو چرخان نابالانس بر روی یاتاقان‌های خود نیرو اعمال می‌کند و آنرا از طریق سازه خود به بیرون منتقل می نماید و نهایتا این نیرو به فندانسیون می‌رسد.

نشانه ھا و علل خرابی الکتروپمپ در مواقعی که توان بیش از حد مصرف می کند:

عیوب مکانیکی. راه حل: پروانه و محور الکتروپمپ را بررسی کنید. درصورت معیوب بودن یا سایش شدید پره ھای آن را تعویض نمایید. لایی کاسه نمدیا آب بندمکانیکی راتعویض کنید.

کاسه نمد بیش از حد سفت است. راه حل: فشار روی کاسه نمد را کاھش دھید.

محور خم شده یا معیوب است. راه حل: انحراف روتور را با چرخاندن آن بر روی یاتاقان گرد ھا مشخص نمایید.

عدم کارآیی قطعات پمپ. راه حل: یاتاقانھا و پروانه را از نظرمعیوب بودن وارسی نمایید.

نشانه ھا و علل خرابی الکتروپمپ ها در مواقع ای که مایع به اندازه کافی نمی رسد:

دھانه مکش به اندازه کافی درون مایع الکتروپمپ نیست:
راه حل: دھانه ورودی را پایین ببرید.

نشتی ھوا در لوله مکش:
راه حل: برای آزمایش خط مکش می توان ورودی را بست وخط را تحت فشار قرار داد.

نشتی ھوا در کاسه نمد:
راه حل: فشارمایع آب بندی را تا بالاتر از فشار جو افزایش دھید.

خرابی پروانه:
راه حل: پروانه ومحور آنرا بازرسی کنید در صورت آسیب یا سایش پره ھا را تعویض نمایید.

آب بندی یا لایی معیوب
راه حل: لایی یا آب بند مکانیکی را تعویض نمایید.

نشانه ھا و علل خرابی پمپ ها در مواقع عدم دریافت مایع پمپ شونده:

گرفتگی پروانه:
 راه حل: الکتروپمپ را پیاده و تمیز کنید.

عدم ھواگیری یا پرکردن اولیه پمپاز سیال:
راه حل: پمپ و لوله مکش را کاملا از مایع پر کنید.

ارتفاع مکش منفی بسیار زیاد:
راه حل: اگرارتفاع مکش استاتیک بیش ازاندازه است باید سطح مایع بالا آمده یا خود الکتروپمپ پایین آورده شود.

ارتفاع تخلیه زیاد است:
راه حل: افت اصطکاکی لوله ھا را کنترل کنید.

الکتروپمپ پیچی توسط روتور مرکزی یا روتور گرداننده به گردش در می آید و دو روتور ھرز گرد درگیر با آن نیز به حرکت در می آورد. ھر دو روتور ھرزگرد مشابه ھم بوده و دندانه ھای آنھا ب گونه ای است که با روتور گرداننده درگیر می شود. با چرخش روتور گرداننده، سیال از یک طرف الکتروپمپ کشیده شده و از طرف دیگر تخلیه می شود. از آنجا که دنده ھای روتور گرداننده با روتور ھرز گرد جفت می شوند، سیال در مجرای باز داخل ناحیه دنده ھا و به سمت خروجی پمپ به جلو رانده می شود.

به طور کلی یک پمپ دوار با جابجائی مثبت که درصنعت کاربرد فراوانی دارد (برای انتقال روغن یا دیگر سیالات گرانرو) الکتروپمپ دنده ای از نوع پیچی می باشد. الکتروپمپ پیچی با طرح دو پروانه خود می تواند حجم زیادی از روغن را به راحتی انتقال دھد. از آنجا که مکانیزم پایه الکتروپمپ مطابق شکل بالا است، تولید آن پر ھزینه بوده ودر ضمن در برابر مواد ساینده نیز بسیار اسیب پذیر است..

الکتروپمپ پیچی نیز مانند الکتروپمپ دنده ای دو محور از یک پوسته مرکزی صلب از جنس فولاد یا چدن ساخت شده وچنان ماشین کاری می شود که بتواند سه روتور را درون خود جای دھد. روتورگرداننده از یک انتھای پوسته بیرون میزند. محور روتور ھای ھرز گرد معمولا از پوسته انتھائی بیرون نمی زنند. انتھای پوسته به صورت مسطح ماشینکاری و مته می شود تا یاتاقینھای محور روتور بر روی آن نصب گردنند. برای نقطه ای که محور از انتھای پمپ بیرون می زند یک نوع واشر آب بندی فراھم می شود . روغنکاری یاتاقان ھای پمپ توسط خود سیال الکتروپمپ شونده صورت می گیرد. یاتاقان ھای برخی الکترپمپ ھای پیچی به جای انتھا در پوسته مرکزی قرار می گیرند . این یاتاقان ھا از نوع بوش بوده و سه یاتاقان را نگه داشته و ھمچنین سطوح داخلی پمپ را تشکیل می دھند.

ھمانطور که قبلا گفته شد، مواد ساینده در الکتروپمپ می توانند باعث گرفتگی یا تسریع در فرسایش روتور ھا شوند. در ضمن می توانند به لحاظ فاصله اندک بین روتور و پوسته دنده باعث صدمه دیدن آنھا نیز بشوند. ھر سه روتور ( یا پیچ ) معمولا از یک فلز واحد – مثلا فولاد با کربن بالا ، فولاد آلیاژی و یا آلیاژ ھای دیگری با در صد سختی بالا – ساخته می شوند.

الکتروپمپ های دوار دنده ای خود راه انداز ھستند و می توانند خشک نیز کار کنند. از آنجا که این نوع پمپ ھا تنھا دو جزء متحرک دارند، قابلیت نگھداری ودر مدار بودن بالایی دارند ودر ھر دو جھت نیز می توانند کار کنند. الکتروپمپ ھای دنده ای امکان پمپاژ سیال با ویسکوزیته ھای مختلف و با فشار ورودی متفاوت را دارند. به علاوه جریان در سیستم به آرامی و بدون ضربه (پالس) برقرار می شود.

این نوع الکتروپمپ در واقع ساده ترین نوع پمپ دوار می باشد و در دو نوع داخلی و خارجی ساخته می شوند. در این نوع الکتروپمپ ھا سیال در فضای بین دندانه ھا حبس شده و به بیرون فرستاده می شود . دندانه ھا از نوع Helical & Spur می باشند. نوع Helical جریان آرامتری را بر قرار می کند. در بعضی طرح ها سوراخھایی در امتداد شعاع از بالا به پایین دندانه وجود دارد و ھر دو فضای بین دنده مجاور را ب ھم وصل می کند. این به خاطر بای پاس کرئن سیال از یک دنده به دنده بعدی می باشد تا از افزایش فشار بیش از حد واعمال بار زیاد بر یاتاقانھا جلو گیری شود.

سرعت الکتروپمپ ھای کوچک ١٧۵٠ تا ٣۴۵٠ دور در دقیقه است و برای پمپ ھای بزرگتر و سیال چسبنده تر سرعت کاھش می یابد . با توجه به طراحی این نوع الکتروپمپ ھا که لقی کمی بین دندانه و پوسته می باشد، کنترل بر روی جریان سیال به سادگی صورت می پذیرد و ھمین نکته منجر به استفاده بیشتر این الکتروپمپ ھا در انتقال دقیق سیالات حساس و گران شده است. البته لازم است دقت شود ھمراه سیال ذرات خورنده نباشد. جنس قطات پمپ دنده ای با توجه به نوع سیال انتخاب می شود . جنس دنده ھا معمولا از فولاد زنگ نزن و بوش ھا و آب بند مکانیکی از جنس برنز انتخاب می شود.

نشانه ھا و علل خرابی الکتروپمپ ها در مواقعی که فشار ناکافی می باشد:

سرعت  الکتروپمپ کم است:
راه حل: ببینید آیا ولتاژ موتور صحیح است.

نشتی ھوا از لوله مکش:
راه حل: فلنچ ھا را از نظر نشتی آزمایش کنید.

عیوب مکانیکی:
راه حل: پروانه و محور الکتروپمپ را بررسی کنید. درصورت معیوب بودن یا سایش شدید پره ھای آن را تعویض نمایید. لایی کاسه نمد یا آب بندمکانیکی راتعویض کنید.

 گرفتگی مجرای عبوری مایع:
راه حل: الکتروپمپ را پیاده کرده مجرای عبور را بررسی و گرفتگی آنھا را برطرف نمایید.

وجود ھوا یا گازدر مایع(مراقب ایجاد حباب باشید)
راه حل: ھوای جمع شده را در فواصل معین خارج نمائید.