پمپ سانتریفیوژ دیگ بخار

نحوه عملکرد پمپ سانتریفیوژ

پمپ سانتریفیوژ یا پمپ های گریز از مرکز رایج ترین پمپ های مورد استفاده در دیگ بخار بویلر صنعتی بخار هستند. بدلیل اینکه بازده و مصرف انرژی آن است. رنج راندمان این پمپ ۳۰ تا ۷۰ درصد است  است پمپی که %۳۰ بازده دارد، ۲.۳۳ برابر مصرف انرژی بیشتر از پمپ با راندمان %۷۰ دارد. اگر پمپ سانتریفیوژ بدون استفاده از شیر در خط، نصب شده و خاموش شود، مایع در دست به طرف پمپ برمی گردد چون هیچ شیر مکش یا خروجی برای مسدود کردن مسیر وجود ندارد. برخی اپراتورها حتی نحوه عملکرد پمپ سانتریفیوژ را هم نمی دانند.

نحوه عملکرد پمپ های سانتریفیوژ خیلی ساده است مایع را دریافت و پرتاب می کنند. ایمپلر یا پروانه مایع را به حلزونی پمپ می راند که بخشی از فشار دینامیکی در آن به فشار استاتیکی تبدیل و به خروجی می رود. برای درک بهتر نحوه عملکرد پمپ سانتریفیوژ به آشپرخانه بروید ظرفی را تا نصف آب کرده و با قاشق آن را به هم بزنید. این کار را فقط در یک جهت انجام دهید (مثل پمپ) خواهید دید که ارتفاع آب در ظرف متفاوت خواهد بود و در مرکز کم ترین و در حاشیه ها بیشترین ارتفاع را خواهد داشت.

این تفاوت ارتفاع پمپ ظرف شما در حالت خاموش است. هر چه چرخش سریع تر شود هد افزایش یافته و حتی از ظرف خارج خواهد شد. حال اگر چرخش را با افزدودن آب ادامه دهید یک پمپ سانتریفیوژ ساخته اید. اگر حرکات قاشق را تغییر داده و به آن توجه کنید درک خوبی از کارکرد این نوع پمپ به دست می آورید.

تفاوت نحوه عملکرد پمپ سانتریفیوژ با پمپ پیستونی رفت و برگشتی

در ادامه مبحث فوق باید گفت پمپ سانتریفیوژ مثل پمپ پیستونی رفت و برگشتی حجم آب ثابتی را جابه جا نمی کند. این مقدار با دیفرانسیل تغییر می کند. جریان آب پمپ شده از مخزن با تغییر ارتفاع آب در مخزن یا فشار خروجی پمپ تغییر می کند. اگر جریان آب را بیشتر کنید آب بیشتری وارد می شود و بدون این که کار بیشتری انجام دهید و خروجی بیشتری خواهید داشت. یعنی پمپ سانتریفیوژ فشار را به مقدار معینی افزایش می دهد و این افزایش مربوط به جریان آب در پمپ است. اگر چرخاندن قاشق را در کاسه متوقف کنید در صورتی که ظرف پر باشد همچنان به بیرون خواهد ریخت. همین طور می توانید دیفرانسیل (هد) را با تغییر سرعت چرخش، تغییر دهید.

نحوه عملکرد پمپ سانتریفیوژ

حال مطمئنم فهمیده اید که هیچ محدودیتی در جریان به طرف پمپ سانتریفیوژ وجود ندارد. حداکثر جریان ممکن خیلی بیشتر از مقدار طراحی و حداقل جریان صفر است. بدون وجود شیر یکطرفه در لوله های خروجی، اختلاف فشار بیرونی بیشتر از تحمل پمپ موجب بازگشت جریان در پمپ خواهد شد. نرخ واقعی جریان وابسته به عملکرد پمپ و اختلاف فشار بین مکش و خروجی آن است.

یک نکته طراحی، جریان و هدی که مهندس برای انتخاب پمپ سانتریفیوژ گریز از مرکز محاسبه کرده است معمولا در دستورالعمل و منحنی پمپ ارائه می شود. اما آنچه اپراتورها باید تحت نظر داشته باشند شرایط جریان واقعی است. این مغایرت که شرایط واقعی کاملا برابر شرایط طراحی است نسبتا بی اساس است.

ویژگی پمپ های سانتریفیوژ

یک ویژگی پمپ های سانتریفیوژ که غالبا فراموش می شود استفاده از رینگ های سایشی است.  فاصله بین بدنه و چشم ایمپلر پروانه  تمام چیزی است که نواحی فشار مکش و تخلیه را از هم جدا می کند تا با نشت مقداری آب از سایش آنها جلوگیری کند. با شروع به کار پمپ، ذرات کوچک موجود در آب و خود آب می توانند مواد هر دو طرف درز را مستهلک کنند. پیش بینی رینگ های سایشی می تواند از این خسارت جلوگیری و پمپ سانتریفیوژ گریز از مرکز را نو نگه دارد. رینگ های سایشی بدنه در بدنه قرار گرفته و ثابت هستند. رینگ ایمپلر پروانه گرم شده و روی آب نصب می شود.

صافی موجود در خط مکش نمی تواند تمام ذرات فرساینده را که رینگ ها را مستهلک می کنند دفع کند. معمولا پمپی که رینگ سایشی داشته باشد بوش شفت هم دارد. باید بگویم در هنگام تعویض این رینگ ها و سوار کردن بدنه دو نیمه احتیاط کنید چون رینگ های بیرونی ممکن است هنگام نصب نیمه ها تغییر شکل پیدا کنند. همیشه از گردش پمپ سانتریفیوژ گریز از مرکز با دست در هنگام بستن پیچ های نیمه ها به هم مطمئن شوید (پمپ را با دست بچرخانید) همچنین از نصب واشر بزرگتر به هر دلیلی در پمپ خودداری کنید چون ممکن است بین رینگ های داخلی و بدنه شکاف ایجاد کند که پیامد آن خوردگی خواهد بود.

طراحی پمپ سانتریفیوژ

تنوع پمپ های سانتریفیوژ در کاربردهای مختلف متنوع است. اختلاف فشاری که می توانند ایجاد کنند به چگالی سیال و سرعت پردهای پروانه بستگی دارد. در طراحی پمپ سانتریفیوژ گریز از مرکز برای تولید اختلاف فشار بیشتر توسط پمپ در همان سیال، قطر پروانه را باید افزایش داد. با رسیدن به قطر حداکثر پروانه توان موتور هم باید افزایش یابد. با افزایش قطر و سرعت، تنش نیز روی فلز افزایش می یابد بنابراین محدودیت های عملی برای افزایش فشار وجود دارد. اگر در طراحی پمپ سانتریفیوژ به اختلاف فشار بیشتری نیاز دارید باید تعداد پره ها را افزایش دهید، که این همان پمپ های چند مرحله ای است. فشار در هر مرحله مقداری افزایش یافته و به مقدار مورد نظر می رسد. به این ترتیب می توان بدون افزایش قطر به مقدار مطلوب دست یافت.

طراحی پمپ سانتریفیوژ

از آنجا که چشمه پروانه (ورودی) در معرض فشار مکش است چشمه بقیه مراحل در معرض فشار خروجی مرحله قبلی است، تفاوت هایی در نیروهای محوری وارد بر طبقات (مراحل) وجود دارد . در طراحی پمپ سانتریفیوژ تک مرحله ای سوراخ هایی روی صفحه پشتی پروانه ایجاد شده و یک ست دیگر رینگ های سایشی به منظور تعدیل فشار اضافه شده است. همچنین در پمپ های چند مرحله ای مراحل، روی شفت برعکس شده اند بنابراین عدم تعادل یک مرحله برخلاف عدم تعادل مرحله بعدی است. برخی پمپ های با محور عمودی هم طراحی شده اند که در آنها بار محوری در خنثی کردن وزن شفت و پروانه کمک می کند. با وجود طراحی عالی هیچ تضمینی وجود ندارد که بار محوری بر پمپ سانتریفیوژ وارد نشود بنابراین حتما باید محور را به یاتاقان تراست مجهز نمود.

کاربردهای پمپ سانتریفیوژ

تنوع فراوانی در ساختار پمپ سانتریفیوژ  گریز از مرکز وجود دارد که ناشی از کاربردهای مختلف آن است. شکل پردهای پروانه  از انواع بسیار پربازده با خم رو به عقب تا شعاعی، بسته به راندمان مورد نظر وجود دارند. آنها برای کاربردهایی مثل پمپاژ آب آهک یا خاکستر از نوع لاستیکی و (اگر روتور موتور در یک پوشش با پمپ  سانتریفیوژ آب بندی شده تا از نشتی مایعات خطرناک جلوگیری کند) از نوع وحافلت شده است. رایج ترین آرایش پمپ با بدنه دو تکه افقی است اما پمپ ANSI، در حال پیشی گرفتن از آن است. مکش آنها در عقب است و برای عملیات نگهداری با با، لوله های آن باز شود. برای اطلاع بیشتر درمورد پمپ سانتریفیوژ Centrifugal pump کلیک کنید.

مشکلات بهره بردای پمپ سانتریفیوژ

اولین مشکل بالقوه بهره برداری پمپ سانتریفیوژ شکل منحنی است. اگر منحنی شیب منفی دارد نباید هیچ مشکل عملکردی داشته باشید. شیب مقداری است که مساوی تغییرات دیفرانسیل تقسیم بر تغییرات جریان در هر نقطه از پمپ است که توسط خط مماس به منحنی در آن نقطه نشان داده می شود. اگر دیفرانسیل پیوسته کاهش یابد اداره پمپ ساده خواهد بود. شیب بسیاری از پمپ ها با صفر شدن جریان مثبت میشود. منحنی در جایی که شیب صفر باشد دارای یک برآمدگی خواهد بود (عدم تغییر دیفرانسیل). در صورت پایین تر بودن جریان در سمت چپ برآمدگی، منحنی دارای شیب مثبت خواهد بود (افزایش دیفرانسیل). هر زمانی که بهره برداری شما در نقطه ای نزدیک و یا در سمت چپ برآمدگی قرار گیرد،عملکرد پمپ سانتریفیوژ ناپایدار می شود.

کاربردهای پمپ سانتریفیوژ

شاید این ناپایداری به این خاطر است که به ازای هر ست دیفرانسیل در پمپ سانتریفیوژ دو نرخ جریان وجود دارد. اگر سیستم به طریقی برای هر دو جریان دیفرانسیل ثابتی حفظ می کند با تعویض کردن جریان، پمپ با یکی از آنها تراز نخواهد شد. در این حالت پمپ سانتریفیوژ سروصدای زیادی ایجاد خواهد کرد. پمپ های چند مرحله ای ممکن است در شرایط فوق نوسان محوری داشته باشند و این یکی از مواردی است که در کنترل پمپ سانتریفیوژ باید به آن دقت کنید.

ممکن است با مواردی مواجه شوید که منحنی پمپ سانتریفیوژ حالت برامدگی داشته باشد ولی متوجه مشکلی در آن نشوید. علت این است که تغییر جریان معمولا اختلاف فشار را در سیستم دچار تحول می کند. بنابراین می توانید منحنی جریان سیستم را روی منحنی پمپ دیگ بخار در صورت وجود مشکل نوسان مشاهده کنید.

عملکرد پمپ سانتریفیوژ در دیگ بخار بویلر صنعتی بخار

کار در حالت خاموشی ممکن است مرتبا در دیگ بخار بویلر صنعتی بخار اتفاق بیفتد بنابراین غالبا در پمپ های تغذیه سانتریفیوژ خط ریسیرکولاسیون (گردش داخلی) دیده میشود که مقداری آب را به دیراتور با مخزن تغذیه برمی گرداند. در اکثر امور یک اوریفیس در خط، بین تخلیه پمپ سانتریفیوژ و شیر جداکننده در خط ریسیرکولاسیون دیده می شود. اوریفیس به اندازه ای است که با ترشح کافی آب در پمپ سانتریفیوژ گریز از مرکز  افزایش دما را در هنگام خاموشی محدود می کند. اگر اوریفیس دیگری قبل از دیراتور با مخزن تغذیه روی خط نصب شده باشد ویژگی دیگری در این سیستم ها اضافه می شود. چون میتوانید خط گردش داخلی یک پمپ راکد را برای تزریق مقداری آب به منظور گرم نگه داشتن آن استفاده کنید تا بلافاصله پس از استارت آماده کار باشد.

از طرف دیگر این مقدار آب کمی نیست و اگر مهندس طراح چنین چیزی را در نظر نگرفته باشد شاید ظرفیت پمپ های شما جوابگو دیگ بخار نباشد. آنچه این جریان نشان میدهد انرژی الکتریکی زیاد برای جایگزین کردن بخار است. توان استفاده شده برای پمپاژ مایع آن را گرم می کند اما برق مورد نیاز برای این کار خیلی بیشتر از سوخت دیگ بخار است.

قیمت پمپ های سانتریفیوژ

اینجا محلی است که اپراتور می تواند هزینه توان را کاهش دهد. تا زمانی که بارها چنان است که شیرهای آب تغذیه همیشه باید باز باشد، خط ریسیرکولاسیون را ببندید. پمپ سانتریفیوژ گریز از مرکز  فشار آب تغذیه را کمی افزایش میدهد که باعث کاهش مصرف برق میشود. در زمان های بار کم و خاموشی، شیر را باز کنید. در این حالت صرفه جویی برق نخواهید داشت اما در تقاضا چرا، چون F . D . Fan و سایر تجهیزات وقتی بار پمپاژ ریسیرکولاسیون (گردش داخلی) آب تغذیه را دوباره برقرار میکنید در بار پایینی قرار دارند.

راه اندازی پمپ سانتریفیوژ در دیگ بخار بویلر صنعتی بخار

وقتی پمپ سانتریفیوژ را استارت می کنید ابتدا باید شیر مکش را باز، پمپ را استارت و شیر تخلیه را باز کنید. علت این است که پمپ سانتریفیوژ نمی تواند توان بیشتری از آنچه در استارت دوران خاموشی لازم دارد بکشد که این امر، بار موتور را کاهش میدهد. اگر شیر یکطرفه خروجی بسته نشود و شما احتیاج به کار کردن پمپ سانتریفیوژ داشته باشید. موتور متوقف میشود و سیال به عقب برگشته و پمپ را برعکس می چرخاند. بار مضاعف موتور برای معکوس کردن گردش قبل از شروع پمپاژ مورد نیاز است که جریان راه اندازی زیادی لازم است و استارتر هم مرتبا تریپ میکند.

وقتی پمپ سانتریفیوژ تحت شرایط راه اندازی سیستم کار میکند شاید مجبور شوید شیر تخلیه را تا زمان تولید فشار در سیستم خفه کنید (این شیرها معمولا از نوع کشویی هستند و نباید خفه شوند). تمام پمپ ها مجهز به موتورهای ضد اضافه بار نیستند. وقتی پمپ تغذیه بویلر صنعتی بخار زمانی که فشار بویلر صنعتی بخار خیلی پایین است و شیر هم کاملا باز است کار می کند ممکن است موتور دچار اضافه بار شود. همیشه امکان انتخاب موتور کوچکتر از توان حداکثر پمپ سانتریفیوژ گریز از مرکز وجود دارد.

اگر  فشار دیگ بخار بویلر صنعتی  افت کند، جریان افزایش مییابد و توان موتور مورد نیاز پمپ سانتریفیوژ در آن نقصه به قدری زیاد است که ممکن است موتور را دچار اضافه بار کند. اگر پمپی دارید که توان موتور آن محدود است باید از کارکرد آن در خارج از حوزه منحنی جلوگیری گردد. کاری که معمولا انجام می شود خفه کردن شیر است. نباید روی شیر آب تغذیه برای انجام این کار حساب کنید، چون ممکن است ناگهان به طور کامل باز شود.

0 پاسخ

ثبت دیدگاه

مایل به ملحق شدن به بحث هستید ؟
به ما بپیوندید !

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *