اجزای پمپ
پروانه
وظیفه اصلی پروانه، انتقال نیروی گریز از مرکز به سیال می‌باشد. پروانه از دو بخش چشمی و پره‌های پروانه تشکیل شده است. سیال از درون چشمی پروانه وارد می‌شود و به وسیله پره های پروانه در امتداد محور پروانه در اثر نیروی گریز از مرکز تولید شده توسط پروانه به سمت خروجی پمپ هدایت می‌شود. پروانه از لحاظ نحوه هدایت جریان به سه دسته پروانه های شعاعی، محوری و نیمه محوری تقسیم می‌شوند.
1-پروانه شعاعی
در این نوع از پروانه، جریان سیال به صورت محوری وارد لبه ورودی پره‌ها می‌شود و در جهت شعاعی از آن خارج می‌شود. تنش‌های خستگی اعمال شده در سطوح اتصال پره به صفحات جلویی و پشتی میزان ماکزیمم هدی کهپمپ‌های دارای این نوع از پروانه تولید می‌کنند، را محدود می‌سازد.
2- پروانه نیمه محوری
در این پروانه ورود سیال بصورت محوری و خروج آن به صوت ترکیب محوری و شعاعی است
3- پروانه‌های محوری
بیشینه هد و دبی ایجاد شده توسط پمپ‌هایی که این نوع پروانه در آن‌ها بکار می‌رود، 15 و 60 می‌باشد. این نوع پروانه عموما در پمپ‌های یک طبقه بکار می‌روند.
پروانه‌ها را می‌توان بر اساس شکل ظاهری نیز به سه دسته باز، نیمه باز و بسته تقسیم کرد.
1- پروانه باز
در این پروانه‌ها هیچ یک از یک سطوح جلویی یا پشتی وجود ندارد . پروانه‌های باز در سرعت‌های بالای 10هزار دور بر دقیقه و قطرهای کوچک کاربرد دارد.
2- پروانه نیمه باز
در این پروانه‌ها یکی از سطوح جلویی یا پشتی وجود ندارد. اجزای دوار در این نوع از پروانه‌ها باید قابل تنظیم باشند تا لقی بین سطح باز پروانه و قسمت ثابت مقابل آن بین 0.25تا 0.38 میلی‌متر باقی بماند.
این نوع پروانه برای پمپاژ ذرات جامد بزرگ متداول است.
3- پروانه بسته
این نوع از پروانه‌ها دارای سطوح جلویی و پشتی می‌باشند. در این پروانه‌ها، پهنای پره عریض‌تر از پروانه استاندارد می‌باشد. به این پروانه‌ها غیرقابل انسداد گفته می‌شود.
پوسته پمپ وظیفه جمع‌آوری سیال از خروجی پروانه، کاهش مومنتوم سرعت سیال خروجی از پروانه و تبدیل انرژی جنبشی ایجاد شده توسط پروانه به فشار را بر عهده دارد.
گذرگاه‌های هیدرولیکی موجود در پوسته، وظیفه تبدیل انرژی جنبشی به فشاری را برعهده دارند.
- سیستم آب‌بندی
سیستم‌های آب‌بندی محور نشتی سیال پمپاژی را به محیط بیرون کنترل می‌کنند. سیستم‌های آب‌بندی بکاررفته در پمپ‌های سانتریفیوژ به سه دسته نوارهای گرافیتی، آب‌بند دینامیکی و آب‌بند مکانیکی تقسیم می‌شوند.
- نوار گرافیکی(گلندپکینگ)
نوارهای گرافیتی عموما برای کاربردهای با فشار و دمای متوسط استفاده می‌شوند. در این نوع سیستم آب بندی باید مقدار کمی نشتی برای خنک‌کاری و روان‌کاری وجود داشته باشد. دو نوع سیستم متداول آب‌بندی نوار گرافیتی وجود دارد. نوع اول آب‌بندی گرافیتی دارای رینگ فانوسی می‌باشد. این نوع از آب‌بندی زمانی به کار می‌رود که فشار مکش از فشار اتمسفر کمتر باشد. تعداد حلقه‌های پکینگ در محفظه آب‌بندی، موقعیت قرارگیری رینگ فانوسی و سایز پکینگ بر اساس کاربردهای مختلف در این سیستم آب‌بندی متقاوت می‌باشد. نوع دوم سیستم‌های بدون رینگ فانوسی می‌باشند. این سیستم زمانی بکار می‌رود که فشار مکش بیشتر از فشار اتمسفر باشد و سیال پمپاژی نیز پاک و تمیز باشد.
آب‌بندهای دینامیکی گریز از مرکز
این آببندها شامل یک اکسپلر یا مجموعه‌ای از اکسپلرها می‌باشند که جداگانه در محفظه‌ای در پشت پروانه قرار می‌گیرند. اکسپلر به عنوان توربین عمل می‌کند و باعث کاهش فشار اسلاری در محفظه اکسپلر می‌شود. این کاهش فشار باعث می‌شود تا اسلاری از پشت پروانه به خارج نفوذ نکند. اکسپلر در داخل محفظه تولید فشار می‌کند و از عبور اسلاری از نزدیکی آب‌بند ثانوبه جلوگیری می‌کند.. فشار ورودی بالا به محفظه اکسپلر و سرعت دورانی پایین، محدودکننده عملکرد این آببندها می‌باشند. زمانیکه سرعت دورانی و فشار بالایی نیاز نباشد، می‌توان از آب‌بندهای کاسه‌نمدی چندگانه استفاده کرد.
- مزایای سیستم آب‌بندی دینامیکی عبارتند از:
در سیستم فنر یا اجزای مکانیکی وجود ندارد در نتیجه گرفتگی یا رسوب ناشی از تماس با اسلاری رخ نمی‌دهد.
در مقایسه با نوارهای گرافیتی نشتی و نیاز به تنظیم دوره‌ای ندارند.
نسبت به حرکت محوری حساس نیستند
- معایب این سیستم آب‌بندی عبارتند از:
در کاربردهای با سرعت دورانی و فشارهای کم مناسب است.
وابسته به محدوده دمای کاری مجاز اجزاء آب‌بندی الاستومری است.
به حرکت شعاعی محور حساس است.
نیاز به دمونتاژ پمپ جهت تعویض دارند.
اجزای تشکیل دهنده پمپ ضد اسید ابتین صنعت
آب‌بندی مکانیکی
تقریبا در اغلب کاربردهای صنعتی پمپ‌های سانتریفیوژ به دلایل زیست‌محیطی و ایمنی، مکانیکال سیل‌ها برای آب‌بندی به کار می‌روند. قیمت مناسب و دسترسی آسان این سیستم آب‌بندی زمینه کاربرد گسترده آن را در صنعت فراهم آورده است.
- مزایای آب‌بندی مکانیکی
سرمایه‌گذاری کمتر
هزینه‌های تعمیر و نگهداری کمتر
تکنولوژی ساده‌تر
طول عمر بیشتر
قابلیت انعطاف در استفاده از دستگاه
استفاده وسیع در پلنت‌های موجود
برای پلنت‌های فرآیندی ارجحیت دارد
برای محدوده وسیعی از کاربردها ارجحیت دارد.
قابلیت بهینه‌سازی عملکرد به صورت ایمن
هزینه عملیاتی پایین
قابلیت کاربرد برای پمپاژ سیالات با ویسکوزیته بالا
قابلیت کاربرد پمپاژ در شرایطی که تغییر فشار بخار بالایی در سیستم وجود دارد
انتخاب نوع بیرینگ‌ها و سیستم روان‌کاری برای یک کاربرد ویژه وابسته به مقدار و جهت نیروهای شعاعی و محوری روتور است. بطور کلی می‌توان گفت انتخاب سیستم بیرینگ بر اساس سرعت مجاز، طول عمر و دانسیته انرژی پمپ صورت می‌گیرد.
درون محفظه‌های بیرینگ آب‌بند قرار داده می‌شود. این آببندها، یک آب‌بندی بین محور چرخان و محفظه‌های بیرینگ ثابت ایجاد می‌کنند. وظیفه آب‌بند محور محفظه‌های بیرینگ، حفظ روان‌کار در محفظه و بطور همزمان جلوگیری از ورود آلودگی‌ها به محفظه بیرینگ است. آب‌بندهای محور محفظه بیرینگ به دو گروه آب‌بندهای تماسی و آب‌بندهای غیرتماسی تقسیم می‌شوند. آب‌بندهای تماسی شامل کاسه‌نمدها و فیس‌سیل‌ها می‌باشند. آب‌بندهای غیرتماسی به گپ‌سیل‌ها، لابیرنت‌سیل‌ها و ایزوله‌کننده‌های بیرینگ تقسیم می‌شوند. متداول‌ترین نوع آببندها در محفظه بیرینگ، ایزوله‌کننده‌های بیرینگ و کاسه نمدها می‌باشند.
بیرینگ‌ها محدوده دمایی بالایی برای پایداری ابعادی دارند. دمای کاری محفظه بیرینگ و روان‌کار آن بر اساس طرح و کاربردشان بسیار متنوع است. در بسیاری از مواقع میزان تلاطم و گردش روان‌کار بیشترین تاثیر در گرمای بیرینگ دارد. افزایش سطح روغن یا گریس‌کاری بیش از اندازه بیرینگ می‌تواند باعث افزایش دمای کاری آن شود و اثر نامطلوب در ویسکوزیته روان‌کار داشته باشد. برای دست‌یابی به طول عمر طراحی بیرینگ، توجه به کیفیت و ویسکوزیته روان‌کار ضروری می‌باشد.
نحوه عملکرد پمپ سانتریفیوژ
- توازن‌کننده‌های نیروهای محوری
فشار تولید شده در پمپ‌های سانتریفیوژ باعث اعمال نیروهایی در قطعات ثابت و دوار می‌شود. نیروی هیدرولیکی محوری برابر با مجموع نیروهای غیرمتوازن روی پروانه در راستای محوری است.
عدم توازن نیروها عموما به دلایل زیر صورت می‌گیرد:
- نصب زانویی بسیار نزدیک به مکش پمپ و عدم تقارن، جریان در دو چشم پروانه
- عدم تقارن دو سمت پوسته خروجی پروانه
- قرار نگرفتن پروانه ذر مرکز پوسته
- عدم تقارن در نشتی اتصالات در دو سمت پروانه
در پمپ‌های یک طبقه تک مکش، به خاطر برگشت جریان نشتی به چشم پروانه، سوراخ‌های توازن موجب آشفتگی جریان اصلی می‌شوند. یکی از راه‌حل‌های حذف یا کاهش نیروهای محرکه در این پمپ‌ها استفاده از پره پشتی در پروانه است. قرار دادن پره پشتی، باعث کاهش فشار در دیواره پشتی می‌شود. فشار مکش در مقطع انتهای محور پمپ‌های تک طبقه تک مکش، باعث ایجاد نیروی محوری می‌شود. در صورتیکه فشار مکش بیشتر از اتمسفر باشد، این نیروی محوری به سمت بیرینگ‌ها است. وقتی این پمپ‌ها مایع را از ارتفاعی پایین‌تر از خط تراز پروانه مکش می‌کنند، این نیروی محوری بسیار کم خواهد بود. بنابراین برای این پمپ‌ها، ممکن است، نیروی محوری در شرایط مختلف فشار مکش بسیار متفاوت باشد. به همین دلیل بیرینگ تراست پمپ‌های تک مکشه با پروانه باید توانایی تحمل نیروهای محوری را در هر دو سمت داشته باشد. همچنین برای تحمل بیشینه فشار مکش طراحی پمپ باید سایز شود.
تجهیزات بالانس هیدرولیکی باید برای توازن نیروی محوری و کاهش فشار محفظه آب‌بندی در طبقه آخر نصب شوند. این تجهیزات ممکن است بالانسینگ درام، پالانسینگ دیسک و یا ترکیبی از این دو باشد.
