ویژگی ها و تعریف پمپ(قسمت اول)
نیاز انسان به آب و جابجایی آن از نقطه ای به نقطه ای دیگر سبب شد که انسان به فکر ساخت دستگاهی که این مشکل رابرطرف کند بیافتد. اولین نمونه های پمپ ها که نیروی محرک آنها توسط انسان یاحیوانات تامین میشد، توسط مصریان باستان در ۱۷ قرن پیش از میلاد مسیح ساخته شد و مورد استفاده قرار گفتند.آنها توانسته بودند آب را با پمپ های رفت و برگشتی از عمق ۹۱٫۵ متر ی زمین بیرون بکشند. در یونان باستان نیز پمپ های رفت و برگشتی با طرح ساده ۴ قرن قبل از میلاد ساخته شده بود. تاریخ مشخصی در مورد ابداع پمپهای سانتریفیوژوجود ندارد ،اما گفته میشود که نقاشیهای لئوناردو داوینچی در قرن پانزدهم میلادی نشان میدهد که چگونه با اعمال نیروی گریزازمرکز به آب درون یک لوله خمیده، آب را تا مقدار معینی بالا برد.
ویژگی ها و تعریف پمپ
اولین پمپ های سانتریفیوژ در اواخر قرن هفدهم و اوایل قرن هجدهم توسط مهندسین فرانسوی و ایتالیایی ساخته شده و کاربرد عملی یافتند (۱۷۳۲). در نیمه های قرن نوزدهم عیب اصلی پمپهای رفت و برگشتی که عبارت از مقدار جریان پایین می باشد، موجب این شدکه پمپ های سانتریفیوژ با استقبال بیشتری روبرو شوند و جایگاه وسیعتری در صنعت پیدا کنند.
ایران پس از روسیه، دومین کشور از نظر دارا بودن ذخایر گازی است. میزان ذخایر گازی شناخته شده ایران معادل ۱۷۶ میلیارد بشکه نفت خام است که معادل حدود ۵/۱۵ درصد کل ذخایر گاز جهان است. اکنون ایران با تولید ۱۱۵ میلیارد مترمکعب گاز طبیعی در سال پس از روسیه، آمریکا و کانادا چهارمین تولید کننده گاز طبیعی جهان است. گاز ثروت ملی مردم ایران است بنابراین باید حداکثر استفاده از آن صورت گیرد.
برای اینکه ما بتوانیم از این ثروت ملی بخوبی استفاده ونگهداری کنیم باید از تجهیزات مناسب استفاده کنیم که یکی از این تجهیزات مخازن و پمپ های نگهداری مواد شیمیایی مانند گاز و نفت است.
ما در این پژوهش سعی بر آن کردیم که به شیوه ای نو به این دو موضوع مهم یعنی پمپ ها و مخازن بپردازیم.
هدف کلی:
آشنایی با انواع پمپ ها ومخازن- اجزای سازنده -طرز کار آنها و روشهای طراحی آنها
هدف های جزئی:
در صنعت ،انتخاب پمپها ومخازن متناسب با نیاز-موضوع بسیار مهمی می باشد
درنتیجه این گروه تصمیم بر آن گرفت که تحقیقاتی مفید در این موضوع تهیه وارائه نماید تا بتواند اطلاعات علمی خود ودیگر اعضای کلاس را دراین موضوع پر اهمیت درصنعت افزایش دهد.
از سوی دیگر با توجه به پیشرفت هایی که کشورمان در سال های اخیر داشته و چشم انداز هایی که برای پیشرفت صنعت مخصوصا صنایع مربوط به نفت و گاز و دیگر مواد شیمیایی پر اهمیت دارد بر لزوم آشنایی یک مهندس شیمی با پمپ ها و مخازن می افزاید.
بدون شک این تحقیق میتواند تجربه ای مفید برای اعضای گروه باشد که درآینده بتوانند در صنعت از آن استفاده کنند.
تعریف پمپ:
پمپ یا تُلُمبه وسیله‌ای مکانیکی برای انتقال مایعات است که با افزایش فشار جریان آن، امکان جابجایی مایعات را به ارتفاعی بالاتر (با افزایش هد) یا حتی پایین دست (معمولاً حوضچه یا مخزن) فراهم می‌آورد.
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. در نتیجه انرﮊی سیال پس از خروج از این دستگاه (پمپ) افزایش می یابد. به عبارت دیگر پمپ دستگاهی است که انرﮊی مکانیکی را به انرﮊی هیدرولیکی تبدیل می کند و نتیجه آن افزایش انرﮊی پتانسیل (فشار سیال عبوری از پمپ )و یا انرﮊی جنبشی (سرعت سیال) و انتقال سیال می باشد. در پمپ ها تغییرات انرﮊی سیال همواره به صورت تغییر فشار سیال مشاهده می گردد. از پمپها برای انتقال سیال به یک ارتفاع معین و یا جا به جایی آن در یک سیستم لوله کشی و یا هیدرولیک استفاده می نمایند. به عبارت کلی تر از پمپ برای انتقال سیال از یک نقطه به نقطه دیگر استفاده می کنند
اساس مکش پمپ ها:
هوا در سطح زمین دارای فشاری معادل ۶/۱۴ پوند بر اینچ مربع و یا یک کیلوگرم بر سانتیمتر مربع می باشد. لوله طویلی را در نظر بگیرید که یک انتهای آن بسته شده است، اگر این لوله را پر از آب کرده و آن را بطور وارونه در تشک حاوی آب قرار دهیم، سطح آب در درون لوله رفته پایین می آید و این عمل تا زمانی که فشار هوای خارج ( اتمسفر ) و فشار حاصل از ستون آب به درون لوله به یک اندازه برسند، ادامه خواهد یافت. به تجربه دیده شده است که تعادل مذکور هنگامی حاصل می گردد که ارتفاع آب درون لوله برابر با ۳۲ فوت باشد. بنابراین ستونی از آب به ارتفاع ۱۰ متر، دارای فشاری معادل یک کیلوگرم بر سانتیمتر مربع است.
حال چنانچه لوله ای طویل را در یک انتها مسدود نموده و انتهای دیگر آن را به ظرف حاوی آب وارد سازیم و هوای درون لوله را تخلیه کنیم، خواهیم دید که آب لوله با فشار اتمسفر ( یک کیلوگرم بر سانتیمتر مربع ) به طرف بالا حرکت می کند.
اگر بتوان تمام هوای درون لوله را تخلیه نمود، سطح آب درون لوله تا ارتفاع ۳۲ فوت بالا می رود.انجام این کار، یعنی تخلیه کامل هوا و صعود سطح آب به ارتفاع ۱۰ متری امکان پذیر نیست، چرا که حدوداً در ارتفاع ۶ تا ۷/۶ متر عمل بالا رفتن متوقف می گردد و سطح آب به صورت ساکن، باقی می ماند. علت این امر وجود وزن ستون آب است که در عمل تعادل فشار هوای بیرون و درون لوله مداخله نموده و این عمل را تسریع می بخشد. اولین کار پمپ عبارت است از تخلیه هوا از درون لوله مکش، این عمل باعث می شود که فشار اتمسفر بتواند به مایعات فشار وارد نموده و آن ها را به قسمت چرخنده پمپ و یا پیستون هدایت نماید. باید بخاطر سپرد که پمپ باید حداکثر بین ارتفاع ۶ تا ۷/۶ متری از سطح مایع قرار گیرد تا بتواند عمل جابجایی مایع را به خوبی انجام دهد.کـار دوم پمپ عبارت است از دادن انرژی به مواد سیال و هدایت آن ها از محفظـه پمپ ( محل قرار گرفتن قسمت چرخنده ) به مقصد نهائی.
اجزا اصلی و ساختمان مکانیکی:
هر پمپ گریز از مرکز دارای سه بخش اصلی زیر است که هرکدام از آنها از اجزای مختلفی تشکیل شده است:
۱- محرک ۲- محفظه آب بندی ۳ – پوسته
محرک:
در پمپ های دوار معمولا از سه نوع محرک الکترومغناطیسی (الکتروموتور) ،دیزلی وتوربینی استفاده میشود.
محرک الکترو مغناطیسی یک ژنراتور بوده که انرژی الکتریکی رابه حرکت دورانی تبدیل می کند.محرک توربینی به کمک انرژی بخار آب ؛محور پمپ را می چرخاند. محرک دیزکی نیز موتوری است که با سوخت فسیلی معمولا گازوئیل کار میکند.خروجی محرک به کمک کوپلینگ به میل محور پمپ متصل شده و این میل محور وارد محفظه آب بندی میشود . در این محفظه دو یاتاقان (ساچمه ای) قرار داشته که درون روغن غوطه ورمیباشندوحکم تکیه گاههای میل محور رادارند.انتهای میل محور به یک پروانه که درون پوسته جا دارد متصل شده است.
پوسته: که قسمت عمده آن پروانه و شافت است.
الف – پروانه
ایمپلرها با انواع مختلف یک دهنه ،دودهنه،باز، اصولا پروانه های دودهنه دارای نیروی محوری Trust کمتر اما هزینه ساخت گرانتر میباشند.همچنین پروانه های باز و نیمه باز از نظر هزینه ساخت ارزانتر میباشند.مشخصه های مایع و وجود ذرات جامد،روانی وناروانی مایع وپارامترهایی ازاین قبیل درنوع استفاده از ایمپلرموثرهستند.پروانه های باز درپمپ های محوری وبسته در پمپ های شعاعی بکار میروند.که برای نوع باز برای مایعات حاوی ذرات جامد و الیاف دار نوع بسته برای مایع های تمیز و بدون ذرات شناور مناسب می باشند. نوعی از پروانه های باز نیز برای مخلوط مایع و جامد بکار میروند.
بنابراین ساده ترین نوع پروانه،پروانه باز بوده که برای انتقال مایعات حاوی ناخالصی جامدشناوربکارمیرود.پروانه نیم باز نیز برای مایعات رسوب زا بکار برده میشود.کاربرد پروانه بسته نیز در ظرفیت های بالا و به دودسته یک چشمی و دوچشمی تقسیم میشود.
تعریف پروانه نیز به عنوان بخشی اساسی،قسمت متحرک پمپ است که مایع ورودی به چشم را به علت داشتن حرکت دورانی به خارج میراند. لازم است که اشاره کنم هرچه اندازه ذرات شناوربیشترباشدتعدادپره ها کمترخواهدبود.
وضع قرار گرفتن پروانه در پوسته باید به نحوی باشد که فاصله بین آن و پوسته حداقل ممکن باشد.این فاصله باعث میشود که مایع بین پوسته وپروانه قرار گرفته از یک طرف آن راروغن کاری کندوازطرف دیگرمانع سایش پوسته و پروانه شود.به همین دلیل نباید این نوع پمپ را بدون مایع راه اندازی کرد.پمپ ای گریز ازمرکز توانایی ایجاد فشار بالا را ندارند لذا برای رسیدن به فشار بالا از چند پروانه ای ها استفاده میشود.این پمپ برای حجم زیاد و فشار پایین بهترین راندمان را دارد.میتوان جریان خروجی را بردن اینکه درداخل فشار زیاد شودبدون هیچ خطری متوقف کرد.همچنین این پمپ ها جریان خروجی یکنواختی دارند.اگراین نوع پمپ باخروجی بسته کارکند،درجه حرارت مایع درون پوسته افزایش یافته وبا تولیدبخار در قسمت داخلی دچار ارتعاش میشود که دراین وضع گویند پمپ هوا گرفته و باید هواگیری شود.
ب – رینگ های سایشی
تنها نقطه ای که پوسته و پروانه به عنوان اجزای دورانی و ثابت باهم در در تماس قرارمیگیرندمحل رینگهای سایش است.ممکن است که پمپ به دلایل مختلف دچارارتعاش شود. این ارتعاش باعث ساییده شدن پروانه و پوسته میگردد.دربعضی مواقع باعث جام کردن پمپ میشود.برای جلوگیری ازاین وضع از یک حلقه سایش استفاده میشودکه هم درپروانه و هم درپوسته کارگذاشته میگردد. با کمی لقی ونشت مایع ازمابین این دو رینگ حرکت دورانی ایمپلر بدون ارتعاش ومشکلات مکانیکی صورت میگردد.
لقی مابین دورینگ پوسته و پروانه موجب عبور لایه ای ازمایع پمپاژ شده میشودکه بعنوان مستهلک کننده ارتعاش عمل میکند.اما نشت زیاد مایع نیزباعث افت کارآیی پمپ و هدر رفتن قدرت محرک میگردد. ارتعاش زیاد،فشارزیاد وکارمداوم باعث سائیده شدن رینگ ها شده که باید به موقع تعویض شوند.
ج- شافت
نقش اساسی شافت انتقال گشتاور وارده،به هنگام راه اندازی و عملکردو همچنین به عنوان نشیمنگاه و تکیه گاهی برای دیگر قطعات دوار است. حداکثر خیز شافت در شرایط دورانی می بایداز حداقل لقی ما بین قطعات دوار و ثابت کمتر باشد.بار های اعمالی به شافت عبارت است از:
– گشتاور – وزن قطعات – نیروی هیدرولیکی شعاعی ومقدار طراحی شافت ها این بارها به طور همزمان با فاصله یاتاقان ها ،مقدارover huge آویخته ازیک سر،سرعت های بحرانی ومحل تاثیر بارها مورد بررسی قرارمیگیرند. همچنین شافت ها می بایست تحمل بار های ضربه ای ناشی از پیچش و عدم پیچش و تنش های حرارتی بهنگام سرد و گرم شدن را داشته باشند.
– شافت صلب و انعطاف پذیر(نرم)
شافتی که سرعت (دور) عملکرد نرمال آن پایین تر از دور بحرانی نخست آن قرار گیرد به شافت صلب موسوم است. اگر دور عملکرد آن بالاتر از اولین دور بحرانی قرار گیرد آن را شافت انعطاف پذیر گویند.
معمولا دور عملکرد ۲۰% کمتر و ۲۵%– ۴۰% بالاتر از دور بحرانیcritical speed نگه میدارند. هنگام راه اندازی و خاموش کردن دستگاه باید خیلی سریع از دور بحرانی عبور کرد.
د- یاتاقان ها
وظیفه یاتاقان ها در پمپ نگهداشتن شافت و روتور در مرکز شافت درمرکزاجزاء ثابت و تحمل بارهای شعاعی و محوری است .تحمل کننده بارهای شعاعی را یاتاقان ها ی شعاعی و تحمل کننده های بارهای محوری را یاتاقان های محوری نامند. البته یاتاقان های محوری در عین حال بار شعاعی را نیزتحمل میکنند.یاتاقان های مابین کوپلینگ و پمپ را این بوردویاتاقان های سمت دیگر را اوت بورد گویند.
در پمپ های آویخته از یک سر شافت آن یاتاقانی که به پروانه نزدیکترباشد رااین بورد و دورتری را اوت بورد گویند. .یاتاقان های محوری در سمت اوت بورد نصب می کنند.
ﻫ – کوپلینگ ها
کوپلینگ ها برای انتقال دور و گشتاور از ماشین محر ک به ماشین متحرک به کارمیروند.وظیفه ی دیگر کوپلینگ از بین بردن نا هم محوری ،انتقال بارهای محوری مابین دو ماشین و تنظیم شافت های محرک و متحرک در مقابل سائیدگی می باشد.
کوپلینگ ها دو نوعند:
کوپلینگ صلب: در مواقعی که دقت هم محوری باید بالا باشد از این نوع کوپلینگ استفاده میکنند.همچنین درمواقعی که لازم باشدکه یکی ازروتورها توسط شافت دیگر نگهداشته شود ،این کاررابوسیله کوپلینگ صلب انجام میدهند.در این نوع کوپلینگ ها اگر دقت هم محوری کم باشد باعث ایجاد مشکلات مکانیکی میگردد.
انواع متداول کوپلینگ صلب عبارتند از :
۱- فلنجی با پیچ های مناسب (استفاده رایج در پمپ های عمودی)
۲- کلمپی چاک دار
۳- در امتداد محور
کوپلینگ انعطاف پذیر:
این کوپلینگ های علاوه براینکه وظیفه انتقال قدرت ازموتوربه پمپ(شافت)رادارند عمل ازبین بردن ناهم محوری بین دو شافت محرک و متحرک را نیز انجام میدهند. کوپلینگ های انعطاف پذیر به غیر از مدل چرخ دنده ای برای دورها و قدرت های پایین استفاده میشوند.
– غلاف ها
جهت جلوگیری از فرسایش،خوردگی و ساییدگی در محل کاسه نمدها ویاتاقان های داخل و دیگر قسمت ها از غلاف های مناسب استفاده میشود.
تقسیم بندی پمپ ها:
دسته بندی های مختلفی از پمپ ها بر حسب مورد کاربرد ,جنس مواد تشکیل دهنده آنها ,مایعی که پمپ می کند ,حتی وضعیتی که نصب می شود و غیره به عمل آمده است همانند : پمپ های شیمیایی ,پمپ های پلا ستیکی ,پمپ های عمودی یا افقی ,تغذیه بویلر ها , پمپ های همه کاره , چاه عمیق پا لا یشگاهی , distillate,condensate پمپ های خلا , پمپ های فاضلابی, slarry وغیره.
یکی از تقسیم بندی های جامع و رایج ,پمپ ها رابرمبنای نحوه انتقال انرژی به سیال در کل به دوگروه پمپ های دینامیکی( dynamic) و پمپ های جابجایی(ِDisplacement) تقسیم بندی می کنند.
دو دسته فوق را از جهات گوناگون می توان با هم مقایسه کرد :
۱) حد اکثر انرﮊی (فشار ) ایجاد شده توسط پمپ ها ی دینا میک (سانتریفوﮊ ) محدود بوده و به هد معروف است که با بستن شیر خروجی به طور کامل (شدت جریان صفر )به وجود می آید در حالیکه حد اکثر فشار پمپ های جابجایی با توجه به فشار سیستم تعیین می شود. یعنی پمپ تا جایی که مورد نیاز سیستم باشد فشار خود را به آن حد می رساند.
۲) در پمپ های دینامیک انرژی افزوده شده ابتدا به سرعت تبدیل شده و سپس در حلزون و سر انجام در دیفیوزر به فشار تبدیل می شود در حالی که در پمپ ها ی جا به جایی انرژی مورد نظر مستقیما به فشار تبدیل می شود.
۳) در پمپ های دینامیک انرژی بطور پیوسته و بدون انقطاع به مایع افزوده می شود در صورتی که در پمپ های جابجایی انرژی درریود های معینی به مایع تزریق می شود .
۴) اصولا پمپ های جابجایی برای مقادیر اندک جریان در فشارهای بالا و مایعات لزج به کار می رود و پمپ های دینامیک برای فشار های متوسط و جریان های زیاد مورد استفاده قرار می گیرد.
آدرس برق و صنعت امیری :
تهران، دماوند، جابان، جنب املاک امیری، برق و صنعت امیری
تلفن های برق و صنعت امیری :
۰۹۱۲۲۱۸۲۸۸۴
۰۹۱۰۲۱۸۲۸۸۴