هر آنچه باید در مورد پمپ آب بدانید

پمپ دستگاهی است که مایعات یا گاهی اوقات دوغاب را با عمل مکانیکی که معمولاً از انرژی الکتریکی به انرژی هیدرولیک تبدیل می شود، حرکت می دهد. پمپ آب معمولاً در محل های ساختمانی برای آبگیری یا جا به جایی آب اضافی انباشته شده استفاده می شود. آب می تواند به دلیل بارش شدید باران یا بالا آمدن سطح آب های زیرزمینی باشد و وجود پمپ این امکان را به شما می دهد که به سرعت آب را برای جلوگیری از آسیب های احتمالی جا به جا کنید. پمپ های آب مناسب برای این کار به دو صورت عرضه می شوند و می توانند برقی، گاز سوز، هیدرولیک یا دستی باشند.

دو نوع اصلی پمپ آب وجود دارد

پمپ سانتریفیوز یا گریز از مرکز:پمپ سانتریفیوز یا گریز از مرکز از یک پروانه چرخشی برای انتقال آب به داخل پمپ و تحت فشار قرار دادن جریان تخلیه استفاده می کند. پمپ های گریز از مرکز انواع مختلفی دارند، که شامل پمپ استاندارد، پمپ زباله و پمپ کفکش می شود. همه مایعات را می توان با استفاده از پمپ آب گریز از مرکز، حتی با ویسکوزیته پایین پمپاژ کرد. این پمپ ها به خوبی با مایعات رقیق و آبکی کار می کنند و میزان دبی بالایی را ارائه می دهند.
پمپ آب جابجایی مثبت: پمپ آب جابجایی مثبت مقدار ثابت جریان را از طریق انقباض مکانیکی و انبساط دیافراگمی ارائه می دهد. پمپ جابجایی مثبت در بسیاری از صنایع که مایعات با ویسکوزیته بالا را کنترل و مدیریت می کنند و ممکن است جامدات حساس وجود داشته باشد مورد استفاده قرار می گیرد. آنها برای کارهایی که نیاز به ترکیبی از جریان کم و فشار بالا دارند توصیه می شوند.

نکاتی که باید در مورد پمپ آب سانتریفیوژ بدانید

پمپ سانتریفیوژ در بسیاری از کارهای ساختمانی و سیستم های آبیاری و حتی آبگیری مورد استفاده قرار می گیرند. از آنها برای پمپاژ منابع آب در ساختمان ها به کار گرفته می شود و با سیستم های پنوماتیک و جایی که نیاز به ارتفاع مکش نیست سازگار هستند. همچنین از آنها برای پمپاژ آب چاه های خانگی و افزایش فشار آب در خطوط لوله های آب مصرفی استفاده می شود. پمپ سانتریفیوژ می توانند منبع فشار مداوم برای سیستم های حفاظت در مقابل آتش سوزی را تأمین کنند و آنها می توانند به عنوان پمپ های مخزن در تنظیمات عمودی یا افقی عمل کنند.
پمپ سانتریفیوژ مستعد چندین مشکل رایج است. برخی از پمپ ها ممکن است برای جلوگیری از داغ شدن بیش از حد ناشی از جریان کم، به مایع چرخشی نیاز داشته باشند. پمپ های سانتریفیوژ برای کارکرد بهتر باید آماده کار شوند یا با مایع پمپاژ پر شوند. هنگامی که هد مکش مثبت یک سیستم برای پمپ انتخاب شده بسیار پایین باشد، این کار منجر به کاویتاسیون می شود، یعنی شرایطی که حباب های هوا در نزدیکی پروانه ایجاد می شود و منجر به ایجاد موج شوک در داخل پمپ می شود. در نهایت، سایش پروانه پمپ می تواند با جامدات معلق موجود در مایع بدتر شود.

ملاحظات مربوط به جابجایی مثبت پمپ های آب

پمپ های آب با جابجایی مثبت، که گاهی اوقات پمپ های دوار نیز نامیده می شوند، با توجه به این واقعیت که آنها هوا را از خطوط خارج می کنند بسیار کارآمد هستند. این پمپ ها در ارتباط با مایعات با ویسکوزیته بالا نیز موثر هستند.
اشکال اصلی پمپ های جابجایی مثبت این است که آنها نیاز به فاصله بسیار کمی بین پمپ چرخشی و لبه بیرونی واحد دارند. در نتیجه، چرخش باید با سرعت بسیار کند انجام شود. اگر پمپ با سرعت بیشتری کار می کند، مایعات می توانند فرسایش یافته و در نهایت بازده پمپ آب را کاهش دهند.

ویژگی ها و مشخصات پمپ آب

هنگام انتخاب پمپ آب برای ساخت و ساز، چندین عامل مهم باید در نظر گرفته شود:

قدرت:شامل سرعت جریان و اسب بخار
مواد:مواد مقاوم در برابر آب و هوا برای برنامه هایی که در معرض آسیب دیدگی هستند
نوع موتور/نوع سوخت:برقی، گازی، دیزل، هیدرولیک یا دستی
هد:هد تخلیه، یا حداکثر توان پمپ، مناسب برای برنامه مورد نظر

انرژی فشاری (هد انرژی فشاری)

فشار عبارت است از مقدار نیرویی که توسط سیال بر واحد سطح اعمال می‌شود که مقدار این نیرو در تمام جهات یکسان است. همچنین می‌توان آن را برحسب ارتفاع ستونی از مایع تعریف کرد.

مقدار فشار برای یک سیستم لوله کشی توسط فشارسنج‌ها اندازه‌گیری می‌شود ولی برای اندازه گیری دقیق‌تر می‌توان با استفاده از یک لوله پیتوت که سیال با چگالی هوا مناسبی در آن ریخته شده است (بیشتر از چگالی مایع داخل لوله) بصورت زیر آن را اندازه گیری کرد که میزان اختلاف ارتفاع بین لوله‌ها نشانگر هد فشار خواهد بود که برحسب واحد اندازه‌گیری (میلیمتر یا سانتیمتر) ارتفاع ستون مایع است.

انرژی جنبشی سیال (هد انرژی جنبشی)

عبارت است از سرعتی که سیال با آن درحال حرکت است و به عنوان هد دینامیکی محسوب می‌شود و در محاسبه فرمول فیزیکی آن(V)سرعت سیال برحسب متر بر ثانیه و(g)شتاب ثقل زمین برحسب متر بر مجذور ثانیه است که مقدار هد برحسب متر ستون مایع بدست می‌آید.

توضیح: برای اندازه‌گیری فلوی جریان عبوری از یک لوله می‌توان با استفاده از اندازه‌گیری هد دینامیکی و بدست آوردن سرعت سیال و با دانستن سطح مقطع، مقدار فلوی جریان را بدست آورد.

انرژی پتانسیل (هد انرژی پتانسیل)

این نوع انرژی در اثر اختلاف سطح مایع از یک سطح مبنا (سطح کره زمین) حاصل می‌شود. مانند آبی که در داخل یک تانک ذخیره شده و با بازکردن ولو به علت دارا بودن انرژی پتانسیلی که دارد از آن خارج می‌شود که مقدار انرژی نهفته در سیال براساس ارتفاع مایع ازسطح زمین بیان می‌شود و واحد آن برحسب متر است.

هدHeadکلی پمپ آب

با توجه به‌‌این که فشار مایعات بسته به چگالی آنها (سبکی و سنگینی مایع) تغییر می‌کند معمولا فشار خروجی پمپ را غالبا برحسب ارتفاع ستونی از مایع (آب) بیان می‌کنند به عنوان مثال ده متر ستون آب که معادل 76 سانتیمتر ستون جیوه است، که شامل مجموع انرژی‌های جنبشی و فشاری است که پمپ روی سیال اعمال می‌کند تا مایع در لوله خروجی به آن ارتفاع بالا رود.

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

بیشتر بدانید:

چگونه یک پمپ آب خوب بخریم؟

پمپ آب جتی چیست و چگونه کار می کند؟

پمپ سانتریفیوژ چیست؟

کارکرد و موارد استفاده از پمپ آب صنعتی

پمپ لجن کش؛ انواع و ویژگی‌های پمپ‌های لجنکش

پمپ های ضد اسید؛ پمپ های پلاستیکی و پمپ پلی پروپیلن

طبقه بندی پمپ‌ها

پمپ‌ها ازلحاظ نحوه و اصول کار به سه دسته کلی زیرتقسیم بندی می‌شوند:

الف) پمپ‌ جنبشی:Dynamic Pumpاساس کار این نوع پمپ‌ براساس افزودن انرژی جنبشی به مایعات است که این انرژی در غالب سرعت یا حرکت دادن مایع از طریق مکانیزم پمپ که پروانه‌ها هستند انجام می‌شود که مقداری از انرژی جنبشی تولید شده در داخل پمپ و مقداری دیگر نیزدر مجرای خروجی پمپ (بر اساس ساختمان آن) به انرژی فشاری تبدیل می‌شود.این نوع پمپ‌ها در دسته های کلی زیر طبقه‌بندی می‌شوند:
1. پمپ‌ها‌‌ی سانتریفیوژ یا گریز از مرکزCentrifugal Pump
2. پمپ‌های جریان مخلوطMixed Flow Pump
3. پمپ‌های جریان محوریAxial Flow Pump
4. پمپ‌های محیطیPeripheral Pump
ب) پمپ‌ جابجائی مثبت:Positive Displacement Pumps‌‌پمپ‌ جابجائی مثبت؛ به پمپ‌هایی اطلاق می‌شود که در هر کورس کاری که انجام می‌دهند مقدار مشخصی از مایع را پمپاژ می‌کنند و مقدار مایع پمپاژ شده رابطه مستقیم با تعداد کورس‌های انجام شده دارد.‌‌ این گروه از پمپ‌ها معمولا جهت پمپاژ و جابجایی سیال‌ها با ویسکوزیته بالا یا برای ‌‌ایجاد فشار‌های بالا و دبی محدود مورد استفاده قرار می‌گیرند.پمپ‌های نوع جابجائی مثبت به دو دسته اصلی طبقه بندی می‌شوند:

پمپ‌ رفت وبرگشتیReciprocating Pumps‌‌
- پمپ‌ پیستونیPiston Pump‌‌
- پمپ‌ پلانجریPlunger Pump
- پمپ‌ دیافراگمیDiaphragm Pump
·پمپ‌ دوار:Rotary Pumpاساس کار‌‌ این نوع پمپ‌ها بر پایه حرکت چرخشی دائمی‌ یک یا چند رتور در داخل یک محفظه است که با چرخش رتور مایع از طرف ورودی مکیدهSuctionبطرف خروجی تخلیهDischargeپمپ هدایت یا رانده می‌شود. این پمپ‌ها به دودسته کلی زیرطبقه بندی می‌شوند:
- پمپ‌های تک محوریSingle Rotor :
  - پمپ‌ پره‌‌ایVane Pump
  - پمپ‌ پیستونیPiston Pump
  - پمپ‌ ارتجاعیFlexible Member Pump
  - پمپ‌ لغزشیPeristaltic Pump
  - پمپ‌ پیچیScrew Pump
- پمپ‌ چند محوری: Multiple Rotor
  - پمپ‌ نوع چرخ دنده‌‌ای:Gear Pumpاین نوع از پمپ‌ها نیز جز پمپ‌های دوار جابجائی مثبت طبقه بندی می‌شوند که به دلیل کم بودن فاصله بین چرخ دنده‌ها و بدنه حرکت مایع در داخل پمپ از طرف ورودی که حجم داخل محفظه پمپ زیاد به سمت خروجی که محفظه حجم‌‌کمتری دارد رانده می‌شود. در هنگامی‌ که چرخ دنده‌ها از مقابل فضای ورودی عبور می‌کنند مقداری مایع بین دنده‌ها محبوس می‌شود و در جهت چرخش دنده‌ها که در جهت عکس همدیگر است‌‌بطرف خروجی رانده می‌شود. چون کلرنس یا لقی بین چرخ دنده‌ها و محفظه پمپ بسیار کم است مایع اجبارا بطرف خروجی پمپ هدایت می‌شود. در هر دور گردش چرخ دنده مقدار معینی مایع جابجا می‌شود و جریان سیال یکنواخت را بوجود می‌آورد.

ج) پمپ‌ مخصوصSpecial Pumps
لوب پمپ:Lobe Pumpعملآ از این نوع پمپ ‌ها برای سرویس ‌های خدمات و کاربری‌ های‌‌بهداشتی مثلا صنایع غذایی و صنایع نوشیدنی استفاده می‌شود.باید توجه داشت که نباید در حالی که لوله خروجی ‌‌این نوع پمپ‌ها بسته است آنها را راه اندازی کرد زیرا باعث بالارفتن فشار بیش ازحد در خروجی پمپ شده و به همین علت تعبیه یک شیر اطمینان در خروجی آنها ضرورت دارد. این نوع پمپ‌ها در تمام شاخه‌های صنعت بکار می‌روند زیرا دارای راندمان، استحکام و قابلیت اطمینان خوبی بوده و توانایی پمپ کردن مواد خورنده و در بعضی موارد مواد شیمیایی خورنده را نیز دارند.
پمپ‌ پیچی:Screw Pumpاین نوع از پمپ‌ ها دارای محور متحرکی هستند که به شکل پیچ ساخته شده و در داخل یک محفظه استوانه‌‌ای شکل می‌چرخد و فاصله بین پیچ (رتور) و بدنه آنها بسیار ناچیز است که ‌‌این امر سبب کاهش نشتی ‌های داخلی پمپ می‌ گردد و اصول کار آنها بسیار شبیه به پیچ‌ های چرخ گوشت است که با حرکت چرخشی خود مواد را به سمت جلو حرکت می‌دهد و باعث‌‌ ایجاد فشار در خروجی پمپ می‌شود‌‌.پمپ‌ های پیچی را می‌توان به دو دسته تقسیم کرد:
- پمپ پیچی (پمپ پیچی(Single Screw Pumpپمپ پیچی شامل یک پیچ حلزونی فلزی بلند ممتد است که روی یک محور قرار داده (تعبیه) شده است و با کلرنس (لقی) کمی ‌در داخل یک محفظه یا بدنه (با مقطع دایره) دوران می‌کند. طرح ‌های جدید پمپ پیچی به منظور بالا بردن آب و سایر مایعات کاربرد دارند‌‌و دارای راندمانی تا حدود %75 می ‌باشند. پمپ های پیچی با قطرهای متفاوت و متنوعی‌‌ساخته می‌شوند که ظرفیت جابجایی آنها از ظرفیت ‌های پایین تاGPM80000 نیز می ‌رسد. در شرایطی‌‌که محدودیت قطر وجود داشته باشد برای افزایش‌‌ظرفیت‌‌پمپاژ می‌ توان از چند پمپ بصورت موازی استفاده کرد. دور ‌‌این نوع پمپ ‌ها بر اساس اندازه پمپ طراحی می‌شود.
- پمپ‌هایچندپیچی با دو پیچ یا بیشتر:Multi Screw Pumpدر پمپ‌های چند پیچه دو یا چند پیچ در داخل بدنه قرار می ‌گیرند بطوری که در بعضی از طراحی ‌ها پیچ‌ ها با هم درگیر می‌شوند و حرکت می‌کنند ولی در انواع‌‌طراحی‌ های دیگر حرکت رتور ها توسط چرخ ‌دنده‌ های انتقال دهنده و تنظیم کنندهTiming Gearانجام می ‌شود که در این نوع طراحی باید حتما لقی مشخص و معینی بین پیچ‌ ها وجود داشته باشد تا در حین چرخش با همدیگر تماس نداشته باشند.در پمپ ‌های نوع پیچی نیز به علت اختلاف فشاری که بین ورودی و خروجی هر کدام از پیچ‌ ها وجود دارد باعث ‌‌ایجاد یک نیروی محوری روی رتورها می‌شود که جهت آن از طرف خروجی به طرف ورودی پمپ می ‌باشد که درصورتی که فشار پمپ بالا باشد نیروی بسیار قابل ملاحظه ‌‌ای بوجود می‌آید که در صورتی که ‌‌این نیرو کنترل خنثی نشود می‌تواند باعث حرکت رتورو تماس آن با بدنه و ‌‌ایجاد اصطکاک و سایش شود. در پمپ ‌های پیچی بالانس نشده‌‌ این نیرو باید توسط یاتاقان‌ های پمپ خنثی شود ولی در پمپ‌ های پیچی بالانس شده ( از نظر نیروی محوری ) که دو پیچ مختلف‌ الجهت متقارن روی یک محور تعبیه می‌شود نیروی محوری‌‌ ایجاد شده در یک طرف محور با نیروی نظیر در طرف دیگر خنثی می‌شود. در‌‌این نوع پمپ ‌ها معمولا مایع از دو طرف وارد رتور شده و از مرکز آن خارج می‌شود (عکس آن نیز امکان پذیر است) ولی سعی براین است که مایع از طرفین رتور‌ها وارد پمپ شود و از وسط آنها خارج شود تا فشار روی پکینگ‌ ها ( آب بندها ) فشار ورودی پمپ باشد زیرا عکس ‌‌این حالت باعث اعمال فشار خروجی روی سیستم آب بندی پمپ می‌شود و باعث کاهش طول عمر مکانیکال سیل یا پکینگ و خرابی زودرس آنها می‌شود.
پمپ‌ پیستون دوارCircumferfntical Piston Pump
پمپ‌ پیچشی خارج از مرکزی:Eccentric Helical Rotorاین نوع پمپ ‌ها از یک رتور فلزی به شکل پیچ یک راهه که بصورت خارج از مرکز در داخل یک بدنه قابل ارتجاع(Flexible Member Pumps)می ‌چرخد تشکیل شده‌اند. رتور در تمام مقاطع دارای مقطع دایره‌‌ ای یکنواخت است که‌‌قطر آن بیش‌ تر از قطر داخلی بدنه است از‌‌ این رو بین آنها یک تماس یا انطباق پرسی و تحت فشار وجود دارد(Interference Fit)که ‌‌این حالت باعث ‌‌ایجاد یک دیواره حایل در مقابل فرارونشتی‌ های داخلی مایع شده و با تداوم گردش رتور، مایع را به سمت خروجی حرکت می‌ دهد‌‌.‌‌ این نوع پمپ‌ ها، به خودی‌‌خود هواگیری می‌ شوند و نوسانات جریان خروجی آنها قابل چشم پوشی است و قادر به پمپ کردن هر نوع مایعی از آب گرفته تا مواد خمیری ساینده و مایعاتی که همراه آنها مقداری گاز یا بخار وجود داشته باشد و همچنین مایعات غلیظ و چسبناک می ‌باشند و بیشترین کاربرد آنها در انتقال فاضلاب‌ های بهداشتی است. تنها محدودیت ‌‌این گونه پمپ‌ ها، عدم کارائی در درجه حرارت‌ های بالا به علت عدم تحمل حرارت بدنه پمپ است زیرا معمولا جنس بدنه از لاستیک طبیعی یا مصنوعی قابل ارتجاع‌‌ساخته می‌شوند که روی بدنه پمپ قرارگرفته و تحمل حرارت‌ های بالا را ندارند و همچنین به دلیل پائین بودن ضریب انتقال حرارت لاستیک ‌ها امکان انتقال و تبادل حرارت بین رتور و هوای محیط بسیار کم و محدود است و به همین دلیل در صورت کار طولانی و مداوم رتور داغ شده که می‌ تواند باعث کاهش طول عمر قطعات دیگر نیز بشود.
پمپ‌ های تیغه‌‌ایVane Pump:دراین نوع پمپ ‌ها تیغه‌ هاVaneبصورت خارج از مرکزی در داخل بدنه قرار دارند‌‌که با چرخش رتور و تیغه‌ ها مایع حبس شده بینCasingوRotorوVaneرا از قسمت ورودی که حجم پمپ زیاد است را به قسمت خروجی پمپ که دارای حجم کمتری است می‌ راند و به دلیل کاهش حجم ازطرف ورودی تا خروجی باعث افزایش فشار آن می‌ شود. عمل پمپاژ مایع را تیغه ‌ها انجام می‌ دهند و آب بندی بین تیغه‌ ها و سیلندر با کم کردن فاصله بین آن ها ( کلرنس پایین ) با استفاده از نیروی گریز از مرکز و فشار فنرهایی که پشت تیغه‌ ها قرارگرفته ‌اند انجام می‌ پذیرد.

افت انرژی یا کاهش هد:

افت فشار یا کاهش انرژی درسیستم‌ های لوله کشی انتقال سیالات و پمپ‌ ها ناشی از عوامل مختلفی به شرح زیر بوجود می‌آید:

افت‌های اصطکاکی:Friction Lossesاین پدیده دراثر اصطکاک بین سیال و جداره‌های لوله‌ها اتفاق می‌افتد که منجربه افت فشارسیال می‌شود. برای محاسبه کاهش انرژی به علت وجود اصطکاک بین لایه‌های سیال و ذرات سیال با جداره از فرمول دارسی استفاده می‌شود که درانfضریب اصطکاک،Lطول مسیر،Vسرعت سیال وDقطر لوله است.

افت ‌های ناشی از اغتشاش( کاهش ناگهانی قطر مسیر یا افزایش قطر ناگهانی تغییر مسیر جریان وگرفتگی مسیر جریان اتصالات و پیچ و خم‌ ها و غیره) هر تغییر ناگهانی در سطح مقطع مسیر عبور سیال باعث به ‌هم خوردن مسیر جریان و توسعه اغتشاش در جریان سیالات می‌شود و در نتیجه باعث افت انرژی (فشار) می‌شود که‌‌ این افت فشار ها متناسب با هد سرعت است که برای جلوگیری از افت فشار در مسیر بایستی سعی شود جاهایی که موانع (انواع شیرها، زانو ها، سه راهی ‌ها، ردیوس ‌ها و‌‌...) قرار دارند سرعت کم باشد زیرا تمامی ‌افت فشار های ناشی از اصطکاک و اغتشاشات با مجذور سرعت متناسب است به عبارت دیگر اگر سرعت سیال دو برابر شود، افت فشار ایجاد شده در سیال چهار برابر خواهد شد.
افت‌ های مکانیکی:شامل اصطکاک یاتاقان‌ ها و آب‌ بند ها است که با انتخاب صحیح و استفاده اصولی از روغن و سیستم روغنکاری و روانسازی مناسب تا حد امکان کاهش داده می‌ شود.
افت‌ های ناشی از نشتی‌ های داخلی:این تلفات انرژی دراثر نشتی ‌های داخلی‌‌ ایجاد می‌شود و به ‌‌این معنا‌‌است که پس از ‌‌اینکه فشار سیال بالا رفت بایستی از نشت سیال فشار بالا‌‌به قسمت کم فشار جلوگیری نمود که در عملا‌‌ این کار بسته به نوع پمپ بوسیله رینگ ‌های پیستون در پمپ ‌های رفت و برگشتی وWearing Ringدر پمپ‌های گریز از مرکزانجام می‌شود‌‌.