کاربردهای پمپ
مقدمه
سیستمهای لوله‌کشی انتقال سیالات تقریباً در تمامی فرآیندها و عملیات تولیدی، مبحث مهمی به شمار می‌آید.
پمپ به منزله قلب سیستمهای انتقال مواد است.
اگر پمپ کار نکند و یا به درستی کار نکند، کل سیستم کارایی خود را از دست می‌دهد و در این صورت از گروه نگهداری و تعمیرات خواسته می‌شود مشکل را برطرف کنند.
پمپ‌ها باید با انواع مختلف سیالات با مقادیر مختلف گرانروی کار کرده و آنها را با شدت جریان‌های متفاوت انتقال دهند.
برای این منظور پمپ‌ها در انواع مختلفی ساخته می‌شوند از انواع با جابجایی مثبت (پیستونی، رفت و برگشتی و دوار) گرفته تا پمپ‌های گریز ار مرکز پرسرعت.
سیستمهای پمپاژ آب
پمپاژ مواد (اعم از سیالات و نیمه جامدات) در واحدهای صنعتی مشکلات بسیاری بوجود می‌آورند.
بنابراین نه تنها پمپ، بلکه سیستم لوله‌کشی انتقال مواد نیز باید مورد بررسی قرار گیرد.
مسائل نگهدارنده و تعمیرات معمولاً از پمپ ناشی می‌شوند، اما در اثر لوله‌کشی یا انتخاب نادرست شیرها و متعلقات آن نیز بوجود می‌آیند.
توسعه یک سیستم لوله‌کشی موجود پروژه‌ای است که اغلب به واحد نگهداری و تعمیرات ارجاع می‌گردد.
برخی از سیستمهای سیالات و مواد نیمه جامد که در زیر رح داده شده، ممکن است مشابه سیستمهای موجود در کارخانه شما باشد.
حتی اگر خود سیستم‌ها متفاوت باشند، اصول و روش‌های مربوطه تقریباً یکسان خواهد بود.
سیستمهای آبرسانی متداول‌ترین سیستمهای انتقال سیالات در کارخانه‌ها هستند.
گرچه آب بیشتر کارخانه‌ها توسط سیستمهای آب شهری تامین می‌شود، برخی از واحدها از چاه‌ها و یا منابع متعلق به خود سود می‌جویند.
برخی دیگر به تغییرات خاص در سیستمهای شهری از جمله فشار بالاتر، تصفیه شیمیایی و گردش آب در داخل کارخانه نیاز دارند.
بیشتر سیستمهای آبرسانی به جای گردشی از نوع مستقیم‌اند.
در سیستم مستقیم، مطابق شکل زیر، آب توسط یک پمپ (معمولاً گریز از مرکز) از یک مخزن، دریاچه، چاه و یا منابع دیگر کشیدذه می‌شود.
این آب معمولاً برای آنکه جهت آشامیدن و یا مقاصد دیگر کشیده می‌شود.
این آب معمولاً برای آنکه جهت آشامیدن و یا مقاصد دیگر قابل استفاده باشد، باید تصفیه و خالص شود.
تصفیه می‌تواند شامل سختی‌گیری، پالایش، ته‌نشینی و یا فرآوری شیمیایی باشد.
پس از خروج از مخزن نگهدارنده از طریق سیستم لوله‌کشی به نقاط مصرف منتقل می‌شود.
شکل 1: یک سیستم رایج آبرسانی
البته کارخانه‌هایی که به آبی با خصوصیات معین نیاز دارند.
در سیستم فوق تغییراتی می‌دهند.
برای مثال، آب را می‌توان مطابق شکل زیر با تجهیزات خاصی تصفیه و سپس بدون عبور از مخزن نگهدارنده انتقال داد.
یک مثال در این مورد، سیستم آب ورود دیگر بخار است.
در اینجا مواد شیمیایی لازم پیش از پمپ شدن آب به داخل دیگر با مقادیر معین به داخل آب افزوده می‌شوند.
غالباً مواد شیمیایی را می‌توان قبلاً مخلوط و در یک مخزن کوچک نگهداری کرد و سپس همراه با آب به سیستم تزریق نمود.
شکل 2: نمونه‌ای از یک سیستم تصفیه آب
سیستم رایج دیگر در اکثر واحدهای صنعتی، سیستم توزیع آب گرم است که می‌تواند مطابق شکل زیر از نوع مدار بسته (گردشی) یا مدار باز باشد.
نوع مورد استفاده به شرایط کارخانه بستگی دارد.
اگر در یک ناحیه معینی به مقدار زیادی آب گرم نیاز باشد، نوع مدار باز می‌تواند بهترین انتخاب باشد، اما اگر مقدار زیادی آب گرم در سرتاسر کارخانه لازم باشد.
سیستم مقدار بسته یا گردشی می‌توان اقتصادی‌تر باشد.
بدین طریق آب گرم مصرف نشده می‌تواند با مقدار کمی آب سرد ورودی دوبار گرم شود.
این کار از گرم کردن تنها آب سرد آسانتر بوده و به علاوه بدین ترتیب گرمایی که هنگام سرد شدن آب آسانتر بوده و به علاوه بدین ترتیب گرمایی که هنگام سرد شدن آب در لوله‌ها تلف می‌شود، صرفه‌جویی می‌گردد.
شکل 3: سیستمهای مدار باز و مدار بسته
سیستمهای پمپاژ مواد شیمیایی
سیستمهای پمپاژ مواد شیمیایی طراحی خاصی دارند.
بیشتر شرایط لازم برای طراحی و ساخت ویژه آنها مستقیماً به موادی مربوط می‌شود که باید توسط پمپ انتقال یابند.
برای مثال، مواد شیمیایی در یک کارخانه ممکن است به مواد مقاوم در برابر خوردگی نیاز نداشته باشند، اما در سایر موارد ممکن است مواد مقاوم در برابر خوردگی بکار رفته در یک پمپ برای انتقال یک ماده شیمیایی خاصی برای مواد شیمیایی دیگر مناسب نباشد.
در این موارد، لازم است از دو سیستم جداگانه استفاده شود.
سیستم لوله‌کشی نیز به این شرایط مختلف بستگی دارد.
انتقال مواد شیمیایی مانند توزیع آب شامل سیستمهای مختلف و خطوط لوله گوناگون می‌شود.
بیشتر این سیستم‌ها با توجه به آرایش کارخانه و سیستم مورد استفاده تعیین می‌شوند.
به عنوان مثال، یک سیستم انتقال مواد شیمیایی می‌تواند مطابق شکل زیر کلاً در خود کارخانه قرار گرفته و تنها به یک سطح کوچک محدود شود.
در این صورت، مواد شیمیایی خشک در یک نقطه مرتفع در طبقه دوم کارخانه انبار می‌شوند، به طوری که مجرای تغذیه آنها تا ناحیه مخلوط‌سازی مواد در طبقه اول امتداد می‌یابد.
در طبقه اول، ابتدا مواد شیمیایی خشک مختلف در یک مخزن یا هم مخلوط شده و سپس با آب یا مایعات دیگر ترکیب شده، مواد موردنظر را به دست می‌دهند.
آنگاه مواد شیمیایی مایع به یک ماشین پر کننده پمپ می‌شوند که در آن صورت بطری، قوطی، بشکه و یا ظروف دیگر بسته‌بندی می‌گردند.
مشابه این عملیات در اکثر کارخانه‌های بطری پرکنی انجام می‌شود.
شکل 4: نمونه‌ای از یک سیستم پمپاژ مواد شیمیایی
سیستمهای انتقال پساب
سیستمهای انتقال پساب نیز مانند سیستمهای انتقال مواد شیمیایی کاربردهای گوناگونی دارند که از جمله می‌توان به ناودان‌های پشت بام، فاضلاب، مواد زائد شیمیایی و پساب رادیواکتیو اشاره کرد.
معمولاً در کارخانه‌ها برای انتقال پساب از پمپ‌های گریز از مرکز استفاده می‌شود.
ارتفاع کم انتقال و توانایی پمپ در انتقال ذرات کوچک جامد، پمپ گریز از مرکز را برای این کاربردهای مناسب ساخته است.
معمولاً پساب با لوله مستقیماً به پمپ می‌رسد.
غالباً پمپ باید مانند پمپ چاهک شکل زیر در مایع غوطه‌ور شود.
شکل 5: نمونه‌ای از یک پمپ چاهک
اگر از پمپ‌ها برای انتقال مواد زائد شیمیایی یا رادیواکتیو استفاده می‌شود، ممکن است آنها را به سیستمهای جمع‌آوری و تخلیه مختلف متصل نمود.
به عنوان مثال، شکل زیر کارخانه‌ای را نشان می‌دهد که مواد زائد شیمیایی را از طریق یک سیستم جداگانه دفع کرده و فاضلاب را از طریق سیستمی دیگر به یک چاهک منتقل می‌کنند.
پمپ در خارج از چاهک یا مخزن جمع‌آوری نصب شده و تنها قطعات داخلی آن با مواد زائد در تماس قرار دارند.
تنها قطعات داخلی پمپ باید در برابر مواد شیمیایی مقاوم باشد.
مواد زائد با پمپ به یک مخزن مرتفع جهت ذخیره‌سازی موقت انتقال می‌یابند و از آنجا با کامیون، قطار و یا وسیله دیگر به نقطه‌ای منتقل می‌شوند که برای منابع آب و تسهیلات مربوط به خطر آلودگی به همراه نداشته باشد.
شکل 6: نمونه‌ای از سیستمهای پساب جداگانه نمونه‌ی دیگری از عملیات روی مواد زائد شیمیایی که در بسیاری از کارخانه‌ها متداول است، اتاقک پاشش (Spray Booth) (شکل زیر) است.
در این سیستم، هوا پس از عبور از قسمت پاشش رنگ از پرده اتاقک عبور داده می‌شود.
پس از عبور هوا و رنگ از چند پرده آب، رنگدانه‌ها توسط آب جذب می‌شوند.
سپس آب به مخزن برگشته و رنگدانه‌ها در آن ته‌نشی می‌شوند.
آب از مخزن توسط یک پمپ (که خارج از اتاقک پاشش نصب می‌شود) به لوله اصلی سیستم پاشش منتقل می‌گردد.
این یک سیستم جریان بسته است که در یک سطح بسیار کوچک عمل می‌کند.
شکل 7: نمونه‌ای از یک اتاقک پاشش رنگ از آنجا که اتاقک‌های پاشش به مقدار زیادی آب نیاز دارند، تغذیه دائم آب تازه یا مصرف نشده عملی نخواهد بود.
با استفاده از سیستم چرخش دوباره (Recirculation) آب مصرفی بسیار کمتر خواهد بود.
در فواصل زمانی منظم، آب سیستم عوض شده و رنگدانه‌ها از ته مخزن جمع‌آوزی می‌شوند.
سیستمهای پمپاژ مواد با گرانروی بالا مواد با گرانروی بالا می‌توانند شامل رنگ‌ها و روغن‌ها تا دوغاب سیمان سبک باشند.
کاربرد اصطلاح گرانروی بالا برحسب مو اد متفاوت است.
اگر شما یکی از همکاران خود بپرسید تعریف گرانروی بالا چیست؟
ممکن است بگوید گرس و درست هم باشد.
مواد را گرانروی بالا به موادی می‌گویند که نسبتاً غلیظ‌اند (مانند شربت)، لیکن در عین حال به صورت سیال‌اند.
بعضی از سیستم‌ها رنگ را از بشکه پمپ نکرده، بلکه با استفاده از فشار هوا رنگ را از یک مخزن ذخیره تحت فشار پس از عبور از گرمکن به رنگ‌پاش انتقال می‌دهند.
در سیستمهای مدار بسته شامل مخازن تحت فشار، در گرمکن‌ها به منظور حفظ جریان رنگ، از پمپ‌های دنده‌ای استفاده می‌شود که از فشار هوا بهره می‌گیرند.
یکی از مشکلات سیستمهای رنگ، ته‌نشین شدن رنگدانه‌ها در خطوطاست.
برای رفع این مشکل، رنگ باید نسبتاً سریع حرکت کند.
نمونه‌هایی از دو سیستم مختلف تشریح در شده در شکل زیر نمایش داده شده است.
شکل 8: استفاده از پمپ در یک سیستم بازگردش رنگ به لحاظ سنگین بودن دوغاب سیمان یا چسب، این مواد معمولاً از مخزنی در بالای پمپ کشیده می‌شوند و می‌تواند آنها بدون مشکل چندانی تا مسافت‌های دور، پمپ نمود.
قطر لوله‌هایی که این مواد از آنها عبور می‌کنند، معمولاً نسبتاً بزرگ بوده و بنابراین آنها را به مقادیر زیاد پمپ نمود.
نمونه‌ای از یک سیستم پمپاژ دوغاب سیمان در شکل زیر آمده است.
توجه کنید که قیف ورودی مواد بالاتر از پمپ قرار گرفته است.
شکل 9: سیستم پمپاژ دوغاب سیمان سیستمهای پمپاژ مواد جامد سیستمهای پمپاژ مواد جامد از لحاظ ماهیت شبیه سیستمهای با گرانروی بالا بوده و تنها از لحاظ خصوصیات مواد پمپ شده با هم فرق دارند.
این مواد شامل گریس، ماستیک، سیمان، بتن و مواد مشابه می‌شوند.
پمپ دوغاب سیمان برای پمپاژ سیمان معمولی نیز موثر است.
سیستمهای پمپاژ ماستیک یا گریس معمولاً از نوع مدار باز هستند.
این سیستم‌ها معمولاً در کارخانه‌ها به منزله سیستم توزیع بکار گرفته می‌شوند.
این سیستم را می‌توان مطابق شکل زیر برای توزیع مستقیم بکار گرفت.
شکل 10: نمونه‌هایی از سیستمهای پمپاژ گریس یا ماستیک معمولاً پمپ‌های پیستونی برای انتقال این مواد بکار گرفته می‌شوند.
یکی از مشکلات پمپ پیستونی، جریان مدار در منبع تامین کننده مواد است.
این پمپ معمولاً مطابق شکل زیر می‌تواند مواد را سریعتر از قابلیت انتقال مواد به پمپ، به درون خود بکشد.
برای رفع این مشکل، بشکه‌های ماستیک و گریس مجهز به پمپ‌های پیستونی دارای یک صفحه دنباله‌رو نیز هستند.
این صفحه آزادانه بر روی مواد پمپ شده حرکت می‌کنند.
تنها فشار وارد شده به این صفحه فشار جو می‌باشد.
مکش پمپ سعی می‌کند گریش یا ماستیک را به پایین بکشد.
صفحه دنباله‌رو که تحت تاثیر فشار هوا قرار دارد، با فشار وزن صفحه به ناحیه بالای گریس آن را به پایین می‌راند.
این صفحه از تشکیل کیسه هوای بین مکش پمپ و سطح گریس جلوگیری می‌نماید.
یک واشر لاستیکی دور لبه بیرونی صفحه بشکه را هنگام حرکت به سمت پایین تمیز کرده و باعث می‌شود بخش اعظم گریس با اتلاف بسیار اندک به پمپ برسد.
شکل 11: ایجاد خلاء در هنگام پمپاژ مواد سنگین انتخاب پمپ مسائل مربوط به پمپ معمولاً هنگامی که یک فرد متخصص نگهداری و تعمیرات برای تعمیر پمپی اعزام می‌شود، با مشکلاتی از قبیل نشتی، آب‌بندی و یاتاقان‌ها مواجه می‌شود.
گاهی لازم است کل پمپ عوض شود.
شاید خود شما مستقیماً یا هنگامی که به عنوان دستیار کار می‌کردید، با این مشکلات برخورد کرده باشید.
شما با داشتن این تجربه حتماً دریافته‌اید که اگرچه ظاهر پمپ‌ها ممکن است شبیه هم باشد، اما قطعات داخلی آنها ممکن است کاملاً متفاوت باشند.
همچنین می‌دانید که پمپ‌ها در صنایع انواع گوناگونی دارند و هر یک از آنها ساختمان و طرز کار خاص خود را دارد.
برای آنکه عملکرد پمپ را بهتر درک کنید و نقاط مشکل‌آفرین را بهتر بشناسید، باید با چند تعریف آشنا شوید.
این تعاریف همراه با چند مثال و مساله در زیر خواهد آمد.
اولین گروه این تعاریف، به پمپ‌های آبی مربوط می‌شود که بالاتر از سطح آب قرار می‌گیرند.
در این حالت مطابق شکل زیر ابتدا باید آب را تا سطح پمپ بالا آورد تا سپس توسط پمپ به دیگر نقاط منتقل شود.
شکل 12: یک پمپ با ارتفاع مکش منفی تعاریف پمپ ـ طرف مکش تعاریف زیر در مورد تمامی حالت‌های پمپاژ صادق بوده و به انواع مختلف پمپ گریز از مرکز، پیستونی یا دیگر انواع بستگی ندارد.
این اطلاعات بنیادی در تمامی حالات صدق می‌کند.
ارتفاع مکش این اصطلاح هنگامی بکار می‌رود که سطح سیال در مخزن پایین‌تر از مرکز پمپ قرار دارد.
خط مرکزی پمپ بسته به نوک پمپ و قائم یا افقی بودن آن اندکی متفاوت است.
ارتفاع مکش می‌تواند از یک تا 20 فوت و یا بیشتر باشد.
ارتفاع مکش استاتیک فاصله عمودی بین خط مرکزی پمپ و سطح آزاد مایع را ارتفاع مکش استاتیک می‌گویند.
مکش واقعی پمپ می‌تواند چند فوت پایین‌تر از سطح آب باشد، اما این مقدار هنگام تعیین ارتفاع مکش استاتیک درنظر گرفته نمی‌شود.
ارتفاع مکش استاتیک خالص یک پمپ را می‌توان با استفاده از ضریب 31/2 برای تبدیل پوند به اینچ