انواع پمپ با توضیح کامل | تفاوت پمپ سانتریفیوژ و جابجایی مثبت
راهنمای کامل انواع پمپ
پمپ وسیله‌ای مکانیکی برای جابجایی سیالات است، که در این متن میخواهیم بطور کامل و شفاف انواع پمپ، مکانیزم آنها و کاربری هریک را توضیح دهیم:
(در صورتی که تنها میخواهید مورد خاصی را مطالعه فرمایید میتوانید در قسمت زیر با کلیک بروی عنوان موردنظرتان به آن موضوع منتقل شوید)
تعریف پمپ:
پمپ (Pump) وسیله‌ایست که با گرفتن نیروی مکانیکی از یک منبع خارجی (عموما الکتروموتور) و انتقال آن به سیال، باعث افزایش فشار و در نهایت انتقال آن به محل مورد نظر، حال چه به ارتفاع بالاتر و چه به پایین دست، میشود؛ میتوان گفت پمپ وسیله‌ای است که سیال را از محلی به محل دیگر منتقل میکند.
انواع پمپ:
همانطور که میدانید، پمپها انواع مختلفی دارند، و به طبع آن برای کاربریهای متفاوتی هم استفاده میشوند، حال پمپها را براساس ویژگیهای مختلفی میتوان تقسیم‌بندی کرد، که یکی از متداولترین آنها براساس نحوه انتقال انرژی از پمپ به سیال است که بسته به آن به دو دسته اصلی دینامیکی و جابجایی مثبت تقسیم میشوند:
1 – پمپ دینامیکی:
در این سری پمپها انرژی الکتریکی از الکتروموتور، به شفت و از طریق آن به پمپ منتقل میشود و با چرخش پروانه‌ها انرژی مکانیکی ایجاد شده را به سیال منتقل کرده و در نهایت باعث افزایش فشار آن میشود. در پمپهای دینامیکی این انتقال انرژی به سیال دائمی بوده و تا زمانی که الکتروموتور روشن است ادامه پیدا میکند.
1.1 – پمپ گریز از مرکز یا پمپ سانتریفیوژ (Centrifugal)
پمپهای گریز از مرکز پرکاربردترین پمپ برای انتقال آب هستند، که به کمک شکل خاص پروانه‌های سانترفیوژ، انرژی الکتریکی الکتروموتور را به انرژی سانتریفیوژ تبدیل کرده و با این نیروی ایجاد شده اقدام به جابجایی سیال میکنند.
تقریبا تمامی پمپهایی که در میان ما رایج است و میشناسیم از نوع سانتریفیوژ هستند، از جمله: پمپهای آب خانگی، پمپهای طبقاتی، پمپهای کفکش، لجنکش و… که بسته به نوع پروانه و نوع نیروی سانترفیوژی که ایجاد میکنند به چند مدل تقسیم میشوند:1.1.1 – پمپ جریان شعاعی (Radial Flow Pump)
– در این پمپ فشار ایجاد شده به سیال تنها از طریق نیروی سانتریفیوژ تامین میشود و معمولا سیال از طریق توپی، وارد محفظه پروانه میشود و بصورت شعاعی به بیرون از پمپ جریان میابد.
1.1.2 – پمپ جریان مختلط (Mixed Flow Pump)
– در این پمپها جریان ایجاد شده بیشتر از طریق نیروی سانتریفیوژ بوده و مقداری از آن هم از طریق نیروی ایجاد شده توسط تیغه‌ها ایجاد میشود و تخلیه به صورت شعاعی و محوری صورت میگیرد.
1.1.3 – پمپ جریان محوری (Axial Flow Pump)
– پمپهای این دسته که پمپهای ملخی نیز نامیده میشوند، بیشترین نیرو را از طریق تیغه‌ها اعمال میکند که این سری بیشتر برای تولید دبی های بالاتر به کار میروند و دو مورد بالاتر برای تولید فشارهای بیشتر؛
1.2 – پمپ خطی یا جریان محوری (Axial)
در پمپهای خطی، سیال در همان راستایی که وارد پمپ میشود، در همان امتداد نیز خارج میشود و تغییر جهت نمیدهد. این سری پمپها با داشتن پروانه باز تنها برای ایجاد دبی بالا در هِدهای پایین مناسبند، مانند مصارف کشاورزی برای پمپ کردن آب رودخانه به سمت مزارع؛
مزایا و معایب پمپ سانترفیوژ:
| مزایا | معایب |
| پمپ سانترفیوژ | |
| امکان ایجاد جریانی هموار و یکنواخت تنوع زیاد در نوع پروانه و قابل استفاده برای کاربریهای مختلف دارای قیمت مناسب نسب به سایر پمپها جمع و جور نصب و راه اندازی آسان قیمت مناسب | فشار ایجاد شده تحت تاثیر ارتفاع است و با افزایش ارتفاع افت فشار داریم بدلیل استفاده از مکش قابلیت پمپاژ هوا را ندارند و پمپ و لوله‌ها باید از آب پر باشد نیازمند به آب بندی عدم توانایی برای ایجاد هِد و دبی‌های خیلی بالا و قیمت بالا در مدلهایی که میتوانند فشار بالا تولید کنند (طبقاتی) |
در صورت تمایل میتوانید برای عیب یابی پمپ سانتریفیوژ و دلایل آن به “این مطلب” مراجعه فرمایید.
کاربرد پمپ سانترفیوژ:
پمپهای سانترفیوژ، پمپهایی هستند که برای پمپاژ سیالات با ویسکوزیته کم، با نرخ جریان بالا (دبی زیاد) مناسبند، و برای کاربریهایی که نیاز به انتقال حجم زیادی از سیال را دارد ایده‌آل اند.
این سری پمپهای معمولا برای انتقال آب به کار میروند اما گاها برای سوختهای رقیق و مواد شیمیایی با ویسکوزیته کم هم کاربرد دارند. همچنین پمپهای سانتریفیوژ بخصوص در مدل پروانه بسته آن، تنها برای پمپاژ آب تمیز است و نباید هیچ ناخالصی داشته باشد، اما در برخی مدلها مانند پروانه ورتکس، پمپ میتواند تا حد مشخصی از ناخالصی را نیز منتقل کند.
- آبرسانی
- انتقال آب دریا
- سیستمهای تهویه هوا
- سیستمهای فشار و بخار
- تولید برق
- پتروشیمی
- سیستمهای شستشو
- آتشنشانی
- آتشنشانی
- جریان آب
2 – پمپ جابجایی مثبت:
پمپهای جابجایی مثبت، بگونه‌ای طراحی شده‌اند که سیال از یک سمت به داخل پمپ کشیده میشود و در پایان هر سیکل (بسته به نوع پمپ) از سمت دیگر آن خارج میشود. حال منظور از سیکل، بسته به نوع پمپ میتواند یک دور گردش چرخنده‌ها باشد و یا یک حرکت پیستون؛
این پمپها میتوانند میزان معینی از سیال، حتی مخلوط با گاز/هوا، را بدون تاثیر گرفتن از ارتفاع منتقل کنند. اما جریان ایجاد شده توسط پمپهای جابجایی مثبت مقطع و دوره‌ای بوده و برخلاف پمپ سانتریفیوژ دائمی نیست.
2.1 – پمپ رفت و برگشتی (Reciprocating)
در این پمپها نیروی مورد نیاز برای ایجاد فشار در سیال را یک پیستون ایجاد میکند که با حرکت به عقب و ایجاد مکش موجب کشیده شدن آب به درون سیلند میشود و سپس با برگشت آب را به بیرون پمپاژ میکند.
2.1.1 – پمپ پیستونی شناور (Plunger Pump)
– این سری پمپها کارکردی مشابه پیستون ماشین دارند و میتوانند فشارهای بالایی را ایجاد کنند اما نیاز به روغن کاری دائم دارند.
2.1.2 – پمپ دیافراگمی (Diaphragm Pump)
– این مدل هم مشابه پمپهای پیستونی است با این تفاوت که بجای پیستون، با جلو و عقب رفتن یک دیافراگم (غشاء پلاستیکی) سیال منتقل میشود.
2.2 – پمپ دورانی (Rotary)
2.2.1 – پمپ دنده‌ای (Gear Pump)
– این پمپها به کمک چرخ دنده و حرکت آنها موجب انتقال سیالات میشوند.
2.2.2 – پمپ لوب (Lobe Pump)
– در این پمپها به دلیل مقاومت بالا و بهداشتی بودن در مصارف شیمی، داروسازی، بیوتکنولوژی و… کاربرد فراوانی دارند.
2.2.3 – پمپ پره‌ای (Vane Pump)
– در این سری پمپها نیروی جابجایی مثبت توسط پره‌ها ایجاد میشود، که در مصارف فشار بالا و سیستمهای سوپرفشار کاربرد دارند.
2.2.4 – پمپ پیش رونده خلاء (Progressive Cavity Pump)
– این پمپها به وسیله حفره‌هایی که روی یک روتور مارپیچ قرار دارند، سیال را بصورت پیشبردی انتقال میدهند، و برای اندازه‌گیری مایعات و پمپاژ سیالات با ویسکوزیته بالا مناسب میباشند.
2.2.5 – پمپ پیش رس (Peristaltic pumps)
– در این مدل با به گردش در افتادن چرخ‌ها، و ایجاد مکش، سیال را به داخل پمپ کشیده و به دلیل کوچکتر بودن خروجی پمپ، سیال با شدت بیشتری به بیرون رانده میشود.
2.2.6 – پمپ پیچوار یا اسکرو (Screw Pump)
– پمپ پیچی مدلی از پمپ جابجایی مثبت است که با استفاده از یک تا چند پیچ سیال را در امتداد محور جابجا میکند. این روش، از زمان قدیم برای صنایع کاربردی، آبیاری، کشاورزی و… مورد استفاده قرار میگرفته است.
مزایا و معایب پمپ جابجایی مثبت:
| مزایا | معایب |
| پمپ جابجایی مثبت | |
| جریانی که ایجاد میکند مقطع و پریودیک است. اگر در امتداد لوله خروجی انسداد وجود داشته باشد و یا شیر خروجی بسته باشد، دراثر تراکم زیاد فشار، باعث نابودی پمپ و اتصالات میشود. | میتوان سیالات مختلفی را با آنها پمپاژ کرد (سیالات همراه با گاز، اسید، سیالات بهداشتی و صنعتی و...) فشار ایجاد شده آنها تحت تاثیر ارتفاع نبوده و در تمام مسیر فشار ثابت میباشد. نیاز به آب بندی ندارد |
کاربرد پمپ جابجایی مثبت:
پمپهای جابجایی مثبت، بدلیل مکانیزم خاص‌شان بیشتر برای سیالات با ویسکوزیته بالا بکار میروند، همچنین برای کاربریهایی که نیاز به فشار بالا دارد، اما با وجود کاهش جریان، بازدهی آن تحت تاثیر قرار نگیرد و در تمامی مسیر انتقال فشار ثابت بماند، بسیار مناسبند.
با وجود اینکه پمپهای سانتریفیوژ بدلیل راحتی و دردسترس بود کاربرد بیشتری دارند، اما در جاهایی که پمپهای سانتریفیوژ قادر به انجام کار نیبستند پمپهای جابجایی مثبت به کمک ما میایند و میتوانند به راحتی، کارهای سخت را انجام دهند.
همانگونه که پیشتر گفتیم پمپهای جابجایی مثبت برای انتقال سیالات با ویسکوزیته بالا مناسبند، مانند: روغنهای غلیظ، اسلاری، لجن، خمیرها و… . همچنین بدلیل داشتن صافی داخلی، بخصوص در مدلهایی مثل پیش رونده خلاء، این پمپها برای انتقال سیالات همراه با مقادیر زیادی مواد جامد معلق، مانند تخلیه آبهای زیرزمینی یا لجنهای نفتی، بسیار مناسبند.
علاوه بر این، مدلهایی مانند پیچی و پره‌ای، برای انتقال سیالات تمیزتر مانند انواع سوخت و روغنهای روانکاری ایده‌آل اند.
بطورکلی پمپهای جابجایی مثبت، نسبت به پمپهای سانتریفیوژ سرعت پایین‌تری دارند، حال در مدلهای روتاری، همچون، لوب، پیش برنده خلاء و پمپ پیش رس، که پمپ چمبر بزرگتری دارد و میتواند یک جریان هموار ایجاد کنند، برای سیالاتی که به برش حساسند مناسبند، مانند زیتون که نباید تحت فشار و له شدگی قرار گیرد، یا چسب که نباید حالت چسبندگی خود را از دست بدهد، و یا ژل‌ها که نیاز هست حالت ژله‌ایشان حفظ شود.
مقایسه پمپ سانتریفیوژ و پمپ جابجایی مثبت:
| ویژگی | پمپ سانترفیوژ | پمپ جابجایی مثبت |
| مکانیسم | پروانه نیروی گرفته شده از موتور را به سیال منتقل میکند و باعث انتقال آن به نقطه تخلیه میشود (با ایجاد فشار جریان ایجاد میکند). | میزان معینی از سیال را محبوس میکند و آن را از نقطه مکش به نقطه تخلیه هُل میدهد (با ایجاد جریان فشار تولید میکند) |
| عملکرد | میزان آبدهی (نرخ جریان) وابسته به میزان فشار (ارتفاع) است. | در هر سیکل، نرخ جریان در تمامی مسیر (فشارهای مختلف) ثابت است. |
| ویسکوزیته | نمیتواند سیالات با ویسکوزیته بالا را منتقل کند و نرخ جریان با افزایش ویسکوزیته کاهش میابد. | به راحتی ویسکوزیته‌های بالا را منتقل میکند و با افزایش ویسکوزیته نرخ جزیان افزایش میابد. |
| بازدهی | در فشارهای خاصی حداکثر بازدهی را دارد، اما در قبل و بعد از آن بازدهی افت قابل توجهی میکند. فشارهای بالاتر نقطه پیک، پمپ بخوبی عمل نمیکند و ممکن است موجب خرابی یا کاویتاسیون شود. | بازدهی زیاد وابسته به فشار نیست، اما هر عاملی که موجب افزایش فشار شود، بازدهی را هم افزایش میدهد. میتواند در هر نقطه‌ای از فشاری بدون خرابی و یا کاهش بازدهی کار کند. |
| ایجاد مکش | مدلهای استاندارد، نمیتوانند نیروی مکش ایجاد کنند، با این حال مدل های خودمکش آن هستند که میتوانند نیروی مکش را در خطوط یکطرفه (بدون برگشت) ایجاد کنند. | با گردش هر سیکل در بخش ورودی، یک نیروی مکش ایجاد میکند که باعث کشیده شدن سیال به درون پمپ میشود. |
| خرابی | در موتورهای پرسرعت، میتواند باعث برشخوردگی سیال شود که برای مایعاتی که به برش خوردن حساسند مناسب نیست. | از آنجایی که سرعت کارکرد موتور پایین است احتمال برش خوردن هم پایین بوده و برای مایعات حساس مناسب است. |
تفاوت پمپ سانتریفیوژ و پمپ جابجایی مثبت با منحنی:
انواع سیستم اتوماتیک پمپ:
- مخزن انبساط
- کلید اتوماتیک
- تابلو فرمان (تابلوبرق)
تفاوت ست کنترل، منبع و تابلوبرق:
پمپهایی که با ست کنترل اتوماتیک شده اند، مقرون به صرفه‌تر بوده و هزینه کمتری نیاز دارند، اما در این مدل به دلیل داشتن کلید استارت اتوماتیک، با هربار باز و بسته کردن شیر آب، کلید، پمپ را روشن و خاموش میکند و باعث استهلاک پمپ میشوند. در مصارفی که مصرف آب زیاد است، این سیستم اصلا توصیه نمیشود.
برای مصارف بالای آب، پمپ با منبع انبساط پیشنهاد میشود، که در این روش اندازه منبع مورد نیاز، رابطه مستقیمی با تعداد واحدها و میزان آب مصرفی دارد. با اینحال، این سیستم با وجود به صرفه بودنش در ابتدا، بیش از سایر روشها نیاز به سرویس و نگهداری کردن دارد، و در بلندمدت نیازمند صرف هزینه بیشتری است.
پمپ با تابلو برق یکی از بهترین و پیشرفته‌ترین سیستمهای اتوماتیک کردن پمپ آب است، که در این روش دیگر با هربار باز کردن شیر آب پمپ با تمام توان خود شروع به کار نمیکند و با تنظیم تابلوبرق و تعریف درجات میزان مصرف، تنها برای جبران افت فشار آب به همان میزان تعریف شده پمپ را به گردش در می‌آورد و باعث میشود عمر پمپ و سیستم آبرسانی بسیار بالا رود. با این حال سیستم تابلو فرمان از همه مدلهای دیگر گرانتر است ولی دیگر هزینه‌های نگهداری و سرویس کردن را ندارد.
حباب زایی (کاویتاسیون) چیست؟
حباب‌زایی یکی از خطرناکترین مشکلاتی است که ممکن است برای یک پمپ پیش آید، و علت آن کاهش فشار آب، کمتر از فشار بخار آب در همان دما است که موجب میشود آب در آن نقطه به شکل بخار در آید و به سمت نقطه‌ای که فشار بیشتر است حرکت کند، حال اگر در نققطه دوم فشار بقدر کافی زیاد باشد که حبابهای ایجاد شده بتوانند دوباره به مایع تبدیل شوند، باعث میشود ذرات مایع در آن نقطه منحرف شده و با سرعت بسیار زیادی به اطراف بخصوص پره‌ها برخورد کنند.
کاویتاسیون از آن جهت خطرناک است که باعث خوردگی و ایجاد حفره در پره‌ها میشود و پس از مدتی پره‌ها را از بین میبرد. اما در مراحل اولیه قابل تشخیص بوده، و صدایی که برخورد ذرات آب با قسمتهای داخلی پمپ ایجاد میکند خاص و شبیه برخورد گلوله به سطحی فلزی است. خوب است بدانید در مراحل پیشرفته این صداهای منقطع، دائمی میشوند و لرزش‌های پمپ به شدت افزایش یافته و راندمان آن خیلی پایین می‌آید.
تعاریف و مشخصات پمپ:
توان (قدرت) چیست؟
به میزان نیرویی که پمپ میتواند تولید کند و بصورت نیروی مکانیکی به سیال انتقال دهد، “توان پمپ” میگویند، که برحسب اسب بخار (HP) یا کیلووات (KW) محاسبه میشود.
حداکثر دبی (حداکثر آبدهی) چیست؟
یکی از مشخصات مهم در انتخاب پمپ است و به میزان ظرفیت یک پمپ در انتقال آب میگویند. در ارتفاع صفر و در دهانه خروجی، که پمپ بیشترین آبدهی را دارد “حداکثر دبی” (Max Q) نام دارد، و برحسب لیتر بر دقیقه (L/min) و یا مترمکعب بر ساعت (M3/H) محاسبه میگردد.
حداکثر ارتفاع پمپ (ماکزیمم هِد) چیست؟
یکی دیگر از مهمترین مشخصات در انتخاب پمپ است که مقدار “حداکثر ارتفاع” (Max Head) برابر است با جایی که پمپ قرار دارد (ارتفاع صفر) تا بالاترین نقطه‌ای که پمپ میتواند آب را پمپاژ کند. همچنین به حداکثر ارتفاع، میزان فشار پمپ نیز میگویند و برحسب متر (M) محاسبه میشود.
قطر ورودی لوله چیست؟
به اندازه قطر لوله ورودی پمپ میگویند و معمولا برحسب اینچ (Inch) محاسبه میشود.
قطر خروجی لوله چیست؟
به اندازه قطر لوله خروجی پمپ میگویند که معمولا برحسب اینچ (Inch) بوده از آنجایی که با میزان آبدهی رابطه مستقیم دارد عامل بسیار مهمی است.
مشخصات الکتریکی انواع پمپ:
مشخصات الکتریکی یک پمپ خود شامل چند ویژگی است، از جمله میزان آمپر مصرفی، ولتاژ، سه فاز و یا تکفاز بودن پمپ و فرکانس!
که بسته به نوع سیم کشی پمپ میتواند سه فاز / تکفاز باشد، و معمولا پمپهای خانگی همگی تکفاز بوده (220ولت) و در مصارف صنعتی سه فاز (380ولت) میباشند.
نکته 1 : توجه فرمایید که ارتفاع با آبدهی رابطه عکس دارد، و با افزایش ارتفاع، آبدهی کاهش میابد؛ درنتیجه در نقطه حداکثر ارتفاع، آبدهی به نزدیکی “صفر” میرسد. پس باید پمپی را انتخاب کنید که حداکثر ارتفاعش از ارتفاعی که نیاز دارید بیشتر باشد. بطور مثال، اگر شما نیاز دارید که آب تا ارتفاع 18 متری پمپاژ شود، پس باید پمپی را انتخاب کنید که حداکثر ارتفاع آن 20متر میباشد.
نکته 2 : فرکانس برق ایران 50Hz است و تمامی پمپهایی که در ایران تولید و یا وارد میشوند نیز 50هرتز میباشند. دانستن این نکته برای نسب تابلوبرق و تنظیم آن مهم است. (در کشورهایی مثل کشورهای اتحادیه اروپا برق 60 هرتز میباشد)
منحنی عملکرد انواع پمپ و چگونگی تفسیر آن:
