عملکرد پمپ گریز از مرکز به چه صورت است؟

برای اینکه بتوانیم درک درستی از نحوه عملکرد پمپ گریز از مرکز داشته باشیم، ابتدا لازم است تعریف دقیقی از این دستگاه ارائه دهیم. پمپ گریز از مرکز در واقع نوعی توربوماشین محسوب می‌شود که برای به حرکت درآوردن سیال نیازمند انرژی مکانیکی است. این انرژی معمولاً توسط یک موتور الکتریکی (محرکه) تأمین می‌شود.

موتور، انرژی الکتریکی را دریافت کرده و آن را به انرژی مکانیکی تبدیل می‌کند، سپس این انرژی از طریق محور به پروانه منتقل می‌شود و در نهایت باعث افزایش سرعت و فشار سیال داخل پمپ می‌گردد. در نتیجه، سیال با دبی مشخص و در فشار یا ارتفاع معین از پمپ خارج می‌شود. در این مقاله از شرکت بین‌المللی نوین پمپ برسام قصد داریم ساختمان، اجزا و نحوه عملکرد پمپ گریز از مرکز را به صورت جامع بررسی کنیم.

پمپ گریز از مرکز چیست؟

پمپ‌های گریز از مرکز یکی از پرکاربردترین و شناخته‌شده‌ترین انواع پمپ‌ها در صنایع مختلف هستند. این پمپ‌ها بر اساس اصل نیروی گریز از مرکز کار می‌کنند. زمانی که پروانه استیل پمپ شروع به چرخش می‌کند، سیال از قسمت مرکزی پروانه (چشم پروانه) وارد شده و به دلیل حرکت دورانی پروانه، به سمت دیواره‌های بیرونی پرتاب می‌شود. این انتقال باعث افزایش انرژی سیال، افزایش فشار و در نتیجه خروج آن از پمپ می‌گردد.

ساختار اصلی پمپ‌های گریز از مرکز شامل دو بخش اساسی است:

1. ایمپلر (Impeller) یا همان پروانه، که وظیفه انتقال انرژی مکانیکی به سیال را بر عهده دارد و به وسیله یک شفت به موتور متصل است.
2. پوشش یا حلزونی (Casing/Volute) که به شکل محفظه‌ای مارپیچی اطراف پروانه قرار گرفته و علاوه بر هدایت سیال، نقش مهمی در تبدیل انرژی جنبشی به انرژی فشاری ایفا می‌کند.

ساختمان پمپ گریز از مرکز

از نظر طراحی، پمپ‌های گریز از مرکز استیل معمولاً به صورت افقی ساخته می‌شوند، اما در برخی کاربردها نوع عمودی آن‌ها نیز مورد استفاده قرار می‌گیرد. این پمپ‌ها می‌توانند یک‌طبقه یا چند‌طبقه باشند.

اجزای اصلی تشکیل‌دهنده پمپ گریز از مرکز عبارتند از:

• محفظه حلزونی شکل: محفظه‌ای که پروانه در آن قرار می‌گیرد و جریان سیال را هدایت می‌کند.
• پروانه (ایمپلر): بخش کلیدی پمپ که انرژی مکانیکی را به سیال منتقل می‌کند.
• لوله مکش و لوله رانش: ورودی و خروجی پمپ که معمولاً به صورت یکپارچه با محفظه ریخته‌گری شده‌اند.
• محور (شفت): پروانه بر روی این محور نصب می‌شود و حرکت خود را از موتور دریافت می‌کند.
• سیستم آب‌بندی (محفظه و نوارهای آب‌بندی): برای جلوگیری از نشتی سیال در ناحیه‌ای که محور از محفظه خارج می‌شود.
• یاتاقان‌ها: وظیفه تحمل بارهای شعاعی و محوری را دارند و معمولاً به کمک گریس یا روغن روانکاری می‌شوند.
• کوپلینگ: در صورتی که موتور و پمپ به صورت جدا نصب شوند، کوپلینگ دو محور را به هم متصل می‌کند.
• الکتروموتور: منبع اصلی انرژی که شفت پمپ را به حرکت در می‌آورد.
• فن خنک‌کننده: در انتهای موتور قرار دارد و با گردش خود مانع از افزایش بیش از حد دمای موتور و بروز آسیب یا آتش‌سوزی می‌شود.
• شاسی و پایه‌ها: مجموعه پمپ و موتور روی یک شاسی نصب می‌شوند تا از لرزش و ارتعاش جلوگیری شود.

نحوه عملکرد پمپ گریز از مرکز

فرآیند کارکرد این پمپ را می‌توان مرحله به مرحله توضیح داد:

1. تبدیل انرژی الکتریکی به مکانیکی: موتور الکتریکی با اتصال به برق (تک‌فاز یا سه‌فاز، که سه‌فاز رایج‌تر است) شروع به کار می‌کند. جریان برق در سیم‌پیچ‌های مسی استاتور یک میدان مغناطیسی دوار ایجاد می‌کند. این میدان باعث چرخش روتور و در نتیجه محور پمپ می‌شود.
2. انتقال حرکت به پروانه: محور پمپ به پروانه متصل است. با چرخش محور، پروانه نیز شروع به دوران می‌کند.
3. ایجاد نیروی گریز از مرکز: پروانه با چرخش خود، فشار در مرکز پروانه (محل ورود سیال) را کاهش می‌دهد. این کاهش فشار موجب مکش سیال از لوله ورودی به درون پمپ می‌شود.
4. افزایش فشار و سرعت سیال: سیال واردشده بین پره‌های پروانه، تحت تأثیر نیروی گریز از مرکز با سرعت زیاد به سمت بیرونی پروانه پرتاب می‌شود.
5. تبدیل سرعت به فشار در محفظه حلزونی: سیال پرسرعت وارد محفظه حلزونی استیل شده و در آنجا بخشی از انرژی جنبشی خود را از دست می‌دهد. این کاهش سرعت به افزایش فشار سیال منجر می‌شود.
6. خروج سیال با دبی و هد مشخص: در نهایت سیال فشرده‌شده از طریق لوله خروجی پمپ رانده می‌شود و به شبکه یا سیستم لوله‌کشی منتقل می‌گردد.

جمع‌بندی

پمپ‌های گریز از مرکز به دلیل ساختار ساده، کارایی بالا و قابلیت استفاده در شرایط مختلف، یکی از پرمصرف‌ترین تجهیزات در صنعت و مصارف خانگی به شمار می‌روند. این پمپ‌ها در سیستم‌های آبرسانی، صنایع نفت و گاز، پتروشیمی، نیروگاه‌ها و حتی تأسیسات ساختمانی کاربرد گسترده‌ای دارند.

درک ساختمان و نحوه عملکرد این پمپ‌ها به ما کمک می‌کند تا هنگام انتخاب، نصب و نگهداری آن‌ها تصمیمات بهتری بگیریم و از بروز مشکلات احتمالی جلوگیری کنیم.

سوالات متداول درباره عملکرد پمپ گریز از مرکز به چه صورت است؟

۱. پمپ گریز از مرکز چگونه کار می‌کند؟
این پمپ با استفاده از پروانه‌ای که توسط موتور به حرکت در می‌آید، انرژی مکانیکی را به سیال منتقل می‌کند. سیال از مرکز پروانه وارد شده و تحت نیروی گریز از مرکز به بیرون پرتاب می‌شود. سپس در محفظه حلزونی انرژی جنبشی آن به فشار تبدیل می‌شود و از پمپ خارج می‌گردد.

۲. تفاوت پمپ‌های یک‌طبقه و چند‌طبقه چیست؟
در پمپ یک‌طبقه تنها یک پروانه وجود دارد و برای ارتفاع (هد) کم تا متوسط استفاده می‌شود. در پمپ چند‌طبقه چند پروانه به صورت سری قرار دارند که می‌توانند فشار یا هد بسیار بیشتری ایجاد کنند.

۳. چرا پمپ گریز از مرکز نیاز به هواگیری دارد؟
چون این پمپ‌ها قابلیت مکش ذاتی ندارند، برای شروع به کار باید داخل لوله مکش و محفظه پمپ پر از سیال شود. در غیر این صورت پروانه در هوا می‌چرخد و مکش ایجاد نمی‌کند.

۴. چه عواملی بر راندمان پمپ گریز از مرکز تأثیر می‌گذارند؟
عواملی مانند طراحی پروانه، سرعت دوران، وضعیت یاتاقان‌ها و آب‌بندی، نوع سیال (چگالی و ویسکوزیته) و شرایط نصب بر راندمان پمپ اثرگذارند.

۵. عمر مفید یک پمپ گریز از مرکز چقدر است؟
با نگهداری و سرویس صحیح (روانکاری، تراز بودن شاسی، آب‌بندی مناسب)، این پمپ‌ها می‌توانند سال‌ها بدون مشکل کار کنند. فرسایش پروانه، خوردگی و خرابی یاتاقان‌ها از عوامل کاهش عمر مفید آن‌ها هستند.

۶. کاربردهای اصلی پمپ گریز از مرکز کدام‌اند؟
این پمپ‌ها در آبرسانی شهری و صنعتی، سیستم‌های سرمایش و گرمایش، صنایع نفت و گاز، پتروشیمی، کشاورزی، نیروگاه‌ها و مصارف خانگی مورد استفاده قرار می‌گیرند.

۷. چگونه می‌توان ظرفیت (دبی) و هد پمپ مناسب را انتخاب کرد؟
باید ابتدا نیاز سیستم (دبی موردنیاز و ارتفاع یا فشار لازم) مشخص شود. سپس با استفاده از منحنی مشخصه پمپ و مشاوره با متخصص، مدل مناسب انتخاب می‌شود.