مقالات

پمپ سانتریفیوژ (گریز از مرکز) چیست؟

Centrifugal pump

پمپ گریز از مرکز (سانتریفیوژ) یکی از پرکاربردترین انواع پمپ ها در صنعت است. این پمپ ها به دلیل ساختار ساده، کارایی بالا، نیاز به تعمیر و نگهداری کمتر و هزینه کمتر در مقایسه با سایر انواع پمپ ها، بسیار محبوب هستند.

نوع پروانه در پمپ گریز از مرکز به اشکال و شیب های مختلفی می تواند باشد. پروانه های با شیب بالا برای ایجاد فشار بالا و جریان کمتر مناسب هستند، در حالی که پروانه های با شیب کمتر برای ایجاد جریان بالا و فشار کمتر مناسب هستند.

نوع پوسته نیز می تواند متفاوت باشد. پوسته های با دیواره های ضخیم برای جلوگیری از انعکاس جریان و افزایش کارایی پمپ مناسب هستند.

جهت جریان مایع نیز می تواند در پمپ گریز از مرکز متفاوت باشد. در برخی از پمپ ها، جریان مایع به صورت عمودی و در برخی دیگر به صورت افقی است.

تعداد طبقات نیز می تواند در پمپ های گریز از مرکز متفاوت باشد. پمپ های یک طبقه برای جریان کم و فشار بالا مناسب هستند، در حالی که پمپ های چند طبقه برای جریان بالا و فشار کمتر مناسب هستند.

بسته به نوع و گرانروی مایع انتقالی، پروانه پمپ گریز از مرکز می تواند از نوع باز، نیمه باز یا بسته باشد.

پروانه باز از تعدادی پره بدون داشتن صفحه جانبی یا نوارهای تقویتی تشکیل شده است. این نوع پروانه بیشتر برای استفاده در لجن کش ها در لایروبی مورد استفاده قرار می گیرد.

پروانه های نیمه باز برای انتقال سیالات لزج مانند فاضلاب، خمیر کاغذ، محلول شکر و غیره به کار می روند. در این نوع پروانه، پره ها از یک طرف به وسیله صفحه ای به نام لفافه بسته شده اند که به منظور به حداقل رساندن انسداد پروانه، تعداد پره ها کم و طول آنها بلند در نظر گرفته می شود.

در پروانه بسته، پره های پروانه بین دو صفحه لفافه قرار می گیرند. این پمپ ها برای انتقال مایعاتی که گرانروی آنها کم است، مانند آب،   استفاده می شوند و بسته به نوع سیال از جنس های متفاوتی در ساختمان آنها استفاده می شود. پروانه های بسته راندمان بالاتری نسبت به پروانه های باز و نیمه باز دارند.

پمپ های گریز از مرکز بر اساس نوع ورود مایع به پروانه، به دو نوع تک مکشه و دو مکشه تقسیم می شوند.

در پمپ های تک مکشه، سیال از یک طرف وارد چشمه مکش پمپ می شود و همین موضوع باعث می شود نیروی محوری به پمپ وارد شود. این موضوع می تواند باعث عدم تعادل هیدرولیکی محوری در پمپ شود، اما با افزودن رینگ به قسمت های مشخصی از پروانه، امکان بالانس کردن نیروی محوری فراهم می شود.

در پمپ های دو مکشه، سیال به طور همزمان از دو مجرای مکش وارد مرکز پره می شود. بنابراین ساختمان پمپ و پروانه در این حالت کاملاً متقارن است و تعادل موجود در پمپ های دو مکشه سبب می شود برای پمپاژ آب با ظرفیت بالا، عملکرد بهتری نسبت به پمپ های تک مکشه داشته باشند.

در کاربردهایی که نیاز به پمپاژ با ظرفیت بالا وجود دارد، پمپ های دو مکشه معمولاً انتخاب مناسبی هستند.

با توجه به جهت جریان مایع، پروانه پمپ های سانتریفیوژ به سه دسته تقسیم می شوند که شامل پروانه با جریان شعاعی، پروانه با جریان محوری و پروانه با جریان مختلط هستند.

در پروانه با جریان شعاعی، سیال در جهت محور وارد پروانه و در جهت شعاعی (عمود بر محور)از آن خارج می شود. این نوع پروانه برای مواردی که نیاز به هد بالا و دبی کم باشد، استفاده می شود.

در پروانه با جریان محوری، نیروی گریز از مرکز برای تولید فشار دخالتی ندارد. در این پمپ قسمت اعظم فشار مایع را نیروی پرتاب پره های پروانه تامین می کند. قطر پروانه در خروجی و ورودی با هم یکسان است و جریان در جهت محور وارد و در همان جهت نیز خارج می شود.  در مواردی که به دبی بالا و هد پایین نیاز داشته باشیم، از این نوع پروانه ها استفاده می شود.

در پروانه با جریان مختلط، توپی پروانه مخروطی شکل است. جریان در جهت محور وارد پروانه گشته و در جهتی که زاویه ای با محور می سازد، از آن خارج می شود. می توان گفت این پروانه ها حالتی ما بین پروانه با جریان شعاعی و جریان محوری می باشند و برای ایجاد فشارها و دبی های متوسط به کار برده می شوند.

پمپ های سانتریفیوژ از نظر نوع پوسته به دو دسته حلزونی و افشانی تقسیم می شوند.

در پمپ های حلزونی، پوسته حلزونی یا پیچکی شکل طوری ساخته شده که کانال آن در جهت گردش پروانه به صورت تدریجی باز می شود. سپس با افزایش سطح مقطع، سرعت شیپوره محفظه حلزونی کاهش یافته و فشار دینامیکی به فشار استاتیکی تبدیل می شود. پمپ های حلزونی برای پمپاژ مایعات با دبی کم و فشار بالا مناسب هستند.

در پمپ های افشاننده(افشانی)، پروانه به وسیله پره های ثابت به نام پره های راهنما احاطه شده است. پره های راهنما بر روی پوسته سوار هستند و با دور شدن از مرکز، از همدیگر بازتر می شوند. به دلیل اینکه مقطع جریان تدریجاً افزایش می یابد، سرعت مایع کاهش و فشار آن افزایش می یابد. پمپ های افشاننده برای پمپاژ مایعات با دبی بالا و فشار پایین مناسب هستند.

این پمپ ها از لحاظ تعداد برش پوسته به دو دسته تقسیم می شوند:

پوسته یکپارچه و پوسته چند تکه.

در پوسته یکپارچه، بدنه اصلی اغلب پمپ های سانتریفیوژ یک طبقه به صورت یکپارچه ریخته می شود. سپس به منظور سوار کردن پروانه و قطعات داخلی پمپ، معمولاً دو طرف یا حداقل یک طرف پوسته باز است و به وسیله درپوش های جلو و عقب، با استفاده از پیچ و مهره بسته می شود.

در پوسته چند تکه، پوسته در جهت های مختلفی می تواند برش داشته باشد. اگر صفحه برش در امتداد محور باشد، پوسته را با برش افقی گویند. زیرا هر دو دهانه ورودی–خروجی در یک نیمه پوسته واقع هستند. سپس نیمه دیگر را برای بازرسی و تعمیرات داخلی پمپ، بدون بر هم زدن یاتاقان ها و لوله ها می توان برداشت. اگر صفحه برش در امتداد قائم باشد، پوسته را  برش قائم  و در صورتی که پوسته به وسیله دو صفحه متقاطع در امتداد شعاع های پوسته برش بخورد پوسته را  برش اریب  گویند.

تعداد طبقات پمپ گریز از مرکز می تواند یک طبقه یا چند طبقه باشد.  در پمپ یک طبقه، تنها یک پروانه روی محور نصب شده است و به این دلیل تک پروانه نامیده می شود. این نوع پمپ بیشتر برای مواردی که ارتفاع خروجی(هد) کم یا متوسط مورد نظر است، استفاده می شود.

اما در پمپ های چند طبقه، تعدادی پروانه به طور متوالی روی یک محور نصب شده اند و محفظه رانش هر پمپ به مجرای مکش پمپ بعدی مرتبط است. این پمپ ها قادرند آب را تا ارتفاع نسبتاً زیادی پمپاژ کنند و فشار قابل توجهی را تأمین کنند. با وجودی که همه پروانه ها به یک محور واحد متصل شده اند و در داخل یک بدنه واقع شده اند، هر مرحله را می توان یک پمپ مجزا در نظر گرفت.

مزایای استفاده از پمپ گریز از مرکز (سانتریفیوژ) شامل ساختار و روش تولید ساده، قیمت ارزان، تولید فشار یکنواخت، هزینه تعمیر و نگهداری پایین، تنوع بسیار زیاد و امکان تغییر در عملکرد آنها با تراشیدن پروانه است.

اما معایب استفاده از پمپ گریز از مرکز(سانتریفیوژ) اول هد پایین است که برای رفع این مشکل از سری کردن پمپ ها استفاده می کنیم و عیب دوم در دبی های بالا با افت سریع راندمان مواجه می شویم، عیب سوم نیاز به آب بندی دارند، عیب چهارم امکان پمپ کردن سیالات با ویسکوزیته بالا به صورت موثر را ندارند و بازدهی بالا در محدوده کمی از عملکرد پمپ وجود دارد.

مهر پمپ ماندگار صنعت 

بخش تحقیقات

MPMS