پمپ سانتریفیوژ Centrifugal Pump
پمپ سانتریفیوژ، که به نام پمپ گریز از مرکز نیز شناخته می‌شود، یکی از پرکاربردترین و اساسی‌ترین تجهیزات در صنایع مختلف است. در میان انواع پمپ‌های صنعتی، پمپ سانتریفیوژ جزو کاربردی‌ترین آنها است که بر خلاف پمپ هوادهی با استفاده از نیروی گریز از مرکز سیالات را بین سیستم های مورد نظر جا به جا می‌کند. این پمپ‌ها با استفاده از نیروی گریز از مرکز، مایعات را به حرکت درمی‌آورند و به واسطه طراحی خاص خود، توانایی پمپاژ سیالات با فشار و دبی‌های متفاوت را دارند.
نحوه ی عملکرد و آبدهی پمپ سانتریفیوژ باعث شده یکی از پرکاربردترین پمپ ها در صنایع مختلف به شمار آیند. یک ویژگی منحصر به فرد آن اینست که همواره مقدار مشخصی از دبی آب را در یک فشار ثابت تامین می نماید که نتیجه ی این امر منجر به افزایش حجم و فشار آب مصرفی مورد نیاز می گردد. این ویژگی منجر می‌شود هنگامی که مجرای تخلیه سیال مسدود یا دچار گرفتگی شد، فشار زیادی به پمپ وارد نشده و موتور پمپ را از کار نندازد.
پمپ گریز از مرکز نوعی وسیله مکانیکی است که برای انتقال مایعاتی مانند آب یا سایر سیالات از طریق تبدیل انرژی جنبشی چرخشی به انرژی هیدرودینامیکی استفاده می‌شود.
نحوه عملکرد پمپ سانتریفیوژ
پمپ سانتریفیوژ در دسته پمپ‌های دینامیکی قرار دارد که برای انتقال سیال، از پروانه استفاده می‌کند؛ این پمپ شامل یک یا چند پروانه است که با سرعت بالا به وسیله الکتروموتور به چرخش درمی‌آید در این پمپ، پروانه انرژی را از الکتروموتور دریافت کرده و آن را به سیال منتقل می‌کند. مایعات از طریق ورودی پمپ وارد محفظه می‌شوند و با چرخش پروانه، سرعت و فشار آنها افزایش می‌یابد. این افزایش فشار باعث می‌شود مایعات از خروجی پمپ خارج شوند. طراحی محفظه به گونه‌ای است که با باریک‌تر شدن مسیر ورود مایع، سرعت آن افزایش یابد و در نهایت به خروجی هدایت شود.
اجزای اصلی پمپ سانتریفیوژ
- پروانه: بخش کلیدی پمپ که انرژی را به مایع منتقل می‌کند.
- شفت یا روتور: محور چرخاننده پروانه.
- یاتاقان: به عنوان تکیه‌گاه‌های اصلی برای شفت عمل می‌کنند.
- محفظه: فضایی که مایع در آن وارد و خروجی می‌شود.
- لوله‌های مکش و تخلیه: برای ورود و خروج مایعات.
انواع پمپ سانتریفیوژ
پمپ های سانتریفیوژی یا گریز از مرکز را با توجه به نوع جریان، تعداد مراحل، نوع حلزونی، تعداد مکش و جهت محور تقسیم‌بندی می‌کنند که تفکیک آن به صورت زیر است:
- انواع پمپ سانتریفیوژ بر اساس نوع جریان:
پمپ جریان محوری
پمپ سانتریفیوژ محوری، که به عنوان پمپ جریان محوری نیز شناخته می‌شود، نوعی از پمپ‌های دینامیکی است که برای انتقال مایعات با دبی بالا و فشار پایین طراحی شده است. این پمپ‌ها به طور عمده در صنایع مختلف برای کاربردهایی که نیاز به جابجایی حجم زیادی از مایعات دارند، استفاده می‌شوند.
نحوه عملکرد پمپ جریان محوری
در پمپ‌های جریان محوری، سیال به صورت موازی با محور پروانه وارد پمپ می‌شود و پس از عبور از پره‌های پروانه، به همان جهت خارج می‌شود. این طراحی باعث می‌شود که پمپ فشار کمی تولید کند، اما توانایی تولید دبی بسیار بالایی دارد. پروانه‌های این پمپ‌ها معمولاً دارای سه تا چهار پره هستند که به صورت افقی در داخل لوله قرار دارند.
پمپ سانتریفیوژ شعاعی
پمپ سانتریفیوژ شعاعی، یکی از انواع پمپ‌های گریز از مرکز است که به دلیل طراحی خاص خود، برای انتقال مایعات با فشار بالا و دبی پایین مناسب می‌باشد. این نوع پمپ به طور گسترده در صنایع مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرد.
نحوه عملکرد
در پمپ‌های شعاعی، مایع به صورت موازی با محور پروانه وارد پمپ می‌شود و پس از چرخش پروانه، با زاویه 90 درجه نسبت به محور، از آن خارج می‌شود. این طراحی باعث افزایش سرعت و فشار سیال می‌شود. پروانه‌ها معمولاً از نوع بسته، نیمه‌باز یا باز هستند که انتخاب آنها بسته به نوع سیال و شرایط عملیاتی متفاوت است.
کاربردها
پمپ‌های سانتریفیوژ شعاعی در صنایع مختلف کاربرد دارند:
- صنایع شیمیایی: برای جابجایی مایعات شیمیایی.
- کشاورزی: در سیستم‌های آبیاری و انتقال آب.
- سیستم‌های تصفیه آب: در فرآیندهای تصفیه فاضلاب.
- صنایع نفت و گاز: برای انتقال سیالات در خطوط لوله.
به طور کلی، انتخاب مناسب یک پمپ سانتریفیوژ شعاعی بستگی به نیاز خاص کاربری، فشار مورد نیاز و نوع سیال دارد.
پمپ سانتریفیوژ ترکیبی
پمپ سانتریفیوژ ترکیبی، نوعی از پمپ‌های گریز از مرکز است که ویژگی‌های پمپ‌های محوری و شعاعی را در خود دارد. این نوع پمپ برای جابجایی مایعات با دبی بالا و فشار متوسط طراحی شده و به دلیل ساختار خاص خود، می‌تواند در شرایط مختلف عملکرد بهینه‌ای داشته باشد.
نحوه عملکرد
در پمپ سانتریفیوژ ترکیبی، سیال به صورت محوری وارد پروانه می‌شود و سپس با نیروی گریز از مرکز ناشی از چرخش پروانه، به سمت بیرون کشیده می‌شود. جریان خروجی در این پمپ به صورت زاویه‌دار و بین افقی و عمودی است. این طراحی اجازه می‌دهد که پمپ بتواند همزمان دبی بالایی را با فشار مناسبی تولید کند
به طور کلی، انتخاب پمپ سانتریفیوژ ترکیبی بستگی به نیاز خاص کاربری، فشار مورد نیاز و نوع سیال دارد. این پمپ‌ها گزینه‌ای مناسب برای کاربردهایی هستند که نیاز به ترکیب دبی بالا و فشار متوسط دارند.
- انواع پمپ سانتریفیوژ بر اساس نوع تعداد مراحل:
- پمپ سانتریفیوژ یک مرحله ای
- پمپ سانتریفیوژ چند مرحله ای
پمپ سانتریفیوژ یک مرحله ای
پمپ سانتریفیوژ یک مرحله‌ای، نوعی از پمپ‌های گریز از مرکز است که دارای یک پروانه و یک محفظه می‌باشد. این پمپ‌ها به دلیل طراحی ساده و کارایی بالا، در بسیاری از صنایع و کاربردها مورد استفاده قرار می‌گیرند. در پمپ‌های تک مرحله‌ای، یک پروانه درون یک محفظه و بر روی شفت قرار دارد، این مدل پمپ‌ها کاربرد گسترده و راندمان بالایی دارند. از مزایای این مدل پمپ‌ها این است که می‌تواند به‌صورت افقی، عمودی، تک مکشه یا دو مکشه باشد.
نحوه عملکرد
در پمپ سانتریفیوژ یک مرحله‌ای، مایع از طریق ورودی به چشمی پروانه وارد می‌شود. با چرخش پروانه، نیروی گریز از مرکز باعث افزایش سرعت و فشار مایع می‌شود و آن را به سمت خروجی پمپ هدایت می‌کند. طراحی محفظه به گونه‌ای است که سیال پس از خروج از پروانه، به آرامی به سمت خروجی هدایت شود تا افت فشار کاهش یابد
به طور کلی، پمپ سانتریفیوژ یک مرحله‌ای گزینه‌ای مناسب برای کاربردهایی است که نیاز به دبی بالا و فشار متوسط دارند.
پمپ سانتریفیوژ چند مرحله ای
پمپ سانتریفیوژ چند مرحله‌ای، که به نام پمپ طبقاتی نیز شناخته می‌شود، یکی از انواع پمپ‌های گریز از مرکز است که برای ایجاد فشار بالا و انتقال مایعات در دبی‌های مختلف طراحی شده است. این پمپ‌ها به دلیل ساختار خاص خود، در کاربردهایی که نیاز به هد و فشار بالا دارند، بسیار موثر هستند.
نحوه عملکرد
پمپ‌های چند مرحله‌ای شامل چندین پروانه هستند که به صورت سری بر روی یک شفت یا همان محور نصب شده‌اند. هنگامی که مایع وارد اولین پروانه می‌شود، نیروی گریز از مرکز ناشی از چرخش پروانه باعث افزایش سرعت و فشار آن می‌شود. سپس مایع به مرحله بعدی منتقل می‌شود و این فرآیند تا آخرین مرحله ادامه می‌یابد. در هر مرحله، فشار مایع افزایش می‌یابد و در نهایت از خروجی پمپ خارج می‌شود.
- پمپ سانتریفیوژ بر اساس نوع حلزونی:
- پمپ تک حلزونی
- پمپ دو حلزونی
پمپ سانتریفیوژ تک حلزونی
پمپ سانتریفیوژ تک حلزونی، نوعی از پمپ‌های گریز از مرکز است که دارای یک محفظه حلزونی و یک پروانه می‌باشد. این پمپ‌ها به دلیل طراحی خاص خود، برای انتقال مایعات با دبی بالا و فشار متوسط مناسب هستند.
نحوه عملکرد
در پمپ‌های تک حلزونی، مایع از طریق ورودی به پروانه وارد می‌شود. با چرخش پروانه، نیروی گریز از مرکز باعث افزایش سرعت و فشار مایع می‌شود. سپس مایع به داخل محفظه حلزونی هدایت شده و از آنجا به سمت خروجی پمپ تخلیه می‌شود. طراحی حلزونی به گونه‌ای است که جریان مایع را به آرامی تغییر جهت می‌دهد و افت فشار را کاهش می‌دهد.
کاربردها
پمپ‌های سانتریفیوژ تک حلزونی در صنایع مختلف کاربرد دارند:
- آبرسانی: برای تأمین آب در سیستم‌های آبیاری و تأمین آب شهری.
- صنایع شیمیایی: برای جابجایی مایعات شیمیایی با دبی متوسط.
- سیستم‌های تهویه مطبوع: برای سیرکوله کردن آب یا مایعات دیگر.
پمپ سانتریفیوژ دو حلزونی
پمپ سانتریفیوژ دو حلزونی، نوعی از پمپ‌های گریز از مرکز است که دارای دو محفظه حلزونی می‌باشد. این پمپ‌ها به دلیل طراحی خاص خود، برای انتقال مایعات با دبی بالا و فشار متوسط تا بالا مناسب هستند و معمولاً در کاربردهایی که نیاز به حفظ یکنواختی جریان دارند، مورد استفاده قرار می‌گیرند.
نحوه عملکرد
در پمپ‌های دو حلزونی، مایع از طریق ورودی به پروانه وارد می‌شود. با چرخش پروانه، نیروی گریز از مرکز باعث افزایش سرعت و فشار مایع می‌شود. سپس مایع به دو محفظه حلزونی هدایت می‌شود که به طور همزمان عمل تخلیه را انجام می‌دهند. این طراحی اجازه می‌دهد تا فشار بیشتری نسبت به پمپ‌های تک حلزونی تولید شود و در نتیجه کارایی بالاتری داشته باشد.
پمپ سانتریفیوژ بر اساس تعداد مکش:
- پمپ تک مکشه
- پمپ دو مکشه
پمپ تک مکشه
پمپ سانتریفیوژ تک مکشه، نوعی از پمپ‌های گریز از مرکز است که دارای یک ورودی برای مکش مایع می‌باشد. این پمپ‌ها به دلیل طراحی ساده و کارایی بالا، در بسیاری از کاربردها مورد استفاده قرار می‌گیرند.
نحوه عملکرد
در پمپ سانتریفیوژ تک مکشه، مایع از طریق یک ورودی به داخل پروانه وارد می‌شود. پروانه با چرخش خود، نیروی گریز از مرکز ایجاد کرده و مایع را به سمت بیرون هدایت می‌کند. این طراحی باعث می‌شود که مایع با فشار بالا از خروجی پمپ خارج شود.
پمپ دومکشه
پمپ سانتریفیوژ دو مکشه، نوعی از پمپ‌های گریز از مرکز است که دارای دو ورودی برای مکش مایع می‌باشد. این طراحی به پمپ این امکان را می‌دهد که سیال را از دو طرف پروانه وارد کند، که در نتیجه ظرفیت و کارایی آن افزایش می‌یابد.
نحوه عملکرد
در پمپ‌های دو مکشه، مایع از دو ورودی در طرفین پروانه وارد می‌شود. با چرخش پروانه، نیروی گریز از مرکز ایجاد می‌شود که باعث افزایش سرعت و فشار مایع می‌گردد. سپس مایع به محفظه حلزونی هدایت شده و از طریق یک خروجی به بیرون تخلیه می‌شود. این طراحی به پمپ اجازه می‌دهد تا در شرایطی که نیاز به دبی بالا و فشار متوسط وجود دارد، عملکرد بهتری داشته باشد.
پمپ سانتریفیوژ بر اساس جهت قرارگیری محور:
- پمپ محور افقی
- پمپ محور عمودی
پمپ سانتریفیوژ محور افقی
پمپ سانتریفیوژ محور افقی، یکی از انواع پمپ‌های گریز از مرکز است که به دلیل طراحی خاص خود، در بسیاری از صنایع مورد استفاده قرار می‌گیرد. این پمپ‌ها دارای شفتی هستند که به صورت افقی نصب می‌شود و به همین دلیل، تعمیر و نگهداری آنها نسبت به پمپ‌های عمودی آسان‌تر است.
نحوه عملکرد
در پمپ‌های سانتریفیوژ محور افقی، مایع از طریق ورودی به پروانه وارد می‌شود. پروانه با چرخش خود نیروی گریز از مرکز ایجاد کرده و مایع را به سمت بیرون هدایت می‌کند. این طراحی باعث افزایش سرعت و فشار مایع می‌شود و در نهایت مایع از خروجی پمپ خارج می‌گردد.
پمپ سانتریفیوژ محور عمودی
پمپ سانتریفیوژ محور عمودی، نوعی از پمپ‌های گریز از مرکز است که با محور عمودی طراحی شده و به دلیل ویژگی‌های خاص خود، در کاربردهای مختلف صنعتی و ساختمانی مورد استفاده قرار می‌گیرد.
نحوه عملکرد
در پمپ‌های سانتریفیوژ محور عمودی، مایع از طریق ورودی به پروانه وارد می‌شود. پروانه با چرخش خود نیروی گریز از مرکز ایجاد کرده و مایع را به سمت بالا هدایت می‌کند. این طراحی به پمپ اجازه می‌دهد تا در ارتفاعات بالا و با فشار مناسب عمل کند. نیروی گریز از مرکز باعث افزایش سرعت و فشار مایع می‌شود و در نهایت مایع از خروجی پمپ تخلیه می‌گردد.
کاربردهای پمپ سانتریفیوژ
- در صنایع غذایی برای انتقال و جابجایی محصولات لبنی رقیق مثل شیر و دوغ
- در صنایع شیمیایی مانند انتقال رنگ های رقیق، هیدروکربن های سبک، سلولز، مواد پتروشیمی
- در صنایع نفت و انرژی جهت پمپاژ نفت خام، دوغاب ها و مواد نفتی سبک.
- کاربردهای کرایوژنیک مانند پمپاژ گاز طبیعی مایع
- کشاورزی جهت پمپاژ و استخراج آب های زیرزمینی در چاه های عمیق و نیمه عمیق، جهت انتقال آب رودخانه ها به زمین های کشاورزی و باغات
- جهت تامین و پمپاژ آب شهری و افزایش فشار آب خانگی
- جهت سیرکوله کردن و به گردش انداختن آب گرم در سیستم های حرارتی و تهویه مطبوع
- در صنایع داروسازی و آرایشی و بهداشتی برای انتقال و جابجایی مواد با ویسکوزیته پایین تا متوسط
- در تاسیسات مکانیکی و سیستم های سرمایش و گرمایش
- در سیستم های اطفا حریق و آتش نشانی ها
- جهت تخلیه و خروج آب گرفتگی ها در محل های سیل گرفته و یا تخلیه آب متجمع مثل استخرها
- مدیریت پسماند و فاضلاب های شهری جهت فرآوری و بازیافت فاضلاب ها
مزایای پمپ سانتریفیوژ
- داشتن ساختمان داخلی ساده
- در دسترس بودن و عرضه زیاد قطعات در بازار
- داشتن جریان خروجی یکنواخت و روان
- هزینه تعمیر و نگهداری پایین تر
- داشتن ابعاد کوچکتر نسبت به سایر پمپ ها
- قابلیت پمپاژ سیالات مختلف از جمله خورنده و خطرناک
- اتلافات کم ناشی از انرژی اصطکاکی
- سر و صدای کم
- عدم نشتی بین محفظه پمپ و موتور به دلیل وجود فاصله بین آنها
- مناسب برای هد کم تا متوسط
معایب پمپ سانتریفیوژ
- عدم توانایی پمپاژ سیالات در فشار بالا (جهت انجام پمپاژ در هد و فشار بالا نیاز به پمپ های طبقاتی است و در نتیجه هزینه گران تمام می شود)
- عدم توانایی پمپاژ و انتقال سیالات با ویسکوزیته بالا
- نیازمندی به آب بندی و مکانیکال سیل
- اعمال بار سنگین و بیش از حد معمول می تواند به اتصالات و کوپلینگ صدمه وارد کند.
- به دلیل پرایمینگ در بعضی پمپ ها امکان ایجاد پدیده کاویتاسیون وجود دارد.