پمپهای پرکاربرد در نیروگاه
پمپ وسیله ای است مکانیکی برای جابجایی و انتقال انواع مایعات که با افزایش فشار، باعث جابجایی مایعات به ارتفاع بالاتر (با افزایش هد) یا حتی پایین تر (حوضچه و یا مخزن) می شود. پمپ ها در صنایع مختلف کاربردهای مختلف و فراوانی دارند. پمپ ها از منابع انرژی مختلفی استفاده می کنند که شامل پمپ ها با کارکرد دستی، برقی، موتورهای درون سوز و نیروی باد می شود پمپ ها دارای اندازه های مختلفی هستند که از سایز میکروسکوپی برای کارهای پزشکی تا پمپ های بزرگ صنعتی را شامل می شود.
به عبارتی دیگر، پمپ انرژی مکانیکی را از یک منبع خارجی مانند موتور گرفته و به سیال مایعی که در حال عبور از آن است منتقل می کند. در نتیجه انرژی سیال پس از خارج شدن از پمپ افزایش می یابد. از پمپ ها برای انتقال و یا جابجایی سیال از یک نقطه به نقطه دیگر در یک سیستم لوله کشی و یا هیدرولیک استفاده می شود پمپ ها دارای انواع مختلفی هستند که هر کدام کاربرد خاصی دارند.
در این مقاله به انواع پمپهای پرکاربرد در نیروگاه می پردازیم.
مشخصات پمپ های جابجایی مثبت :
- با خروجی باز استارت میشوند
- فلو کمی دارند
- فشار زیادی تولید میکنند
- با هر مقاوتی در مسیر دبی ثابتی دارند
- با خروجی بسته فشار و دما به شدت بالا میرود
- عمر کم
- تعمیرات گران قیمت
- آمپر موتور با افت دمای سیال بالا میرود
- توانائی مکش سیال به پمپ تا ارتفاع بالاتر از پمپ را دارند
مشخصات پمپ های سانتریفیوژ :
- با خروجی بسته یا فلو خیلی کم استارت میشوند
- قابلیت فلو زیاد دارند
- فشار خروجی کم و حداکثر 8 بار
- دبی خروجی متناسب با مقاومت مسیر تغییر می کند
- با افت دما شدت جریان موتور کم میشود
- پمپ باید داخل سیال باشد و توانائی مکش سیال را ندارد
نکته :
در دبی برابر اندازه پمپ جابجایی مثبت بزرگتر از اندازه پمپ سانتریفیوژ است.
نمونه پمپ های استفاده شده در یک نیروگاه بخار شرکت زیمنس :
- CWP اصلی : سانتریفیوژ
- CWP کمکی : سانتریفیوژ
- FWP : تلفیقی از جابجائی مثبت و سانتریفیوژ ( دارای فلو وفشار زیاد )
- پمپ کمکی روغن فید پمپ : جابجائی مثبت دنده ای
- هیدرولیک دایورتر دمپر : جابجائی مثبت دنده ای گریز از مرکز (انگشتی)
- استوریج تانک ها : سانتریفیوژ غرق آبی
- اکسترکشن پمپ : سانتریفیوژ طبقاتی غرق در سیال
- بوستر پمپ : سانتریفیوژ طبقاتی
- MAX : جابجایی مثبت مارپیچی
- MAV : سانتریفیوژ
- روغن AC و DC : سانتریفیوژ
نمونه پمپ های استفاده شده در یک نیروگاه گازی شرکت GE :
- روغن کاری اصلی : جابجائی مثبت دنده ای
- روغن کاری کمکی AC , DC : سانتریفیوژ
- هیدرولیک اصلی : جابجائی مثبت انگشتی (پیستونی)
- هیدرولیک کمکی : جابجائی مثبت انگشتی (پیستونی)
- پمپ گازوئیل : جابجائی مثبت مارپیچی
- جکینگ : جابجائی مثبت
یک رقیب برای پمپ های سانتریفیوژ
بهترین توصیف برای پمپ پیتوت تیوب، یک پمپ گریز از مرکز تک مرحله میباشد. قطعات کلیدی پمپ پیتوت تیوب، محفظه چرخان محصور و لوله پیتوت ثابت میباشند.
سیال از میان کانال محصور که به قسمت روتور متصل است و بعنوان پروانه پمپ میتوان از آن نام برد، وارد محفظه چرخان میگردد و در طی این فرآیند سرعت سیال افزایش مییابد.
سیال پس از خروج از پروانه پمپ به دلیل حرکت دورانی محفظه، شروع به چرخش میکند.مسیر دهانه ورودی لوله پیتوت تا قسمت دهش پمپ به صورت یک دیفیوزر طراحی شده است که این دیفیوزر هد سرعتی و نیروی گریز از مرکز را با هم ترکیب کرده و به هد کلی (تبدیل هد سرعتی به هد فشاری) پمپ تبدیل میکند.
هد تولید شده در این حالت در حدود 1 الی 6 برابر هد تولید شده در یک پمپ گریز از مرکز مرسوم در سرعت دورانی مشابه است.
پمپ های پیتوت تیوب دارای بهترین عملکرد در دبی پایین و هد بالا می باشند.
این پمپ ها را می توان رقیب اصلی پمپ های سانتریفیوژ دور بالا و با جعبه دنده داخلی (OH6) دانست. سیال عبوری از این پمپ حتماً باید تمیز و عاری از ذرات باشد. در غیر این صورت لوله پیتوت مورد استفاده به شدت صدمه خواهد دید.
ترکیب بستن پمپ ها
اثرات ورود هوا به پمپ
وجودحباب هوا ممکن است شبیه پدیده کاویتاسیون در پمپ به نظر برسد و با آن اشتباه گرفته شود.
تفاوت اینجاست که کاویتاسیون تشکیل حباب و متعاقب آن فروپاشی حباب‌های هوا است، در حالی که وجود حباب هوا همان هوای مخلوط در سیال است که قبل از پمپ در جریان فرآیند قرار داشتند و پس از پمپ نیز در آنجا باقی خواهند ماند. حباب ها ممکن است در اندازه تغییر کنند اما معمولاً هنگام عبور از پمپ از بین نمی روند.
ورود هوا در مقادیر بسیار کم در واقع می تواند چیز خوبی باشد. بسیاری از مواقع برای کاهش اثرات کاویتاسیون تا 0.9 درصد هوا به سیال تزریق می کنند.
با این حال، حباب هوا حتی در مقادیر 1 تا 2 درصد باعث کاهش شدید عملکرد پمپ می شود.
در عملکرد ضعیف پمپ به اشتباه بسیاری از علائم غیر از حباب هوا را مقصر می دانند. تجزیه و تحلیل دقیق علت ریشه ای علاوه بر آموزش در مورد این موضوع نشان می دهد که حباب هوا یک دیفکت بسیار شایع تر از آنچه در ابتدا تصور می شد برای پمپ است.
چرا ما نگران ورود هوا به پمپ هستیم؟
افزایش حباب هوای بیش از 1.5 تا 2 درصد، هم از جنبه عملکرد آنی و هم از جنبه مکانیکی به صورت طولانی، اثرات آنی و مضری بر پمپ خواهد داشت.
هنگامی که حباب های هوا در هد ورودی پمپ به دام می افتند، جریان سیال را مسدود می کنند و عملکرد پمپ کاهش می یابد.
-
سرعت جریان کاهش می یابد، هد کاهش می یابد و در نتیجه راندمان کاهش می یابد.
-
حباب هوا حتی در مقادیر حدود 2 تا 4 درصد باعث افزایش لرزش پمپ می شود که مستقیماً منجر به خرابی زودرس یاتاقان ها می شود. لرزشها اغلب به دلیل بارهای هیدرولیکی نامتعادل روی پروانه به دلیل انسداد جزئی هوا ایجاد می شود.
-
-
هوای بدون تهویه نیز در محفظه های سیل ها جمع میشود پاکتهای هوا (air pockets) ایجاد می کند که باعث خشک شدن سیلهای مکانیکی میشود.
-
خشک شدن/یا از بین رفتن روغن روانکاری به کوتاه شدن عمر و خرابی نهایی کمک می کند.
اگر هنگام روشن شدن پمپ صدای جیغ شنیده میشود، معمولاً بدلیل خشک شدن قسمتهای سیل، است.
- وجود حباب هوا یکی از عوامل اصلی شکستن شفت پمپ است،
وجود هوا باعث توقف و چرخش مجدد پمپ زیر بار در کسری از ثانیه می شود و این موج (سرج) هیدرولیکی و جابجایی محوری در صورتی که در یک سیکل طولانی مدام رخ دهد باعث ایجاد “سیکل استرس و خستگی“ و در نهایت از بین رفتن پمپ می شود .
- حباب هوا همچنین اکسیژن آزاد ناخواسته را وارد سیستم میکند، که جزء اصلی در پدیده خوردگی است،
وجود حباب هوا تا 2 درصد عملکرد پمپ را تا 12 درصد کاهش می دهد.
وجود حباب هوا تا 4 درصد، عملکرد پمپ را تا 40 درصد کاهش می دهد
وجود حباب هوا تا 10 درصد، احتمالاً پمپ را به طور کلی متوقف می کند.
منشا هوای نامطلوب ورودی به پمپ
گرداب رایج ترین منبع هوای نامطلوب وارد شده به سیستم های پمپ است.
پدیده گرداب باعث وارد شدن مقادیر زیادی هوا به ساکشن پمپ می شود که در مدت زمان کوتاهی منجر به آسیب پمپ می شود.برای جلوگیری از این پدیده، می توانید موانع گردابی اضافه کنید، ارتفاع سطح مایع را افزایش دهید یا متناسب با اندازه باز شدن خط مکش را افزایش دهید و به طور موثر سرعت سیال را کاهش دهید.
فقط به این دلیل که شما نمی توانید گرداب را ببینید به این معنی نیست که اتفاق نمی افتد.
برای جلوگیری از تشکیل گرداب می توان از Suction bell در ورودی استفاده کرد.
اگر suction bell را نتوان اضافه کرد، می توان از صفحات بافل ثابت (Baffle plate) در مسیر استفاده نمود.
ابتدا سیستم را به درستی پر و تخلیه کنید.
گاهی اوقات عاقلانه است که پمپ را چند بار برای مدت کوتاهی (10 تا 15 ثانیه +/-) “استارت / استپ” (یا اصطلاحا Jog) کنید تا حباب های هوا را مجبور به خروج از قسمت ونت کنید.
شما نمی توانید یک پمپ در حال کار را هواگیری کنید.
پروانه چرخان به عنوان یک سانتریفیوژ عمل می کند که در آن سیال سنگین تر به بیرون خارج می شود در حالی که هوای سبک تر در مرکز باقی می ماندو در آنجا چشم مکش پروانه (Impeller suction eye) را نیز مسدود می کند. هنگامی که کیسینگ پمپ در حال کار را تخلیه می کنید، ممکن است مقداری هوا و سپس مایع خارج شود.
اما اگر هوا در چشم وجود داشته باشد، احتمالاً در آنجا باقی خواهد ماند.
سیالاتی که در سیستم بسته کار می کنند و به سمت منبع تغذیه باز می گردند نباید اجازه سقوط آزادانه به مخزن را داشته باشند.
در صورتی که این امکان اجتناب ناپذیر است، تانکی که سیال در آن جمع می شود باید تا حد امکان از ورودی پمپ دور باشد.
همچنین نصب سرریزها و/یا موانع جداکننده باید نصب شوند.
اگر به مباحث مربوط به مهندسی مکانیک در نیروگاه علاقه مند هستید، این مطالب را مطالعه کنید.
بسیار عالی. سپاس فراوان
ممنون از انرژی مثبت شما دوست عزیز