تشابه در پمپ ها

آشنایی با پمپ ها 

تشابه

تشابه هندسی (تیپ پمپ )

دو پمپ را که از نظر هندسی مشابه باشند، از یک تیپ می گویند. یعنی با ضرب کلیه اندازه های هندسی یک پمپ، در ضریبی ثابت به نام «ضریب تشابه» ، اندازه های هندسی یک پمپ دیگر بدست می آید، در این حالت زوایای پره ها تغییر نمی کند. کلیه پمپ هایی که از یک تیپ هستند، یک خانواده پمپ را تشکیل می دهند.

تشابه در کار

دو پمپ از یک تیپ هنگامی بطور مشابه کار می کنند که مثلث سرعتها در آنها در تمامی نقاط نظیر در چرخ مشابه باشد.

قوانین تشابه

در حالتی که دو پمپ کاملاً از نظر هندسی با یکدیگر مشابه باشند، بین آنها روابطی برقرار است که تشابه فرآیندها را در آنها توصیف می کند. این قوانین را می توان به صورت زیر تعریف کرد :

1-   دبی با تغییر سرعت دورانی تغییر می کند و با آن رابطة مستقیم دارد. (NaQ)

2-     ارتفاع با توان دوم سرعت دورانی تغییر می کند. (HaN²)

3-     قدرت داخلی جذب شده با توان سوم سرعت دورانی تغییر می کند. ((PaN³

هنگامی که مقادیر اولیه برای پمپ موجود باشند، از این قوانین می توان برای تخمین عملکرد پمپ در سرعت های دورانی مختلف و با قطرهای چرخ متفاوت، استفاده کرد.

دو حالت وجود دارد که می توان از این روابط استفاده کرد :

1-  سرعت دورانی را تغییر داد و قطر چرخ را ثابت نگه داشت. در این حالت راندمان ثابت می ماند ولی ارتفاع دبی و توان طبق قوانین تشابه تغییر می کند.

2-  قطر چرخ را تغییر داد و سرعت پمپ را ثابت نگه داشت. راندمان برای پمپ هایی که کاهش دهنده (Diffuser) دارند، در صورتی که کاهش قطر چرخ کمتر از 5 درصد قطر اصلی باشد، تغییر نمی کند. باید توجه شود در صورتی که کاهش قطر فاصله بین محیط چرخ و محفظه را تحت تأثیر قرار بدهد، راندمان پمپ تغییر خواهد کرد. (به خاطر تأثیری که این فاصله بر روی نشتی های داخلی دارد).

با توجه به آنچه که گفته شد روابط زیر را بر قرار می باشد :

چند مورد را به در به کار بردن روابط فوق باید در نظر داشت :

الف ) با افزایش سرعت دورانی دقت روابط کاهش می یابد، بنابراین بهتر است از روابط فوق برای زمانی که کاهش سرعت صورت می گیرد،‌استفاده شود.

ب) قوانین فوق بر ثابت بودن لزجت در مسیر حرکت درون چرخ دلالت دارند. و با افزایش لزجت دقت روابط کاهش می یابد.

ج) روابط فوق در پمپ های با سرعت مخصوص پایین تر، دقت بیشتری دارند.

د) اگر از قوانین فوق در پمپی استفاده می شود که قطر چرخ آن افزایش یافته، باید تأثیرات افزایش سرعت سیال را در سیستم لوله کشی بررسی کرد.

منابع:

 نوربخش,سیداحمد(1385)” پمپ وپمپاژ” چاپ نهم, انتشارات دانشگاه تهران.

نوربخش,سیداحمد(1378)” توربوماشین ها ” چاپ اول, انتشارات دانشگاه تهران.

انیمیشن نحوه مونتاژ قطعات پمپ OH1

 

انیمیشن نحوه مونتاژ قطعات پمپ OH1

 

 

مدت زمان: 1 دقیقه 58 ثانیه 

  

 

 

 

Centrifugal Pump Handbook- Sulzer 3rd Edition

Centrifugal Pump Handbook- Sulzer 3^rd Edition

 

این کتاب یکی از مراجع مفید و با اهمیت در خصوص مسایل مربوط به طراحی، تست و عملکرد پمپ های سانتریفوژ می باشد که توسط شرکت Sulzer  که یکی از شرکت های پیشرو و نوآور در صنعت پمپ در جهان می باشد، تنظیم شده است.

Download Link:

Centrifugal Pump Handbook- Sulzer 3rd Edition
حجم: 7.74 مگابایت

نکات مهم استاندارد API610 در خصوص طراحی پمپ ها- بخش اول

دوره کامل آموزش پمپ های API610  (پمپ های فرآیندی)- بخش هشت

نکات مهم استاندارد API610 ویرایش 11 در خصوص طراحی پمپ ها

قسمت اول - موارد عمومی

- حداقل عمر تجهیزاتی که تحت این استاندارد طراحی و ساخته می‌شوند (به جز اجزاء سایشی که در جدول 20 استاندارد آمده است.) 20 سال است و این تجهیزات باید بتوانند سه سال بدون توقف کار کنند. باید توجه کرد که تعمیرات معمولی و بازرسی های مشخص شده در دفترچه های نگهداری پمپ موجب عدم رعایت این نیازمندی استاندارد نمی باشد، بلکه هر گونه خرابی ناخواسته، عملکرد نامناسب که موجب شود تا پمپ نیاز به تعمیرات کلی   (Overhual) پیدا کند موجب نقض این نیازمندی می گردد. بدیهی این نیازمندی مربوط به طراحی بوده و امکان دارد شرایطی مانند استفاده نامناسب از پمپ و یا شرایط سخت کاری موجب شود تا در عمل پمپ ها نتوانند این نیازمندی را رعایت کنند.

جدول شماره 20 استاندارد API610 11^th Ed.

 - باید بتوان ارتفاع آبدهی(Head) پمپ را با افزایش قطر چرخ و یا تغییر طراحی هیدرولیکی آن به مقدار 5 درصد افزایش داد.

- پمپها باید بتوانند تا حداکثر سرعت خود کار کنند، حداکثر سرعت شامل موارد ذیل می باشد:

       سرعت معادل سرعت سنکرن موتور با توجه به فرکانس شبکه تغذیه. این سرعت از فرمول ذیل محاسبه می گردد:

Sync. Speed= 120 × frequency / Pole Number of El. Motor

      105 درصد سرعت کاری برای پمپ های دور متغییر

 

- منحنی پمپ هایی که لزجت سیال آنها بیشتر از آب است می بایست بر اساس ISO/TR 17766 تصیصح شده و ضرایب تصحیح درمنحنی مشخص گردد.

- پمپهایی که دارای منحنی مشخصه پایدار هستند برای تمامی شرایط کاری ترجیح داده می‌شوند. ولی در حالتی که پمپ قرار است به صورت موازی با پمپ دیگر کار کند منحنی پایدار لازم می باشد. در حالت عملکرد پمپ ها نسبت هد حداکثر به هد کاری می بایست حداقل 10درصد باشد.

- پمپ ها می بایست دارای محدود ترجیحی کاری (Preferred operating region) معادل 70 تا 120 درصد نقطه بهترین راندمان(Best Efficiency Point) پروانه کاری بوده و دبی کاری پمپ باید در محدوده 80 تا 110 درصد بهترین نقطه کاری پمپ باشد.

- نیاز به خنک کاری توسط سازنده پمپ تشخیص داده شده و روش آن می بایست به تایید خریدار برسد. استفاده از فن خنک کننده می بایست انتخاب اول سیستم خنک کاری باشد. درصورتی که استفاده از فن برای خنک کاری جوابگو نباشد می بایست از Plan مشخص شده در Annex B استاندارد API610 11^th Ed. استفاده شود.

- تمامی تجهیزات باید به گونه‌ای طراحی و ساخته شوند که امکان تعمیر سریع و اقتصادی فراهم شود. قطعات اصلی مانند اجزاء پوسته پمپ و محفظه یاتاقانها باید به گونه‌ای طراحی و ساخته شوند که امکان همراستایی دقیق و مطمئن هنگام بستن قطعات فراهم شود. سطوح تماس پوسته پمپ و مجموعه محفظه یاتاقان برای بدست آوردن توازی سطوح باید کاملاً ماشینکاری شوند. در صورتی که امکان ماشین کاری کامل سطوح نباشد. چهار ناحیه با حداقل طول قوسی 25mm روی هر سطح ماشینکاری می‌شود. این چهار ناحیه روی هر سطح به گونه‌ای ایجاد می‌شوند تا هنگام نصب هر ناحیه ناحیه‌ای متناظر و روبروی خود در سطح مقابل داشته باشد.

- به غیر از پمپهای Vertically Suspended  پوسته پمپها باید طوری طراحی شود که بدون احتیاج به باز کردن اتصالات لوله کشی خط رانش و مکش بتوان اجزاء داخلی پمپ را جابجا کرد.

- پمپ های مشخص شده در جدول 3 استاندارد به دلیل موارد خاص طراحی فقط در صورتی می بایست استفاده گردند که مشتری تقاضا کرده و سازنده هم تجربه ثابت شده در خصوص ساخت این پمپ ها داشته باشد. 

این مطلب ادامه دارد. ادامه آن به زودی در اختیار علاقه مندان قرار می گیرد.

API 610 11th ed -table1

دوره کامل آموزش پمپ های API610  (پمپ های فرآیندی)- بخش هفت

جدول شماره 1 استاندارد API 610 11th ed.در این جدول دسته بندی پمپ ها که ذکر گردید به طور بکجا قابل ملاحظه می باشد:

Vertically suspended pumps

دوره کامل آموزش پمپ های API610  (پمپ های فرآیندی)- بخش شش

محور این پمپها عمودی می‌باشد و قسمتهایی از آنکه مانند پروانه‌ها و پوسته پمپ به صورت آویزان از صفحه نصب قرار می‌گیرند. نحوه تقسیم بندی این پمپها در جدول زیر نمایش داده شده است.

پمپ VS1

پمپ VS2

پمپ VS3

پمپ VS4

پمپ VS5

پمپ VS6

پمپ VS7

پدیده کاویتاسیون(Cavitation)

به شکل گیری حبابهای بخار درون مایع و از بین رفتن آنها بر اثر عوامل دینامیکی       (Dynamics Action) ، کاویتاسیون می گویند.

پدیده کاویتاسیون در دهانه ورودی پروانه

مایعات را می توان با اضافه کردن حرارت به آنها ویا کاهش فشار استاتیک آنها تبخیر کرد. مثلاً اگر آبی در دمای C ˚ 20  و فشار اتمسفر باشد. می توان برای تبخیر کردن آن، دمای آنرا در همان فشار به C ˚ 100 رساند و یا در همان دما فشار روی مایع را به 0/2 اتمسفر کاهش داد. در صورتی که این کاهش فشار بر اثر عوامل دینامیکی صورت بگیرد و موجب به وجود‌ آمدن حبابهای بخار درون مایع شود، کاویتاسیون رخ می دهد. باید دقت کرد که اگر تبخیر بر اثر عوامل دینامیکی نباشد، دیگر نمی توان از عبارت کاویتاسیون برای آن استفاده کرد.

هر گاه شرایط جریان درون پمپ به صورتی باشد که ، فشار مایع در نقطه ای از فشار تبخیرش کمترشود، حبابهای بخار به وجود می آیند که همراه با مایع به سمت محلی که دارای فشار بالاتر است حرکت می کنند. اگر در محلی که فشار بالا است، اندازه فشار بالاتر از فشار تبخیر در دمای مایع باشد،‌حباب ها در این محل از بین می رنود. این ازبین رفتن ناگهانی حباب های بخار موجب کم شدن فضای اشغالی توسط بخار می شود، که در نتیجه ذرات سیالی که در اطراف حباب بوده اند مجبور به پر کردن این فضای خالی خواهند شد. این ازبین رفتن ناگهانی موجب ایجاد اختلاف فشار موضعی زیادی در حدود atm 10⁴  خواهد شد که در نتیجة آن ذرات سیالی که در اطراف این حباب بوده اند با سرعت های فوق العاده زیاد (حدود چند ده متر بر ثانیه) به حرکت درآمده و به اطراف و از جمله به پره ها برخورد می کنند. دورة عمر (از به وجود آمدن تا از بین رفتن) هر حباب در حدود 0/003  ثانیه می باشد.

ممکن است قبل از شروع کاویتاسیون گازهای محلول در مایع نیز آزاد شوند. این موضوع نشان دهندة شروع شدن کاویتاسیون است. ولی هنگامی واقعاً کاویتاسیون رخ می دهد که مایع تبخیر شده و تشکیل حباب بدهد.

کاویتاسیون همواره با صداهای منقطع شروع می شود و سپس در صورت ادامة کاهش فشار در دهانة ورودی پمپ، به شدت این صداها افزوده می شود. صدای کاویتاسیون مخصوص و مشخص بوده و شبیه به برخورد گلوله هایی به سطح فلزی می باشد. همزمان با تولید این صدا پمپ نیز به ارتعاش درمی آید. در انتها این صداهای منقطع تبدیل به صدایی شدید و دائم می گردد و در همین حال نیز دبی ماشین به شدت کاهش می یابد و یا قطع می شود. به هنگام کاویتاسیون راندمان پمپ کاهش می یابد.

بر اثر کاویتاسیون خوردگی های شدیدی رخ می دهد. محل این خوردگی ها در جایی که حبابها شکل می گیرند نیست، بلکه در مکانی که حبابها ناپدید می شوند است . همان طور که گفته شد ازبین رفتن حباب بخار موجب کاهش حجم در محل حباب ها و در نتیجه منحرف شدن ذرات اطراف حباب و برخورد آنها با سرعتی زیاد به سطوح اطراف خود می شود. برخورد این ذرات با سرعت و فرکانس بالا (20 تا 25 کیلوهرتز) به طور مداوم به سطح چرخ سبب کندگی فلز و از بین رفتن آن می شود در صورتی که کاویتاسیون مدتی ادامه پیدا کند در این محل خوردگی های شدیدی به چشم خواهد خورد. در شکل3-2 نمونه ای از یک چرخ که بر اثر پدیدة کاویتاسیون خورده شده است دیده می شود.

 شکل 3-2 صدمات ناشی از کاویتاسیون

عواملی مانند دمای سیال، وجود ناخالصی ها و ذرات ساینده می توانند، اثرات پدید آمده از کاویتاسیون را افزایش دهند. آزمایش با آب خالص در شرایط کنترل شده نشان داده است که آسیبی که کاویتاسیون به فلز می رساند، به دمای آب بستگی دارد. در دماهای  F ˚ 120 تا F ˚ 100 (فارنهایت) (C ˚  38 تا C ˚ 49 سانتی گراد) مقدار آسیب وارده حداکثر مقدار خود را داشته است.

فلزات مختلف در مقابل کاویتاسیون مقاومت های گوناگونی از خود نشان می دهند و به طور کلی تا به امروز هیچگونه فلزی یافت نشده که بتواند در مقابل کاویتاسیون به طور کامل مقاومت کند. باید توجه داشت که خوردگی بر اثر کاویتاسیون با خوردگی بر اثر واکنش های شیمیایی و یا الکتروشیمیایی متفاوت می باشد. مقاومت فلزات در مقابل کاویتاسیون بستگی به پارامترهای مختلفی از لحاظ نحوة ساخت و تولید فلز، سطح فلز، آلیاژهای به کار رفته، یک نواخت بودن فلز در موقع ریخته گری یا عملیات حرارتی و سرانجام درجة مقاومت فلز در برابر خستگی دارد.

شکل3-3 آزمایشاتی را که شروتر (Schroeter) بر روی مقاومت فلزات در مقابل کاویتاسیون انجام داده،‌نمایش می دهد. این آزمایش ها در یک وانتوری مخصوص و با سرعت سیال در حدود 197 فوت در ثانیه انجام گرفته است. همانطوری که ملاحظه می شود. فولاد از این نظر مشخصات بهتری را نسبت به بقیه فلزات مورد آزمایش دارا می باشد.

 

 

شکل 3-3 مقاومت فلزات مختلف در برابر کاویتاسیون

منابع:

1- نوربخش,سیداحمد(1379)” پمپ وپمپاژ” چاپ ششم, انتشارات دانشگاه تهران.

2- Centrifugal pump hand book, Sulzer Pumps Ltd, 3rd Edition

Pump Definitions and Nomenclature

Pump Definitions and Nomenclature:

o    Head (h) [H]– Head is the expression of the energy content of a liquid in reference to an arbitrary datum.  It is expressed in units of energy per unit weight of liquid.  The measuring unit for head is meters (feet) of liquid.

H= P/Density×g

H :m, P: Pa, Density: kg/m³

o    Total head (H) [H_tx]– This is the measure of energy increase, per unit weight of liquid, imparted to the liquid by the pump, and is the difference between total discharge head and total suction head.  This is the head normally specified for pumping applications because the complete characteristics of a system determine the total head required. 

o    Rate of flow [Q]– The rate of flow of a pump is the total volume throughput per unit of time at suction conditions.  The term capacity is also used.  

o    Best Efficiency Point (BEP)– The rate of flow and total head at which the pump efficiency is maximum at a given speed and impeller diameter.  

o    Displacement (D)– For a positive displacement pump it is the theoretical volume per revolution of the pump shaft.  Calculation methods and terminology may differ between different types of positive displacement pumps.  

o    Net Positive Suction Head Available (NPSHA)– NPSHA is determined by the conditions of the installation and is the total suction head of liquid absolute, determined at the first-stage impeller datum minus the absolute vapor pressure in meters (feet) of the liquid at a specific rate of flow expressed in meters (feet) of liquid.  Note that for positive displacement pumps the term Net Positive Inlet Pressure Available (NPIPA) is used and is expressed in pressure absolute kPa (psi).  

o    Net Positive Suction Head Required (NPSHR)– NPSHR is the minimum NPSH given by the manufacturer/supplier for a pump achieving a specified performance at the specified capacity, speed, and pumped liquid.  Note that occurrence of visible cavitation, increase of noise and vibration due to cavitation, beginning of head or efficiency drop, and cavitation erosion can occur when margin above NPSHr is present.  Note that for positive displacement pumps the term Net Positive Inlet Pressure Required (NPIPR) is expressed in pressure absolute kPa (psi).    

o    Net Positive Suction Head 3% (NPSH3)– For rotodynamic pumps NPSH3 is defined as the value of NPSHR at which the first-stage total head drops by 3% due to cavitation.  This is determined by the vendor by testing with water

o    Suction specific speed (S)– Suction specific speed is an index of pump suction operating characteristics. It is determined at the BEP rate of flow with the maximum diameter impeller. Suction specific speed is an indicator of the net positive suction head required [NPSH3] for given values of capacity and also provides an assessment of a pump's susceptibility to internal recirculation. Suction specific speed is expressed by the following equation: 

 

Source: API 610 11th Edition, Annex A

o    Impeller - The bladed member of a rotating assembly of the pump which imparts the prinicpal force to the liquid pumped.

 

o     Casing - The portion of the pump that includes the impeller chamber and volute diffuser

o    Volute - The pump casing for a centrifugal type of pump, typically spiral or circular in shape.

o    Diffuser - A piece, adjacent to the impeller exit, which has multiple passages of increasing area for converting velocity to pressure

Source: http://www.pumps.org/Pump_Fundamentals/Pump_Terms_and_Definitions.aspx