انواع پمپ ها در بویلر و دیگ بخار

دسته بندی های مختلفی از پمپ دیگ بخار بر حسب موارد کاربرد, جنس مواد تشکیل دهنده آنها, مایعی که پمپ می کند, حتی وضعیتی که نصب می شود و غیره به عمل آمده است. در بویلر و دیگ های بخار نیز پمپ نقش مهمی در تغذیه آب ورودی به دیگ دارد و همچنین پمپ در تاسیسات آب گرم نیز برای جابجایی آب داغ در سیستم گرمایشی نقش دارد.

در دیگ های روغن داغ نیز پمپ ها برای جابجایی سیال روغنداغ مورد استفاده قرار گرفته و این پمپ ها علاوه بر تامین امکان انتقال و هد لازم باید تحمل دمای بالایی نیز داشته باشد.

مشخصات و خصوصیات پمپ دیگ بخار

همانند: پمپ های شیمیایی, پمپ های پلاستیکی, پمپ های عمودی یا افقی, تغذیه بویلر و دیگ ها, پمپ های همه کاره, چاه عمیق پالایشگاهی, distillate ,condensate پمپ های خلا, پمپ های فاضلابی, slarry و غیره. یکی از تقسیم بندی های جامع و رایج, پمپ دیگ بخار را بر مبنای نحوه انتقال انرژی به سیال در کل به دو گروه پمپ های دینامیكی(dynamic) و پمپ های جابجایی (ِDisplacement) تقسیم بندی می كنند.

دو دسته فوق را از جهات گوناگون می توان با هم مقایسه کرد:

1) حداکثر انرﮊی (فشار) ایجاد شده توسط پمپ های دینامیک (سانتریفوﮊ) محدود بوده و به هد معروف است که با بستن شیر خروجی به طور کامل (شدت جریان صفر) به وجود می آید، در حالیکه حداکثر فشار پمپ های جابجایی با توجه به فشار سیستم تعیین می شود. یعنی پمپ تا جایی که مورد نیاز سیستم باشد فشار خود را به آن حد می رساند.

2) در پمپ های دینامیک انرژی افزوده شده ابتدا به سرعت تبدیل شده و سپس در حلزون و سر انجام در دیفیوزر به فشار تبدیل می شود در حالی که در پمپ های جابجایی انرژی مورد نظر مستقیما به فشار تبدیل می شود.

3) در پمپ های دینامیک انرژی بطور پیوسته و بدون انقطاع به مایع افزوده می شود، در صورتی که در پمپ های جابجایی انرژی در پریودهای معینی به مایع تزریق می شود.

4) اصولا پمپ های جابجایی برای مقادیر اندک جریان در فشارهای بالا و مایعات لزج به کار می رود و پمپ های دینامیک برای فشار های متوسط و جریان های زیاد مورد استفاده قرار می گیرد.

پمپ های دینامیکی:

پمپ های دینامیکی به دو دسته تقسیم می شود:

1- پمپ های سانتریفوژ ( CENTRIFUGAL PUMPS )

ساختمان ایـن نوع پمپ های سانتریفوژ به صورتی است كه بر روی محور دوار (در مركز پمپ) پره هایی قرار داده شده كه بـا دوران خود مایعات و مواد سیال را به اطراف پرتـاب می نمایند. جدار این پمپ به صورت حلزونی ساخته شده و مایع كه دارای سرعت نیز می باشد از قسمت حلزونی به طرف مدخل خروجی پمپ رانده می شود.

سیالی كه در اطراف پره ها موجود است در اثر حركت دورانی به محور به اطراف پرتاب شده و در نتیجه در اطراف محور خلاء ایجاد می شود و بدین ترتیب سیال از مجرای ورودی به داخل محفظه حلزونی شكل پمپ مكیده شده و از مجرای خروجی به خارج منتقل می گردد.

راندمان پمپ سانتریفوژ

راندمان پمپ به موقعیت قرار گرفتن پره های پمپ، فاصله آن از محفظه حلزونی شكل و سرعت حركت محور بستگی دارد. زاویه قرار گرفتن پره های پمپ ها نیز در بالا بردن راندمان پمپ مؤثر است. مثلاً چنانچه وضعیت پره های پمپ نسبت به مركز به صورت عمودی باشد راندمان پمپ كمتر از زمانی است كه پره ها بطور مایل بوده و در جهت حركت مایع به صورت منحنی قرار گرفته باشند.

به علت اینكه سیال در اثر حركت دورانی محور به اطراف پرتاب شده و در مركز پمپ خلاء ایجاد می شود، دهانه لوله ورودی در پمپ های سانتریفوژ در مركز قرار دارد تا با استفاده از خلاء ایجاد شده در این محل انتقال سیال سریع تر و بهتر انجام بگیرد.

مزایای پمپ های گریز از مركز

پمپ های گریز از مركز دارای دو امتیاز برجسته می باشند: اولاً جریان مایع در آن ها یكنواخت است. ثانیاً اگر لوله خروجی پمپ مسدود یا تنگ شود، فشار زیادی كه برای ساختمان پمپ مضر باشد تولید نكرده و بار آن به اندازه ای نمی رسد كه موتور محرك پمپ را از كار بیندازد.

برای به كار انداختن پمپ باید همیشه محفظه آن را از مایع مورد پمپاژ پر نموده و هوای محبوس در محفظه را خالی نمود. این عمل را آبگیری (Priming) می نامند. هرگاه پمپ در سطحی پایین تر از مخزن حاوی مایع مورد استفاده واقع شود، لزومی به آبگیری نخواهد بود. (به این علت كه محفظه پمپ همواره پر از مایع بوده و در نتیجه محفظه خالی از هواست)

ساختمان پمپ های گریز از مركز در ابتدا بسیار ساده بوده و فقط شامل پره، پوسته و محور بودند ولیكن به علت نیاز روز افزون به این پمپ ها، به سرعت تكامل یافته و ساختمان آن ها پیچیده تر شد و قطعات دیگر به آن ها افزوده شدند از قبیل رنگ های سایشی، لائی های آب بندی، پره های ثابت برای هدایت بهتر آب در خروج از پره متحرك و ورود به محفظه حلزونی و غیره.

پره های پمپ های سانتریفوژ به سه دسته تقسیم می گردند: باز، نیم باز و بسته.

خصوصیات برجسته پمپ های سانتریفیوژ

1-جریان تخلیه مایع در آنها آرام و یکنواخت است
2- متنوع بودن این پمپ ها با خصوصیات زیاد و گوناگون
3- رضایت بخش بودن راندمان
4- تناسب برای کارکردن با موتورهای برقی و موتورهای احتراقی
5- پایین بودن هزینه نگهداری
6- دامنه کاربرد آنها در پروژه های کشاورزی، صنعتی و آبرسانی فوق العاده بالاست زیرا از نظر دبی و ارتفاع تولیدی وسعت زیادی را پوشش می دهد.
7- فضای کمتری را متناسب با قدرت تولیدی ایجاد می کند.

پمپ های سانتریفیوژ به سه دسته تقسیم می شود:

الف) پمپ های سانتریفوژ (جریان شعاعی)

عملكرد این پمپ به این صورت است كه در آن سیال موازی محور وارد چرخ پمپ شده و عمود بر آن از چرخ خارج می گردد. این پمپ ها معمولاً برای ایجاد فشارهای بالا در دبی های كم به كار می روند. پمپ های سانتریفوژ شایع ترین نمونه از پمپ ها هستند.

ب) پمپ های محوری

سیال موازی محور وارد پمپ می گردد و به طور موازی نسبت به محور از چرخ خارج می گردد. در این پمپ قسمت اعظم فشار مایع را نیروی پرتاب پره های پروانه تامین می کند. این پمپ برای تولید دبی های زیاد با ارتفاع کم کاربرد دارد.( دبی زیاد، ارتفاع کم، نیروی پرتاب پروانه)

ج) پمپ های نیمه سانتریفوژ (یا با جریان مختلط)

سیال موازی محور وارد چرخ پمپ می گردد و به طور مایل نسبت به محور از چرخ خارج می گردد. این پمپ ها برای ایجاد فشارها و دبی های متوسط به كارمی روند. این پمپ ها نسبت به پمپ های سانتریفوژ توانایی بیشتری در استفاده و به كارگیری دبی های بالا را دارند. این پمپ دارای دو قسمت است، یکی جداره ثابت و دیگری قسمت دوار که شامل محور گردان با چرخ دنده می باشد.

بر خلاف پمپ های گریز از مرکز که مایع را با سرعت به قسمت خروجی پمپ هدایت می کند در پمپ های گردشی مقداری از مایع بین دنده های چرخ دنده پمپ به اصطلاح به تله می افتند و باعث می شوند سرعت مایع در خروجی کاهش یابد. این پمپ ها بیشتر برای روغن کاری کاربرد دارند.

کاربرد پمپ های سانتریفیوژ:

دامنه کاربرد پمپ های سانتریفیوژ بسیار وسیع بوده، و در صنایع شیمیایی، کاغذسازی، صنایع غذایی و لبنیات، فلزات مذاب، آب و فاضلاب، دفع مواد زائد،نفت و پتروشیمی و دیگر مواد به کار می روند. از نظر ظرفیت و هد، توانایی این پمپ ها برای ظرفیت های بالا و متوسط نوع جریان وتری و هدهای پایین نوع محوری و هد بالا نوع شعاعی می باشد. البته دو کمیت هد و ظرفیت مستقل از هم نیستند و به شکل، اندازه و سرعت ایمپلر بستگی دارند.

پمپ سانتریفیوژ در قسمت اول مورد بررسی قرار گرفت. در این قسمت به بررسی دو مدل پمپ بویلر (پمپ مخصوص (اژکتور) و پمپ های جابجایی) می پردازیم.

پمپ بویلر : پمپ اژکتور و پمپ های جابجایی

2- پمپ مخصوص (اژکتور)

اژکتورها دستگاهی هستند که گازها و بخارات را از یک فضای خالی خارج کرده و آن ها را برای تخلیه کردن در یک فشاری بالاتر متراکم نموده. زمانیکه اختلاط گازها یا بخارات با سیال راندمانی امکانپذیر باشد.
اژکتورها تا حدودی دارای قیمت هایی کمتر و هزینه نگهداری کمی نسبت به پمپ ها دارند.

معمولا اژکتورها دارای یک شیپوره همگرا- واگرای درونی دارند. که در آن سیال رانده شده برای تغذیه و یک شیپوره بزرگ تر بیرونی که در آن گازها تخلیه شده. ممنتم یا انرژی سیال خروجی از شیپوره راندنی دارای سرعت بالا می باشد. اما به میزان جزئی این سرعت به گازهای در حال تخلیه هم وارد می شود.

پس در این صورت سرعت مخلوط ما کمتر از سرعت سیال وارد شده می باشد. ولی در هر صورت سرعت آن بیشتر از سرعت صوت می باشد. پس در این صورت شیپوره بزرگ تر بعنوان یک دیفیوزر همگرا- واگرا است که در آن فشار افزایش یافته و سرعت صوت کاهش یافته.

ساختمان اژکتور و اساس کار آن:

اژکتور دارای ساختمانی شیپوری (Venturi) است. هوا یا بخار فشرده از طریق یک لوله باریک (Nozzle) به سرعت جهش مانند (Jet) به فضای مخروطی شیپور هدایت می شود. مسلم است که فشار خروجی اژکتور از ورودی آن بیشتر است و علت بر نگشتن گاز از خروجی اژکتور به ورودی آن سرعت زیاد مخلوط آب و گازها در خرطومی (Diffuser) اژکتور است.

موارد کاربرد اژکتورها:

می دانیم که نقطه جوش تابع مستقیمی از فشار محیط است. به عبارت صحیح تر، فشار و نقطه جوش رابطه مستقیمی با هم دارند. لذا کاهش فشار محیط ، کاهش نقطه جوش را به همراه دارد. با توجه به این عبارت اهمیت اژکتور به عنوان تنها وسیله تولید خلاء در صنایع نفت و پتروشیمی مشخص می شود از موارد استفاده اژکتور می توان به دو مورد زیر اشاره کرد:

1) همان گونه که می دانیم هیدروکربن ها در درجه حرارت های بالا ممکن است شکسته شوند و یا با ذرات دیگر ترکیب شوند، بنابراین برای تصفیه و تفکیک نفت خام در پالایشگاه ها از برج های خلاء استفاده می شود به دلیل اینکه در اینگونه برج ها درجه حرارت پایین آمده و قادر خواهیم بود بدون ازدیاد درجه حرارت به میزان زیاد مواد را تفکیک و تصفیه کنیم.

2) تخلیه یک طرفه مایعات از دیگر استفاده های اژکتورهاست که در این حالت اژکتور همانند یک تلمبه عمل می نماید که در صنعت به (Jet Pump) معروف است.

قطعات اصلی اژکتورها :

اژکتورها از لحاظ دسته و تقسیم بندی انواع متفاوتی ندارند و همواره یک اژکتور می تواند از قطعات اصلی زیر تشکیل شده باشد :
1) سرپوش بازدید افشاننده
2) صافی بخار
3) سرپوش افشاننده
4) ورودی بخار آب
5) سرپوش ورودی
6) ورودی
7) افشاننده
8) مبدل فشار به سرعت یا خرطومی
9) خروجی

3-پمپ های جابجایی :

پمپ های جا بجایی به دو دسته تقسیم می شود :

الف) پمپ های رفت و بر گشتی:

این نوع پمپها وسایلی هستند که انتقال انرﮊی از آنها به سیال به صورت پریودیک و دوره ای می باشد. نیروی محرکه این نوع پمپها نیز غالبا توسط موتورهای الکتریکی تامین می گردد. در این نوع پمپها حرکت چرخشی میل لنگ تبدیل به حرکت رفت و آمدی پیستونی در یک سیلندر می شود. با عقب رفتن پیستون در سیلندر ایجاد مکش شده و در نتیجه مایع از طریق یک شیر ورودی داخل سیلندر می گردد.

با حرکت پیستون به طرف جلو دریچه ورودی بسته و مایع از طریق شیر خروجی به خارج هدایت می گردد. شیرهای ورودی و خروجی یکطرفه بوده و طوری ساخته شده اند که در مراحل رفت و آمد پیستون، از ورود مایع داخل سیلندر به قسمت کم فشار و بالعکس ممانعت شود.

• پمپ پلانجری

اگر بجای پیستون، پلانجری در داخل سیلندر رفت و آمد کند در این حالت به آن پمپ پلانجری می گویند. در ضمن چنانچه پلانجر دیافراگمی را حرکت دهد پمپ از نوع دیافراگمی است. فرق میان پیستون وپلانجر در این است که طول سر پیستون کوتاه تر از مسافتی است که پیستون درون سیلندر طی می نماید، در حالی که طول پلانجر بیشتر از طول مسافت طی شده توسط آن در داخل سیلندر می باشد.

از طرفی در پمپهای پیستون از حلقه یا رینگی جهت آب بندی پیستون و سیلندر استفاده شده است که روی بدنه پیستون قرار گرفته و همراه آن حرکت می کند، در حالیکه در پمپ های پلانجری این رینگ روی سیلندر قرار دارد و ثابت است.

• مزیت پمپ رفت و برگشتی

این پمپ ها معمولاً کم ظرفیت هستند ولی فشار خروجی سیال را می توانند تا مقدار زیادی افزایش دهند. بنابراین از این پمپ ها در جاهایی که نیاز به جا به جا کردن سیالی با حجم کم ولی فشار بالا می باشد استفاده می کنند. در ضمن باید به این نکته نیز توجه داشت که جریان سیال در این پمپ ها به صورت غیر یکنواخت می باشد.

نکته بسیار مهم در مورد این پمپ ها آن است که هرگز نباید آنها را در حالیکه شیر خروجی پمپ (دیسچارج پمپ) بسته است روشن نمود. یكی ازخصوصیات اصلی این پمپ ها این است كه در زمانیكه پمپ مشغول كار می باشد بایستی محلی برای تخلیه مایع مكیده شده موجود باشد. این نكته ای مهم و قابل توجه است و چنانچه شخص مسئول بهره برداری از پمپ بخواهد اقدام به بستن مجرای خروجی آن نماید، باید كاملاً مطمئن گردد كه مجرای خروجی دیگری برای تخلیه مایع وجود دارد.

در غیر این صورت بر روی قطعات پمپ فشار وارد شده و ممكن است كه منجر به سوختن الكتروموتور، ازكار افتادن پمپ، سوختن فیوز و تركیدن محفظه و لوله ها و سایر معایب دیگر شود.

• انواع پمپ رفت و برگشتی

پمپ های رفت و برگشتی به دو دسته تقسیم می شود : پمپ های پیستونی ، پمپ دوار و پمپ های تیغه ای

a)پمپ های پیستونی Piston Pumps:

این نوع پمپ ها در طرح ها و اندازه های مختلف ساخته شده و در بسیاری موارد از آن استفاده می شود و بر حسب احتیاج می توان این پمپ ها را به طریقی ساخت كه فشار زیاد بوجود آورند و یا اینكه فقط عمل انتقال مایعات را بدون ایجاد فشار انجام دهند.

• طرز عمل پیستونی

این پمپ تشكیل شده است از سیلندر، پیستون، شیر ورودی و شیر خروجی. سطح پیستون بوسیله دسته ای بر روی چرخ دواری قرار گرفته و در جهت بالا و پایین حركت می نماینـد. هنگام حركت پیستون به طرف بالا دریچه A در اثر مكش و برگشت جریان از مجرای خروجی بسته شده و در اثر مكش دریچه B باز و مایع به درون محفظه پمپ مكیده می شود.

هنگامی كه پیستون به طرف پایین حركت می نماید دریچه B بسته شده و دریچه A باز می گردد و سیال محبوس در محفظه و تحت فشار پیستون به مجرای خروجـی انتقال می یابد. تكرار این عمـل سبب انتقال سیال از یك محل به محل دیگـر می گردد.

سیلندر باید به نحوی آب بندی شده باشد كه مایع نتواند به خارج نشت نماید. هر حركت رفت پیستون را یك ضربه و مسافتی را كه پیستون طی می كند طول ضربه نامند.چون در پمپ های رفت و برگشتی جابجا شدن مایع به طور متناوب انجام می گیرد لذا حركت مایع در لوله خروجی به صورت حركت ضرباتی خواهد بود.

چون حركت ضرباتی به لوله خروجی و حتی دستگاه های دیگری كه در سر راه هستند، ضرباتی وارد می نماید، باید تدبیری بكار برد كه شدت ضربه ناشی از متناوب بودن جریان را كم كند.

• كم كردن شدت ضربه در پمپ های رفت و برگشتی

یكی از راه های كم كردن شدت ضربه، بكار بردن مخزن پر از هوا در سرا راه خروجی پمپ های رفت و برگشتی است. مطابق شكل در حركت رفت پیستون و یا خروج مایع از پمپ، مقداری از مایع كه تحت فشار است هوای مخزن را فشرده و به مخزن وارد می شود.

در حركت برگشت پیستون فشار مایع پایین می آید و هوای فشرده داخل مخزن، مقدار مایعی را كه در حركت رفت وارد مخزن شده بود به خارج می فرستد. در نتیجه مایع وارد لوله خروجی می شود و بدین وسیله از شدت ضربه ناشی از حركت ضرباتی كاسته می شود.

مسئله مهم در بكار بردن مخزن هوا این است كه امكان دارد هوای موجود در مخزن به مرور جذب آب شده از میزان آن كاسته شود. اگر این عمل همچنان ادامه یابد بدون اینكه هوای از دست رفته تأكین شود مخزن پر از آب شده و كار خود را انجام نخواهد داد.

برای تأمین هوا بهتر است كه در قسمت بالای مخزن یك شیر یك طرفه كار گذاشت. یكی دیگر از راه های كم كردن شدت ضربه بكار بردن پمپ های دو ضربه ای است كه در شكا نشان داده شده است. پمپ های دو ضربه ای را به دلیل كم كردن شدت ضربه و ظـرفیت بیشتر و تقریبـاً یكنواخت كردن جریان در خروجی بیشتر از پمپ هـای یك ضربه ای بكار می برند.

• انتقال مایعات و مواد سیال از عمق های زیاد

برای انتقال مایعات و مواد سیال از عمق های زیاد معمولاً شیر یك طرفه ای در مدخل مجرای ورودی پمپ قرار می دهند كه این شیر مایع را در مجرای ورودی محبوس نموده، و با ریختن مقدار كمی آب در محفظه پمپ، در شروع عمل پمپ سهولت داده می شود.

چون امكان دارد كه در مایعات مواد زائی وجود داشته باشد. برای ممانعت از ورود این مواد در مدخل مجرای ورودی پمپ محفظه ای مشبك كه معمولاً از توری ساخته شده، قرار می دهند و چون لازم است هر چند مدت یك بار این صافی ها را بازرسی نمود و در صورت كثیف بودن تمیز نمایند این توری به طریقی نصب می گردد كه بتوان به سهولت به آن دسترسی حاصل نمود.

در پمپ های بزرگ معمولاً این صافی ها را كه قابل تعویض می باشند درون گودالی كه Suction Well نامیده می شود قرار می دهند.

b)پمپ دوار

پمپ دوار به سه دسته تقسیم می شود :
الف)پمپ پیچی

ب) پمپ های دنده ای Gear Pumps

ج) پمپ گوشواره ای

این پمپ ها نیز بمانند پمپ های رفت و برگشتی از گروه پمپ های انتقال دهنده با حجم ثابت هستند، با این تفاوت كه طرح و ساختمان آن ها ساده تر و احتیاج به شیر یك طرفه مكش ندارند و جریان خروجی آن ها یكنواخت است. این پمپ ها در اندازه های مختلف و با دنده های متفاوت ساخته می شوند چون دنده ها ممكن است دارای دو یا چند دنده باشند.

• عملکرد پمپ دوار

چرخ دنده بوسیله محور دوار به حركت درآمده و پس از مكش مایع آن را تحت فشار گذاشته و به طرف خروجی می راند. همان طور كه در شكل نشان داده شده است، مایع به وسیلهء دنده هایی كه آزاد هستند از ورودی به طرف خروجی برده می شود.

دنده هایی كه بـه ترتیب آزاد می شوند خلاء جزئـی در مكش ایجاد كـرده و مایع سریع تر وارد دنده های آزاد می گردد چون در این نوع پمپ ها دنده ها خیلی به هم نزدیك هستند اگر در كارگذاری آن ها دقت كافی نشود تماس دنده ها با یكدیگر باعث خرابی آن ها خواهد شد. این نكته مهمی است كه در مورد پمپ های دنده ای بایستی رعایت نمود، و هنگامی كه لازم است پمپ تحت تعمیر قرار گیرد باید دقت كافی نمود كه برای تعویض واشرها و سایر مصالح این فواصل بطور ثابت و معین باقی بمانند.

باید توجه داشت كه این دنده ها همواره روغن كاری شده كه خشك عمل ننمایند و اگر مایع پمپ شونده خاصیت روغن كاری داشته باشد، عمر پمپ دورانی زیاد می شود. این پمپ ها برای ظرفیت هایی نسبتاً كم با فشار متوسط موارد استفاده زیاد دارند.

c) پمپ های تیغه ای Vane Pumps

نوع دیگر پمپ های انتقال دهنده با حجم ثابت كه از نظر اصول كاركرد با پمپ های چرخ دنده ای شباهت زیادی دارند پمپ های تیغه ای می باشند. حركت این پمپ ها دورانی بوده و نیروی محركه شان از الكترو موتورها تأمین می گردد.

تیغه ها كه دارای حركت خارج از مركز می باشند می توانند در داخل شیارهایی حركت رفت و برگشتی داشته باشند. با توجه به شكل تیغه وقتی كه به بالا می رسد كاملاً داخل شیار جای گرفته و همین كه از آن نقطه دور می گردد در اثر فشار فنر داخل شیار بیرون آمده و سیال را از قسمت ورودی به طرف قسمت خروجی با خود می برده. تیغه ها در اثر نیروی فشار فنری كه در پشت آن هاست همواره با جداره پمپ در تماس اند.

برای کسب اطلاعات بیشتر، مقالات زیر را بررسی کنید:

تولید پمپ های تغذیه دیگ بخار در ایران

بهبود راندمان پمپ – بخش دوم