پمپ گریز از مرکز در مقابل جابجایی مثبت: تفاوت ها، کاربردها و نحوه انتخاب

هر نوع پمپ چگونه کار می کند

پمپ های گریز از مرکز و پمپ‌های جابجایی مثبت سیال را با مکانیسم‌های کاملاً متفاوتی حرکت می‌دهند - و این تمایز واحد تقریباً هر تفاوت عملکردی بین آنها را ایجاد می‌کند. درک اصل کار هر کدام نقطه شروع هر انتخاب آگاهانه پمپ است.

یک پمپ گریز از مرکز، انرژی دورانی موتور را به انرژی جنبشی در سیال تبدیل می کند. همانطور که پروانه می چرخد، مایع را از طریق نیروی گریز از مرکز به بیرون از مرکز خود شتاب می دهد، که سپس به فشار در خروجی تخلیه تبدیل می شود. هرچه پروانه سریعتر بچرخد، سرعت بیشتری به سیال داده می شود - اما رابطه بین جریان و فشار ثابت نیست. با افزایش فشار برگشتی سیستم، سرعت جریان کاهش می یابد. برای تفکیک دقیق اصول و طراحی پمپ گریز از مرکز، از جمله هندسه پروانه و پیکربندی پوشش، مهندسی زیربنایی قبل از تعیین یکی برای یک فرآیند ارزش بررسی دقیق دارد.

پمپ جابجایی مثبت (PD) بر اساس یک اصل کاملا متفاوت کار می کند: حجم ثابتی از سیال را در یک حفره به دام می اندازد - چه از طریق چرخ دنده، یک دیافراگم، یک پیستون، لوب های چرخشی یا یک حفره پیش رونده - و سپس با هر چرخه یا چرخش آن حجم را به صورت فیزیکی وارد خط تخلیه می کند. مقدار سیال تحویلی در هر دور یا ضربه اساسا ثابت می ماند، صرف نظر از اینکه فشار پایین دست چه کاری انجام می دهد. این اطمینان مکانیکی مشخصه تعیین کننده پمپ PD است و هم بزرگترین قدرت و هم در شرایط خاص محدودیت آن است.

منحنی های عملکرد: تفاوت کلیدی که مهندسان به آن اهمیت می دهند

منحنی های عملکرد این دو نوع پمپ را در کنار هم ترسیم کنید و کنتراست فوری می شود. در منحنی پمپ گریز از مرکز، سرعت جریان و هد فشار رابطه معکوس دارند: با افزایش فشار برگشتی، جریان کاهش می یابد. پمپ در یک نقطه خاص - بهترین نقطه بازده (BEP) - کارآمدترین عملکرد را دارد و عملکرد در هر دو طرف آن کاهش می یابد. مهندسان باید سیستم هایی را طوری طراحی کنند که نقطه عملیاتی نزدیک به BEP بماند. راه اندازی یک پمپ گریز از مرکز به دور از منحنی منجر به اتلاف انرژی، لرزش و سایش زودرس می شود.

منحنی پمپ جابجایی مثبت تقریباً شبیه این نیست. چون حجم ثابتی را در هر چرخه جابه‌جا می‌کند، سرعت جریان در طیف وسیعی از فشارهای تخلیه تقریباً ثابت می ماند . با افزایش فشار، جریان به سختی تغییر می کند. این باعث می‌شود که پمپ‌های PD ذاتاً برای دوز کردن، اندازه‌گیری و هر برنامه‌ای که نیاز به خروجی قابل پیش‌بینی و ثابت دارد، مناسب باشند. موازنه این است که اگر خط تخلیه مسدود شود، فشار تا زمانی که چیزی از کار بیفتد به افزایش خود ادامه می‌دهد - به همین دلیل است که اکثر تاسیسات پمپ جابجایی مثبت به یک شیر فشار شکن نیاز دارند.

درک نحوه تعامل نرخ جریان و هد در یک سیستم معین قبل از متعهد شدن به هر یک از انواع پمپ ضروری است. بررسی کامل درک میزان جریان و هد پمپ به روشن شدن نحوه تعامل این پارامترها با طول لوله، تلفات اصطکاک و مقاومت سیستم در تاسیسات واقعی کمک می کند.

ویسکوزیته هندلینگ: جایی که هر پمپ برنده یا مبارزه می کند

ویسکوزیته سیال مسلماً مهمترین متغیر در هنگام انتخاب بین پمپ گریز از مرکز و پمپ جابجایی مثبت است. این دو نوع به ویسکوزیته به روش های متضادی پاسخ می دهند - به این معنی که انتخاب اشتباه می تواند منجر به تلفات شدید راندمان یا خرابی کامل پمپ شود.

پمپ های گریز از مرکز با سیالات کم ویسکوزیته بهترین عملکرد را دارند: آب، مواد شیمیایی سبک، حلال های رقیق و مایعات مشابه که آزادانه جریان دارند. با افزایش ویسکوزیته، تلفات اصطکاکی داخل پمپ به سرعت افزایش می یابد. سرعت جریان کاهش می یابد، هد کاهش می یابد، راندمان کاهش می یابد، و مصرف برق بالا می رود. بیش از 200 تا 400 سانتی‌پویز (بسته به طراحی پمپ)، کاهش عملکرد یک پمپ گریز از مرکز به اندازه‌ای شدید است که آن را به یک انتخاب غیرعملی تبدیل می‌کند.

پمپ های جابجایی مثبت به افزایش ویسکوزیته واکنش بسیار متفاوتی نشان می دهند. با غلیظ تر شدن سیال، پمپ PD اغلب کارآمدتر می شود ، نه کمتر - زیرا ویسکوزیته بالاتر نشت داخلی را از طریق فاصله ها کاهش می دهد. پمپ‌های دنده‌ای، پمپ‌های لوبی و پمپ‌های حفره پیشرونده معمولاً برای انتقال روغن‌ها، چسب‌ها، دوغاب‌ها، پلیمرها و سایر رسانه‌های با ویسکوزیته بالا استفاده می‌شوند که یک پمپ گریز از مرکز را به طور کامل متوقف می‌کنند. پمپ‌های PD همچنین سیال‌های حساس به برش را با ملایمت‌تری مدیریت می‌کنند، زیرا سرعت‌های داخلی کمتری تولید می‌کنند - یک مزیت حیاتی در پردازش مواد غذایی، دارویی و کاربردهای بیولوژیکی که در آن سیال نباید توسط نیروهای مکانیکی تجزیه شود.

مقایسه سر به سر

جدول زیر مهمترین تفاوت‌های عملیاتی بین دو دسته پمپ را در پارامترهایی که در محیط‌های فرآیند صنعتی و شیمیایی بیشترین اهمیت را دارند، خلاصه می‌کند.

کاربردهای رایج برای هر نوع پمپ

پروفایل های کاربردی پمپ های گریز از مرکز و جابجایی مثبت منعکس کننده نقاط قوت مربوطه می باشند. دانستن اینکه هر نوع در کجا غالب است به مهندسان کمک می کند تا قبل از شروع مهندسی دقیق گزینه ها را محدود کنند.

پمپ های گریز از مرکز اسب های کار تامین آب شهری، گردش HVAC، سیستم های خنک کننده و انتقال مایع با حجم بالا هستند. در صنایع شیمیایی، آنها اسیدها، قلیاها، حلال ها و آب را پردازش می کنند که ویسکوزیته پایین است و توان عملیاتی بالا در اولویت است. آنها همچنین انتخاب استاندارد در تصفیه فاضلاب، اطفاء حریق و آبیاری کشاورزی هستند - کاربردهایی که در آن نرخ جریان بالا در فشارهای متوسط ​​مورد نیاز است. برای مروری بر انواع مختلف پمپ‌های گریز از مرکز و کاربردهای صنعتی آن‌ها، از جمله انواع جریان شعاعی، جریان محوری، و انواع محرکه مغناطیسی، طیف گسترده‌ای از پیکربندی‌ها متناسب با نیازهای فرآیند مختلف وجود دارد.

پمپ های جابجایی مثبت جایی که پمپ های سانتریفیوژ کوتاه می آیند، خودشان را پیدا می کنند. پمپ‌های دنده‌ای و پمپ‌های لوبی در سیستم‌های روغن‌کاری، هیدرولیک و کاربردهای غذایی شامل شربت‌ها، سس‌ها و روغن‌های خوراکی استاندارد هستند. پمپ‌های دیافراگمی و پمپ‌های پریستالتیک برای دوز شیمیایی و تولید دارو خدمت می‌کنند، جایی که اندازه‌گیری دقیق و پیشگیری از آلودگی غیرقابل مذاکره است. پمپ های حفره ای پیشرونده، دوغاب های ضخیم و محیط های ساینده را در عملیات معدن، فاضلاب و حفاری کنترل می کنند. پمپ های پیستونی و پیستونی فشار بسیار بالایی را که در رسوب زدایی، آزمایش هیدرواستاتیک و سیستم های تمیز کردن فشار بالا مورد نیاز است، ارائه می دهند.

چگونه پمپ مناسب را برای فرآیند خود انتخاب کنید

انتخاب بین یک پمپ گریز از مرکز و یک پمپ جابه‌جایی مثبت به چهار سوال به‌طور متوالی مطرح می‌شود. به آنها صادقانه در برابر شرایط فرآیند واقعی خود پاسخ دهید - نه شرایط طراحی ایده آل - و نوع صحیح پمپ معمولاً مشخص می شود.

1. ویسکوزیته سیال چقدر است؟ اگر به طور مداوم زیر 200 cP باشد، یک پمپ گریز از مرکز نقطه شروع طبیعی است. اگر بالاتر از 500 cP باشد، یا اگر ویسکوزیته به طور قابل توجهی در شرایط عملیاتی متفاوت باشد، یک پمپ جابجایی مثبت عملکرد قابل پیش بینی بیشتری ارائه می دهد.
2. نمایه جریان باید چگونه باشد؟ اگر جریان دقیق، اندازه گیری شده یا ثابت مورد نیاز باشد - صرف نظر از اینکه چه اتفاقی برای فشار پایین دست می افتد - یک پمپ PD انتخاب صحیحی است. اگر کاربرد جریان متغیر را تحمل کند و اولویت با توان بالا باشد، پمپ گریز از مرکز کارآمدتر و مقرون به صرفه تر است.
3. سیستم چه فشاری می خواهد؟ برای فشارهای تخلیه بسیار بالا - بالاتر از آنچه که یک پمپ گریز از مرکز تک مرحله ای می تواند ارائه دهد - پمپ های PD مسیر مستقیم تری را به خروجی مورد نیاز ارائه می دهند. برای فشارهای متوسط ​​با جریان بالا، طرح‌های گریز از مرکز (از جمله چند مرحله‌ای) معمولاً مناسب‌تر هستند.
4. ویژگی های خاص سیال چیست؟ حساسیت برشی، سایندگی، محتوای جامد و تهاجمی شیمیایی همگی بر نوع پمپ و انتخاب مواد تأثیر می‌گذارند. مخصوصاً برای سیالات فرآیند خورنده، راهنمای انتخاب پمپ مناسب برای سیالات خورنده، سازگاری مواد با مواد شیمیایی تهاجمی رایج از جمله اسیدها و حلال ها را بررسی می کند.

برای کاربردهایی که شامل سیالات فرآیندی خطرناک یا با ارزش می‌شوند که در آن نشت قابل تحمل نیست، پمپ‌های مغناطیسی شیمیایی برای انتقال سیال بدون نشتی راه‌حلی تخصصی ارائه می‌دهند که مهر و موم مکانیکی را به طور کامل حذف می‌کند - مربوط به هر دو پیکربندی سانتریفیوژ و PD خاص. دستورالعمل رسمی وزارت انرژی ایالات متحده در مورد ملاحظات انتخاب پمپ، چارچوب دقیقی را برای ارزیابی الزامات سیستم، خواص سیال و عوامل بهره وری انرژی در مشخصات پمپ صنعتی ارائه می دهد. برای نگاهی جامع به پیکربندی‌های پمپ موجود در هر دو دسته، طیف کاملی از پمپ‌های شیمیایی صنعتی شامل گزینه‌های گریز از مرکز، درایو مغناطیسی، و گزینه‌های تخصصی مهندسی شده برای محیط‌های فرآیند شیمیایی می‌شود.