پمپ جابجایی مثبت در مقابل پمپ گریز از مرکز: تفاوت های کلیدی و نحوه انتخاب

نحوه حرکت هر نوع پمپ سیال

اساسی ترین تفاوت بین پمپ جابجایی مثبت (PD) و a پمپ گریز از مرکز در مکانیسم مورد استفاده برای حرکت سیال نهفته است - و این تفاوت منفرد تقریباً در هر مشخصه عملکردی که باید در طول انتخاب ارزیابی کنید، آبشار می کند.

یک پمپ گریز از مرکز انرژی جنبشی را از طریق یک پروانه چرخان به سیال منتقل می کند. همانطور که پروانه می چرخد، مایع را به داخل چشم در مرکز خود می کشد و آن را به سمت بیرون به سمت دیواره بدنه پرتاب می کند و سرعت را به فشار در درگاه تخلیه تبدیل می کند. این فرآیند پیوسته، بدون ضربان است و به شدت به خواص فیزیکی سیال - به ویژه ویسکوزیته - وابسته است. برای تفکیک عمیق تر انواع موجود، انواع پمپ های گریز از مرکز و کاربردهای صنعتی آنها را ببینید.

در مقابل، یک پمپ جابه‌جایی مثبت، حجم ثابتی از سیال را از طریق چرخ دنده‌ها، پیستون‌ها، لوب‌ها، پیچ‌ها یا یک دیافراگم انعطاف‌پذیر در یک حفره به دام می‌اندازد و به صورت مکانیکی آن را از طریق خط تخلیه وارد می‌کند. هر ضربه یا چرخش مقدار مشخص و مشخصی از مایع را حرکت می دهد. نتیجه جریانی است که بدون توجه به فشار پایین دست تقریباً ثابت می ماند، رفتاری که اساساً با هر طرح گریز از مرکز متفاوت است.

نرخ جریان، فشار، و منحنی عملکرد

پمپ های گریز از مرکز در امتداد یک منحنی عملکرد کار می کنند: با افزایش فشار برگشتی سیستم، سرعت جریان کاهش می یابد. در بهترین نقطه بازده (BEP)، تلفات هیدرولیکی به حداقل می رسد و پمپ خروجی نامی خود را در مصرف بهینه انرژی ارائه می دهد. از BEP خیلی دور شوید - چه با گاز دادن بیش از حد یا با دویدن با سر پایین - و راندمان کاهش می یابد، گرما ایجاد می شود و سایش مکانیکی تسریع می شود.

پمپ های جابجایی مثبت رفتار متفاوتی دارند. منحنی فشار جریان آنها تقریباً عمودی است: جریان در یک محدوده فشار گسترده ثابت می ماند و به جای مقاومت سیستم توسط سرعت پمپ دیکته می شود. این قابلیت پیش‌بینی، پمپ‌های PD را به انتخاب پیش‌فرض برای کاربردهای اندازه‌گیری و دوز تبدیل می‌کند که در آن حجم خاصی باید در هر چرخه تحویل داده شود، صرف نظر از آنچه در پایین دست اتفاق می‌افتد.

یک نتیجه عملی: یک پمپ PD که در برابر یک تخلیه بسته کار می کند تا زمانی که چیزی شکسته شود فشار ایجاد می کند . یک شیر کمکی یا حلقه بای پس با اندازه مناسب در نصب پمپ PD غیرقابل مذاکره است. پمپ های گریز از مرکز به سادگی بدون آسیب رساندن به خود در سر خاموش می ایستند (اگرچه خاموشی طولانی مدت باعث گرم شدن بیش از حد می شود).

جفت کردن یک پمپ گریز از مرکز با یک درایو فرکانس متغیر (VFD) بخش زیادی از شکاف را می بندد و امکان تنظیم جریان را در محدوده وسیعی در عین حفظ راندمان فراهم می کند - ترکیبی که به طور فزاینده ای در سیستم های کنترل دما و تهویه مطبوع که در آن شرایط بار به طور مداوم در نوسان است مورد توجه قرار می گیرد.

ویسکوزیته، مواد جامد و حساسیت برشی

خواص سیال اغلب تعیین می کند که کدام نوع پمپ قبل از محاسبه فشار یا جریان قابل دوام است.

پمپ های گریز از مرکز برای مایعات کم ویسکوزیته - آب، حلال های رقیق، مواد شیمیایی سبک بهینه شده اند. با بالا رفتن ویسکوزیته از حدود 100 تا 200 cP، تلفات اصطکاکی داخل پمپ به شدت افزایش می‌یابد، جریان کاهش می‌یابد، بازده سقوط می‌کند و بار موتور بالا می‌رود. راه اندازی یک پمپ گریز از مرکز بر روی سیالی که هرگز برای آن طراحی نشده است، نه تنها عملکرد ضعیفی دارد: می تواند دستگاه را بیش از حد گرم کند و گارانتی را باطل کند.

پمپ های جابجایی مثبت تا حد زیادی تحت تأثیر تغییرات ویسکوزیته قرار نمی گیرند. بسیاری از طراحی‌های دنده و حفره پیشرونده در واقع با ضخیم شدن سیال، بازده حجمی بهتری را مشاهده می‌کنند، زیرا مایع چسبناک به طور مؤثرتر خلاءهای داخلی را می‌بندد. به همین دلیل است که پمپ های PD در کاربردهای نفتی، چسب، شربت و پلیمر غالب هستند. برای دوغاب های ساینده و جریان های پر از ذرات، یک پمپ دوغاب مقاوم در برابر خوردگی و مقاوم در برابر سایش که بر اساس اصول PD ساخته شده است، دوام قوی را ارائه می دهد که طرح های گریز از مرکز در سرویس مداوم نمی توانند مطابقت داشته باشند.

حساسیت برشی یکی دیگر از عوامل مهم است. پروانه های گریز از مرکز با سرعت بالایی می چرخند و نیروهای برشی قابل توجهی را به سیال وارد می کنند. برای امولسیون ها، آبگوشت های بیولوژیکی، پلیمرهای خاص و مواد غذایی که ساختارشان را تحت برش تغییر می دهند، می تواند باعث آسیب جبران ناپذیر محصول شود. پمپ های دیافراگمی و PD پریستالتیک سیال را به آرامی حرکت می دهند و آنها را به استانداردی برای کاربردهای حساس به برش در خطوط دارویی و فرآوری مواد غذایی تبدیل می کند.

خود پراینگ، اجرای خشک، و محدودیت های نصب

اکثر پمپ های گریز از مرکز نمی توانند خود پرایم شوند. آنها قبل از راه‌اندازی به مایع در محفظه پمپ نیاز دارند تا عمل هیدرولیکی ایجاد کنند که جریان را به حرکت در می‌آورد - هوای درون محفظه به سادگی بدون فشار ساختمان می‌چرخد. در عمل، این بدان معنی است که پمپ باید زیر سطح مایع تغذیه نصب شود یا یک سیستم پرایمینگ باید در آن گنجانده شود. انواع گریز از مرکز خود پرایم شونده وجود دارد، اما آنها به یک مخزن مایع اضافی در بدنه نیاز دارند و هنوز نمی توانند هوا را در حین کار تحمل کنند.

پمپ های جابجایی مثبت - به ویژه پمپ های دیافراگمی - ذاتا خود پرایم شونده هستند. آنها می توانند مایع را از یک رگ پایینی بلند کنند، شروع به خشک شدن کنند، و بدون آسیب با بلع متناوب هوا مقابله کنند. این باعث می‌شود که در نصب‌های میدانی، تنظیمات قابل حمل و برنامه‌هایی که سطح سیال در آنها نوسان می‌کند، بسیار بخشنده‌تر شوند.

دویدن خشک یک خطر مرتبط است. راه اندازی یک پمپ گریز از مرکز بدون مایع باعث از بین رفتن آب بندی مکانیکی در چند دقیقه می شود. بسیاری از طرح‌های پمپ PD، از جمله پمپ‌های دیافراگمی، عملکرد خشک را برای دوره‌های طولانی تحمل می‌کنند، که یک مزیت معنی‌دار در فرآیندهایی با تامین خوراک غیرقابل پیش‌بینی است.

نگهداری و هزینه کل مالکیت

پمپ های گریز از مرکز به طور گسترده ای به عنوان تجهیزات کم تعمیر و نگهداری در نظر گرفته می شوند. با تعداد کمی قطعات متحرک - اساساً یک پروانه، شفت و آب بند - سطح سایش محدودی وجود دارد. تعمیر و نگهداری معمولی بر بازرسی مکانیکی مهر و موم، روانکاری بلبرینگ و بررسی های ترخیص پروانه متمرکز است. زمانی که پمپ ها به درستی اندازه و نزدیک به BEP کار می کنند، میانگین زمان بین خرابی ها زیاد است.

پمپ های جابجایی مثبت دارای پیچیدگی مکانیکی بیشتری هستند. پمپ های دنده ای فاصله های تنگی دارند که در معرض سایش ناشی از مواد ساینده قرار دارند. پمپ های دیافراگمی نیاز به تعویض دوره ای دیافراگم دارند، معمولاً هر 8000 تا 20000 ساعت کارکرد بسته به مواد و کار. پمپ های پیستونی و پیستونی نیاز به نگهداری دریچه و بسته بندی دارند. تعداد کل قطعات بیشتر است و برنامه تعمیر و نگهداری سخت تر است.

با این حال، مقایسه مربوطه هزینه کل مالکیت است، نه قیمت خرید به تنهایی. یک پمپ گریز از مرکز که با راندمان 40 درصد روی یک سیال با ویسکوزیته بالا کار می کند و نیاز به تعویض مکرر آب بند دارد، در طول پنج سال به طور قابل توجهی بیشتر از یک پمپ PD مشخص شده است که به طور پیوسته در پوشش طراحی خود کار می کند. پمپ مناسب برای سیال همیشه پمپ ارزان‌تری در طول زمان است.

مقایسه کنار هم

انتخاب پمپ مناسب برای برنامه شما

تصمیم انتخاب معمولاً به سه سؤال می رسد که به ترتیب پاسخ داده می شود.

ویسکوزیته سیال چقدر است؟ اگر مایع بیش از 200 cP باشد، پمپ گریز از مرکز به ندرت پاسخ درستی است. مستقیماً به ارزیابی گزینه های PD بروید: پمپ های دنده ای برای مایعات تمیز و با ویسکوزیته بالا. پمپ های دیافراگمی برای جریان های خورنده یا مملو از ذرات؛ پمپ های حفره ای مترقی برای خمیرها و دوغاب های با جامد بالا.

آیا اندازه گیری جریان دقیق مورد نیاز است؟ اگر دقت دوز مهم است - تزریق مواد شیمیایی، پردازش دسته‌ای دارویی، تحویل افزودنی‌های غذایی - مشخصه حجم ثابت در هر ضربه پمپ PD ضروری است. پمپ های گریز از مرکز، حتی با VFD ها، نمی توانند با دقت اندازه گیری پمپ دیافراگمی یا پیستونی مطابقت داشته باشند.

شرایط فشار و جریان چگونه است؟ برای انتقال حجم زیاد و فشار کم سیالات تمیز و کم ویسکوزیته، پمپ های گریز از مرکز کمترین هزینه سرمایه، ساده ترین نصب و بهترین بازده انرژی را در نزدیکی BEP ارائه می دهند. برای تزریق فشار بالا، انتقال با ویسکوزیته بالا، یا کاربردهایی که نیاز به جریان ثابت مستقل از تغییرات فشار سیستم دارند، پمپ‌های PD قابلیت‌هایی را ارائه می‌کنند که طرح‌های گریز از مرکز نمی‌توانند تکرار شوند.

برای خدمات شیمیایی خورنده، یک پمپ سانتریفیوژ با پوشش فلوئور برای محیط های شیمیایی خورنده یا یک پمپ دیافراگمی با بدنه فلوروپلاستیک دو گزینه غالب هستند - انتخاب بین آنها در نهایت به ویسکوزیته و محتوای جامد سیال خاص بستگی دارد. برای خدمات صنعتی عمومی با مایعات تمیز در محدوده دمای استاندارد، مشخصات پمپ گریز از مرکز فولاد ضد زنگ طیف وسیعی از ترکیبات جریان و هد را با هزینه رقابتی پوشش می دهد. تطبیق نوع پمپ با شرایط سیال و فرآیند - به جای پیش فرض با آشناترین فناوری - چیزی است که یک نصب طولانی مدت قابل اعتماد را از یک مشکل تعمیر و نگهداری مزمن جدا می کند.