معرفی انواع پمپ سانتریفیوژی و عملکرد آن ها

پمپ‌های سانتریفیوژی به عنوان یکی از پرکاربردترین تجهیزات انتقال سیال در صنایع مختلف، نقش کلیدی در فرآیندهای مهندسی ایفا می‌کنند. این پمپ‌ها با بهره‌گیری از نیروی گریز از مرکز، امکان انتقال مایعات را با دبی و فشارهای مختلف فراهم می‌کنند. در این مقاله از سهند پویا قصد داریم به بررسی اصول عملکردی، اجزا، انواع و کاربردهای این تجهیزات بپردازیم.

پمپ‌های سانتریفیوژی از پرکاربردترین تجهیزات در انتقال مایعات هستند که بر اساس نیروی گریز از مرکز کار می‌کنند. این پمپ‌ها شامل یک پروانه چرخان هستند که با حرکت خود، انرژی مکانیکی را به انرژی جنبشی تبدیل کرده و موجب افزایش سرعت سیال می‌شود. سپس سیال از طریق محفظه حلزونی وارد بخش خروجی شده و با کاهش سرعت، انرژی جنبشی آن به انرژی فشاری تبدیل می‌شود. عملکرد این پمپ‌ها وابسته به طراحی اجزای کلیدی مانند پروانه، بدنه، شفت و سیستم آب‌بندی است.

پمپ‌های سانتریفیوژی در انواع مختلفی ازجمله تک‌مرحله‌ای و چندمرحله‌ای، جریان محوری، شعاعی و ترکیبی تولید می‌شوند و از جمله رایج ترین انواع آن ها می توان به پمپ اسلاری اشاره نمود که به طور گسترده برای مصارف گوناگون صنعتی مورد استفاده قرار می گیرد. این تجهیزات به دلیل طراحی ساده، نگهداری آسان و قابلیت انتقال حجم زیادی از مایعات، در صنایع مختلف ازجمله تصفیه آب، نفت و گاز، صنایع شیمیایی و کشاورزی کاربرد گسترده‌ای دارند. بااین‌حال، برای سیالات با ویسکوزیته بالا یا در فشارهای بسیار زیاد، گزینه‌های بهتری مانند پمپ‌های جابجایی مثبت ممکن است ترجیح داده شوند.

1. بدنه (Casing): بدنه یا پوسته پمپ، ساختاری است که سیال را درون پمپ هدایت کرده و انرژی فشار را حفظ می‌کند. دو نوع اصلی بدنه در پمپ‌های سانتریفیوژی وجود دارد:
بدنه حلزونی (Volute Casing): رایج‌ترین طراحی که باعث کاهش سرعت سیال و افزایش فشار خروجی می‌شود.
بدنه دیفیوزری (Diffuser Casing): دارای پره‌های ثابت در اطراف پروانه که بازده پمپ را افزایش داده و از افت فشار جلوگیری می‌کند.

2. پروانه (Impeller): پروانه مهم‌ترین بخش پمپ است که با چرخش خود، انرژی مکانیکی را به انرژی جنبشی سیال تبدیل می‌کند. این قطعه به‌صورت زیر طبقه‌بندی می‌شود:
پروانه باز (Open Impeller): بدون پوشش جانبی، مناسب برای سیالات با ذرات معلق.
پروانه نیمه‌باز (Semi-Open Impeller): دارای یک پوشش جزئی، تعادل میان کارایی و مقاومت در برابر انسداد.
پروانه بسته (Closed Impeller): دارای دو دیسک پوشاننده، مناسب برای سیالات تمیز و فشارهای بالا.

3. شفت (Shaft): شفت وظیفه انتقال نیروی موتور به پروانه را بر عهده دارد. این قطعه باید دارای استحکام بالا و مقاومت در برابر سایش و خوردگی باشد. شفت‌ها معمولاً از فولاد ضدزنگ یا آلیاژهای مقاوم در برابر خوردگی ساخته می‌شوند. برای جلوگیری از لرزش و افزایش عمر شفت، از یاتاقان‌ها و سیستم‌های ترازکننده استفاده می‌شود.

4. یاتاقان‌ها (Bearings): یاتاقان‌ها از حرکت روان و پایدار شفت اطمینان حاصل می‌کنند و از اصطکاک بیش‌ازحد جلوگیری می‌کنند. دو نوع اصلی یاتاقان‌ها عبارت‌اند از:
یاتاقان‌های غلتشی (Rolling Bearings): شامل بلبرینگ‌ها و رولبرینگ‌ها که اصطکاک را کاهش داده و دوام بالایی دارند.
یاتاقان‌های لغزشی (Sleeve Bearings): مناسب برای بارهای سنگین و سرعت‌های بالا.

5. آب‌بند (Sealing System): سیستم آب‌بندی مانع نشت سیال از اطراف شفت شده و از ورود هوا به داخل پمپ جلوگیری می‌کند. انواع رایج آب‌بندها عبارت‌اند از:
آب‌بند مکانیکی (Mechanical Seal): شامل دو سطح صاف که در تماس با یکدیگر بوده و با کمک روانکار، از نشتی جلوگیری می‌کنند.
آب‌بند نخی (Gland Packing): شامل الیاف نسوز که با فشرده‌سازی، مسیر نشت را مسدود می‌کنند.

6. محفظه مکش و تخلیه (Suction & Discharge Chamber) 

محفظه مکش: درگاه ورودی که سیال را به پروانه هدایت می‌کند. طراحی صحیح آن اهمیت بالایی در جلوگیری از کاویتاسیون دارد.
محفظه تخلیه: مسیر خروجی که انرژی جنبشی را به فشار تبدیل کرده و سیال را به سیستم لوله‌کشی انتقال می‌دهد.

7. دیفیوزر (Diffuser): دیفیوزر مجموعه‌ای از پره‌های ثابت است که اطراف پروانه قرار دارد و موجب تبدیل انرژی جنبشی به فشار می‌شود. استفاده از دیفیوزر باعث کاهش افت انرژی و بهبود عملکرد هیدرولیکی پمپ می‌شود.

8. کوپلینگ (Coupling) : کوپلینگ‌ها وظیفه انتقال نیرو از موتور به شفت را دارند و در انواع صلب (Rigid Coupling) و انعطاف‌پذیر (Flexible Coupling) طراحی می‌شوند. مدل‌های انعطاف‌پذیر قادرند ضربات و لرزش‌های مکانیکی را جذب کرده و از آسیب‌دیدگی شفت جلوگیری کنند.

9. محفظه هواگیری (Priming Chamber): برخی پمپ‌ها برای جلوگیری از حبس هوا و بهبود عملکرد، دارای سیستم هواگیری هستند. این سیستم به حذف هوای داخل محفظه مکش کمک می‌کند تا پمپ بتواند سیال را به‌درستی جابه‌جا کند.

پمپ‌های سانتریفیوژی یکی از پرکاربردترین انواع پمپ‌ها در صنایع مختلف هستند که به‌ویژه برای انتقال سیالات با ویسکوزیته پایین و فشارهای متوسط کاربرد دارند. این پمپ‌ها از نیروی گریز از مرکز برای حرکت دادن مایعات استفاده می‌کنند. در ادامه به بررسی انواع مختلف پمپ‌های سانتریفیوژی و نحوه عملکرد آن‌ها خواهیم پرداخت.

انواع پمپ سانتریفیوژ بر اساس نوع جریان

پمپ‌های سانتریفیوژی را می‌توان بر اساس نوع جریان سیال به سه دسته تقسیم کرد. هر کدام از این پمپ‌ها دارای ویژگی‌ها و مزایای خاص خود هستند که بسته به نوع کاربرد و شرایط عملیاتی می‌توانند انتخاب شوند.

همچنین دیدن نمایید: فرق پمپ سانتریفیوژ و جابجایی مثبت

پمپ جریان محوری

پمپ‌های جریان محوری سیال را در جهت محور پروانه به حرکت در می‌آورند. این نوع پمپ‌ها به‌ویژه برای سیستم‌هایی که نیاز به دبی بالا و فشار پایین دارند، مانند پمپاژ آب در ایستگاه‌های آبیاری و سیستم‌های خنک‌کننده صنعتی مناسب هستند. طراحی ساده این پمپ‌ها، آن‌ها را به گزینه‌ای ایده‌آل برای شرایطی با جریان سیال یکنواخت تبدیل می‌کند.

پمپ سانتریفیوژ شعاعی

در پمپ‌های سانتریفیوژی شعاعی، سیال از مرکز پروانه به بیرون حرکت می‌کند و در این فرآیند، نیروی گریز از مرکز موجب افزایش فشار سیال می‌شود. این نوع پمپ‌ها معمولاً برای کاربردهایی که به فشار بالا و دبی متوسط نیاز دارند، مانند سیستم‌های آبرسانی و پمپاژ سیالات در صنایع شیمیایی استفاده می‌شوند. از جمله رایج ترین انواع پمپ های سانتریفیوژی شعاعی نیز می توان به پمپ اسلاری وارمن اشاره نمود که امروزه مورد توجه بسیاری از صنعت گران داخل ایران قرار گرفته است.

پمپ سانتریفیوژ ترکیبی

پمپ‌های ترکیبی، که ترکیبی از ویژگی‌های پمپ‌های جریان محوری و شعاعی هستند، برای کاربردهایی که نیاز به دبی و فشار بالا دارند، طراحی شده‌اند. این پمپ‌ها به‌ویژه در سیستم‌هایی که به‌طور همزمان نیاز به پمپاژ سریع سیالات و فشار بالا دارند، مانند صنایع نفت و گاز و تصفیه آب، کاربرد دارند.

انواع پمپ سانتریفیوژی بر اساس تعداد مراحل

پمپ‌های سانتریفیوژی می‌توانند به‌صورت یک‌مرحله‌ای یا چندمرحله‌ای طراحی شوند. انتخاب نوع پمپ بستگی به نیاز به فشار و دبی در سیستم دارد.

همچنین دیدن نمایید: پمپ اسلاری سهند پویا مدل 8/6

پمپ سانتریفیوژ یک مرحله‌ای

پمپ‌های یک‌مرحله‌ای شامل یک پروانه هستند که سیال را از داخل پمپ به بیرون پرتاب می‌کند. این پمپ‌ها برای انتقال سیالات در فشارهای پایین و متوسط و دبی‌های مناسب به کار می‌روند و در بسیاری از سیستم‌های آبرسانی و تصفیه آب کاربرد دارند.

پمپ سانتریفیوژ چند مرحله‌ای

پمپ‌های چندمرحله‌ای دارای چندین پروانه هستند که به‌طور متوالی عمل می‌کنند و فشار سیال را در هر مرحله افزایش می‌دهند. این پمپ‌ها برای کاربردهایی که نیاز به فشار بسیار بالا دارند، مانند سیستم‌های پمپاژ در ارتفاعات بالا یا در سیستم‌های فشار قوی، بسیار مناسب هستند.

انواع پمپ سانتریفیوژی بر اساس نوع حلزونی

پمپ‌های سانتریفیوژی بر اساس طراحی بدنه نیز می‌توانند به دو دسته تقسیم شوند. این طراحی‌ها تأثیر زیادی بر راندمان پمپ و عملکرد آن دارند.

پمپ تک حلزونی

پمپ‌های تک‌حلزونی دارای یک محفظه حلزونی شکل هستند که به‌طور موثر انرژی سیال را مدیریت کرده و از افت فشار جلوگیری می‌کند. این نوع پمپ‌ها برای سیالات با دبی متوسط و فشار کم مناسب هستند و در بسیاری از کاربردهای صنعتی و کشاورزی استفاده می‌شوند.

پمپ دو حلزونی

پمپ‌های دو‌حلزونی دارای دو محفظه حلزونی هستند که فشار را به‌طور یکنواخت‌تری توزیع می‌کنند و در شرایطی که فشار و دبی بالا مدنظر است، عملکرد بهتری دارند. این پمپ‌ها معمولاً برای انتقال سیالات با فشار بالا در صنایع نفت و گاز و تصفیه‌خانه‌ها کاربرد دارند.

انواع پمپ سانتریفیوژی بر اساس تعداد مکش

پمپ‌ها از نظر تعداد ورودی‌های مکش نیز به دو نوع تقسیم می‌شوند. تعداد مکش می‌تواند تأثیر زیادی بر کارایی پمپ داشته باشد.

پمپ تک مکشه

پمپ‌های تک‌مکشه دارای یک ورودی هستند که سیال را به داخل پمپ می‌کشد. این پمپ‌ها بیشتر در کاربردهای معمولی که نیاز به فشار پایین دارند و دبی سیال ثابت است، استفاده می‌شوند.

پمپ دو مکشه

پمپ‌های دو مکشه دارای دو ورودی هستند که سیال را از دو نقطه مختلف به داخل پمپ می‌کشند. این نوع پمپ‌ها معمولاً در شرایطی که نیاز به دبی و فشار بالاتر است یا باید سیالات از نقاط مختلف جمع‌آوری شوند، استفاده می‌شوند.

انواع پمپ سانتریفیوژی بر اساس جهت محور

پمپ‌ها می‌توانند با محور افقی یا عمودی طراحی شوند. انتخاب نوع محور بستگی به فضای موجود و نیاز به پمپاژ در ارتفاعات مختلف دارد.

پمپ محور افقی

پمپ‌های محور افقی رایج‌ترین نوع پمپ‌های سانتریفیوژی هستند که در بسیاری از کاربردهای صنعتی مورد استفاده قرار می‌گیرند. این پمپ‌ها به دلیل طراحی ساده و عملکرد مطمئن خود در سیستم‌هایی با فشار معمولی و دبی متوسط بسیار کارآمد هستند.

پمپ محور عمودی

پمپ‌های محور عمودی برای کاربردهایی طراحی شده‌اند که نیاز به پمپاژ سیال از ارتفاعات بلند دارند. این نوع پمپ‌ها در سیستم‌های تصفیه آب، ایستگاه‌های آبیاری و در مواردی که فضا محدود است، استفاده می‌شوند.