مقدمه
پمپ های سانتریفیوژ در محل تلاقی منحنی مقاومت سیستم و منحنی عملکرد پمپ عمل می کند. بنابراین پمپ به صورتی انتخاب می شود که این تلاقی در نقطه مورد نظر فرایند و در نزدیکی نقطه BEP قرار گیرد. برخی مواقع نیاز است تا ظرفیت خروجی یا دبی پمپ سانتریفیوژ تغییر کند. روش های متداول جهت تغییر دبی پمپ های سانتریفیوژ (کنترل ظرفیت پمپ) به شرح زیر می باشند:
1. بستن شیر خروجی پمپ (Throttling)
2. خاموش و روشن کردن پمپ
3. استفاده از مسیر کنار گذر (Bypass)
4. تغییر دور پمپ
5. تطبیق پره پروانه پمپ
6. پیش چرخش مایع ورودی به پروانه پمپ (Pre-rotation control)
7. ایجاد کاویتاسیون کنترل شده
8. تغییر قطر پروانه
9. تراش لبه پره پروانه
بستن شیر خروجی پمپ (Throttling)
در این روش با بستن شیر خروجی پمپ، منحنی مقاومت سیستم تغییر می کند و محل تلاقی دو منحنی در دبی کمتر و هد بیشتر رخ می دهد. در منحنی زیر، روش کنترل ظرفیت توسط بستن شیر خروجی پمپ مشاهده می شود.
از این روش می توانیم جهت کنترل ظرفیت پمپ های جریان شعاعی (سرعت مخصوص زیر 40) استفاده کنیم زیرا با کاهش دبی (افزایش هد) پمپ، توان مورد نیاز پمپ کاهش می یابد. منحنی های توان بر حسب دبی برای پمپ های مختلف دینامیکی در درس “سرعت مخصوص و سرعت مخصوص در دهانه مکش” مورد بحث قرار دادیم.
روشن و خاموش کردن پمپ
در برخی مواقع از ترکیب پمپ ها به صورت موازی یا سری جهت تامین هد و دبی استفاده می شود. در این صورت با توجه به نیاز فرایند، می توانیم برخی از پمپ ها را خاموش یا روشن کنیم. مبحث سری و موازی بستن پمپ ها، در درس آینده به صورت مفصل بحث خواهیم کرد. در برخی سیستم ها، با توجه به بسته بودن سیستم و اهمیت فشار خط از این روش استفاده می شود. به این صورت که با کاهش فشار خط، پمپ وارد مدار می شود و با افزایش فشار خط، پمپ مجددا از مدار خارج می شود.
استفاده از مسیر کنار گذر (Bypass)
مطابق تصویر زیر، در این روش مقداری از دبی پمپ به مخزن در مکش پمپ انتقال داده می شود. این روش حداقل رضایتبخشی (کمترین بازدهی) را نسبت به دو روش تغییر سرعت و بستن شیر خروجی پمپ دارد. از این روش عمدتا برای پمپ ها با سرعت مخصوص زیاد استفاده می شود که با افزایش دبی، توان مصرفی پمپ کاهش می یابد.
تغییر دور پمپ
در این روش، بر خلاف روش بستن شیر خروجی پمپ، منحنی عملکرد سیستم ثابت باقی می ماند و منحنی عملکرد پمپ تغییر می کند. با تغییر دور پمپ و با استفاده از قانون تشابه، می توانیم دبی، هد و توان مورد نیاز پمپ را محاسبه کنیم.
مطابق روابط فوق، با افزایش سرعت پمپ، NPSH مورد نیاز پمپ نیز افزایش می یابد. در منحنی زیر، سه روش تغییر دور پمپ، استفاده از مسیر کنار گذر و بستن شیر خروجی پمپ مقایسه شده اند که بازدهی روش تغییر دور پمپ بیشتر از دو روش دیگر است.
تطبیق پره پروانه پمپ
برای پمپ های جریان محوری (حتی پمپ های جریان مختلف با سرعت مخصوص بالا) مطابق تصویر زیر، زاویه پره پمپ مطابق مکانیزمی خاص تغییر می کند.
در تصویر زیر، تغییرات زاویه پره بر روی منحنی عملکرد پمپ مشخص شده است.
پیش چرخش مایع ورودی به پروانه پمپ
زاویه ورود سیال به مکش پمپ توسط پره های راهنما تغییر می کند که این تغییر زاویه سبب تغییر منحنی عملکرد پمپ می گردد. تاثیر این روش با افزایش سرعت مخصوص افزایش می یابد، بنابراین این روش برای پمپ های جریان مختلط و جریان محوری مناسب است. در تصویر زیر اثر تغییر زاویه ورود سیال بر روی منحنی عملکرد پمپ را مشاهده می کنید.
ایجاد کاویتاسیون کنترل شده
از روش ایجاد کاویتاسیون کنترل شده معمولا برای پمپ های انتقال مایع کندانس شده استفاده می شود. در این حالت وقتی سطح مایع در ورودی پمپ کاهش می یابد (در نتیجه NPSH کاهش می یابد) مقداری کاویتاسیون در ورودی پمپ رخ می دهد که منجر به کاهش دبی پمپ می گردد. وقتیکه ارتفاع سطح مایع در مخزن ورودی پمپ افزایش می یابد، در نتیجه کاویتاسیون از بین می رود و دبی پمپ افزایش می یابد. در شکل زیر تغییر منحنی عملکرد پمپ با ایجاد کاویتاسیون را مشاهده می کنید.
تغییر قطر پروانه
با توجه به تغییر دبی و هد فرایند به صورت دائمی، می توانیم تا حدودی با افزایش یا کاهش قطر پروانه، نیاز فرایند را برآورده کنیم. در منحنی عملکرد پمپ ها مقدار قطر ماکزیمم و مینیم برای پمپ مشخص شده است و متناسب با آن قطر منحنی عملکرد ترسیم شده است. در تصویر زیر منحنی عملکرد پمپ بعد از تراش پره (کاهش قطر) ترسیم شده است.
تراش لبه پره پروانه
مطابق تصویر زیر، لبه خروجی پره پمپ تیز می شود و در این حالت مقداری بازدهی پمپ افزایش می یابد و منحنی هد-دبی به سمت بالا حرکت می کند.
مرجع
Sulzer Pumps, 1997. Sulzer centrifugal pump handbook. Elsevier.
