مقدمه
یکی از مهمترین مباحث در خصوص پمپ های سانتریفیوژ، منحنی های عملکرد پمپ هستند. رفتار هر پمپ سانتریفیوژ توسط چهار منحنی عملکرد مشخص می شود. وقتی دبی پمپ در سرعت ثابت تغییر می کند، پارامترهای هد، توان، بازدهی و هد مثبت مکش پمپ نیز تغییر می کند که رسم منحنی تغییرات این پارامترها بر حسب دبی پمپ را منحنی عملکرد پمپ می نامند. این منحنی های عملکرد شامل منحنی هد-دبی، بازدهی-دبی، توان مصرفی-دبی و هد خالص مثبت مکش-دبی می باشند. در این درس به این چهار منحنی عملکرد می پردازیم.
منحنی عملکرد هد-دبی
سازندگان پمپ های سانتریفیوژ از عبارت هد بر حسب متر یا فوت به جای عبارت فشار خروجی پمپ استفاده می کنند. در درس مقدمه ای بر پمپ های سانتریفیوژ به تفاوت هد و فشار و رابطه ی بین آنها پرداختیم. همچنین سیالات مختلفی توسط پمپ های سانتریفیوژ پمپاژ می شود و سازندگان پمپ اطلاع ندارند که قرار است با پمپ موجود چه سیالی پمپاژ شود. بنابراین همیشه (مگر اینکه ذکر شود) منحنی های عملکرد پمپ برای سیالات آب گزارش می شوند.
در تصویر زیر منحنی عملکرد هد-دبی ترسیم شده است. در این منحنی، محور افقی نشان دهنده دبی خروجی پمپ و منحنی عمودی نشان دهنده ی هد خروجی پمپ است. جهت ترسیم این منحنی، پمپ سانتریفیوژ در شرایط مختلف مورد تست قرار می گیرد و هد و دبی خروجی پمپ در نقاط مختلف مشخص و بر روی منحنی مشخص می شود. سپس از این نقاط یک منحنی عبور داده می شود. جهت تغییر شرایط پمپ در آزمایشگاه، شیر کنترلی در خروجی پمپ را از حالت کاملا بسته تا حالت کاملا باز تغییر می دهیم و نقاط مختلف عملکردی (فشارهای ورودی و خروجی و دبی سیال) را برداشت می کنیم. بنابراین در هر هد مشخص (هد آب)، پمپ قادر به پمپاژ یک دبی مشخص از سیال است. همیشه به یاد داشته باشید که پمپ فقط و فقط بر روی منحنی عملکرد خود عمل می کند.
با استفاده از رابطه زیر، منحنی هد-دبی ترسیم می شود.
منحنی توان مصرفی-دبی
منحنی توان مصرفی-دبی در واقع نشان دهنده ی میزان توان مصرفی پمپ (BHP) در هر دبی است. این منحنی بسته به نوع پروانه پمپ (جریان شعاعی، نیمه محوری و محوری) یا مقدار سرعت مخصوص، می تواند صعودی، نزولی یا تخت باشد. در شکل زیر یک منحنی توان مصرفی-دبی برای پمپ جریان شعاعی مشاهده می کنید. جهت ترسیم این منحنی از توان مصرفی توسط الکتروموتور و بازدهی آن در هر حالت های مختلف استفاده می شود.
رفتار این منحنی، در نحوه راه اندازی پمپ تاثیر گذار است. به طور مثال برای پمپی با منحنی بالا بهتر است پمپ با کمترین دبی (شیر خروجی بسته) استارت شود زیرا که در این نقطه کمترین توان توسط پمپ مصرف می شود.
منحنی بازدهی-دبی
در درس بازدهی پمپ های سانتریفیوژ به طور کامل به مبحث بازدهی پمپ پرداختیم. در اینجا به نحوه استخراج منحنی بازدهی پمپ اشاره می کنیم. جهت ترسیم منحنی از رابطه زیر استفاده می شود.
منحنی هد خالص مثبت مکش-دبی
در این منحنی، هد خالص مثبت مکش مورد نیاز NPSHr در دبی های مختلف اندازه گیری می شود و به صورت منحنی زیر ترسیم می گردد. جهت ترسیم این منحنی، در دبی ثابت مقدار NPSHa را کم می کنند تا زمانی که هد پمپ به میزان 3 درصد کاهش یابد (مطابق استاندارد HI14.6).
با استفاده از رابطه زیر در زمان تست و در حالتی که در آستانه شروع کاویتاسیون است هد مثبت مکش محاسبه می کنیم.
نقاط عملکردی مهم بر روی منحنی ها
بر اساس استاندار API610 نقاط مهم بر روی منحنی عملکرد در تصویر زیر مشخص شده اند. منحنی بالایی، منحنی هد-دبی است و منحنی پایینی، منحنی مقدار ارتعاش-دبی (در دروس آینده به مبحث ارتعاشات پمپ می پردازیم) است.
در جدول ذیل به تعریف هر یک از این پارامترهای مهم می پردازیم.
مطابق استاندارد API610 فرمت ارائه منحنی عملکرد پمپ های سانتریفیوژ بعد از انجام تست عملکرد به صورت زیر است.
تاثیر سرعت مخصوص بر منحنی عملکرد
در شکل زیر تاثیر سرعت مخصوص بر روی منحنی عملکرد به صورت کیفی مشخص شده است. همچنین می توانید به درس سرعت مخصوص رجوع کنید.
منحنی پایدار یا ناپایدار
منحنی عملکرد پایدار یا stable یعنی شیب منحنی هد-دبی منفی باشد و در این حالت برای هر هد یک دبی مشخص و یکتا وجود دارد. در حالت شیب مثبت یا صفر به آن منحنی ناپایدار می گویند. در شکل زیر انواع منحنی ها را مشاهده می کنید. می توانید به درس سرعت مخصوص مراجعه کنید.
منحنی های عملکرد هم خانواده (همپوشانی منحنی ها)
برای هر پمپ سانتریفیوژ می توان با تغییر قطر پروانه در محدود ماکزیمم و مینیمم یک محدوده عملکرد ترسیم کرد.
جهت انتخاب یک پمپ با شرایط مشخص، برخی مدل های یک پمپ، همانند منحنی زیر، با یکدیگر همپوشانی دارند.
مراجع
API 610 12th edition
Sulzer Centrifugal Pump Handbook
L. Bachus, A Custodio – Know and Understand Centrifugal Pumps (2006, Elsevier Science)
