اشکالات متداول در پمپ های گریز از مرکز
اسفند ۲۹, ۱۳۹۵
شرايط و وضعيت درمكش پمپ Suction conditions
فروردین ۶, ۱۳۹۶

هيدروليك هاي موجود درسيستم System Hydraulics


*محدوديت هاي پمپ


طراحي و ساخت يك پمپ گريز از مركز بدين منظور است كه اين پمپ بتواند محدوده وسيعي از شرايط هد-دبی را مطابق آنچه كه درمنحني عملكرد آن مشخص گرديده تامين نمايد.يك پمپ درصورتي مطابق منحني خود عمل خواهد كرد كه در سرعت خاصي كه منحني براساس آن ترسيم گرديده چرخانده شود.اما شرايط و وضعيت واقعي آن منحني كه پمپ براساس آن كار خواهد كرد بوسيله سيستمي كه پمپ درآن عمل ميكند؛ به دست آورده خواهد شد.بنابراين در كليه موارد كاربردي،سيستم باعث كنترل پمپ گرديده و توسط آن شرايطي را كه درآن عمل خواهد كرد حاصل خواهد شد.در مرحله اول جهت درك درست از اين كه يك پمپ گريز از مركز به چه صورتي در يك سيستم عمل ميكند؛لازم است تا برخي از ويژگي هاي هيدروليكي سيستم بررسي شود.
*جريان مايع در درون لوله ها
براي آن دسته از كساني كه ممكن است نسبت به عكس العمل واقعي مايعات در درون لاينها مردد باشند؛توصيه ميشود كه به راهنمائي هاي زير توجه نمايند:
*گراويته ويژه(Specific gravity)
اصطلاح گراويته ويژه معمولا در مباحثي كه مرتبط با سيالات است مورد استفاده قرار ميگيرد.مقدار گراويته موجود از تقسيم دانسيته مايع به دانسيته آب سرد(مخصوصا در دماي 60درجه فارنهايت)بدست مي آيد.بنابراين هنگامي كه درمورد آب سرد بحث مي كنيم مقدار گراويته ويژه آن برابر 1.0 مي باشد.
*فشار در يك سيستم ساكن(ايستا)
هنگامي كه ستوني از مايع در يك سيستم به حالت ساكن قرار گرفته باشد؛آنگاه رابطه بين فشار نشان داده شده توسط گيج موجود در انتهاي ستون و عمق ستون سيال (دربالاي گيج) از رابطه زير بدست مي آيد:
هيدروليكهاي موجود درسيستم System Hydraulicsهيدروليكهاي موجود درسيستم System Hydraulics
در اين رابطه داريم:
P :فشار گيج (psi)
Hs:هد استاتيكي مايع(برحسب فوت)
s.g.:گراويته ويژه مايعي كه بايد منتقل شود
*فشار در يك سيستم داراي جريان(Pressure in a flowing system)
هنگامي كه مقداري مايع وارد سيستم مي شودآنگاه لازم است تا برای ثابت نگه داشته شدن ارتفاع ستون مايع، همان مقدار مايع نيز از سيستم خارج گردد.به چنين سيستمي اصطلاحا سيستم داراي جريان گفته ميشود.
درچنين سيستمي فشار نشان داده شده توسط گيج در پايين سيستم همواره افت خواهد كرد چون مقداري از انرژي كه توسط هد استاتيكي درسيستم محيا گرديده بود؛صرف غلبه بر اصطكاك درون سيستم خواهد شد؛لذا همين عامل باعث افت فشار در انتهاي سيستم مي گردد.بنابراين در صورتي كه سطح آب درون مخزن همانند شكل زير بصورت ثابت نگه داشته شود؛آنگاه مقدار فشاري كه دراين حالت خوانده ميشود همواره از فشارحالتي كه سيال از درون سيستم جاري نمي شود كمتر خواهد بود.
رابطه زير اين مقدار را نشان مي دهد:
هيدروليكهاي موجود درسيستم System Hydraulicsهيدروليكهاي موجود درسيستم System Hydraulicsدراين رابطه داريم:
P:فشار نشان داده شده توسط گيج برحسب Psi
Hs:هد استاتيكي سيال برحسب فوت
Hf:هد اصطكاكي برحسب فوت
*تغييرات در يك سيستم موجود
توجه داشته باشيد كه روابط بيان شده در ذيل براي مواقعي است كه هدف؛ بدست آوردن ميزان تقريبي اثرات حاصل از تغييرات دريك سيستم مدنظر باشد.درغير اين صورت درصورتيكه لازم باشد تا نتايج واثرات دقيق تري دنبال گردد آنگاه لازم است تا با مراجعه به جداول مربوط به اتلافات اصطكاكي ويا ساير اطلاعات وكتب مهندسي دراين خصوص نسبت به حصول نتايج مورد نظر اقدام گردد.
*اثر تغيير ظرفيت(دبي)برروي اصطكاك
اگر نرخ جريان تغيير کرده ولي هيچگونه تغييري در سايز لوله داده نشود؛به عبارت ديگر:D_1=D_2 ؛آنگاه ميتوان مقدار تقريبي تغيير در اتلاف اصطكاك را از رابطه زير بدست آورد:
هيدروليكهاي موجود درسيستم System Hydraulicsدراين رابطه داريم:
=Qنرخ جريان
=Hfاتلاف اصطكاكي
به عبارت ديگر مي توان گفت كه اتلاف اصطكاكي در اين حالت بامجذور نرخ جريان تغيير خواهد كرد.
*اثر تغيير هد برروي ظرفيت(دبي)
اگر هد استاتيكي تغيير داده شود آنگاه باتوجه به عدم تغيير درسايز لوله ميزان تغيير تقريبي به وجود آمده در نرخ جريان از فرمول زير محاسبه ميگردد:
هيدروليكهاي موجود درسيستم System Hydraulicsداريم:
=Qنرخ جريان
=Hsهداستاتيكي
*تغييرات سايز لوله دريك سيستم
گاهي اوقات به دليل نياز به كاهش اتلاف اصطكاكي و همچنين افزايش مقدار NPSH در دسترس براي پمپ لازم است تا قطر لوله تغيير كند.بنابراين در چنين وضعيتي هنگامي كه دبي تغيير نكند(Q_1=Q_2)آنگاه مقدار اتلاف اصطكاكي با توان پنجم قطر لوله نسبت معكوس خواهد داشت.بعبارت ديگر داريم:
هيدروليكهاي موجود درسيستم System Hydraulics
D=قطرلوله
Hf=اتلاف اصطكاكي
اگر هد تغيير نكند(H_1=H_2) نظير هنگاميكه آب از يك درياچه و يا رودخانه توسط لاين با سايز D_2تامين گردد؛آنگاه خواهيم داشت:
هيدروليكهاي موجود درسيستم System HydraulicsD=قطر لاين
Q=نرخ جريان
*اجزاي اصلي در طراحي سيستم پمپ
در طراحي هرنوع سيستم پمپاژ اولين مسئله اي كه بايد مد نظر قرار گيرد سرعت انجام كار است كه بايد درسيستم به آن توجه شود.
بعبارت ديگر مي توان گفت كه اصلي ترين موضوع ميزان جريان مورد نيازيست كه از درون سيستم عبور مي نمايد.دربسياري از فرايندها ميزان نرخ جريان بوسيله الزامات موجود در توليد تعيين گرديده ودر بعضي ديگر بوسيله ساير ملاحظات فرايندي مشخص مي گردند.
مثلا در يك فرايند لازم است كه جهت رساندن دماي مايع به دماي مشخص؛آن را از درون يك مبدل حرارتي نيز عبور دهند كه اين خود بر ميزان نرخ جريان تاثير خواهد گذاشت.با عنايت به اين مثال به اين نتيجه مي رسيم كه در تعيين نرخ جريان بايد مقدار متوسط آنرا كه حاصل حجم منتقل شده برزمان لازم جهت انتقال است درنظر بگيريم.
ازجمله پارامترهاي ديگري كه بايد در يك سيستم درنظر گرفته شود؛آن است كه چگونه بر فاكتورهايي كه مانع حركت مايع از يك نقطه به يك نقطه ديگر سيستم ميگردند غلبه كنيم.اين فاكتورها اصولا شامل گراويته و اصطكاك موجود درسيستم بوده كه هريك را بصورت مجزا مورد بررسي قرار خواهيم داد.
*گراويته و هد استاتيكي
اگر گراويته(نيروي جاذبه) را به عنوان نيروي طبيعي وارده به يك سيال كه جهت آن عمودي و به سمت پايين ميباشد درنظر بگيريم؛آنگاه مي توان دريك سيستم پمپاژ نيرويي را تحت عنوان هد استاتيكي كلي كه در جهت مخالف نيروي جاذبه بوده و بوسيله انرژي موجود در سيال بوجود مي آيد تعريف نمود.
اين هد از تغيير در ارتفاع مايعي كه بايد حركت داده شود بوجود آمده و بصورت عمودي اندازه گيري مي شود.مقدار اين هد مستقل از فاصله خطي بين نقاط شروع و خاتمه سيال مي باشد.همچنان كه در شكل صفحه بعد نشان داده شده مقدار هد استاتيكي را مي توان فاصله بين سطح آزاد مايع در ظرف Aو بالاترين سطح در خط خروجي در نظر گرفت.
هيدروليكهاي موجود درسيستم System Hydraulicsدر ساير سيستم ها(شکل زیر)هنگامي كه خروجي پمپ به داخل مخزن Bدر نقطه اي پايين تراز سطح مايع قرار گرفته باشد آنگاه هد استاتيكي كلي درسيستم برابر فاصله عمودي از سطح آزاد مايع در مخزن Aتاسطح آزاد مايع در مخزن B خواهد بود.اين تعريف براي حالتي كه منبع مكش پمپ پايين تر از پمپ قرار گرفته شده باشد نيز صادق مي باشد.
هيدروليكهاي موجود درسيستم System Hydraulicsهيدروليكهاي موجود درسيستم System Hydraulicsصرفنظر از نوع چيدمان اجزاي تشكيل دهنده يك سيستم مي توان گفتكه هد استاتيكي كلي با افزايش دبي هيچگونه تغيير نكرده و بعبارت ديگر افزايش ميزان دبي در مقدار آن اثري ندارد.لذا در نمودار (H-Q) هد استاتیکی بصورت يك خط راست ميباشد.
هيدروليكهاي موجود درسيستم System Hydraulics*اتلافات اصطكاكي وهد اصطكاكي
اصطكاك از جمله عواملي است كه در يك سيستم پايپينگ باعث ايجاد مقاومت در عبور جريان مي گردد.اين عامل را بايد در سه ناحيه مجزا از هم و بصورت مستقل در نظر گرفت. اين سه منطقه عبارتند از:
*پايپينگ
**شيرها و ساير اتصالات(Valves)
***ساير تجهيزات نظير فيلترها؛مبدلهاي حرارتي و...
اتلافات اصطكاكي در پايپينگ را مي توان به راحتي با مراجعه به جداول مربوط به اين اتلافات كه توسط مراجع استاندارد؛نظير انستيتوهيدروليك ارائه مي گردد بدست آورد.در رابطه با اتلافات اصطكاكي در اتصالات لوله ها و شيرها نيزجداولي وجود داشته كه با مراجعه به آنها ميتوان مقادير اين اتلافات را بدست آورد.
امادر خصوص اتلافات اصطكاكي موجود در تجهيزاتي نظير فيلترها؛مبدلها و...لازم است تا اين اطلاعات از سازندگان اصلي اين تجهيزات خواسته شده ويا بصورت اندازه گيري مستقيم؛اتلافات اصطكاكي اين تجهيزات درسايت بدست آورده شود.
هنگامي كه جريان افزايش مي يابد مقدار اتلافات اصطكاكي نيز بيشتر ميشود؛ولي اين تغيير بصورت خطي نبوده ودر جريانات بزرگتر ميزان اتلافات اصطكاكي بصورت تابع نمايي افزايش مي یابد.شكل صفحه بعد را ببينيد:
هيدروليكهاي موجود درسيستم System Hydraulics*هدسرعتي (Velocity head)
فاكتور ديگري كه بايد در يك سيستم برآن غلبه كرد؛عبارت از هدي است كه جهت شتاب دادن به سيال براي عبور از درون پمپ لازم مي گردد.اين هد از تفاضل بين هد سرعت در قسمت مكش و نازل هاي خروجي پمپ بدست مي آيد. چون در اكثر سيستم ها سرعت خطي مايع در مقدار كمتر از (3m/s) نگه داشته ميشود،لذا هر سرعت معمولا بخش ناچيزي از هد كلي را دربر مي گيرد.
(به جز درمواردي كه مقدار هد كلي كم باشد)
*هد كلي (Total head)
از تركيب مقادير هدي كه تاكنون به آنها پرداخته شد؛مقدار هد كلي (هدمجموع) حاصل مي گردد.
هيدروليكهاي موجود درسيستم System Hydraulicsمنحني سيستم (System curve)
هنگامي كه منحني هد كلي (H) درمقابل نرخ جريان ترسيم شود؛آنگاه اين منحني برآيند به نام منحني سيستم شناخته ميشود.
هيدروليكهاي موجود درسيستم System Hydraulicsبنابراين هنگامي كه يك نرخ جريان ويژه براي يك سيستم انتخاب مي شود آنگاه منحني سيستم معرف مقدار هد كلي خواهد بود كه بايد برآن غلبه شود.از تقاطع منحني عملكرد پمپ و منحني سيستم؛نقطه اي بدست مي آيد كه اين تقاطع معرف نقطه اي است كه پمپ درآن كار خواهد كرد.
هيدروليكهاي موجود درسيستم System Hydraulics
درسيستمهايي كه مقدار نرخ جريان دريك سطح ثابت نگه داشته مي شود؛وضعيت نشان داده شده درشكل فوق تغيير نخواهد كرد ولي در ساير سيستم ها؛وضعيت عملكرد درپمپ هاي گريز از مركزبطور پيوسته درحال تغيير مي باشد.
اثر عملکردکارکردی(the effect of operating performance)
تغييرات هد استاتيكي :
:سيستم انتقال مرحله اي(Batch transfer system)
بعنوان مثال دريك سيستم انتقال مرحله اي(غيرپيوسته)بديهي ترين تغيير در اين سيستم تخليه و خالي شدن مخزن تامين سيال مي باشد.اين وضعيت باعث كاهش سطح مايع درمخزن تامين سيال گرديده و نهايتا باعث افزايش هد استاتيكي(به اندازه كاهش سطح مايع)درمخزن تخليه برروي پمپ مي گردد كه پمپ بايد براين هد غلبه نمايد.هنگامي كه چنين وضعيتي روي داد آنگاه منحني سيستم به سمت بالا منتقل مي گردد.درطول زمان انتقال از حالت شروع تا پايان همواره سه مرحله را مي توان در يك سيستم انتقال مرحله اي درنظر گرفت.(شکل زیر)
هيدروليكهاي موجود درسيستم System Hydraulicsهيدروليكهاي موجود درسيستم System Hydraulicsدرنقطه شروع عمليات (Start up)سطح مايع در مخزن تامين(Supply Tank)در بالاترين نقطه خود قرار گرفته است.درهمين زمان سطح مايع درمخزن خروجي ميتواند صفر باشد.دراين حالت مقدار هد استاتيكي كم مي باشد(منحنيa).
درنقطه مياني عمليات انتقال، سطح مايع درمخزن تامين پائين خواهدآمد و به تبع آن؛سطح مايع در داخل مخزن خروجي بيشتر خواهد شد.اين حالت باعث افزايش مقدار هداستاتيكي برروي پمپ ميگردد(منحنيb).
درنقطه توقف(shutdown ) مايع موجود در مخزن تامين بطور كامل به مخزن تخليه منتقل گرديده و باعث مي گردد تا مقدار هد استاتيكي به حداكثر مقدار خود برسد(منحنيc).دراين نقطه پمپ بايد بطور كامل متوقف گردد.
منحني سيستم نشان داده شده در شكل صفحه قبل كه براي سه موقعيت ارائه گرديد، درواقع اين منحني از نقطهa(شروع عمليات)تا نقطهc(نقطه توقف)بصورت پيوسته و يكنواخت حركت كرده و دراين راستا به همان نسبت در ظرفيت پمپ؛تغييراتي ايجاد ميگردد.اماهرچه سيستم به نقطه توقف خود نزديكتر ميگردد عملكرد پمپ دچار ناپايداري مي شود.اين وضعيت نيز به دليل حذف تدريجي برخي شرايط ويژه در مكش پمپ بوده كه در فصل بعد به جزئيات آن اشاره خواهد شد.
سيستم داراي فشار(Pressurized system)
دريك سيستم همانند سيستم تغذيه بويلر كه داراي فشار مي باشد؛پمپ تغذيه از درون يك مخزن گازدار(deaerator)وتحت خلاء ؛مكش كرده و با تخليه به درون بويلر باعث ايجاد فشار در درون بويلر مي گردد.در اين سيستم؛اختلاف فشار تابعي از نرخ جريان (دبي)نبوده واثر آن مشابه هداستاتيكي خواهد بود.هرگونه تغيير درفشار و درقسمت مخزن گازدار ويا بويلر؛باعث خواهد شد كه منحني سيستم به سمت بالاويا پائين حركت كند.(نظير منحني هاي شکل قبل) سيستم حلقه بسته(closed loop system)
يك سيستم حلقه بسته از جمله سيستم هايي است كه بطور كامل بوسيله پمپ داراي فشار مي گردد.جهت دستيابي به اين حالت؛سيستم پمپاژ محتوي مجموعه اي از لاينها و تجهيزات فرايندي داراي فشاري بوده كه همگي آنها به طريقي از خروجي پمپ به درون سيستم ارتباط پيدا كرده و مجددا به ورودي پمپ وارد مي گردند.
(به همين دليل به اين سيستم؛يك سيستم حلقه بسته مي گويند)
در چنين چيدماني مقدار هداستاتيكي در سيستم برابر صفر مي باشد.
تغييرات هد اصطكاكي(friction head changes)
كنترلهاي سيستم
از جمله عواملي كه باعث ايجاد تغيير در اتلاف اصطكاكي مي شود ميتوان به شرايط و وضعيت هاي مختلف درحين عملكرد اشاره كرد.نمونه اي از اين وضعيت ها در كاركرد بصورت دستي ويا كنترلهاي اتوماتيك درباز و بسته شدن شيردرون يك سيستم مي باشد.اين وضعيت باعث خواهد شد كه منحني سيستم با يك شيب مختلف درحول نقطه ابتدائي خود كه ظرفيت برابر صفر ميباشدچرخش كند.
هيدروليكهاي موجود درسيستم System Hydraulicsمحدوديت ها در پايپينگ
گاهي اوقات قطر لاين در قسمت خروجي پمپ ممكن است دراثر عواملي همچون انباشته شدن پوسته پوسته شدنهای داخل لاین كاهش يابد.
اين وضعيت نيز باعث افزايش ميزان افت در اثر اصطكاك ميگردد.این اثر مي تواند علاوه بر لاينها در برخي از تجهيزات نظير فيلترهاومبدلهاي حرارتي نيزبوجودبيايد.
همانطور كه بيان شدتجمع این ذرات مي تواند باعث كاهش قطر لاين گرديده و نهايتا ميزان اتلاف اصطكاكي در لاين را افزايش ميدهند.دربين دو حالت فوق ؛(ولوتنظيم كننده جريان در درون سيستم و ايجاد محدوديت دراثرتجمع ذرات در داخل لاین خروجي پمپ) اگر مقايسه اي به عمل بياوريم ، به اين نتيجه مي رسيم كه اثر ولو تنظيم كننده در افت هاي اصطكاكي خيلي سريعتر از تجمع ذرات در لاين بوده و وتجمع ذرات درداخل لاين معمولا بصورت تدريجي و در طول ساليان متمادي ايجاد گرديده؛درصورتي كه اثر ولوتنظيم كننده(throttling valve )در بروز افت اصطكاكي ؛ آني مي باشد.
سيستم هاي داراي برگشت مجدد(Recirculation system)
هنگامي كه يك پمپ در دو وضعيت متفاوت جداگانه در سيستم عمل كرده؛به گونه اي كه بعضي اوقات لازم گردد كه مقداري از مايع برگردانده شود ؛دراين شرايط بايد در داخل سيستم از مسير برگشت استفاده شود.
بعبارت ديگر مي توان گفت كه ميزان مايع پمپ شده ممكن است كه در بعضي شرايط، مورد نياز در مصرف كننده نبوده و لذا لازم ميگردد كه مقداري از اين مايع توسط مسير برگشت فرعي(by-pass)به داخل منبع اوليه برگردانده شود.
اين حالت باعث ميگردد كه پمپ بدون هيچگونه افتي در ميزان بازدهي به كار خود ادامه دهد.درصدي از اين جريان بوسيله شيري كه برای اين منظور تعبيه گرديده به مخزن مكش پمپ ريخته مي شود (شکل زیر را ببينيد)
هيدروليكهاي موجود درسيستم System Hydraulicsاز جمله مهمترين نكات دراين سيستم آن است كه مايعي كه برگردانده شده حتما باید به قسمت مخزن مكش پمپ برگردانده شود .البته لاين برگشت نبايد بلافاصله در قسمت مكش پمپ تعبيه گردد زيرا امكان بروز اغتشاش در قسمت ورودي پمپ را تقويت كرده و مي تواند منجر به كاهش عملكرد پمپ گردد.حتي هنگامي كه مايع به درون مخزن مكش فرستاده مي شود؛لاين آن بايد به گونه اي در قسمت بالاي مخزن تعبيه گردد كه حداقل اغتشاش را در اين مخزن بوجودآورد.
گاهي اوقات ممكن است جهت جلوگيري از بروز هرگونه اغتشاش در قسمت مكش پمپ از صفحاتي تحت عنوان صفحات منحرف كننده (موج گير )(baffling plate) درمخزن مكش پمپ استفاده گردد.
تغييرات در سرعت پمپ
اگر در حين عملكرد؛در ميزان نرخ جريان تغييري بوجود بيايد اين بدان معني مي باشد كه سيستم كنترل بصورت دستي و يا اتوماتيك دچار تغيير گرديده است.
دراين وضعيت تنها يك استثنا وجود دارد و آن اين است كه پمپ تحت مكانيزمي با سرعتي متغير به حركت درآورده شود.دراين حالت منحني پمپ برروي منحني سيستم حركت كرده وبرروي آن جابجا مي شود. شکل زیر را ببینید.
هيدروليكهاي موجود درسيستم System Hydraulicsتنظيم سرعت متغير ازجمله روشهاي موثر درتغيير عملكرد پمپ وسيستم به حساب آمده واين تنظيم مي تواند توسط محدوده وسيعي ازمحركهاي الكتريكي ومكانيكي صورت پذيرد.محرك با فركانس متغير ازجمله عمومي ترين تجهيزاتي است كه دربيشتر كارخانجات براي اين منظور مورد استفاده قرار ميگيرد.درموارديكه تنظيمات مكرردرخروجي پمپ مورد نياز باشد،اين تنظيمات باعث بوجود امدن مقدار قابل توجهي از اصطكاك گرديده ونهايتا اين اصطكاك باعث ايجاد اتلاف انرژي ميگردد.اين اتلافات انرژي نيز باعث افزايش درجه حرارت وبروز سايش درشير(valve)خواهد شد.همچنين وجود چنين حالتي باعث ميگرددكه پمپ دريك نقطه بابازدهي كمتر بر روي منحني عملكرد خود عمل نمايد.
امروزه سيستمهاي كامپيوتري ،تغييرات سرعت راكنترل كرده وبه مصرف كننده اجازه ميدهند تاشرايط مورد نظر خود درپمپاژ راازقبل تنظيم نمايد.همچنين محركهاي بافركانس متغير باعث تنظيم سرعت پمپ بصورت اتوماتيك گرديده ومقدار مورد نياز سيستم را بصورت اتوماتيك تنظيم مي كنند.
كاركرد بصورت موازي وسري
دربسياري ازموارد لازم ميگردد كه چندين پمپ بايكديگر عمل نمايند.ترتيب قرارگيري آنها در اين حالت مي تواند بصورت سري يا موازي باشد.
درحالت سري ،هريك از دو پمپ داراي همان نرخ جريان بوده ولي ميزان هد آنها تقسيم مي شود بعبارت ديگر در اين حالت هد افزايش مي يابد.در حالت موازي ،هريك از دو پمپ داراي هد مساوي بوده ولي مقدار دبي آنها درنهايت افزايش مي يابد.بعبارت ديگر درحالت موازي ،دبي نهايي حاصل ازدوپمپ افزايش خواهد داشت.
عملكرد بصورت سري
سري كردن پمپها هنگامي مورد استفاده قرار ميگيرد كه يك پمپ بزرگ درسيستم قادر به عملكردن در NPSH ناچيزي كه توسط سيستم دردسترس قرارگرفته نباشد.در اينحالت از يك پمپ كوچكتر درقسمت بالادست پمپ بزرگتر استفاده گرديده كه اين پمپ كوچك باعث تقويت ميزان فشار در مكش پمپ بزرگتر ميگردد.
هيدروليكهاي موجود درسيستم System Hydraulicsهيدروليكهاي موجود درسيستم System Hydraulicsهيدروليكهاي موجود درسيستم System Hydraulics ذكراين نكته ضروريست كه دراين حالت لازم است پمپ كوچكتر توانايي ارسال همان مقدار دبي كه توسط پمپ بزرگتر جابجاميگردد را داشته باشد.فقط دراين حالت مقدار دبي تغييرداده مي شود.
پمپهاي چند مرحله اي(Multistage Pumps)از جمله تجهيزاتي هستند كه نمونه بارز سري شدن پمپها را نشان مي دهند.دراين پمپها اولين پروانه، سيال را به مرحله دوم فرستاده و دومين پروانه سيال را به مرحله سوم تخليه كرده و...درنتيجه در اين پمپها فشار بالايي توليد گرديده درحاليكه تمام مراحل داراي نرخ جريان يكساني مي باشند.
عملكرد بصورت موازي
قرارگيري پمپها بصورت موازي بگونه اي است كه قسمت مكش آنها از يك هدر مشترك بوده و قسمت خروجي آنها نيز به داخل يك هدر مشترك ميباشد. هريك از دو پمپ يا( بيشتر )داراي هد يكسان بوده ولي مقدار دبي خروجي فرق خواهد داشت به عبارت ديگر دبي خروجي حاصل ازدو پمپ افزايش خواهد يافت.دراين حالت به علت شيبي كه در منحني پمپ وجود داردپمپها نسبت به حالتي كه به تنهايي مورد استفاده قرار مي گرفتند در دبي كمتري عمل مي كنند.لذا لازم است تا هنگامي كه از چندين پمپ بصورت موازي استفاده مي شود؛جهت حصول اطمينان از بيشترين بازدهي وهمچنين عملكردي پايدارتر، نسبت به انتخاب دقيق پمپها دقت كافي مبذول گردد.
هيدروليكهاي موجود درسيستم System Hydraulicsهيدروليكهاي موجود درسيستم System Hydraulics
دربسياري از صنايع تنظيم جريان كلي خروجي ازچندين پمپ نسبت به حالتي كه از يك پمپ استفاده ميگردداقتصادي تر مي باشد.دراينحالت مي توان مجموعه اي از پمپها را بصورت موازي به يكديگر متصل نمود.سيستمهاي توزيع آب شهري از جمله مثالهاي بارز در اين خصوص بوده كه تنظيم اب در خروجي از اهميت ويژه اي برخوردار مي باشد.
از جمله مواردي كه باعث حساسيت در سيستمهاي موازي ميگردد استفاده از چندين پمپ بصورت موازي مي باشد.چون در اين سيستمها هر پمپ موجود درآنها نسبت به حالتي كه بصورت مجزا قرارگرفته،دبي كمتري از خود عبور ميدهدلذا اگر تعداد پمپها افزايش يابد انگاه آخرين پمپ تاثیر كمتري در دبي خروجي سيستم تركيبي خواهدداشت.اين موضوع در شكل زير نشان داده است.همانگونه كه در اين نمودار مشخص گرديده ميزان تغيير دبي سيستم توسط پمپ شماره 5 كمتر از پمپ شماره 4 و... مي باشد.
هيدروليكهاي موجود درسيستم System Hydraulics- آناليزهاي سيستم پمپ
درانتخاب سايزهاي لوله در سيستم هايي كه مورد بحث قرار گرفتند؛همواره بايد در نظر داشت كه مقدار سرعت درلاين خروجي پمپ را برابر مقدار 10 ft/secدرنظر بگیریم.اما همانگونه كه در فصل 5 تشريح خواهد شد در فرايند انتخاب پمپها توسط كامپيوتر وهمچنين نرم افزارهاي مربوطه در طراحي آنها؛همواره يك گام فراتر برداشته شده و آن بدين صورت است كه بين هزينه هاي بالاي تامين لوله با سايز بزرگتر وسرعت كمتر درلاين ها تعادلي صورت گرفته و هزينه تامين اين لوله ها با كاسته شدن هزينه تامين توان دراثر كاسته شدن مقدار سرعت بالانس گرديده است.
به منظور محاسبه مقدار اتلافات اصطكاكي در لاينها و اتصالات همواره دو رويكرد وجود داشته و بستگي به اطلاعات موجود دارد.
يك رويكرد بكار گيري جداول مربوط به مقاومت شيرها و اتصالات در معادل طولهاي لوله مي باشد.بعنوان مثال در يك جدول ميزان مقاومت يك زانويي6اينچ معادل مقاومت يك لوله به طول 16 فوت و سايز 6 اينچ ميباشد.با دانستن اين اطلاعات مي توان مقاومت كليه شيرها و اتصالات را به معادل طول لوله تبديل كرده و مقدار اتلافات اصطكاكي محاسبه شده براي لوله مستقيم نشان داده مي شود.
در رويكرد اشاره شده دراين مثالها در گام اول لازمست تا ضريب مقاومت(فاكتورK ) براي هرشير و اتصال استخراج گردد.اين اطلاعات در داخل جداولي نظير آنچه كه در جداول براي ضرايب مقاومت درشيرها و اتصالات نشان داده شده درج مي گردند؛سپس اين مقدار در هد سرعت (از جداول اتلاف اصطكاكي گرفته شده است) ضرب شده ودر نهايت مقدار اتلاف اصطكاكي براي آن اتصال خاص حاصل ميگردد.بنابراين مقدار اتلاف اصطكاكي براي هراتصال بايد بصورت جداگانه محاسبه گردد.
مثال 1
هيدروليكهاي موجود درسيستم System Hydraulicsنرخ جريان مورد نياز از درون سيستم gpm 340
حداكثر سرعت قابل قبول در لاين خروجي 10 ft/sec
بنابراين مقدار سايز لاين خروجي (از جداول اتلاف اصطكاكي استفاده گردد) برابر است با:4 inch
سايز لاين مكش(يك سايز بزرگتر)برابر است با:6 inch
محاسبات مربوط به هد كلي:
هيدروليكهاي موجود درسيستم System Hydraulicsهد استاتيكي (Hs) :
فاصله عمودي بين ارتفاع سطح آزاد مايع درمخزن مكش باارتفاع سطح آزاد مايع در مخزن خروجي.
هيدروليكهاي موجود درسيستم System Hydraulicsاختلاف هد در سيستم(Hsd)
چون هردو مخزن به سمت اتمسفر باز ميباشد؛لذا اختلاف هد در سيستم صفر ميباشد
هدسرعتي در مقدار دبي 340gpm(Hv)
بااستفاده از جداول مربوط به اتلاف اصطكاك داريم:
هيدروليكهاي موجود درسيستم System Hydraulicsاتلاف اصطكاكي (Hf)
اتلافات لاين براساس نرخ جريان 340 gpm
(براساس جداول مربوط به اتلافات اصطكاكي) داريم :
هيدروليكهاي موجود درسيستم System Hydraulicsاتلافات اصطكاكي برابر مجموع اتلاف در سايزهاي 4و6 اينچ ميباشد.لذا Hf=8.2485
اتلافات مربوط به شيرهاواتصالات براساس نرخ جريان 340gpm(بااستفاده از جدول مربوط به ضريب مقاومت و جداول اتلاف اصطكاكي)
هيدروليكهاي موجود درسيستم System Hydraulicsبنابراين اتلافات اصطكاكي كلي برابر خواهد بود با:
هيدروليكهاي موجود درسيستم System Hydraulicsهيدروليكهاي موجود درسيستم System Hydraulicsمثال2
هيدروليكهاي موجود درسيستم System Hydraulicsميزان نرخ جريان مورد نياز از درون سيستم 160 gpmحداكثر سرعت قابل قبول درلاين خروجي پمپ 10ft/sec
بنابراين سايز لاين خروجي (با استناد از جداول اتلاف اصطكاكي) برابر است با 3اينچ و سايز لاين ورودي به پمپ (يك سايز بزرگتر) برابر است با 4 اينچ.
محاسبه هد كلي:
هيدروليكهاي موجود درسيستم System Hydraulicsهد استاتيكي(Hs)
فاصله عمودي بين ارتفاع سطح آزاد مايع در مخزن مكش با ارتفاع سطح آزاد مايع در مخزن خروجي برابر هد استاتيكي است.
هيدروليكهاي موجود درسيستم System Hydraulicsاختلاف هد سيستم ( Hsd )
(با استناد به فشارهاي گيج ومقدار گراويته ويژه كه برابر با 1.0 ميباشد.)
فشاردردرون مخزن(B) :
هيدروليكهاي موجود درسيستم System Hydraulics فشار در درون مخزن(A) :
هيدروليكهاي موجود درسيستم System Hydraulics فشار موجود در مخزن A- فشار موجود درمخزن=Bاختلاف هد سيستم
هيدروليكهاي موجود درسيستم System Hydraulics هد سرعت در دبي 160gpm(با استناد به جداول اتلاف اصطكاكي)
هيدروليكهاي موجود درسيستم System Hydraulicsهيدروليكهاي موجود درسيستم System Hydraulicsاتلاف اصطكاكي (H_f)
اتلاف پايپينگبراساس نرخ جريان در مقدار 160gpm(با استفاده از جداول اتلاف اصطكاكي)
هيدروليكهاي موجود درسيستم System Hydraulicsاتلافات موجود در شيرها و اتصلات در دبي 160gpm
(با استفاده از جداول ضريب مقاومت وجداول اتلاف اصطكاكي)
هيدروليكهاي موجود درسيستم System Hydraulicsمثال 3A:
هيدروليكهاي موجود درسيستم System Hydraulicsميزان نرخ جريان مورد نياز جهت عبور از درون سيستم: 200 gpm
حداكثر مقدار سرعت قابل قبول درلاين خروجي پمپ: 10ft/sec
بنابراين سايز لاين خروجي(با استفاده از جداول اتلاف اصطكاكي) برابر 3اينچ و لاين ورودي پمپ (يك سايز بزرگتر)برابر است با 4اينچ.
مقدار هد كلي از رابطه زير محاسبه مي شود:
هيدروليكهاي موجود درسيستم System Hydraulicsهد استاتيكي(Hs)
فاصله عمودي بين ارتفاع سطح آزاد مايع در مخزن ورودي به پمپ با فاصله ارتفاع سطح آزاد مايع از مخزن خروجي برابر هد استاتيكي است.لذا داريم:
پس داريم :(Hs=60ft)
اختلاف هد سيستم(Hsd)
چون هر دو مخزن به سمت اتمسفر باز ميباشند؛لذا مقدار اختلاف هد سيستم برابر صفر خواهد شد.
هدسرعت در مقدار دبي Hv) 200 gpm)
هيدروليكهاي موجود درسيستم System Hydraulicsاتلاف اصطكاكي(Hf)
اتلافات اصطكاكي پايپينگ براساس نرخ جريان 200gpm
(با استناد از جداول اتلاف اصطكاكي)
هيدروليكهاي موجود درسيستم System Hydraulics ميزان اتلافات درشيرها و اتصالات براساس نرخ جريان 200gpm برابر است با:
هيدروليكهاي موجود درسيستم System Hydraulicsمثال 3-B
هيدروليكهاي موجود درسيستم System Hydraulicsبا مراجعه به شكل فوق ذكر اين نكته لازم مي گردد كه هد استاتيكي محاسبه شده در قسمت قبل تنها در زمانيكه سيستم كاملا پر شود با مقدار محاسبه شده فرق خواهد كرد.در محاسبات قبلي در زمانيكه هد استاتيكي دربالاترين نقطه خط در نظر گرفته مي شد؛مورد استفاده قرار مي گيرند و اين جهت اطمينان از اينكه سيستم از مايع پرشده است لازم مي گردد.
اما به محض اينكه سيستم از مايع پرشد؛اثر سيفون(syphon effect) درآن به وجود آمده و در اين حالت پمپ سطح مايع را حداكثر تا 40ft افزايش ميدهد.
بنابراين هدكلي را مي توان از رابطه زير بدست آورد:
هيدروليكهاي موجود درسيستم System Hydraulicsلذا طراحي شرايط عملكرد بايدبراساس دبي 200gpm و مقدار هد 60ft صورت پذيرد.
هيدروليكهاي موجود درسيستم System Hydraulicsبازبيني منحني سيستم
درهر يك از مثال هاي بالا صرفا شرايط و وضعيت جريان درحالت طراحي مشخص گرديده است.حال اگر به انداز50درصد و 120درصد خارج از جريان طراحي كار كنيم؛آنگاه خواهيم توانست كه يك منحني سيستم كاملي را براي هريك از دو مثال فوق ترسيم نمائيم.در مثالهاي 3-Aو3-B براي يك حالت عملكرد همواره دو سيستم منحني خواهيم داشت.منحني 3-A شرايط و وضعيت را درحالت راه اندازي اوليه (start-up)مشخص كرده و منحني 3-Bبيانگر حالتي است كه اثر سيفون رخ داده و لاينها از سيال پرگرديده اند.
هيدروليكهاي موجود درسيستم System Hydraulicsاگر براي وضعيت 3Bيك پمپ انتخاب گردد؛آنگاه منحني سيستم آن دريك دبي كمتر با منحني ترسيم شده براي پمپ انتخاب شده در وضعيت 3A متقاطع ميگردد.
اين حالت بيان مي كند كه سيستم پرشدن(filling) مورد بحث درمثال 3A مكاني است كه مقدار آن كمتر از نرخ جريان تخمين زده شده اصلي بوده و زمان زيادي براي پر شدن آن لازم گرديده و اين زمان باعث ميگردد كه اثر سيفون نقش آفريني نكند و لذا پمپ به طرف يك وضعيت عملكرد نرمال حركت ميكند.
هيدروليكهاي موجود درسيستم System Hydraulics

هيدروليك هاي موجود درسيستم System Hydraulics

کالاپمپ، تخصصی ترین مرکز مشاوره، تامین و تعمیر انواع پمپ و موتور آلات صنعتی در ایران