پمپ چند مرحله ای عمودی: اصل کار و کاربردها

یک پمپ چند مرحله ای عمودی برای کاربردهایی طراحی شده است که به فشار نسبتاً بالا نیاز دارند اما فضای کف زیادی در دسترس ندارند. معمولاً در تأمین آب ساختمان، افزایش فشار صنعتی، تصفیه آب، تغذیه دیگ بخار، آبیاری، سیستم های خنک کننده و پروژه های خنک کننده مایع مرکز داده انتخابی استفاده می شود.

تفاوت اصلی بین این پمپ و پمپ گریز از مرکز{0}}تک مرحله ای، تعداد پروانه ها است. یک پمپ چند مرحله ای دارای چندین پروانه است که به صورت سری چیده شده اند. با عبور مایع از یک مرحله به مرحله دیگر، فشار آن افزایش می یابد.

این باعث می شود پمپ برای کارهایی که یک پمپ تک مرحله ای نمی تواند هد کافی تولید کند، مناسب باشد. با این حال، فشار بیشتر به طور خودکار به معنای عملکرد بهتر نیست. پمپ هنوز باید با جریان واقعی، مقاومت سیستم، شرایط ورودی و خواص مایع مطابقت داشته باشد.

A پمپ چند مرحله ای عمودییک پمپ گریز از مرکز-خود پراینگ- با موتور، شفت و مراحل هیدرولیک به صورت عمودی است.

در پمپ های CDL یا CDLF معمولی، موتور محور پمپ را از طریق یک کوپلینگ به حرکت در می آورد. پروانه ها و دیفیوزرها در داخل یک سیلندر فشار نصب می شوند. اتصالات مکش و تخلیه در پایین پمپ معمولا در یک سطح افقی قرار دارند. این ترتیب، اتصال پمپ را به خط لوله موجود نسبتاً آسان می کند.

اصطلاح پمپ چند مرحله ای عمودی توصیف فنی استاندارد است. خریداران همچنین ممکن است پمپ چند مرحله ای عمودی یا پمپ مرحله عمودی را جستجو کنند، اگرچه این فرم ها در اسناد فنی کمتر رایج هستند.

از آنجایی که پمپ به خود-پرایمینگ نمی‌شود، قبل از شروع به کار باید با مایع پر شود. ورودی همچنین باید غرقاب یا تحت فشار مثبت کافی باقی بماند. خشک کردن پمپ می تواند در مدت کوتاهی به آب بندی مکانیکی آسیب برساند.

مایع وارد مرکز اولین پروانه می شود. هنگامی که موتور شفت را می چرخاند، پروانه انرژی را به مایع منتقل می کند و آن را با نیروی گریز از مرکز به بیرون حرکت می دهد.

سپس مایع از یک دیفیوزر عبور می کند. دیفیوزر جریان را کند می کند و تغییر جهت می دهد و بخشی از سرعت آن را قبل از هدایت به پروانه بعدی به فشار تبدیل می کند.

همین روند در هر مرحله تکرار می شود. جریان به طور کلی پیوسته باقی می ماند، در حالی که سر تولید شده توسط هر پروانه به کل هد پمپ اضافه می شود. پس از مرحله نهایی، مایع تحت فشار وارد محفظه تخلیه شده و به داخل سیستم می ریزد.

افزایش تعداد مراحل به طور معمول هد موجود را افزایش می دهد. لزوماً جریان نامی را افزایش نمی دهد. مراحل بیشتر نیز بر قدرت موتور، ارتفاع پمپ، بار محوری و حداکثر فشار کاری تأثیر می‌گذارند، بنابراین تعداد پروانه‌ها باید از نقطه کار مورد نیاز انتخاب شود نه اینکه به عنوان معیار کلی کیفیت پمپ در نظر گرفته شود.

ساخت و ساز اصلی

یک پمپ چند مرحله ای عمودی CDL/CDLF معمولاً از یک موتور، کوپلینگ، شفت پمپ، مهر و موم مکانیکی، سیلندر فشار، پروانه ها، دیفیوزرها، یاتاقان ها و یک محفظه مکش و تخلیه ترکیبی تشکیل شده است.

کاتالوگ یک موتور کاملاً محصور،-با فن خنک‌شده، دو-دو قطبی با حفاظت IP55 و عایق کلاس F را مشخص می‌کند. منحنی های استاندارد عملکرد 50 هرتز بر اساس سرعت های تقریباً 2900 یا 2950 دور در دقیقه است.

برای یک پروژه صادراتی، فرکانس و ولتاژ باید قبل از انتخاب تایید شود. یک پمپ انتخاب شده از منحنی 50 هرتز نباید به سادگی به منبع تغذیه 60 هرتز متصل شود. تغییر در سرعت بر جریان، هد، توان جذب شده و NPSH تأثیر می گذارد.

مهر و موم مکانیکی نیز شایسته توجه است. برای آب تمیز معمولی، آب بندی استاندارد ممکن است کافی باشد. آب داغ، مخلوط‌های گلیکول، آب شور، مواد شیمیایی پاک‌کننده و سایر مایعات خاص ممکن است به مهر و موم یا الاستومر متفاوتی نیاز داشته باشند.

تفاوت اصلی پمپ های CDL و CDLF در ساخت قسمت مرطوب است.

مدل‌های CDL معمولاً بسته به اندازه پمپ، پروانه‌ها، دیفیوزرها و سیلندرهای فشار از فولاد ضد زنگ را با محفظه‌های مکش{0} چدنی، محفظه‌های تخلیه، سر پمپ‌ها یا پایه‌های چدنی ترکیب می‌کنند. آنها عمدتاً برای مایعات تمیز و غیر خورنده-در نظر گرفته شده اند.

مدل‌های CDLF از فولاد ضد زنگ بیشتری در بخش خیس‌شده استفاده می‌کنند و برای تمیز کردن مایعات با خواص خورندگی ملایم مناسب‌تر هستند، مشروط بر اینکه مواد در برابر مایع واقعی بررسی شده باشند.

مواد متداول کاتالوگ شامل فولاد ضد زنگ AISI 304 برای پروانه ها، دیفیوزرها و سیلندرهای فشار است. بسته به مدل، شفت ممکن است AISI 304، AISI 316L یا درجه مشخص دیگری باشد.

برای کاربردهای سخت تر، اجزای خیس شده ممکن است در فولاد ضد زنگ دوبلکس SS304، SS316 یا 2205 ارائه شوند. انتخاب صحیح به دما، pH، محتوای کلرید، غلظت شیمیایی، فشار و زمان کار بستگی دارد.

در عمل، کلمات "پمپ فولاد ضد زنگ" به اندازه کافی به ما نمی گوید. ما هنوز باید مواد محفظه مکش، محفظه تخلیه، شفت، مهر و موم مکانیکی و الاستومرها را بدانیم. این امر به ویژه برای آب شور استخر، آب دریا و آب تصفیه شده شیمیایی اهمیت دارد.

• تامین آب و افزایش فشار ساختمان

پمپ های چند مرحله ای عمودی به طور گسترده در ساختمان های مسکونی، هتل ها، بیمارستان ها، ساختمان های اداری و سایر تاسیساتی که فشار برق موجود کافی نیست استفاده می شود.

آنها را می توان در-مجموعه های تقویت کننده فشار ثابت، سیستم های تامین مخزن سقف{1}}و مناطق فشار در ساختمان های بلند- نصب کرد.

هد مورد نیاز باید از ارتفاع استاتیک، تلفات لوله، مقاومت تجهیزات و فشار مورد نیاز در خروجی نهایی محاسبه شود. انتخاب پمپ فقط از تعداد طبقات اغلب منجر به فشار زیاد یا خیلی کم می شود.

اگر تقاضای سیستم به طور قابل توجهی در طول روز تغییر کند، دو یا چند پمپ کوچکتر با کنترل سرعت متغیر اغلب انتخاب بهتری نسبت به یک پمپ بزرگ هستند.

• تقویت فشار و آب صنعتی

وظایف صنعتی معمولی عبارتند از فرآیند-تامین آب، تولید-تقویت خط، شستشوی تجهیزات، تغذیه سیستم فیلتر-و تمیز کردن فشار بالا{{3}.

این سیستم ها اغلب بیش از یک شرایط عملیاتی دارند. برای مثال، یک خط تمیز کردن ممکن است به جریان زیاد برای دوره های کوتاه مدت نیاز داشته باشد، اما در طول تولید معمولی به جریان بسیار کمتری نیاز دارد. در چنین مواردی، پمپ باید در نقطه عملکرد عادی و همچنین حداکثر تقاضا بررسی شود.

اگر جریان مورد نیاز زیاد باشد اما هد نسبتاً پایین باشد، معمولاً پمپ چند مرحله‌ای را با پمپ مکش-در خطی یا انتهایی- تک مرحله‌ای مقایسه می‌کنیم. پمپ چند مرحله ای به طور خودکار کارآمدترین انتخاب برای هر سیستم آب صنعتی نیست.

• تصفیه آب و سیستم های غشایی

پمپ‌های چند مرحله‌ای عمودی معمولاً در فیلتراسیون، اولترافیلتراسیون،{0}تجهیزات آب خالص، سیستم‌های اسمز معکوس-و سایر فرآیندهای تصفیه آب استفاده می‌شوند.

پمپ ممکن است برای تغذیه فیلترها، حفظ فشار قبل از بخش غشایی یا گردش آب در قسمتی از سیستم تصفیه استفاده شود.

وظیفه آن به جریان تصفیه مورد نیاز و مقاومت فیلترها، شیرها، ماژول های غشایی و لوله کشی بستگی دارد.

مقاومت فیلتر ثابت نمی ماند. همانطور که یک فیلتر آلودگی را جمع آوری می کند، افت فشار آن افزایش می یابد. بنابراین پمپ باید از نظر شرایط فیلتر تمیز و کثیف بررسی شود. پایش فشار تفاضلی مفید است زیرا نشان می دهد که چه زمانی تمیز کردن یا تعویض لازم است.

برای نمک زدایی آب دریا، پمپ های CDL/CDLF ممکن است برای تامین پیش تصفیه، گردش کمکی یا تغذیه غشایی در جایی که فشار و مواد مناسب هستند در نظر گرفته شوند. یک مدل استاندارد نباید برای اسمز معکوس آب دریا با فشار بالا مناسب فرض شود. شوری بالا، غلظت کلرید، فشار عملیاتی و سرویس مداوم نیاز به بررسی مواد و فشار جداگانه دارد.

• آب شور استخر و آب شور

اگر مواد، آب بندی مکانیکی و شرایط عملیاتی مناسب باشد، یک پمپ چند مرحله ای عمودی ممکن است آب شور استخر را مدیریت کند.

اطلاعاتی که معمولاً به آن نیاز داریم شامل شوری، غلظت کلرید، PH، دمای آب، مواد ضدعفونی کننده و ساعات کار است. مو، ماسه، الیاف و سایر زباله ها باید قبل از رسیدن آب به پمپ حذف شوند.

یک فیلتر یا غشاء می تواند پمپ را از ذرات محافظت کند، اما از خوردگی کلرید جلوگیری نمی کند. SS304 ممکن است در برخی از کاربردهای کم{2}کلرید قابل قبول باشد، اما یک انتخاب جهانی برای آب شور نیست. بسته به تجزیه و تحلیل واقعی آب ممکن است به SS316، فولاد ضد زنگ دوبلکس 2205 یا مواد دیگری نیاز باشد.

• خوراک بویلر، آب گرم و میعانات گازی

محدوده CDL/CDLF را می توان برای وظایف انتخاب شده دیگ بخار-تغذیه، آب گرم-و میعانات گازی استفاده کرد.

کاتالوگ محدوده دمای مایع را از -15 درجه تا 70 درجه برای نسخه های استاندارد و -15 درجه تا 120 درجه برای نسخه های آب گرم ارائه می دهد. محدودیت دقیق همچنان به مدل انتخابی، آب بندی، فشار و شرایط ورودی بستگی دارد.

آب گرم نیاز به توجه خاصی دارد زیرا فشار بخار آن بیشتر است. یک پمپ ممکن است فشار تخلیه مورد نیاز را برآورده کند و اگر فشار ورودی خیلی کم باشد همچنان حفره ایجاد می کند. برای کاربردهای خوراک و میعانات بویلر، NPSH و حداقل فشار ورودی همیشه باید بررسی شوند.

• تهویه مطبوع و خنک کننده صنعتی

پمپ های چند مرحله ای عمودی را می توان در-سیستم های آب خنک کننده، مدارهای تهویه مطبوع{1}، حلقه های مبدل حرارتی{2}}و سایر سیستم هایی با مقاومت نسبتاً بالا استفاده کرد.

در مدار بسته، پمپ عمدتاً بر اصطکاک و تلفات فشار تجهیزات غلبه می کند. معمولاً نیازی به بلند کردن آب از تمام ارتفاع ساختمان نیست. در نظر گرفتن ارتفاع ساختمان به عنوان سر پمپ در یک حلقه بسته می‌تواند منجر به بزرگ‌سازی جدی شود.

برای یک مدار خنک کننده با جریان بزرگ و کم منحنی سیستم باید نوع پمپ را تعیین کند.

• مرکز داده های هوش مصنوعی خنک کننده مایع

برخی از سیستم‌های خنک‌کننده مایع مرکز داده، افت فشار کافی برای توجیه پمپ چند مرحله‌ای عمودی دارند. وظایف احتمالی شامل گردش CDU، حلقه‌های مبدل حرارتی صفحه، لوله‌های طولانی، رک-افزایش فشار شاخه، و مجموعه پمپ‌های خنک‌کننده اضافی است.

پمپ معمولاً بخشی از یک مدار بزرگتر شامل CDU ها، مبدل های حرارتی، صفحات سرد، فیلترها، شیرهای کنترل، شیلنگ ها و کانکتورهای سریع است. افت فشار از طریق تمام این اجزا باید در محاسبه لحاظ شود. برای شاخه های قفسه موازی، نامطلوب ترین شاخه از نظر هیدرولیکی نیز باید بررسی شود.

خواص خنک کننده به اندازه جریان و هد مهم است. مخلوط‌های آب{1}}گلیکول ویسکوزیته بالاتری نسبت به آب دارند، مخصوصاً در دمای پایین. این مقاومت لوله را افزایش می دهد و می تواند عملکرد پمپ و تقاضای برق موتور را تغییر دهد.

آب دیونیزه شده و خنک کننده های دی الکتریک سوالات مختلفی را در مورد خوردگی، رسانایی، آب بندی و الاستومرها مطرح می کنند. بنابراین یک پمپ آب تمیز{1} استاندارد نباید برای یک پروژه خنک کننده مایع بدون بررسی مایع خنک کننده واقعی مشخص شود.

قابلیت اطمینان یکی دیگر از ملاحظات اصلی است. تاسیسات حیاتی ممکن است نیاز به افزونگی N+1 یا 2N، تعویض خودکار پمپ، کنترل سرعت متغیر-، تشخیص نشت، و ارتباط با ساختمان یا سیستم مدیریت مرکز داده داشته باشند.

• آبیاری و خدمات صنعتی عمومی

این محدوده همچنین می‌تواند برای آبیاری زمین‌های کشاورزی، سیستم‌های بارانی، آبیاری قطره‌ای، تامین آب تجهیزات، و سایر وظایف پاک{0}مایع استفاده شود.

آب حاوی ماسه، الیاف یا مواد جامد معلق قابل توجه باید قبل از ورود به پمپ فیلتر شود. پمپ های استاندارد CDL/CDLF پمپ های فاضلاب نیستند و نباید برای مایعات ساینده یا به شدت آلوده استفاده شوند.

با توجه به کاتالوگ CDL/CDLF، پمپ استاندارد برای مایعات تمیز، نازک، غیرقابل اشتعال و غیرقابل انفجار و بدون ذرات جامد یا الیاف در نظر گرفته شده است.

محدودیت های کلی عبارتند از:

• دمای مایع استاندارد: -15 درجه تا 70 درجه؛
• نسخه آب گرم-: -15 درجه تا 120 درجه ;
• حداکثر دمای محیط: 40 درجه
• ارتفاع نصب استاندارد: تا 1000 متر.
• در دمای بالای 40 درجه یا ارتفاع 1000 متری، کاهش چگالی هوا بر خنک کننده موتور تأثیر می گذارد. موتور ممکن است نیاز به کاهش یا جایگزینی با یک واحد دارای رتبه بالاتر- داشته باشد.

حداکثر فشار کاری

هیچ رتبه بندی فشار واحدی برای محدوده کامل CDL/CDLF وجود ندارد.

بسته به مدل و ترتیب اتصال، کاتالوگ حداکثر فشار کاری 16، 20، 25 یا 30 بار را فهرست می کند. برخی از مقادیر بالاتر نشان داده شده در براکت ها نیاز به پیکربندی خاصی دارند.

هنگام بررسی فشار سیستم، فشار ورودی و{0}}فشار تولید شده پمپ باید با هم در نظر گرفته شوند. هد خاموش-و جهش فشار موقت نیز باید گنجانده شود.

این موضوع در سیستم‌های خنک‌کننده غشا{0} و مایع اهمیت دارد زیرا فیلترها، محفظه‌های غشایی، CDUها، مبدل‌های حرارتی، صفحات سرد، شیلنگ‌ها و اتصال‌دهنده‌های سریع ممکن است دارای درجه‌بندی فشار کمتری نسبت به خود پمپ باشند.

NPSH و شرایط ورودی

کاویتاسیون زمانی اتفاق می افتد که فشار در ورودی پروانه برای دمای مایع بسیار کم شود. ممکن است باعث سر و صدا، لرزش، جریان ناپایدار، کاهش سر و آسیب به پروانه یا مهر و موم مکانیکی شود.

این خطر زمانی بیشتر است که:

• مایع داغ است؛
• پمپ از یک مخزن-سطح پایین می کشد.
• لوله ورودی بلند یا خیلی کوچک است.
• پمپ در نزدیکی-انتهای جریان بالای منحنی خود کار می کند.
• نصب در ارتفاع بالا است.
• یک فیلتر مسدود شده است.
• ویسکوزیته مایع بالاتر از آب است.

یک لوله ورودی کوتاه با اندازه کافی با محدودیت‌های کمتر، معمولاً شرایط ورودی بهتری را ایجاد می‌کند. فیلترها باید از نظر افت فشار کنترل شوند تا انسداد تدریجی پمپ را گرسنه نسازد.

یک انتخاب قابل اعتماد با جریان مورد نیاز و کل هد شروع می شود. در جاهایی که تقاضا تغییر می کند، بهتر است به جای یک عدد پیک، حداقل، معمولی و حداکثر جریان را تامین کنید.

برای یک سیستم باز، کل هد معمولاً شامل بالابر استاتیک، اصطکاک لوله، تلفات شیر ​​و اتصالات، مقاومت تجهیزات و فشار خروجی مورد نیاز است. در یک حلقه بسته، محاسبه عمدتا بر اساس مقاومت لوله و تجهیزات است.

از اضافه کردن بیش از حد سر "برای ایمنی" خودداری کنید. یک پمپ بزرگ اغلب با یک دریچه گاز کار می‌کند، انرژی بیشتری مصرف می‌کند و دور از بهترین-منطقه بازده خود کار می‌کند.

سپس مایع باید به درستی تعریف شود. علاوه بر نام آن، ما به دما، چگالی، ویسکوزیته، pH، غلظت شیمیایی و محتوای جامد نیاز داریم. برای آب شور، غلظت کلرید ضروری است. برای خنک سازی مایع باید نوع و غلظت گلیکول یا خنک کننده دیگر ارائه شود.

در نهایت، نقطه وظیفه پیشنهادی باید بر روی منحنی پمپ واقعی بررسی شود. جریان و سر به تنهایی کافی نیست. راندمان، توان جذب شده، NPSH، سر خاموش{2}}و محدوده عملیاتی مجاز نیز باید بررسی شوند.

مشکلات رایج انتخاب

چندین اشتباه به طور مکرر در بررسی پمپ ظاهر می شود:

• انتخاب با قدرت موتور به جای جریان و سر؛
• با فرض اینکه مراحل بیشتر همیشه به معنای پمپ بهتر است.
• نادیده گرفتن فشار ورودی و NPSH.
• در نظر گرفتن تمام نمرات فولاد ضد زنگ به عنوان معادل.
• اعمال منحنی 50 هرتز در پروژه 60 هرتز.
• با فرض اینکه فیلتر مشکل خوردگی را حل می کند.
• نادیده گرفتن افزایش فشار در یک فیلتر کثیف؛
• انتخاب فقط برای اوج تقاضا؛
• فراموش کردن فشار تولید شده در هنگام خاموش شدن-.
• استفاده از پیکربندی پمپ آب استاندارد-برای یک خنک کننده ناشناخته.

اگر قبل از انتخاب مدل پمپ، داده های وظیفه سیستم و مایع ارائه شود، می توان از بسیاری از این مشکلات جلوگیری کرد.

اطلاعاتی که باید در یک استعلام گنجانده شود

برای استفاده از آب معمولی، لطفاً ارائه دهید:

• جریان و سر مورد نیاز؛
• دمای مایع و عملیاتی؛
• شرایط فشار ورودی یا مکش؛
• حداکثر فشار سیستم؛
• ولتاژ و فرکانس؛
• مواد ترجیحی؛
• اندازه اتصال و استاندارد؛
• نصب در داخل یا خارج از منزل؛
• عملیات مداوم یا متناوب؛
• -سرعت متغیر یا چند{1}}پمپ مورد نیاز.

برای برنامه‌های خنک‌کننده آب شور، غشایی، شیمیایی یا مایع، ترکیب مایع، محتوای کلرید، ویسکوزیته، کاهش فشار فیلتر، ساعات کار، الزامات کنترل، و افزونگی مورد نیاز را نیز ارائه دهید.

A پمپ چند مرحله ای عمودیبا عبور مایع از چند پروانه پشت سر هم فشار ایجاد می کند. ردپای جمع و جور و قابلیت بالای سر- آن را به یک انتخاب عملی برای تامین ساختمان، تقویت صنعتی، تصفیه آب، خدمات{2}آب گرم، آبیاری، خنک‌سازی و پروژه‌های منتخب نمک‌زدایی یا مرکز داده تبدیل می‌کند.

پمپ های CDL عموماً برای مایعات تمیز و غیر خورنده در نظر گرفته می شوند. پمپ های CDLF از فولاد ضد زنگ بیشتری در بخش خیس شده استفاده می کنند و زمانی که سازگاری مواد تایید شده باشد می توانند مایعات خورنده خفیف را تحمل کنند. بسته به کاربرد، فولاد ضد زنگ دوبلکس SS304، SS316 یا 2205 ممکن است در نظر گرفته شود.

تصمیم نهایی باید بر اساس نقطه وظیفه واقعی و شرایط عملیاتی باشد. جریان، هد، دما، فشار ورودی، NPSH، مواد، داده های موتور و حداکثر فشار سیستم همگی باید با منحنی پمپ انتخاب شده مطابقت داشته باشند.

این رویکرد معمولاً نتیجه بهتری نسبت به انتخاب پمپ از بین قدرت موتور، اندازه لوله یا تعداد مراحل به تنهایی دارد.