فرسایش پمپ سانتریفیوژ

از لحظه ای که یک پمپ نو شروع به کار می کند. حتی در صورت مناسب بودن طراحی و عملکرد پمپ، با این مسئله مواجه هستیم که دستگاه چه زمانی نیاز به تعمیر خواهد داشت. یکی از عوامل تعیین کننده در این مورد، سایش داخلی است. اکنون می خواهیم حالت ایده آلی را در نظر بگیریم که پمپ در نقطه BEP ( نقطه مناسب عملکرد ) بوده و سیستم نیز در وضعیت پایدار باشد. آیا چنین شرایطی وجود خواهد داشت؟ اگر جواب شما بله است، پس باید به شما تبریک گفت.

چون واقعاً خوشبین هستید! به هرحال، حتی اگر پمپ دچار خرابی و شکستگی هم نشود به علت سایش داخلی باید آن را به تعمیرگاه فرستاد. در این مقاله منابع مختلف سایش داخلی و نیز پیشنهاداتی برای افزایش عمر مفید پمپ ارائه خواهد شد.

جهت مشاهده پمپ های سانتریفیوژ اینجا کلیک کنید

جهت مشاهده انواع پمپ مواد خوراکی و خورنده اینجا کلیک کنید

فرسایش

فرسایش همان سایش قطعات داخلی پمپ توسط ذرات معلق جامد موجود در سیال ( ویسکوزیته ) پمپ شده است. قطعاتی که بیشتر در معرض فرسایش قرار دارند عبارتند از

رینگ آب بند

بوش شفت

نوار آب بندی

سطوح آب بند مکانیکی

آب بند لبه

بدنه پمپ

پروانه ( پره ) پمپ

فرسایش می تواند توسط ذرات بسیار ریز غیر قابل دید با چشم غیر مسلح، مانند مواد معدنی نا محلول در آب سخت، ایجاد شود. مواد جامد بزرگتر مثل ماسه، رسوبات دیگ بخار و زنگ فلزات هم می توانند فرسایش زیادی درون پمپ ایجاد کنند.

یکی ازمشکلات ما این است که اغلب تعریف درستی از سیال پمپ شده نداریم. اصطلاحاتی چون آب چاه، پساب صنعتی، آب خام، آب تغذیه دیگ بخار، آب چگالیده و … . معمولا تنها تعریفی است که از سیال پمپ شده داریم. هر یک از این مایعات حاوی مقداری ذرات جامد است که باعث فرسایش و سایش داخلی پمپ می شود.

وقتی علظت ذرات جامد در سیال پمپاژ شده زیاد باشد باید آلیاژ قطعات داخل پمپ را مقاوم تر در نظر گرفت. موادی چون فولاد کربنی، استلنس استیل، کرم بالا، فولاد زنگ نزن سخت شده یا روکش های سخت مثل سرامیک و آلیاژ تنگستن از جمله موادی هستند که اغلب مورد استفاده قرار می گیرند.

خوردگی قطعات پمپ

خوردگی توسط یک حمله شیمیایی یا الکتروشیمیایی روی سطح فلزات ایجاد شده و با وجود اکسیژن در سیال یا سطح آن دو چندان می شود. اثر خوردگی به واسطه حرکت نسبی قطعا نامیزان مانند یاتاقان های دارای لقی یا تغییرات سریع در سیسم افزایش خواهد یافت. کاویتاسیون،فرسایش و ویسکوزیته زیاد سیال نیز باعث افزایش خوردگی می شود.

چدن آلیاژی است که در محفظه پمپ های سانتریفوژ به صورت وسیعی به کار میرود.وقتی از چدن استفاده می شود که PH سیال 6 یا بیشتر باشد(اسیدی نباشد).در این حالت چدن یک پوشش محافظ روی سطح فلز ایجاد می کند که این سطح گرافیتی،فلز را تا زمانی که پوشش آن سالم باقی بماند،از خوردگی محافظت می کند.

سیالات یا ویسکوزیته بالا، کاویتاسیون،تماس فلز ب فلز و فرسایش می تواند روی پوشش محافظ تاثیر بگذارد.

اگر خوردگی همچنان ادامه داشته باشد،قطعات مرطوب پمپ را باید از جنس موادی چون فولاد زنگ نزن یا مواد کامپوزیتی ساخت.همچنین تیغه ها نیز باید از جنس برنز ریخته گری یا دیگر مواد ساخته شوند.

رینگ های سایشی

رینگ های سایشی به عنوان یک بادخور قابل تعویضعمل کرده و باعث کاهش نشتی سیال هنگام عبور آن از نواحی پر فشار به نواحی کم فشار در پمپ می گردند. رینگ های سایشی، در بدنه پمپ و روی تیغه قرار گرفته و نصب می شوند. این رینگ ها توسط سیال پمپاژ شده، روانکاری و به مرور زمان فرسوده می شوند.

در صورت سایش رینگ، تلرانس ها باز شده و سیال بیشتری از تخلیه به سمت سر مکش عبور خواهد کرد. میزان سایش به خاصیت روغنکاری سیال بستگی دارد. هنگامی که سایش زیاد باشد، عملکرد پمپ دچار افت کیفیت خواهد شد. این مسئله در مورد پمپ های کوچک که با سرعت بالا کار می کنند، صادق است. میزان تلرانس رینگ های سایشی قابل تعویض بر روی بازده پمپ اثر خواهد گذاشت. بنابراین وقتی پمپ به تعمیرگاه میرود، این رینگ ها حتما باید تعویض شوند.

شما باید بهازای هر یک هزارم اینچ ساییدگی در رینگ سایشی 1/5% تا 2/%  افت بازده برای پمپ در نظر بگیرید. این عدد بر اساس شرلیط دمای عملیات به دست می آید. اکنون می خواهیم مقدار هزینه ای که در اثر اتلاف بازده صرف می شود را محاسبه کنیم برای این منظور از فرمول کار مفید و بازده استفاده می شود.

{0.000189×GPM×TDH×$ KWH×SP.gr×8.760} تقسیم بر {Eff.pump×Eff.motor}  = هزینه در سال

0.000189 = ضریب تبدیل

TDH = هد دینامیک کل

$KWH = هزینه برای هر کیلو وات ساعت

SP.gr = وزن مخصوص

8760 = تعداد ساعات در یک سال

Eff. Pump = بازده پمپ

Eff.motor ,= بازده موتور

برای نشان دادن افزایش هزینه ، پمپی با طراحی مناسب که مدت زیادی از نصب آن نگذشته را در نظر میگیریم. برای این پمپ مقادیر زیر را در داریم

GPM = 2000 gpm

TDH = 120 ft

$key = 0.10 $

( آب) Sp.gr = 1

Eff.pump = 77%

Eff.motor = 93%

هزینه برق برای کار پمپ در یک سال برابر $5545080 است.

$ هزینه هر کیلووات جریان در نظر گرفته شده است

بعد از شش ماه کار کردن، پمپ را پیاده کرده و می بینیم که تلرانس موجود در نوار های سایشی  0.0004 اینچ بیشتر از مقدار تنظیم سازنده است. این مقدار سایش نشان دهنده 8% کاهش در بازده به دنبال خواهد داشت. اکنون پمپ 69% بازده دارد. بار دیگر مناسبات را با فرض ثابت بودن عوامل دیگر انجام می دهیم. این کاهش بازده، هزینه برق سالانه را تا $6184560 افزایش خواهد داد. بنابر این اختلاف هزینه سالانه معادل $63948 می شود. همان طور که مشاهده می کنید چهار هزارم اینچ سایش هزینه تقربا معادل $650000 در سال، آنهم فقط برای یک پمپ به ما تحمیل می کند. هزینه تعویض یک رینگ فرسوده بعلاوه کارمزد آن بسیار کمتر از این هزینه خواهد بود.

همان گونه که در این مثال توضیح داده شد، تعمیر و نگهداری موثر همراه با یک برنامه ریزی مناسب هزینه کار پمپ ها و دیگر تجهیزات را کاهش می دهد. با استباده از فشار سنج های دیفرانسیلی، آمپرمتر و دبی سنج می توان میزان سایش تلرانس قطعات را مشخص نموده و در صورت لزوم، پمپ را برای تعمیر و اصلاح به تعمیرگاه فرستاد.

به هر حال اگر چنین تمهیداتی را در نظر نگیرید، سرمایه خود را تلف کردهاید. اکنون شاید این موضوع را بهتر درک کنید که چرا رینگ سایشی ، رینگ بازده می گویند.

تاثیر سرعت سیال در فرسایش پمپ

پروانه های کوچک وموتور های با سرعت بالا می توانند فشار لازم را در پمپ ایجاد کنند. این نوع ترکیب، سرعت زیادی به سیال می دهد که باعث سایش زود هنگام قطعات پمپ خواهد شد. بعلاوه پروانه بر اثر سرعت زیاد تیغه، ممکن است دچار آسیب دیدگی شود. 95% پمپ هایی که در تعمیرگاه پیاده می شوند و سایش زیاد در آنها دیده می شود به علت سرعت بالای سیال است.

توربولانس

سایش غیر یکنواخت در قطعات به علت توربولانس ایجاد می شود. طراحی نا درست لوله یا شیر های نا مناسب می تواند باعث ایجاد توربولانس و سایش غیر یکنواخت در پمپ ها شود. همیشه قبل و بعد از پمپ، تا آنجا که ممکن است از لوله های مستقیم استفاده کنید. جریان غیر یکنواخت باعث ایجتد جریان توربولانس شده و سایش را افزایش می دهد.

توصیه می شود که از قرار دادن زانویی در قسمت مکش پمپ خودداری گردد. چون باعث ایجاد جریان آشفته در پمپ می شود. اگر استفاده از زانویی در دو طرف پمپ لازم باشد باید از زانویی هایی با شعاع زیاد همراه با مستقیم کننده جریان استفاده کنید. شما باید قبل از اولین زانویی در لوله ده برابر قطر لوله فاصله در نظر بگیرید. زانویی با شعاع کم، موجب ارتعاش و نامیزانی فشار شده که این مسئله منجر به سایش اجزای پمپ می گردد.

همچنین می توان از یک افزاینده در قسمت تخلیه استفاده کرد. چرا که این عمل باعث کاهش سرعت سیال و اتلافات مربوط به اصطکاک می گردد. بعلاوه‌ یک شیر جدا کننده با تلفات کم را نیز می توان بعد از افزاینده و شیر خودکار قرار داد.

خفقان ( انسداد مسیر پمپاژ )

پمپ سانتریفیوژ هرگز نباید در حد انسداد ( قطع ) یا نزدیک به آن کار کند. این حالت معمولا وقتی اتفاق می افتد که تانک یا مخزن به ظرفیت نهایی خود رسیده و اپراتور یا سنسور سطح شروع به بستن تخلیه در حین کار کردن پمپ نماید.

این کار مانند این است که شما وقتی پدال گاز اتومبیل را گرفته اید، پدال ترمز را هم همزمان فشار دهید. در این حالت تمام این انرژی تلف شده از  سیال به پمپ منتقل خواهد شد. این عمل باعث کاهش عمر پمپ و افزایش زمان بیکاری تجهیزات به علت امور تعمیر و نگهداری می شود. این انرژی به گرما و ارتعاش تبدیل و منجر به افزایش دمای سیال خواهد شد. در بعضی از پمپ ها، بدنه پمپ گرما را پخش می کند. اما سایر بدنه ها گرما را در خود نگه داشته که این مسئله می تواند باعث آسیب جدی و خرابی کامل پمپ شود.

بار شعاعی

بار شعاعی شدید وقتی ایجاد شود که پمپ نزدیک به هد انسداد کار کرده و شفت در زاویه 60 درجه نسبت به زبانه دارد، پمپ دچار خیز شافت می شود. در این حالت پمپ دچار نویز و ارتعاش شده و ممکن است به آب بند، یاتاقان و بوش شفت آسیب برسد.

معمولا در طراحی پمپ ها دقت زیادی صورت می گیرد. از همان ابتدا، مراحل مشخصات فنی و نیاز های آتی در نظر گرفته می شود. دبی جریان حداکثر، همیشه بیشتر از عدد به دست آمده در طراحی لحاظ گشته و شرایط عملکرد نا مشخص فرض می شود. مهندسین طراح همیشه یک الگوی اقتصادی در نظر گرفته تا هزینه های آتی را به حداقل برسانند.

معایب انسداد پمپاژ

حال فرض کنید که تخلیه پمپ را دچار اختناق و خفقان کرده ایم تا دبی جریان دلخواه دست پیدا کنیم. این عمل ممکن است موجب صرفه جویی در هزینه های آتی شود. اما مشکلاتی را در حال حاضر برای پمپ ایجاد می کند. ایجاد خفقان در شیر تخلیه باعث ایجاد مشکلات جدی در پمپ خواهد شد.

تصویر زیر را در نظر بگیرید، پمپ، سیال مخزن را در مسیر فرایند تخلیه می کند. در صورتی که شیر کنترل تحت تاثیر یک فشار از پیش تعیین شده قرار بگیرد ( مقاومت ) ، شیر فشار شکن  یا اطمینان به صورت خودکار باز شده و فشار تخلیه را به سمت تانک مکش باز می گرداند. بنابراین اگر شیر تخلیه در این حالت دچار خفقان شود روی پمپ اثری نخواهد گذاشت. اگر شما نیز چنین شرایطی در فرآیند داشتید یا اپراتور دبی جریان را با دستکاری شیر کنترل ها، تنظیم کرده بود، با این تمهید و طراحی مناسب می تواند عمر مفید پمپ را افزایش دهید.

با توجه به این موضوع که دانش و تجربه مهم ترین عامل در بهره برداری می باشد  با استفاده از مقاله های منتشر شده تخصصی گروه صنعتی برقاب صنعت می توانید دانش و اطلاعات خود را در مورد بهره برداری و نگهداری انواع الکتروموتور، الکتروگیربکس، پمپ آب، موتور برق و دیزل ژنراتور، … افزایش دهید.

برقاب صنعت

تهران، خیابان سعدی جنوبی، پاساژ سعدی قدیم واحد ۴٫۶

تلفن تماس: ۳۶۶۱۳۷۷۴