كيفية اختيار مضخة؟
لتحديد المضخة التي تلبي احتياجاتك، يجب عليك تحديد خصائصها وفقًا لاستخدامها.
أولاً وقبل كل شيء، يجب عليك تحديد الوسط الذي سيتم نقله من أجل تجنب ظاهرة التآكل وبالتالي التآكل المبكر لمضختك. لذلك، من الضروري معرفة التركيب الكيميائي للوسط الذي سيتم ضخه، لزوجته ووجود العناصر الصلبة المحتملة. يتيح لك المعرفة الدقيقة لجميع الخصائص الفيزيائية للسائل المعالج اختيار التكنولوجيا المثالية لتطبيقك ومواد البناء المتوافقة مع الوسط المضخ. هناك جداول توافق كيميائي يمكن الاطلاع عليها قبل اختيار غلاف مضختك. ثم، يجب عليك التحقق من الخصائص المتعلقة بنقل الوسط، وخاصة:
- التدفق الذي تحتاجه عادة ما يُقاس بالمتر المكعب في الساعة (متر مكعب في الساعة) أو GPM (جالون في الدقيقة)، يؤثر التدفق بالضرورة على حجم وأبعاد مضختك؛
- رأس الشفط (الارتفاع بين مدخل أنبوب الشفط والمضخة): كقاعدة عامة، يجب ألا يتجاوز رأس الشفط 10 أمتار. وراء هذا، من الضروري النظر في استخدام مضخة غاطسة.
- رأس التفريغ (الارتفاع بين المضخة ومخرج أنبوب التفريغ).
- طول دائرة التفريغ.
- خسائر الرأس المرتبطة بالعوائق على دائرة الضخ (صمامات، منعطفات، إلخ).
- ما إذا كان هناك خزان تفريغ أم لا يمكن أن يغير الرأس.
- الحرارة تعتمد بالتالي على اختيار غلاف المضخة.
هذه القيم المختلفة تسمح لك بحساب NPSHa (رأس الشفط الصافي المتاح) للإعداد. سيتيح لك ذلك اختيار مضخة مناسبة وتجنب أي خطر من الفقاعات. سيتعين عليك أيضًا التحكم في الكفاءة، التي يجب أن تكون مثلى بنسبة 30% أكثر أو أقل من معدل التدفق الاسمي المطلوب.
أي نوع من الوسائط التي أحتاج إلى ضخها؟
الوسط الذي يحتاج إلى نقله مهم جدًا عند اختيار مضخة حيث تعتمد خصائص المضخة على لزوجته (أي مقاومة السائل للتدفق الموحد)، درجة حرارة شفطه وما إذا كانت هناك عناصر صلبة فيه. ستحتاج إلى تحديد ما إذا كان الوسط الذي يجب نقله محايدًا كيميائيًا أم تآكليًا من أجل اختيار المضخة المصممة للعمل في هذه الظروف.
كقاعدة عامة، كلما زادت لزوجة الوسط، زادت صعوبة التدفق من خلال نظام الضخ الخاص بك، ولكن يجب أن تكون حذرًا، فإن لزوجة الوسط تتغير وفقًا لظروف التشغيل. هناك 4 مجموعات رئيسية من السوائل وفقًا لمستوى لزوجتها؛ في المجموعة الأولى هناك سوائل مثل الماء والزيت أو الكحول التي تتحرك بنفس الطريقة بغض النظر عن السرعة أو مستوى الإثارة. لهذه الأنواع من الاستخدامات لن تواجه الكثير من القيود في اختيار مضختك. في المجموعة الثانية هناك بعض المنتجات الغذائية مثل الزبدة أو الكريمة التي تزيد لزوجتها مع الإثارة؛ لذلك، في هذه الحالات، قد لا تكون مضخة الطرد المركزي القياسية مناسبة لتدفق السائل. تتضمن المجموعة الثالثة وسائط تتطلب تجاوزًا لعتبة قبل التدفق. بمجرد الوصول إلى هذه النقطة، تنخفض لزوجتها مع الإثارة. اللاصقات، والدهانات، والشحوم تنتمي إلى المجموعة الرابعة التي تكون سميكة جدًا في الراحة، ولكن لزوجتها تنخفض إذا تم الحفاظ على الإثارة المستمرة.
عمومًا، بالنسبة للسوائل ذات اللزوجة المنخفضة (المجموعة الأولى والثانية)، تعتبر مضخات الطرد المركزي الأكثر ملاءمة لأن العملية الضخية تولد معدل تشويه عالي للسائل، كلما زادت اللزوجة يجب عليك أن تأخذ في الاعتبار المقاومة الإضافية التي سيمارسها السائل على معدل التشويه. من ناحية أخرى، تعتبر المضخات ذات التغذية الإيجابية هي الخيار الأفضل للسوائل اللزجة (المجموعة الثالثة والرابعة) لأنها تعمل بسرعات أقل والطاقة الميكانيكية المنقولة إلى السوائل أقل من ذلك في مضخات الطرد المركزي.
ما هي أنواع المضخات المختلفة؟
هناك أنواع مختلفة من المضخات، وهي:
- مضخات الطرد المركزي (السائل يتم شفطه بواسطة عجلة مروحية أو مروحة)؛ هي النموذج الأكثر شيوعًا.
- مضخات الغشاء (السائل يتم شفطه بتذبذب الغشاء).
- مضخات المكبس (السائل يتم شفطه وتفريغه بحركة تذهبية لمكبس واحد أو أكثر).
- مضخات الضغط الموجه (يتم دفع السائل داخل أنبوب مضغوط بواسطة أسطوانات دوارة).
- مضخات التروس (يتم شفط السائل وتفريغه بدوران محور وعجلة أو بواسطة اثنين من العجلات تدور في اتجاهات معاكسة).
هناك أيضًا مضخات مخصصة لاستخدامات محددة، تدمج المبادئ التشغيلية المختلفة الموصوفة أعلاه، على سبيل المثال:
- مضخات القياس، أو مضخات الجرعات، تُستخدم لحقن سائل بدقة وبدقة.
- تستخدم مضخات الرفع على سبيل المثال لتفريغ مياه الصرف الصحي.
- تستخدم مضخات البراميل لنقل سائل موجود في برميل أو علبة.
- تستخدم مضخات التشحيم كما يوحي اسمها لإدارة تشحيم النظام.
- تمتص مضخات الغمر السوائل مباشرة إلى المضخة لذلك لا تقتصر عند ارتفاع الشفط.
متى يجب استخدام مضخة الطرد المركزي؟
يمكنك النظر في استخدام مضخة الطرد المركزي إذا كنت بحاجة إلى ضخ وسائط ذات لزوجة منخفضة وربما تحتوي على عناصر صلبة. تعتبر مضخات الطرد المركزي معدات قوية توفر عمومًا كفاءة جيدة.
يمكن لهذا النوع من المضخات ضخ كميات كبيرة وبتدفق ثابت. عمومًا ليست ذاتية الاستنزاف. يجب عليك بالتالي ملء الدائرة بشكل مستقل قبل تشغيل المضخة.
يمكنك أيضًا النظر في هذا النوع من المضخات لتوريد محطة معالجة مياه الصرف الصحي، أو نقل السوائل الكثيفة أو السوائل التنظيفية، مثل في صناعة البتروكيماويات.
متى يجب استخدام مضخة البيرستالتيك؟
يمكنك النظر في استخدام مضخة البيرستالتيك، وهي مثالية للوسائط نظيفة أو نظيفة أو عدوانية، عندما تحتاج إلى ضمان عدم تلوث السائل الذي يتم ضخه بواسطة عامل خارجي. تسمح لك هذه المضخات أيضًا بتوزيع الوسط بدقة. مع هذا النوع من المضخات، يتحرك الوسط من خلال أنبوب أو أنبوب ولا يكون على اتصال مع جسم المضخة، مما يضمن حلاً للضخ صحي.
هذه مضخات ذاتية الاستنزاف، لأن استعادة الأنبوب تخلق عملية استنزاف وتسمح للمضخة بإخلاء السوائل التي تحتوي على هواء أو بقايا غازية محتملة.
متى يجب استخدام مضخة البيرستالتيك؟
تعمل مضخات البيرستالتيك عمومًا بمعدلات تدفق منخفضة. تستخدم أساسا في صناعة الكيماويات والحقل الطبي.
متى يجب استخدام مضخة الغشاء؟
يمكنك النظر في استخدام مضخة الغشاء عندما تحتاج إلى نقل وسائط ذات لزوجة عالية جدًا أو كثافة عالية جدًا. عمومًا، تكون هذه المضخات ذات غشاء مزدوج للسماح بشفط الوسط ثم تفريغ الوسط المنقول. يمكن أن تعمل هذه المضخات جافة: لا تحتاج إلى تزييت وهي ذاتية الاستنزاف. تستخدم هذه المضخات أساسا في صناعة الكيماويات، لكنها مرنة للغاية لذلك يتم استخدامها الآن في العديد من القطاعات مثل صناعة الأغذية والإلكترونيات وصناعة التعدين.
عمومًا، تعمل مضخات الغشاء عالية السعة بواسطة الهواء. يجب بالتالي التحقق من سعة الشبكة الهوائية الخاصة بك إذا كان من المقرر استخدام المضخة في مبنى صناعي، أو توفير ضاغط هواء بالقرب منها إذا كنت بحاجة إلى استخدام المضخة في الهواء الطلق.
متى يجب استخدام مضخة التروس؟
يمكنك استخدام مضخة التروس عندما تحتاج إلى نقل السوائل اللزجة بضغط عالٍ، إذا لم تحتوي على أي جسيمات صلبة. لذلك فهي مناسبة لضخ المواد ذات اللزوجة العالية عند درجات حرارة عالية، ولديها أيضًا القدرة على عكس اتجاه الضخ الخاص بها.
تتميز هذه المضخات بتدفق ثابت مع ضوضاء قليلة جدًا أثناء التشغيل. عمومًا، تكون هذه المضخات موثوقة وصغيرة الحجم بتصميم بسيط، لذلك لن تكون صيانتها مكلفة للغاية. ومع ذلك، فهي ليست مثالية للاستخدامات ذات التدفق العالي جدًا.
تستخدم على نطاق واسع في صناعة السيارات لتزييت جميع أجزاء المحرك. كما يتم استخدامها في كثير من الأحيان في معالجة البلاستيك، في الصحافات التلقائية أو في قطاع الصب. يمكن أن توفر هذه المضخات أيضًا وظيفة الجرعة.
متى يجب استخدام مضخة المكبس؟
يمكن استخدام مضخات المكبس لوسائط منخفضة اللزوجة وتدفق متوسط (في نطاق 80 متر مكعب في الساعة). بالإضافة إلى ذلك، من غير الممكن ضخ الجسيمات الصلبة باستخدام هذا النوع من المعدات لأن المضخة يمكن أن تضمن التشغيل السليم فقط إذا كان الختم بين الأسطوانة والمكبس مثاليًا.
للاستخدامات عالية الضغط، يمكنك اختيار مضخة المكبس، حيث تختلف عن مضخات المكبس في أن الختم لا يتحرك مع المكبس، بل هو ثابت وبالتالي قادر على تحمل ضغوط أعلى.
هناك إصدارات مختلفة من مضخات المكبس المتعددة (دوبلكس، تريبلكس، إلخ) التي تضمن عمرًا أطول للمضخة لأن الضغط يتوزع على عدة مكابس. في هذه الحالات، كن حذرًا من سرعة الدوران لأنه عندما تختار تقليل عدد المكابس للوصول إلى نفس مستوى الضغط ستكون السرعة أعلى وبالتالي قد تكون هناك نبضات أعلى.
لذلك، هذه المضخات مثالية للوصول إلى ضغوط عالية، وبالتالي فهي مناسبة جدًا لتطبيقات مثل ضخ الزيت، ومنظفات الضغط العالي أو لتطبيقات الجرعة كبديل لمضخات الغشاء.
كيف تختار بين مضخة غاطسة ومضخة مثبتة على السطح؟
اختيار المضخة المناسبة بين مضخة غاطسة ومضخة مثبتة على السطح يعتمد على الرأس الشفط الكلي. إذا كان الوسط الذي يجب شفطه أعمق من 7 أمتار، فإنه يتعين عليك استخدام مضخة غاطسة حيث لن تكون المضخة المثبتة على السطح قادرة على استخراج سائل على هذا العمق.
من ناحية أخرى، إذا سمحت رأس الشفط باستخدام كلا أنواع المضخات، يجب اتخاذ الاختيار وفقًا للتطبيق والظروف البيئية وتكرار الاستخدام. تسمح المضخات المثبتة على السطح بسهولة الوصول وبالتالي يسهل صيانتها. ومع ذلك، قد تؤثر ظروف التثبيت على أداء المضخة. لذا، من الضروري توفير الحماية ضد الطقس السيء ووكلاء خارجية محتملة.
من عيوب المضخات المثبتة على السطح هو الحاجة إلى التشغيل المسبق، بينما في حالة المضخة المغمورة، يكون الغلاف مغمورًا في السائل الذي يتم ضخه وبالتالي يكون قد تم التشغيل المسبق بالفعل.
في حالة المضخة المثبتة على السطح، يمكنك اختيار مضخة ذاتية التشغيل عندما لا يمكن تشغيل الدائرة بشكل مستقل. تحتوي هذه النوعية من المضخات على آلية لإزالة الهواء من أنبوب الشفط وصمام عدم الرجوع لمنع السائل من العودة إلى أنبوب الشفط عند توقف المضخة.
ما هي الأنواع الرئيسية للمحركات المستخدمة في المضخات؟
المضخات عادة ما تحتوي على جزأين متميزين: الجزء الذي يقوم بضخ الوسط، والجزء الذي يحتوي على المحرك الذي يدير المضخة.
المضخات الكهربائية التي تستخدم محركًا كهربائيًا هي الأكثر شيوعًا. يعتمد التزويد بالطاقة بشكل خاص على الرأس (رأس الشفط ورأس التفريغ)، وخسائر الرأس، والمسافة النقل، ومعدل التدفق.
المضخات الذاتية التشغيل عمومًا هي مضخات محركية مجهزة بمحرك احتراق. على عكس المضخة التقليدية التي تتطلب مصدر طاقة خارجي، فإن مضخة المحرك هي مضخة، عادةً مركزية، مرتبطة بمحرك احتراق (ديزل أو بنزين)، مما يجعلها مستقلة في استخدامها. يستخدم هذا النوع من المضخات بشكل رئيسي في الزراعة وفي التأهب للطوارئ لمكافحة الحرائق. كما أن المضخات المحركية مفيدة أيضًا كريليه عندما يتعين نقل السائل على مسافات طويلة.
هناك أيضًا مضخات هوائية تعمل بالهواء المضغوط؛ تستخدم هذه المضخات بشكل رئيسي لزيادة الضغط في دائرة معينة. بدون الرجوع إلى المضخات اليدوية، يمكن بيع بعض المضخات بدون محرك. في هذه الحالة، من الضروري توفير النظام الذي سيمكنها من العمل.
كيف تتجنب فقاع الضخ؟
يحدث الفقاع عندما يكون السائل المضخ مقربًا من نقطة الغليان (أي تحوله إلى غاز، والذي يعتمد على درجة حرارة السائل والضغط الذي يتعرض له). يتسبب الفقاع في تكوين فقاعات بخار تنفجر بسرعة ويمكن أن تلحق أضرارًا سريعة بالمضخة وتولد ضجيجًا يمكن أن يكون مزعجًا.
لذا، من المهم التحقق من أن المضخة متكيفة تمامًا مع تكوين التثبيت بشكل عام وخاصة مع رأس الشفط. لتجنب فقاع الضخ، من الأفضل توقع تكوين فقاعات الغاز عن طريق التحقق من أن المضخة مُبَعثة بشكل صحيح للتثبيت. يتطلب ذلك حساب قيمة تسمى NPSHa (الرأس الشفط الصافي الإيجابي المتاح)، والتي تعتمد على معدل التدفق، والضغط، وخسائر الرأس، والشفط، وكذلك رأس التفريغ. يشير مصنع المضخة إلى قيمة تسمى NPSHr (الرأس الشفط الصافي الإيجابي المطلوب). تُعبر كلا القيمتين بالأمتار، ولكي تكون المضخة مُبَعثة بشكل صحيح، يجب التحقق من أن قيمة NPSHa المحسوبة تكون على الأقل 0.5 متر أعلى من NPSHr.
إذا ما زالت مشكلة الفقاع تحدث، يمكنك النظر في بعض التعديلات التي ستزيد من قيمة NPSHa، مثل:
- تقليل درجة حرارة الوسط عند مدخل المضخة (على سبيل المثال عن طريق إضافة حلقة تبريد).
- تقليل سرعة المضخة.
- تثبيت خرطوم شفط بقطر أكبر.
- تقليل خسائر الرأس (الناجمة بشكل خاص عن الاحتكاك) عن طريق القضاء على المنعطفات والصمامات غير الضرورية.
يمكنك أيضًا تقليل قيمة NPSHr عن طريق اتخاذ الخطوات التالية على سبيل المثال:
- تقليل قطر أنبوب التفريغ.
- تثبيت صمام تحكم على دائرة التفريغ.
- استبدال المضخة الحالية بمضخة تتناسب أفضل مع ظروف التشغيل.
