ساختمان و اجزا پمپ هاي سانتريفوژ

يك پمپ سانتريفوژ از اجزا زير تشكيل شده است :
1- پروانه
2- شفت
3- پوسته
4- رينگ سايشي پروانه و پوسته
5- سيستم آب بندي
6- ياتاقان ها
7-سيستم flushing
8- كوپلينگ
9- سيكلون
10- فيلتر و strainer

بیشتر بخوانید : تعمیر پمپ شناور

اجزا پمپ

پروانه ( impeller )
حركت از موتور محرك به وسيله شافت به پروانه منتقل مي شود. سيال از چشمه پروانه به سمت پره ها حركت كردهو در امتداد پره ها به طرف محيط پروانه جريان مي يابد. پروانه پمپ وظيفه انتقال انرژي به سيال را به عهده دارد.
ساختمان پروانه
يك پروانه از قسمت هاي زير تشكيل شده است
1- توپي پروانه (hub)
با محور پمپ در تماس است و خار يا كليد جهت اتصال پروانه به شافت روي آن قرار دارد.
2- پره هاي پروانه (vane)
سيال بعد از ورود به چشمه پروانه ، در امتداد پره ها به طرف محيط پروانه جريان مي يابد. در حين حركت سيال برانرژي جنبشي آن افزوده مي شود.
3-لفافه (shroud)
يواره جانبي پروانه را تشكيل مي دهد . امكان دارد دو طرف پره ها لفافه داشته باشد يا يك طرف و يا اصلاً نداشتهباشد .
4- چشمه پروانه (eye)
سيال از طريق چشمه پروانه وارد پره هاي پروانه مي شود.
تقسيم بندي پروانه از لحاظ ساختمان مكانيكي
1-  بسته پروانه ( enclosed impeller )
پره هاي پروانه بين دو صفحه به نام لفافه پروانه (shroud) قرار مي گيرد. از آنجا كه در صورت وجود مواد جامدامكان انسداد پروانه وجود دارد (مواد جامد مابين صفحات گير مي كنند). اين نوع پره ها براي پمپاژ سيالي كهحاوي مواد جامد باشند. استفاده نمي شود.

 

پروانه بسته

2-  باز نيمه پروانه (semi open impeller)
پروانه از يك طرف به وسيله لفافه ( shroud ) بسته شده است . به منظور حداقل رساندن انسداد پره ها، تعداد پرهها كم و طول آنها بلند انتخاب مي شود.

پروانه نیمه باز.

3- پروانه باز (open impeller)
پره ها بدون لفافه ( shroud ) بوده بنابراين از آنجا كه در اين پره ها مشكل انسداد وجود ندارد به عنوان لجن كشمي توان از آنها استفاده كرد.

تقسيم بندي پروانه از لحاظ جهت جريان سيال
 1- جریان شعاعی ( radial flow )
سيال در جهت محور وارد پروانه مي شود و در جهت شعاعي ( عمود بر محور ) از آن خارج مي شود. در اين نوعپروانه ، سيال در طول پره ها به علت نيروي گريز از مركز حركت كرده و انرژي سيال ( سرعت سيال ) افزايش مي يابد. در مواردي كه نياز به هد بالا و دبي كم باشد ، از اين نوع پروانه ها استفاده مي شود. پروانه هاي استفاده شدهدر پتروشيمي بيشتر از اين نوع است.

 جریان شعاعی

2- جریان محوری (axial flow)
در اين نوع پروانه ، نيروي گريز از مركز براي توليد فشار دخالتي ندارد . دراين پمپ قسمت اعظم فشار مايع را نيرويپرتاب پره هاي پروانه تامين ميكند
قطر پروانه در ورودي و خروجي با هم يكسان است . جريان در جهت محور وارد و در همان جهت خارج مي شود.
در مواردي كه نياز به دبي بالا و هد پايين باشد از اين نوع پروانه استفاده مي شود.

جریان محوری

3- جریان شعاعی و محوری (axial-radial flow)
در اين نوع پروانه ها ، hub مخروطي شكل است. جريان در جهت محور وارد پروانه مي شود و در جهتي كه زاويهاي با محور مي سازد از آن خارج مي شود . در حقيقت اين پروانه ها حالتي مابين پروانه اي جريان شعاعي و جريانمحوري خواهند داشت. اين پمپ ها براي ايجادفشارها و دبي هاي متوسط به كارمي روند.

جریان شعاعی و محوری

تقسيم بندي پروانه از لحاظ مكش
1- مکش یک طرفه  ( single suction)
تنها در يك طرف پروانه ، مكش وجود دارد و سيال از آنجا وارد پروانه مي شود.
2- مكش دو طرفه (double suction)
در هر دو طرف پروانه ، دهانه مكش وجود دارد و سيال از هر دو دهانه وارد پمپ مي شود. ظرفيت آبدهي پمپdouble suction دو برابر پمپ  single suction خواهد بود.

مکش پمپ

 شافت (shaft)
انتقال گشتاور در حين راه اندازي و در طول كار پمپ و ايجاد تكيه گاهي براي پروانه و ديگر اجزاء دوار پمپ ازوظايف اصلي محور مي باشد . شافت پمپ تحت تاثير 5 عامل مخرب قرار دارد :
 
1-تنش پیچی  (torsion stress)
2- تنش خمشی  (bending stress)
3-تنش محوری  (axial stress)
4- ارتعاش  (vibration)

پوسته
پوسته پمپ ، محفظه اي است كه سيال را از محيط پروانه جمع آوري مي كند . پروانه در داخل پوسته قرار گرفته وبراي اين كه سوار كردن آن امكان پذير باشد معمولاً  دو طرف پوسته به صورت باز ساخته شده و توسط درپوش هايجلو و عقب به وسيله پيچ و مهره بسته مي شود.
پوسته حلزوني شكل (volute)
اين نوع پوسته ، حلزوني شكل بوده به طوريكه سطح مقطع آن از زبانه تا لوله خروجي افزايش مي يابد . سيال پس ازروج از پروانه به داخل پوسته تخليه مي شود. سطح مقطع حلزوني از نقطه شروع تا انتهاي آن طي 360 درجهدوران به دور پروانه زياد مي شود تا اين كه در انتها سطح مقطع حلزوني به اندازه سطح مقطع دهانه  discharge
مي رسد. پوسته به نحوي طراحي مي شود كه افزايش دبي قادر به جبران كاهش سرعت ناشي از افزايش سطحمقطع شده و سرعت در پوسته باقي بماند. هدف از ثابت نگه داشتن سرعت در پوسته ، ثابت نگه داشتن فشاراستاتيكي در پوسته و جلوگيري از ايجاد نيروي شعاعي بر پروانه مي باشد كه به علت توزيع غير يكنواخت فشار دراطراف پروانه ايجاد مي شود. در عمل باز هم در پوسته حلزوني شكل سرعت تا حدودي كاهش مي يابد و توزيعشار حتي در راندمان بهينه در اطراف پروانه يكنواخت نخواهد بود . بنابراين مي توان گفت كه درصدي از فشار ايجادده در پمپ هاي سانتريفوژ حلزوني شكل توسط پوسته ايجاد مي شود.

نيروي شعاعي كه به علت توزيع غير يكنواخت فشار در اطراف پروانه به وجود مي آيد  radial force ناميده مي شود. وجود  radial force ممكن است منجر به فرسايس پروانه و پوسته ، خرابي ياتاقان ها و مكانيكال سيل وپاره اي مشكلات ديگر در پمپ شود.
در پاره اي از موارد براي خنثي كردن نيروي شعاعي يا همان  radial force از ياتاقان هاي بزرگتر كه تحمل بارشعاعي را داشته باشند ، استفاده مي كنند. روش ديگر براي خنثي كردن  radial force استفاده از پوسته دو جدارهيا double volute مي باشد. double volute از دو حلزون با قوس 180 درجه تشكيل شده كه نقطه شروعحلزوني دوم ، 180 درجه بعد از نقطه شروع حلزون اصلي است.

ب) تقسيم بندي پوسته از لحاظ تعداد برش ها
پوسته يك پارچه
بدنه اصلي اغلب پمپ هاي سانتريفوژ يك طبقه به صورت يكپارچه ريخته مي شود . به منظور سوار كردن پروانه وقطعات داخلي پمپ ، معمولاً  دو طرف و يا حداقل يك طرف پوسته باز است و به وسيله درپوش هاي جلو و عقب بهوسيله پيچ و مهره بسته مي شود.
پوسته چند تكه
پوسته در جهت هاي مختلفي مي تواند برش داشته باشد. اگر صفحه برش در امتداد محور باشد پوسته را با برشفقي مي گويند چون هردو دهانه ورودي و خروجي پمپ در يك نيمه پوسته واقع هستند. نيمه ديگر را براي بازرسيو تعميرات داخلي پمپ بدون بر هم زدن ياتاقان ها و لوله ها مي توان برداشت. اگر صفحه برش در امتداد قائم باشدپوسته را با برش قائم گويند. اگر پوسته به وسيله دو صفحه متقاطع در امتداد شعاع هاي پوسته برش بخورد به آنبرش اريب گويند.

بوش شافت (shaft sleeve)
شافت يكي از اجزاء گران قيمت پمپ مي باشد و بنابراين بايد از خرابي آن جلوگيري به عمل آورد. براي محافظتشافت در مقابل ساييدگي ، زنگ زدگي و خوردگي در قسمت كاسه نمد و ياتاقان ها از بوش شافت كه قابل تعويض مي باشد ، استفاده مي كنند . بنابراين شافت سالم باقي مي ماند و خرابي ايجاد شده تنها تاثير خود راروي بوش شافت خواهد گذاشت .
رينگ هاي سايشي پروانه و پوسته (wear ring)
از رينگ هاي سايشي در نواحي كه امكان تماس مستقيم پروانه و پوسته بـا هـم وجـود دارد اسـتفاده مـي شـود . درصورت فرسايش سطوح تماس ، با تعويض رينگ ها مي توان مشكل را حل كرد و نياز بـه تعـويض پروانـه و پوسـتهنخواهد بود . مهمترين كاربرد رينگ هاي سايشي پروانه و پوسته ، جلوگيري از فرسايش مستقيم اين دو قطعه است .
رينگ هاي سايشي اسـتفاده شـده در جلـوي پروانـه امكـان بازگشـت سـيال را از دهانـه discharge بـه دهانـهsuction به حـداقل مـي رسـاند . بـه پديـده برگشـت سـيال از دهانـه  discharge بـه دهانـه suction ,
recirculation گويند . چون فشار  discharge از فشار  suction بيشتر است ، سيال تمايل دارد كه از فاصـلهمابين پروانه و پوسته عبور نموده به دهانه  suction وارد شود .
لقي مابين پروانه و پوسته در پشت پروانه باعث جريان يافتن سيال از  discharge به پشت پروانه مي شود . باتجمع سيال در پشت پروانه ، فشار وارد به پشت پروانه ( فشار  discharge ) از فشار وارد به جلوي پروانه ( فشارsuction ) بيشتر شده و بنابراين نيروي محوري بر آن وارد خواهد شد . هرچه اين gap كمتر باشد ، ميزان تجمعيال كمتر خواهد بود . براي اين منظور در پاره اي از موارد در پشت پروانه از رينگ هاي سايشي استفاده مي شود .
و دليل ديگر استفاده از رينگ هاي سايشي به حداقل رساندن gap بين پشت پروانه و پوسته مي باشد .