در پمپهای فشار قوی که جریان شعاعی غالب بوده و بدلیل دور باالی پمپها پتانسیل

فصل اول انتخاب پمپ و مشخصات مخزن پمپاژ مقدمه هدف از این فصل ارائه مطالبی در خصوص شناخت پمپها و اصول کار آنها و ارائه روابط مربوطه نمیباشد بخصوص که در این مورد کتب ارزشمندی ارائه شده است بلکه این فصل با بزرگنمایی و تمرکز روی برخی مشخصات و دادههای مهندسی پمپها سعی در روشن نمودن نحوه استفاده صحیح از این دادهها در ضمن طراحی دارد. بویژه در پمپهای فشار قوی که جریان شعاعی غالب بوده و بدلیل دور باالی پمپها پتانسیل ارتعاش سایش و کاویتاسیون در آنها شدیدتر و غالبا بقدری مهم میشود که بعنوان معیار انتخاب پمپ مطرح میشود. دادههایی شامل منحنی عملکرد راندمان و NPSHr اطالعات کافی را برای انتخاب پمپ ارائه میدهد. در این میان بدلیل گرانی روزافزون انرژی راندمان پمپ نقش مهمی را در انتخاب پمپ ایفا میکند ولی در مورد پمپهای فشار قوی معموال این راندمان در پمپهای فعلی تولید داخل از 85 درصد تجاوز نمیکند.

مبانی طراحی تلمبهخانههای آب»جلد اول «- هیدرومکانیک فصل اول 2 منحني مشخصه پمپ در فرآيند انتخاب پمپ منحني مشخصه پمپ نقش مهمي ايفا ميکند. شکل منحني در اين ميان بيانگر خصوصيات ويژهاي از پمپ است که به آنها ميپردازيم. بطور معمول پمپها در حين کارکرد عادي خود داراي تغييرات و نوسانات اندکي در دبي و فشار خروجي خود ميشوند. منشاء اين نوسانات تغييرات جزئي در مقاومت مسير جريان و شرايط جريان در طول خط لوله ميباشد. در صورتي که منحني مشخصه پمپ داراي شکلي مسطح باشد اين تغييرات کوچک در فشار ميتواند باعث تغييرات محسوس در نقطه کاري پمپ و در نتيجه در سرعت جريان در خروجي پمپ شود. اين امر به معناي تغييرات اندازه حرکت سيال و ايجاد امواج فشاري است. از سوي ديگر اين نوسانات پي در پي موجب ايجاد ارتعاش و نيروهاي ديناميکي به کل سيستم ميشود. بنابراين لزوم انتخاب يک پمپ با منحني مشخصه داراي هندسه مناسب ضروري است. معيارهاي مختلفي را ميتوان براي بررسي منحني پمپ برگزيد. به عنوان مثال در صورت بروز شستگي در خط لوله جريان افزايش مييابد. بسته به اين که اين شکست در کجاي خط رخ دهد اين افزايش جريان متفاوت خواهد بود و بدترين حالت هنگامي رخ ميدهد که شکست در نزديکي ايستگاه پمپاژ رخ دهد و در اين حالت جريان در چند ثانيه افزايش و سيستم کاهش فشار شديدي را تجربه ميکند. حال اگر پمپ داراي منحني با شيب کم باشد کاهش فشار و افزايش جريان تشديد ميشود. بر اين اساس منحني مشخصه پمپ بايد هم از جهت پايداري هيدروليکي سيستم و هم پتانسيل بروز تغييرات فشاري بزرگ بررسي شود. همانند وقتی که باربرداری ناگهانی از یک توربین میتواند فاجعه بار باشد افزایش ناگهانی دبی پمپهای فشار قوی نیز منشاء لرزشهای شدید و افزایش ناگهانی دور موتور میشود. منظور از پايداري هيدروليکي اين است که شيب کلي پمپ و شيب منحني در نقطه کاري به قدري باشد که پمپ در مواجه با تغييرات جزيي فشار درگير نوسانات بزرگ در دبي نشود و همچنين پمپ دچار وضعيت انتقال دائم به دبي صفر نشود. اين حالت

3 فصل اول انتخاب پمپ و مشخصات مخزن پمپاژ وقتي رخ ميدهد که منحني مشخصه پمپ داراي يک نقطه قله باشد به اين ترتيب اگر در اثر نقطه کاري پمپ به اين قله نزديک شود با يک نوسان فشار ميتواند به سمت چپ قله انتقال يابد. در اين وضعيت نقطه کاري پمپ تحت تاثير کاهش دبي و کاهش فشار بصورتي بدون بازگشت به نقطه دبي صفر ميرسد. امروزه اين نوع پمپها کمتر در صنعت آب استفاده ميشوند ولي اگر نيازهاي راندمان و مانند آن استفاده از آنرا توجيه کند نقطه کاري پمپ بايد کامال از قله منحني دور باشد. شکل 1 نمونه اين منحني را نشان ميدهد. شکل 1 در صورتي که پمپ داراي برنامه بهرهبرداري باشد به اين ترتيب که در مواقعي نياز به مقادير کمتر يا بيشتر دبي باشد الزم است اين بررسي در تمام نقاط بهرهبرداري انجام شود. منحني مشخصه پمپهايي که براي سيستمهاي انتقال به کار ميروند بهتر است حول نقطه کار خود داراي شيب کوچک تغييرات باشند به اين معني که اگر فاصله بين نقطه با راندمان حداکثر و نقطه دبي صفر اختالف فشار برابر 25 10 درصد بارکل باشد منحني داراي شيب آرام و براي انتخاب پمپ مناسب است.

هیدرومکانیک «- اول»جلد آب تلمبهخانههای طراحی مبانی اول فصل 4 در شيبي دبي تغييرات محدوده در شده انتخاب پمپ منحني که است اين بر تالش شيب با شماتیک پمپ عملکردي منحني نوع سه زير شکل در باشد. داشته حدود اين ميشود. مشاهده تند و آرام تخت 2 شکل اتصال به ميتوان ميشوند مواجه زيادي دبي تغييرات با پمپها که مواردي جمله از داليلي به توزيع شبکه به پمپ مستقيم اتصال اينکه وجود با برد. نام توزيع شبکه به پمپ رايج و مطلوب مصرف کاهش هنگام در لولهها فشار افزايش و پمپ راندمان کاهش چون مختلف کاري نقاط در منحني شيب باشد اجتنابناپذير آن انجام که صورتي در نميباشد شود. بررسي بايد پمپ و پايدار و ثابت فشار تامين همواره توزيع شبکههاي در ميدانيم چنانچه براين عالوه مخزن يک دادن قرار با که ميباشد مطلوب توزيع شبکه مختلف نقاط در يکنواخت تقريبا به پمپ مستقيم اتصال صورت در اساس اين بر ميشود. ميسر شبکه و پمپ بين مرتفع و داده تغيير را شبکه کلي مشخصه منحني شيرها بستن با شبکه مشترکين توزيع شبکه کاهش دبي و يافته افزايش شبکه در فشار وضعيت اين در ميدهند. افزايش آنرا شيب اين به است. کم فشار افزايش اين است تخت پمپ عملکردي منحني چون ولي مييابد تغييرات از زيادي تاحد ميتواند تخت عملکردي منحني با پمپ يک از استفاده ترتيب بکاهد. مصرف دائمي تغييرات حين فشار

5 اول فصل پمپاژ مخزن مشخصات و پمپ انتخاب تند شيب با پمپهاي اينکه وجود با گفت بايد نيز تند شيب با پمپهاي مورد در پمپها گونه اين با مواجه در طراحان وجود اين با ندارند آب صنعت در وسيعي توليد بايد زيادي بسيار افت دبي در کوچک تغيير يک ايجاد براي نوع اين در که بدانند بايد مواردي براي پمپها اين بنابراين است. زيادي انرژي اتالف مستلزم امر اين که شود ايجاد نميشوند. توصيه است نياز مورد دبي تغييرات که جريان سرعت تغييرات تشديد پتانسيل خصوص در ديگر بررسي شد ذکر چنانچه اینکار عمل در شود. انجام بايد عملکردي منحني يک براي که است فشار تغييرات هنگام میشود. انجام پمپ مختلف منحنیهای برای گذرا جریان تحلیل با پمپ راندمان هستند مواردي پمپ استهالک ميزان و انرژي مصرف پمپ راندمان مورد در بحث در هزينههاي کاهش باعث پمپ راندمان افزايش بيشک گيرند. قرار توجه مورد بايد که ميزان از که ميکند پيدا شيفت کمتر مقادير به لوله خط اقتصادي بهينه قطر و گشته انرژي با خطي غير بصورت مصرفي کل توان که آنجايي از ميکاهد. بسيار نيز لوله خريد هزينه به نسبت لوله خط اقتصادي بهينه قطر تغييرات حساسيت بررسي ميکند تغيير پمپ در η باشد.در پمپ مناسب راندمان تعيين براي مناسبي راهگشاي ميتواند پمپ راندمان تغييرات حداقل مقدار يک نيز راندمان با مصرفي توان تغييرات بررسي با ميتوان ديگر روش يک کرد. تعيين η براي ميباشد η از تابعي فقط ها پمپ مصرفي کل توان γ و وH Q بودن ثابت به توجه با η با w تغييرات منحني 3 شکل در ميشوند. ظاهر k مانند ثابتي بصورت ثابت ارقام و است. گرديده ترسيم 500m پمپاژ هد و 500l/s دبي با آب پمپاژ ایستگاه يک براي

مبانی طراحی تلمبهخانههای آب»جلد اول «- هیدرومکانیک فصل اول 6 شکل 3 چنانچه مشاهده ميشود افزايش توان مصرفي پمپها با کاهش راندمان تا حدود 80 درصد تقريبا بصورت خطي و با افزايش تدریجی همراه است و از اين نقطه به بعد با شدت بيشتري افزايش مييابد بنابراين تعيين راندمان حداقل برابر 80 درصد براي انتخاب پمپ منطقي است. الزم به ذکر است که با افزايش دبي و هد سيستم افزايش توان مصرفي با کاهش راندمان شدت بيشتري داشته و حداقل راندمان بر اين اساس مقدار بيشتري خواهد داشت. در ادامه راندمان بدست آمده با ميزان راندمان پمپ در دبي طراحي مقايسه ميشود. در صورت امكان راندمان پمپ بايد از ميزان حداقل تعيين شده بزرگتر يا مساوي باشد. ولي در هر حال راندمان پمپ نبايد از 80 درصد كمتر باشد. عالوه براين با توجه به دستورالعمل بهرهبرداري از پمپ که توسط سازنده پمپ با توجه به خصوصيات ديناميکي پمپ ارئه ميشود يک راندمان مناسب ارائه ميشود که معموال در منحني عملکردي پمپ توسط سازنده مشخص شده است. با فاصله گرفتن از اين راندمان تلفات و ميزان ناکارايي تيغههاي پمپ کاهش مي يابد و استهالک قطعات و لرزش پمپ افزايش مييابد. در انتخاب پمپ سعي بر اين است که راندمان پمپ از اين مقادير بيشتر و يا در حدود نزديک به آن باشد.

7 اول فصل پمپاژ مخزن مشخصات و پمپ انتخاب با ميتوان نباشد ميسر فوق شرايط داراي کاري نقطه با پمپ يک يافتن که صورتي در براي داد. تغيير را پمپ کاري نقطه فشار ايستگاه يک بجاي پمپاژ ايستگاه چند يا دو تعيين در جویی صرفه حال این در داد. تغيير را پمپها تعداد ميتوان نيز کاري نقطه دبي تغيير کند. توجیه را شده اضافه پمپاژ ایستگاه هزینه بتواند باید برق مصرف ميان در باشد شرايط داراي جديد کاري نقطه در که پمپي دنبال به ترتيب اين به ويا پمپاژ ايستگاههاي هزينه افزايش حالت اين در ميشود. جستجو مشخصه منحنيهاي راندمان بهبود از ناشي انرژي مصرف در جويي صرفه هزينه با تقابل در پمپها تعداد توجيه قابل صورتي در تنها بيشتر ايستگاههاي ساخت است بديهي است. بررسي قابل باعث ايستگاهها تعداد افزايش که اين بويژه باشد توجه قابل انرژي جويي صرفه که است کاهش باعث ایستگاهها تعداد افزایش دیگر سوی از ميگردد. نيز بهرهبرداري هزينه افزايش میشود. لوله خرید هزینه کاهش و انتقال خط لولههای ضخامت پمپ انتخاب نوع تعيين واقع است.در پمپها تعيين مرحله مهمترين بيشک تلمبهخانه طراحي در توام بصورت گردد لحاظ پمپ انتخاب در بايد که فني عمومي شرايط و آن تعداد و پمپ در گردد. آن ترکيب و تعداد و پمپ نوع انتخاب به منجر نهايت در تا ميشود گرفته نظر در طرح منطقه و طرح بر حاکم شرايط و تربودن يا خشک نظر از پمپاژ ايستگاه نوع ميان اين دانست. زير شرح به ميتوان را پمپ انتخاب در موثر عوامل مهمترين است. تاثيرگذار نيز NPSH r پمپ مشخصه منحني پمپ راندمان منحني نیاز( مورد مثبت خالص مکش ارتفاع ( NPSH r ات ميگيرد قرار توجه مورد پروانهاي پمپهاي انواع تمام انتخاب در NPSH r پارامتر از قوي فشار پمپهاي مورد در مساله اين ولي شود اجتناب پمپ در کاويتاسون بروز از به نسبت پمپها اين پروانه ورودي در فشار تلفات زيرا است برخوردار بيشتري اهميت است. بيشتر حلزوني پمپهاي مانند مرکز از گريز پمپهاي معمولي انواع

مبانی طراحی تلمبهخانههای آب»جلد اول «- هیدرومکانیک فصل اول 8 در تمام انواع پمپها مقدار حداقل فشار نسبي براي ورودي پروانه پمپ تعيين ميشود به نحوي که از ايجاد بخار مايع در داخل پروانه پمپ و سپس بروز کاويتاسيون در آن جلوگيري شود. اين مقدار به عنوان حداقل مکش خالص مثبت مورد نياز NPSH r شناخته ميشود. انتخاب پمپ و تعيين تراز نصب پمپ و طراحي سيستم پر کننده پمپ با مکش منفی و یا تراز مکش پمپ در سیستمهایی با مکش مثبت نيز با هدف تامين اين فشار در ورودي پمپ صورت ميگيرد. براين اساس از ميان مدلهاي مختلف پمپ انتخاب مدلي که ضمن تامين دبي و فشار الزم داراي کمترين NPSH r باشد مورد توجه است که امکان نصب پمپ در باالترين تراز ممکن را ميسر ميکند. در ايستگاههاي پمپاژ خشک با مکش مثبت که پمپ و موتور بدور از تماس با آب و یا پایینتر از تراز مخزن مکش قرار دارند باال قرار گرفتن پمپ به معناي عمق حفاري کمتر و مطلوب است. در سیستمهای خشک که موتور با آب تماس ندارد بسته به اين که تراز پمپ باالتر از سطح آب باشد يا نه نحوه عملکرد پمپ در مکش جريان متفاوت خواهد بود. به همين دليل نحوه محاسبه NPSHa از دو رابطه جداگانه به شرح شکل 4 بدست ميآيد. حالتي که پمپ باالتر از سطح آب مخزن مکش قرار ميگيرد.)پمپاژ با مکش منفی( NPSHa = P a -P h -P s -P v -P SAFE شکل 4

9 فصل اول انتخاب پمپ و مشخصات مخزن پمپاژ :NPSH a فشار باقيمانده در دسترس در ورودي پمپ P: a فشار اتمسفر در ارتفاع نصب پمپ P: h مجموع افتهاي فشار اصطکاکي مسير و افتهاي موضعي P: s فشار بخار آب در درجه حرارت آب مخزن مکش P: v تبديل انرژي پتانسيل فشاري به انرژي سينتيک جريان P: SAFE فشار حاشيه اطمينان حالتي که پمپ پائينتر از سطح آب مخزن مکش قرار ميگيرد.)پمپاژ با مکش مثبت( NPSHa = P W -P h -P s -P v -P SAFE شکل 5 P: W حداقل ارتفاع استاتيک آب در دوره بهره برداري روي تراز پمپ P: SAFE حاشيه اطمينان

هیدرومکانیک «- اول»جلد آب تلمبهخانههای طراحی مبانی اول فصل 10 NPSH a >NPSH r رابطه و شود مقايسه NPSH r مقدار با بايد شده محاسبه NPSH a پمپ پروانه در مخرب کاويتاسون وجود عدم از ميتوان صورت اين در باشد. برقرار بايد فوق محاسبه در P SAFE مناسب اطمينان حاشيه گرفتن نظر در کرد. حاصل اطمينان استفاده پمپ سازنده توسط شده ارائه مقدار از ميشود توصيه بنابراين دارد زيادي اهميت صورت اين غير در است. پروانه در متوسط فشار تغييرات تلرانس گيرنده بر در که شود به کاويتاسيون در پمپ پتانسيل کنترل ميشود. توصيه پارامتر اين براي 0.5 متر مقدار پمپ مکش مخصوص سرعت محاسبه از است عبارت که است ميسر نيز ديگري طريقه زير: رابطه از استفاده با پمپ پروانه زاويهاي سرعت نيز و ميباشد متريک واحدها تمامي فوق رابطه در کاويتاسيون بروز از تا باشد 3 از کوچکتر بايد پمپ مکش مخصوص سرعت مقدار است. با آن مقايسه و NPSHr منحني از استفاده وجود اين با آيد. عمل به پيشگيري پمپ در است. برخوردار بيشتري اطمينان درجه از NPSHa در زيادي تاثير مکش لوله مسير هندسه و لوله جداره زبری و قطر جريان سرعت خود فشار افت باشد طوالنيتر جريان مسير که هنگامي دارد. NPSHa و فشار کاهش زياد مکش مخزن از خروجي جريان مقدار که هنگامي بنابراين ميسازد نمايان بيشتر را اهميت تلفات کاهش براي لوله قطر حداکثر تعيين و مناسب لوله جنس انتخاب باشد و مناسب لولهکشي طرح يک انتخاب با ضروري غير تبديلهاي و اتصاالت حذف دارد. نيز پمپها مکش قسمت در کمتر موضعي افت ضريب با اتصاالت و تبديلها از استفاده ميگيرد. قرار توجه مورد که است مواردي از مکش لولههاي اينکه جمله از است محدوديتهايي داراي نيز مکش لوله قطر افزايش نصب آب سطح از باالتر که پمپهايي مورد در مخصوصا را لوله کردن پر مشکالت قطور علت به و نموده اشغال زيادي فضاي قطور لولههاي اين بر عالوه دارد. همراه به ميشوند است. متعدد و بزرگ تکيهگاههاي گرفتن نظر در مستلزم آنها اجراي زياد سنگيني