پمپ های گریز از مرکز به طور گسترده در حوزه های آبیاری، صنایع شیمیایی، سیستم های تهویه مطبوع و سایر صنایع مورد استفاده قرار می گیرند و انتخاب شرایط کاری و تحلیل مصرف انرژی آنها، روز به روز اهمیت بیشتری پیدا می کند. نقطه کار به معنی مقدار واقعی آبدهی، ارتفاع، توان شفت، راندمان و ارتفاع مکش خلا پمپ در یک لحظه خاص است که نشان دهنده ظرفیت کاری پمپ می باشد. معمولا دبی و ارتفاع فشار پمپ گریز از مرکز با سیستم لوله کشی ممکن است سازگار نباشد یا به دلیل تغییرات در وظایف تولید و نیازهای فرآیند، نیاز به تنظیم دبی پمپ وجود داشته باشد. این امر برای تغییر نقطه کار پمپ گریز از مرکز ضروری است. علاوه بر انتخاب صحیح پمپ گریز از مرکز در مرحله طراحی مهندسی، انتخاب نقطه کار پمپ در استفاده واقعی نیز به طور مستقیم بر مصرف انرژی و هزینه کاربر تاثیر خواهد گذاشت. بنابراین، نحوه تغییر منطقی نقطه کار پمپ گریز از مرکز از اهمیت ویژه ای برخوردار است.
اصل کارپمپ گریز از مرکز هدف این است که انرژی مکانیکی ناشی از چرخش سریع موتور به انرژی جنبشی و پتانسیل مایع بالا برده شده تبدیل شود، که این فرآیندی برای انتقال و تبدیل انرژی است. بر اساس این ویژگی، نقطه عملکرد پمپ گریز از مرکز بر اساس تعادل بین عرضه و تقاضای انرژی پمپ و سیستم لوله کشی است. تا زمانی که یکی از این دو شرط تغییر کند، نقطه عملکرد آن تغییر خواهد کرد. تغییر در نقطه عملکرد ناشی از دو عامل است:
- تغییر در منحنی مشخصه سیستم لوله کشی، مانند بستن جزئی شیر.
- ویژگی منحنی پمپ آب تغییر می‌کند، مانند تنظیم سرعت با فرکانس، برش پروانه، و قرار دادن پمپ‌ها به‌صورت سری یا موازی.
چهار روش تنظیم دبی پمپ گریز از مرکز
کنترل جریان
ساده‌ترین روش برای تغییر دبی یک پمپ گریز از مرکز، تنظیم دهانه شیر خروجی پمپ در حالی که سرعت پمپ ثابت می‌ماند (معمولاً سرعت نامی)، است. در واقع، با تغییر موقعیت منحنی مشخصه خط لوله، نقطه کار پمپ تغییر می‌کند. با بستن شیر، مقاومت موضعی خط لوله افزایش می‌یابد، نقطه کار پمپ به سمت چپ جابه‌جا می‌شود و دبی متناسباً کاهش می‌یابد. هنگامی که شیر کاملاً بسته می‌شود، مقاومت بی‌نهایت است و دبی صفر می‌شود. در این حالت، منحنی مشخصه خط لوله با محور عمودی منطبق می‌شود. با بستن شیر برای کنترل دبی، ظرفیت تأمین آب پمپ بدون تغییر باقی می‌ماند، مشخصه ارتفاع نیز ثابت می‌ماند، اما مشخصه مقاومت خط لوله با باز و بسته شدن شیر تغییر می‌کند. این روش به سادگی قابل اجرا است، دبی به طور پیوسته قابل تنظیم است و می‌توان آن را به طور آزاد بین حداکثر دبی و صفر تغییر داد، بدون نیاز به سرمایه‌گذاری اضافی. این روش در طیف گسترده‌ای از کاربردها قابل استفاده است. با این حال، تنظیم خفه کننده به معنای مصرف انرژی اضافی پمپ گریز از مرکز برای حفظ یک تأمین مشخص است، و کارایی پمپ گریز از مرکز نیز متناسباً کاهش می‌یابد که از نظر اقتصادی معقول نیست.
تنظیم سرعت با تغییر فرکانس
خروج نقطه کار از منطقه بازدهی بالا، شرط اصلی برای تنظیم سرعت پمپ آب است. با تغییر سرعت پمپ، باز شدن شیر ثابت می‌ماند (معمولاً حداکثر باز شدن)، مشخصات سیستم لوله‌کشی تغییر نمی‌کند و ظرفیت تامین آب و مشخصات هد به تناسب تغییر می‌کنند.
هنگامی که دبی مورد نیاز کمتر از دبی اسمی باشد، هد تنظیم سرعت فرکانس پایین‌تر از دریچه تنظیم است، بنابراین توان مورد نیاز برای تأمین آب در تنظیم سرعت فرکانس نیز کمتر از دریچه تنظیم است. بدیهی است که در مقایسه با دریچه تنظیم، اثر صرفه‌جویی انرژی تنظیم سرعت فرکانس بسیار برجسته‌تر است و راندمان کاری پمپ سانتریفیوژ نیز بالاتر است. علاوه بر این، پس از به کارگیری تنظیم سرعت فرکانس، نه تنها احتمال کاویتاسیون در پمپ سانتریفیوژ کاهش می‌یابد، بلکه با پیش تنظیم زمان بالا و پایین رفتن سرعت، می‌توان فرآیند شروع و توقف را طولانی‌تر کرد، به طوری که گشتاور دینامیکی به میزان قابل توجهی کاهش یافته و به این ترتیب، اثر بسیار مخرب ضربه قوچ تا حد زیادی از بین می‌رود و طول عمر پمپ و سیستم لوله کشی به طور قابل توجهی افزایش می‌یابد.
در واقع، تنظیم سرعت با تبدیل فرکانس نیز محدودیت‌هایی دارد. علاوه بر سرمایه‌گذاری بالا و هزینه‌های نگهداری زیاد، هنگامی که سرعت پمپ آب بسیار زیاد باشد، باعث کاهش راندمان می‌شود که فراتر از محدوده قانون تناسب پمپ است و تنظیم سرعت بدون محدودیت غیرممکن است.
برش پره
در سرعت ثابت، فشار هد و دبی پمپ به قطر پروانه وابسته هستند. برای یک نوع پمپ خاص، منحنی مشخصه پمپ را می‌توان با استفاده از روش برش تغییر داد.
قانون برش بر اساس حجم زیادی از داده‌های آزمایشی ادراکی استوار است. این قانون معتقد است که اگر میزان برش پروانه در محدوده‌ای مشخص کنترل شود (این حد برش با دور مشخص پمپ آب مرتبط است)، بازدهی متناظر پمپ آب قبل و بعد از برش را می‌توان بدون تغییر در نظر گرفت. برش پروانه، روشی ساده و آسان برای تغییر کارایی پمپ آب است، به اصطلاح تنظیم قطر متغیر، که تا حدودی تضاد بین نوع و مشخصات محدود پمپ آب و تنوع اشیاء تامین آب را حل می‌کند و دامنه استفاده از پمپ آب را گسترش می‌دهد. البته، برش پروانه یک فرآیند غیرقابل برگشت است و کاربر باید قبل از اجرا، محاسبات دقیق انجام دهد و عقلانیت اقتصادی را بسنجد.
پمپ‌های سری و موازی
پمپ‌های سری به این معنی هستند که خروجی یک پمپ به ورودی پمپ دیگر متصل می‌شود. به عنوان مثال، دو پمپ گریز از مرکز مشابه با عملکرد یکسان را در نظر بگیرید که به صورت سری قرار گرفته‌اند: همانطور که در شکل 3 نشان داده شده است، منحنی عملکرد سری معادل ارتفاع منحنی عملکرد پمپ منفرد است. هم دبی و هم ارتفاع از نقطه کار B پمپ منفرد بیشتر است، اما دو برابر آن نیست. در نتیجه، ارتفاع اضافی باعث افزایش دبی می‌شود و از طرف دیگر، افزایش دبی باعث افزایش مقاومت می‌شود که افزایش ارتفاع کل را مهار می‌کند. هنگام کار پمپ‌ها به صورت سری، باید به این موضوع توجه شود که آیا پمپ دوم می‌تواند فشار تقویت شده را تحمل کند. قبل از شروع، شیر خروجی هر پمپ باید بسته باشد و سپس پمپ‌ها و شیرها به ترتیب باز شوند تا آب به بیرون هدایت شود.
در اتصال موازی پمپ‌های آب، دو یا چند پمپ مایع را به یک خط لوله با فشار یکسان منتقل می‌کنند و هدف آن افزایش نرخ جریان با حفظ فشار ثابت است. به عنوان مثال، در ساده‌ترین حالت اتصال موازی دو پمپ گریز از مرکز با مدل و عملکرد یکسان، منحنی عملکرد موازی معادل منحنی عملکرد یک پمپ واحد است. نقطه عملکرد B برای پمپ واحد باید بزرگتر باشد، اما با در نظر گرفتن ضریب مقاومت لوله، این مقدار کمتر از دو برابر پمپ واحد است.
اگر هدف صرفاً افزایش دبی باشد، انتخاب بین اتصال موازی یا سری به شیب منحنی مشخصه خط لوله بستگی دارد. هر چه شیب منحنی مشخصه خط لوله کمتر باشد، دبی پس از اتصال موازی به دو برابر دبی در حالت پمپ منفرد نزدیکتر خواهد بود و در نتیجه دبی در حالت موازی بیشتر از حالت سری خواهد بود که برای عملکرد سیستم مناسب‌تر است.
اگرچه تنظیم جریان با دریچه به هدر رفتن انرژی منجر می‌شود، اما در برخی موارد ساده، یک روش سریع و آسان برای تنظیم جریان محسوب می‌شود. تنظیم سرعت با تبدیل فرکانس به دلیل اثر صرفه‌جویی در انرژی و اتوماسیون بالا، به طور فزاینده‌ای مورد توجه کاربران قرار گرفته است. پروانه‌های برش عموماً در پمپ‌های آب تمیز استفاده می‌شوند. به دلیل تغییر ساختار پمپ، تنوع آن ضعیف است. اتصال سری و موازی پمپ‌های آب فقط برای مواقعی مناسب است که یک پمپ به تنهایی نمی‌تواند وظیفه تحویل را انجام دهد و اتصال تعداد زیادی واحد به صورت سری یا موازی به لحاظ اقتصادی مقرون به صرفه نیست. در کاربرد عملی، باید به جنبه‌های مختلفی توجه شود و برخی از طرح‌های قابل اعتماد بین روش‌های مختلف تنظیم جریان برای اطمینان از عملکرد کارآمد پمپ‌های گریز از مرکز ترکیب شود.
