تفاوت بین پمپ های شیمیایی سانتریفیوژ و جابجایی مثبت چیست؟

کارخانه های فرآیند شیمیایی برای جابجایی ایمن، دقیق و کارآمد مایعات به پمپ ها متکی هستند. دو خانواده اصلی پمپ ها بر صنعت تسلط دارند: پمپ های گریز از مرکز و پمپ های جابجایی مثبت (PD). هر خانواده دارای چندین نوع فرعی و تنوع طراحی است، اما اصول عملیاتی اصلی و پاکت عملکرد به طور قابل توجهی متفاوت است. این مقاله به مهندسان و تیم‌های تدارکات یک مقایسه عملی و دقیق با تمرکز بر پردازش شیمیایی ارائه می‌دهد - توضیح اصول کار، ویژگی‌های عملکرد، سازگاری مواد، کنترل و ابزار دقیق، نگرانی‌های نصب، حالت‌های خرابی رایج، و قوانین انتخاب برای برنامه‌های کاربردی در دنیای واقعی.

نحوه کار آنها: اصول اولیه

پمپ های گریز از مرکز

پمپ های گریز از مرکز تبدیل انرژی جنبشی چرخشی (از یک پروانه) به فشار و جریان سیال. سیال وارد چشم پروانه می شود و با نیروی گریز از مرکز از طریق پره های پروانه به سمت بیرون پرتاب می شود و جریانی تولید می کند که به سرعت و هندسه پروانه بستگی دارد. آنها ذاتاً دستگاه های متغیر جریان هستند: برای سرعت پروانه معین، جریان با سر سیستم تغییر می کند و بالعکس. پمپ‌های گریز از مرکز معمولاً توسط یک منحنی پمپ مشخص می‌شوند که هد را در مقابل جریان در سرعت‌های خاص و تریم پروانه نشان می‌دهد.

پمپ های جابجایی مثبت

پمپ های جابجایی مثبت سیال را با به دام انداختن حجم ثابتی در محفظه و عبور دادن آن از طریق درگاه تخلیه، حرکت می دهند. هر چرخه (چرخش روتور، ضربه پیستون یا حرکت دیافراگم) حجم تقریباً ثابتی را جابجا می کند و جریان را بدون توجه به سر تخلیه (تا محدودیت مکانیکی یا سیستم) تقریباً متناسب با سرعت می کند. پمپ های PD شامل انواع رفت و برگشتی (پیستونی، دیافراگمی) و انواع دوار (دنده، لوب، حفره پیشرونده) می باشد. آنها برای اندازه گیری دقیق و قابلیت فشار بالا ارزش گذاری می شوند.

تفاوت عملکرد: جریان، فشار و ویسکوزیته

ویژگی های جریان

پمپ های گریز از مرکز جریان متغیر تولید می کنند: هنگامی که مقاومت سیستم افزایش می یابد، جریان کاهش می یابد و هد افزایش می یابد. آنها تحت بارهای با تغییر سریع بدون حلقه های کنترلی کمتر قابل پیش بینی هستند. پمپ‌های PD جریان حجمی تقریباً ثابتی را در مقابل فشار تولید می‌کنند، بنابراین در جایی که دوز ثابت یا انتقال حجمی دقیق مورد نیاز است، برتری می‌یابند.

قابلیت فشار و سر

سانتریفیوژها می توانند نرخ جریان بالایی را در هدهای متوسط به دست آورند. قابلیت هد بالای آنها با طراحی پروانه و سرعت محدود شده است. پمپ‌های PD می‌توانند فشارهای دبی بسیار بالایی را در جریان کم ایجاد کنند، که آن‌ها را برای دوز فشار بالا، تزریق یا کارهای انتقال در محدوده‌های جریان کوچک تا متوسط ​​مناسب می‌سازد.

مدیریت سیالات چسبناک و حساس به برش

عملکرد پمپ گریز از مرکز با ویسکوزیته سیال بالا کاهش می یابد زیرا راندمان هیدرولیک کاهش می یابد و گشتاور مورد نیاز افزایش می یابد. منحنی های پمپ اصلاح شده و درجه بندی باید استفاده شود. پمپ های PD (دوار یا رفت و برگشتی) نسبت به ویسکوزیته حساسیت کمتری دارند و می توانند با حفظ جریان دقیق تر، ضخیم، حساس به برش یا دوغاب را به طور موثرتری اداره کنند.

مواد، مهر و موم، و سازگاری شیمیایی

گزینه های مواد

سازگاری شیمیایی باعث انتخاب مواد برای قطعات خیس شده می شود. پمپ های گریز از مرکز در فلزات (فولاد ضد زنگ، دوبلکس، آلیاژهای نیکل) و پلاستیک (PP، PVDF، PTFE) در دسترس هستند. پمپ‌های PD نیز می‌توانند از طیف وسیعی از مواد ساخته شوند، اگرچه برخی از طرح‌های PD (مانند روتورهای حفره پیشرونده خیس‌شده با الاستومر) محدودیت‌های بیشتری دارند. هنگام انتخاب مواد، خوردگی، فرسایش و تورم حلال را ارزیابی کنید.

آب بندی و کنترل نشتی

مهر و موم مکانیکی در پمپ های گریز از مرکز رایج است و به پلان های سیال آب بندی مناسب، بسته بندی غده یا ترتیبات دو سیل برای مواد شیمیایی سمی/فرار نیاز دارد. پمپ های PD اغلب بسته به طراحی از آب بندی های مکانیکی مشابه، بسته بندی غده یا موانع دیافراگمی استفاده می کنند. برای کاربردهای خطرناک یا اندازه گیری، پمپ های گریز از مرکز با محرک مغناطیسی (بدون مهر و موم) و پمپ های PD دیافراگمی گزینه های بدون نشتی را ارائه می دهند.

کنترل، اندازه گیری، و چرخش

چرخش و دقت

پمپ‌های PD دارای کنترل خاموشی عالی هستند - جریان متناسب با سرعت در محدوده‌های وسیع است و بسیار تکرارپذیر است، و آنها را برای دوز و ترکیب دقیق ایده‌آل می‌کند. پمپ های گریز از مرکز برای کنترل جریان به درایوهای با سرعت متغیر (VSDs) یا شیرهای دریچه گاز نیاز دارند. دریچه گاز به راندمان آسیب می رساند و اگر دور از بهترین نقطه کارایی (BEP) کار شود، ممکن است باعث ناپایداری شود.

شروع / توقف و ضربان

پمپ‌های PD رفت و برگشتی جریان ضربانی تولید می‌کنند که نیاز به دمپنر یا آکومولاتور ضربان دارد. پمپ های سانتریفیوژ جریان پیوسته نرم تری را ارائه می دهند اما در صورت نامناسب بودن شرایط مکش ممکن است دچار کاویتاسیون و ناپایداری شوند. ابزار دقیق - فشار سنج، دبی سنج و نظارت بر مکش - برای هر دو خانواده حیاتی است.

تعمیر و نگهداری، قابلیت اطمینان و هزینه چرخه عمر

پروفایل های تعمیر و نگهداری

پمپ های گریز از مرکز عموماً دارای قطعات متحرک کمتر و تعمیر و نگهداری ساده تر در واحدهای بزرگ هستند، اما مهر و موم و یاتاقان های مکانیکی از اقلام فرسوده هستند. پمپ های PD می توانند قطعات داخلی پیچیده تری داشته باشند (دنده ها، دیافراگم ها، پیستون ها) و نیاز به مهارت های نگهداری متفاوتی دارند. قطعات سایش قابل پیش بینی و دسترسی آسان ملاحظات کلیدی برای هر دو هستند.

ملاحظات قابلیت اطمینان

بر اساس کاربرد انتخاب کنید: برای انتقال عمده مایعات با ویسکوزیته کم در جریان بالا، پمپ های گریز از مرکز به خوبی انتخاب شده بسیار قابل اعتماد هستند. برای دوز دقیق، سیالات ساینده یا با ویسکوزیته بالا، یا در جاهایی که فشار تخلیه بالا در جریان کم مورد نیاز است، پمپ‌های PD اغلب قابلیت اطمینان طولانی‌مدت و هزینه کل مالکیت کمتری را علیرغم هزینه اولیه بالاتر ارائه می‌دهند.

مثال های کاربردی و قوانین اندازه گیری سرانگشتی

مثال‌های موردی، تفاوت‌ها را مشخص می‌کنند. پمپ های گریز از مرکز معمولاً برای خنک کردن آب، چرخش مجدد، برگشت میعانات و انتقال فله در جاهایی که حجم جریان زیاد و سیالات با ویسکوزیته پایین هستند استفاده می شود. پمپ های PD برای تزریق مواد شیمیایی، دوز پلیمر، اندازه گیری مواد خورنده، انتقال دوغاب چسبناک و خطوط تزریق با فشار بالا انتخاب می شوند.

• اگر دقت جریان مورد نیاز ± 1-2٪ باشد و جریان متناوب یا کم حجم باشد، PD را ترجیح دهید (به عنوان مثال، دنده یا دیافراگم سنجی).
• اگر جریان بیش از 50 تا 100 متر مکعب بر ساعت در هد متوسط ​​و ویسکوزیته <50 cP باشد، پمپ‌های گریز از مرکز معمولا مقرون به صرفه‌تر هستند.
• برای دوغاب های ساینده یا سیال های حساس به برش، پمپ های PD را انتخاب کنید که برای انتقال جامدات یا انتقال کم برش (حفره پیشرونده، پریستالتیک) طراحی شده اند.

جدول مقایسه سریع

چک لیست انتخاب و نکات کاربردی

هنگام انتخاب بین پمپ های گریز از مرکز و PD برای خدمات شیمیایی، یک چک لیست ساختاریافته را دنبال کنید: جریان و دقت مورد نیاز را تعریف کنید، ویسکوزیته و محتوای جامدات را کمی کنید، حداکثر فشار تخلیه را تعیین کنید، خطر نشت قابل قبول را مشخص کنید، مواد موجود و گزینه های آب بندی را ارزیابی کنید، و استراتژی کنترل (VSD، کنترل ضربه، یا موتور محرک) را در نظر بگیرید. همیشه با منحنی های پمپ مشورت کنید، داده های NPSH (سر مکش مثبت خالص) را برای انتخاب های گریز از مرکز درخواست کنید و بازده حجمی PD را در شرایط مورد انتظار تأیید کنید.

• آزمایش‌های آزمایشگاهی یا آزمایشی را زمانی انجام دهید که ویژگی‌های سیال مرزی است یا کاربرد آن حیاتی است.
• هزینه چرخه عمر را در نظر بگیرید - هزینه اولیه PD بالاتر را می توان با کاهش زمان توقف و بهبود دقت دوز جبران کرد.
• نظارت بر وضعیت (ارتعاش، تشخیص نشت آب بند، سنسورهای ضربان) را برای تشخیص علائم خرابی اولیه اجرا کنید.

نتیجه گیری

پمپ های گریز از مرکز و جابجایی مثبت هر کدام دارای قدرت های مشخصی هستند. سانتریفیوژها معمولاً برای جابجایی مایعات با حجم بالا و فشار کم تا متوسط ​​بهترین هستند، جایی که جریان صاف، مداوم و عملکرد ساده اهمیت دارد. پمپ های جابجایی مثبت زمانی که به دقت، فشار بالا در جریان کم، تحمل ویسکوزیته یا عملکرد بدون نشتی نیاز باشد، برتری می یابند. انتخاب "درست" به پارامترهای خاص برنامه - جریان، سر، خواص سیال، نیاز به دقت، سازگاری مواد و قابلیت نگهداری بستگی دارد. از چک لیست انتخاب استفاده کنید، با منحنی ها و داده های سازنده مشورت کنید، و در صورت نیاز آزمایش آزمایشی را انجام دهید تا مطمئن شوید پمپ انتخابی به طور قابل اعتماد و مقرون به صرفه نیازهای فرآیند را برآورده می کند.