نکات کاربردی در انتخاب پمپ آب

پمپ چیست؟ 

پمپ وسیله ایست که انتقال انرژی مکانیکی از یک منبع خارجی به سیال منتقل میکند، به این ترتیب، برای حرکت سیال در مدارهای مختلف هیدرولیکی و سیستم های لوله کشی و بطور کلی انتقال سیال از نقطه ای به نقطه دیگر استفاده می شود.

تاریخچه پمپ:

پمپ از اولین وسایلی است که بشر برای بهره گیری هر چه بیشتر از منابع آن را اختراع نموده است. ایرانیان قدیم نیز در اختراع و بکارگیری این ماشین نقش عمده ای داشت اند. چرخ ایرانی یا دولاب یک پمپ ساده است که توسط نیروی کارگر دوران نموده و آب را بوسیله قاشقک هایی به سطح بالاتر انتقال می دهد.

اختراع اولین پمپ به روش علمی را به دانشمند معروف ارشمیدوس (278 تا 212 قبل از میلاد) نسبت می دهد. نوع تکامل یافته این پمپ هنوز هم در صنعت به نام پمپ پیچی یا پیچ ارشمیدوس کاربرد زیادی دارد. 

انواع پمپ ها:

پمپ های متداول در سیستم آبیاری:

فاکتور اساسی در سیستمهای نوین آبیاری فشار است، از این رو به این سیستمها، آبیاری تحت فشار گفته میشود. فشار مورد نیاز سیستم بر اساس آیتم های مثل تعداد و نوع نازل و گسیلنده ها، ارتفاع و ابعاد زمین و... محاسبه میگردد. فشار مورد نیاز این سیستمها از طریق ایستگاههای پمپاژ تأمین میگردد.

 پمپ های مورد استفاده در این زمینه اغلب از نوع دینامیکی بوده و در دسته بندی زیر قرار میگیرند:

•  پمپ سانتریفیوژ ساده: پمپهای سانتریفیوژ یا گریز از مرکز بر اساس چرخش یک یا چندین پروانه درداخل یک پوسته مارپیچ  باعث انتقال مایع می شوند. در پروژه هایی که دبی زیاد و فشار کمی داشته باشند و عمق استخر ذخیره آب کم باشد (بطوریکه ارتفاع مکش از 6 متر تجاوز نکند)، معمولاً از پمپ های سانتریفیوژ ساده استفاده می شود. این پمپ ها بر روی یک سکوی بتنی و بصورت افقی بر روی زمین نصب می شوند. در این پمپ ها  لوله ی مکش و خود پمپ قبل از شروع به کار باید از هوا خالی و با آب پر شود. این عمل که هواگیری پمپ نام دارد به عنوان بزرگترین عیب پمپ های گریز از مرکز (سانتریفیوژ) محسوب می شود.

• پمپهای فشار قوی: پمپ فشار قوی از جمله پمپ های سانتریفیوژ هستند که به پمپ های "و کا ال" ، "WKL" معروف شده اند. این پمپ ها چند طبقه بوده و با افزایش تعداد طبقات، فشار پمپ افزایش می یابد. در پروژه هایی که دارای دبی کم و فشار زیاد باشند، از این نوع پمپ استفاده می شود. این پمپ ها بر روی یک سکوی بتنی و بصورت افقی بر روی زمین نصب می شوند.

• پمپهای شناور: پمپهای شناور در واقع پمپ های سانتریفیوژ طبقاتی می باشند که در آب فرو رفته و غوطه ور می شوند. در پروژه هایی که دارای استخرهای عمیق هستند و دبی کم و فشار زیادی دارند، از این نوع پمپ استفاده می شود. برای نصب این پمپ ها در استخرها یک چاهک با عمقی متناسب با اندازه پمپ، در نظر گرفته می شود. چون این پمپ ها داخل استخر قرار میگیرند، در آبیاری بارانی که نیازی به فیلتراسیون و اتاقک کنترل مرکزی نمی باشد، استفاده از این نوع پمپ پیشنهاد میشود.                      

• پمپهای توربینی: این نوع پمپ‌ها برای تأمین آب مورد نیاز طرح‌های بزرگ آبرسانی، کشاورزی و صنعتی که دارای آبدهی زیاد و فشار کار متوسط و در شرایطی که آب مستقیماً از چاه وارد سیستم آبیاری شود، استفاده می شود. شافت انتقال نیرو بین موتور و پمپ معمولا یکی از دو نوع بدون غلاف و شافت و غلافی است.

**در مورد استفاده از پمپ های شافت و غلافی به دلیل احتمال وجود روغن در آب، فیلتر دیسکی دچار مشکل میگردد، به همین دلیل بجای استفاده از فیلتر دیسکی، باید از فیلترهای توری (اسکرین) استفاده شود.

پمپهای کف کش: پمپ‌های کف‌کش از نوع پمپ‌های سانتریفیوژ مستغرق هستند. این پمپ ها اغلب جهت برداشت آب از چاه و پمپاژ سیال حاوی ذرات جامد و معلق و فاضلاب کاربرد دارند اما در برخی پروژه های آبیاری با دبی و فشار کم نیز می توان از این نوع پمپ ها استفاده کرد. عملکرد پمپ کف کش و پمپ شناور مشابه می باشد، فرق آنها در تعداد پروانه و دیفیوزر است، پمپهای کف کش نهایتا یک یا دو پروانه دارند در صورتیکه پمپهای شناور چند پروانه ای هستند. معمولا پمپهای کف کش برای ارتفاع های کم حداکثر تا ارتفاع 180 متر کاربرد دارد. 

** در مناطقی که برق مصرفی اهمیت دارد، استفاده از پمپهای شناور به جای پمپهای کف کش توصیه می شود. 

در انتخاب پمپ مناسب باید به چه نکاتی توجه شود؟

 برای انتخاب پمپ، به این صورت عمل می شود که پس از جایگذاری خطوط لوله، و محاسبه دبی  و فشار ماکزیمم مورد نیاز سیستم، با مراجعه به جداول و نمودارهای عملکرد پمپ که توسط شرکت های تولیدکننده پمپ ارائه می شود، پمپ با بالاترین راندمان را انتخاب میکنیم.

عوامل موثر در انتخاب پمپ آب کشاورزی:

• حداکثر دبی: برای انتخاب پمپ ، ماکزیمم ظرفیت محاسبه شده برای سیستم که در بزرگترین شیفت آبیاری و در فصل پیک آبیاری است را معیار قرار میدهیم.
• حداکثر ارتفاع: فشار پمپ انتخابی باید به گونه ای باشد که فشار مورد نیاز تمام نازلها در هر نقطه زمین تامین گردد.
• راندمان پمپ:  طبق منحنی مربوط به پمپ انتخابی.
• NPSH) Net Positive Suction Head): هدخالص مثبت در دهانه مکش یا همان NPSH، در واقع میزان تراز انرژی است که سیال باید داشته باشد تا هنگام ورود به چشم پروانه با وجود کاهش فشار، در فاز مایع باقی بماند. در واقع NPSH، هدی از فشار سیال است که در پایین تر از آن سیال به حباب تبدیل میشود و در نتیجه پدیده کاویتاسیون (Cavitaion) که به معنی ایجاد حفره در مایعات است، رخ خواهدی داد.

               NPSH R: هد خالص مثبت مورد نیاز در دهانه مکش.

NPSH دارای دو وجه است:

1- هد خالص مثبت مورد نیاز در دهانه مکش  (NPSH-R)
2- هد خالص مثبت در دسترس در دهانه مکش (NPSH-A)

برای جلوگیری از کاویتاسیون باید :  

نحوه محاسبه NPSH:                     

Zs : اختلاف سطح محور پمپ و سطح آب در منبع است. مقدار این پارامتر برای پمپ هایی که بالای سطح آب قرار میگیرند مثبت، و برای پمپ هایی که زیر سطح آب قرار میگیرند منفی می باشد. در واقع Zs حداکثر ارتفاعی است که پمپ با قرار گرفتن تا آن ارتفاع از وقوع پدیده کاویتاسیون جلوگیری میگردد.

Pv: فشار بخار آب است که بسته به میزان حرارت آن متغیر می باشد، برای دسترسی به جدول فشار بخار آب در دماهای مختلف اینجا کلیک کنید.

Patm: فشار اتمسفر بسته به میزان ارتفاع پروژه از سطح دریا و موقعیت جغرافیایی آن می باشد. برای دسترسی به میزان محاسبه فشار اتمسفر نسبت به ارتفاع از سطح دریا اینجا کلیک کنید.

hfs: افت اصطکاک در قسمت مکش لوله ناچیز بوده و می توان از آن صرف نظر کرد.

بنابراین با توجه به شرایط پروژه و محل قرارگیری پمپ  و تنظیم ارتفاع استاتیک آن میتوان بر اساس منحنی های پمپ ارائه شده توسط تولید کنندگان از پدیده کاویتاسیون جلوگیری کرد.

برای دیدن نمونه ای از منحنی های NPSH بر اساس ارتفاع ارائه شده توسط تولید کنندگان پمپ (پمپ ایران)، اینجا کلیک کنید.

حال به این سوال میرسیم که اصلا چرا باید از پدیده کاویتاسیون جلوگیری شود؟

همانطور که گفتیم کاویتاسیون به معنی ایجاد حفره در مایعات است، با افزایش مجدد فشار این حباب ها از بین رفته و ذرات آب با سرعت بالایی در جهت پر کردن فضای حاصل از ترکیدن حباب حرکت میکنند. برخورد این ذرات به سطح پره ها  باعث خوردگی و ایجاد تخلخل بر روی پره ها می گردد. 

کاویتاسیون همراه با صداهای منقطعی شبیه صدای برخورد گلوله های فلزی به سطحی فلزی شروع می شود. با گذشت زمان بر شدت این صدا افزوده شده و پمپ شروع به لرزش می کند. در نهایت این صدا شدید و ثابت می شود، دبی پمپ کم می شود و راندمان پمپ نیز به شدت کاهش می یابد.

نکته بسیار کاربردی برای تأمین فشار مناسب نازل در تمام نقاط پروژه: در بعضی از پروژه های آبیاری، مخصوصا در پروژه هایی که درصد شب زمین بالا باشد، ممکن است در انتخاب پمپ دچار مشکل می شویم، زیرا اگر پمپی را بر اساس تأمین فشار مورد نیاز نازل و گسیلنده ها در ارتفاع کمتر و پایین دست انتخاب کنیم، فشار در نقاط ارتفاعی بالاتر که شیب مثبت دارند تأمین نمیشود. و در صورتیکه بر اساس اصول انتخاب پمپ، آن را با توجه به حداکثر فشار مورد نیاز انتخاب کنیم در مناطقی که به علت اختلاف ارتفاع با افزایش فشار روبرو هستیم، به نازل و اتصالات فشار وارد شده و علاوه برا خسارت وارده از یکنواختی توزیع در سیستم هم کاسته می شود.

در این شرایط پیشنهاد ما به شما استفاده از شیرهای فشار شکن می باشد.شیرهای فشار شکن تکنیدرو ساخت ایتالیا به واسطه پایلوت کاهنده فشار نصب شده روی شیر تا 4 بار در نقطه مورد نظر فشار را کاهش میدهد:

برای دریافت اطلاعات شیرهای فشار شکن تکنیدرو اینجا کلیک کنید.

کاتالوگ شیرهای برقی تکنیدرو

اتوماتیک کردن پمپ در سیستم های آبیاری و آبرسانی هوشمند:  مورد مهمی که در استفاده از پمپ ها با آن مواجه هستیم، اتوماتیک کردن خاموش و روشن شدن مداوم  پمپ آب میباشد. به طور کلی راه حل های ارائه شده در این راستا به چند دسته تقسیم میشود:

1- استفاده از منبع دیافراگمی یا تحت فشار: در این روش با استفاده از یک مخزن در کنار مخزن ساختمان یا پمپ آب، (در پمپ های کوچک مخزن روی پمپ قرار میگیرد)، آب را ذخیره کرده تا بتواند ذخیره ای محدود برای انتقال آب به واحدهای ساختمانی فراهم نماید. این ذخیره موجب می شود تا نیاز نباشد پمپ آب با هر بار باز و بسته شدن شیرها در داخل ساختمان روشن و خاموش شود.به این ترتیب براساس اختلاف فشار ایجاد شده بعد از رسیدن آب به سطحی از مخزن، پمپ بصورت اتوماتیک روشن شده و مخزن دوباره پر میگردد. برای پمپ ها با قدرت بالاتر از 1/5 الی 2 اسب بخار از این روش استفاده میشود.

2- استفاده از ست کنترل ها: از این روش برای پمپ های کوچک با توان تا حداکثر 1/5 الی 2 اسب بخار استفاده میشود. توسط کپمانی های مختلف تولید کننده پمپ ارائه شده و روی پمپ نصب میگردد. این دستگاه دارای یک برد دیجیتالی است که فشار مینیمم و ماکزیمم مورد نیاز برای خاموش و روشن کردن پمپ را روی دستگاه تنظیم میکنیم. 

3- کنترلرهای آبیاری: برخلاف دو راه کار بالا که پمپ بر اساس اختلاف فشار روشن یا خاموش می شود، به واسطه کنترلرهای آبیاری میتوانیم ساعت روشن و خاموش شدن پمپ را در دستگاه تنظیم کرده و حتی با مشخص بودن روزهایی از هفته که نیاز داریم پمپ کار کند میتوانیم زمان قطع و وصل پمپ را با توجه به برنامه آبیاری یا آبرسانی تعیین کنیم. از جمله کنترلرهای آماده موجود در بازار می توان به برندهای Rain و Hunter اشاره کرد. که در خود دستگاه یک پورت خروجی بعنوان Master Valve تعبیه شده که با علامت M نشان داده میشود. از آنجایی که این پورتها برای خروجی نیم آمپر تهیه شده، برای اتصال به پمپ و تامین نیاز پمپ جهت قطع و وصل نیازمند یک قطعه مبدل به نام رله الکتریکی هستید. 

 شرکت های تولیدکننده پمپ آب کشاورزی در ایران:

• گروه پمپ سازی ایران (پمپیران،): تولید کننده الکتروپمپ های سانتریفیوژ، فشار قوی و شناور
•  رایان پمپ: تولیدکننده الکتروپمپ های شناور و سانتریفیوژ
• پمپ ناصری: تولیدکننده انواع الکتروپمپ های شناور
• صنایع پمپ سازی اسپادان: تولیدکننده انواع الکتروپمپ های شناور ، کف کش و لجن کش
• اسپیکو: تولیدکننده انواع پمپ های کف کش، شناور و لجن کش
•  فدک پمپ: تولیدکننده انواع پمپ های کف کش و لجن کش
• صنایع پمپ سازی آزاد البرز: تولیدکننده پمپ های سانتریفیوژ
• توان تک: تولیدکننده پمپ های کف کش تک فاز
• جهان پمپ: تولیدکننده پمپ های آب کف کش وانواع پمپ آب شناور
• بهاران نوین: تولید کننده پمپ کف کش سه فاز و ....
• شرکت دانش بنیان اتصال مکانیک: سازنده پکیج استگاه پمپاژ جایگزین ایستگاه های پمپاژ متداول.