Tag Archives: پمپاژ پمپ

پمپاژ پمپ تبریز


ایستگاههای پمپاژ :

پمپاژ پمپ تبریز

 

کلیات

در یک ایستگاه پمپاژ، به جز پمپ ها وموتور های متحرک باید تجهیزات واسطه و جنبی از قبیل سیستم  لوله کشی و سیستم برق رسانی، سیستم های کنترل و حفاظتی، طراحی و نصب شوند. در ایستگاههای پمپاژ کوچک معمولا” برای آسانی بهره برداری ، ممکن است تجهیزات جنبی به ساده ترین وجه ممکن طراحی گردد.

اما هنگامی که ظرفیت ایستگاه پمپاژ بالا می رود، پیچیدگی فنی و طراحی تحهیزات جنبی متناسبا” افزایش می یابد. در طراحی ایستگاههای پمپاژ بطور کلی موارد اصلی زیر را باید در نظر گرفت:

  1. روش بهره برداری و مسایل فنی
  2. سرمایه گذاری اولیه جهت تأسیس ایستگاه
  3. هزینه بهره برداری

توجیه اقتصادی پروژه با توجه به موارد فوق صورت می گیرد. طراح معمولا” با بررسی کلیه مسایل فنی و اقتصادی آلترناتیو یا آلترناتیوهای مناسب را انتخاب و به عنوان طراح مقدماتی معرفی می نمایند. در مرحله اول پروژه یک یا دو آترناتیو مورد مطالعه دقیق تر قرار گرفته و سرانجام در مرحله دوم نقشه های جزبه جز و مشخصات فنی تجهیزات و دستگاهها تهیه می گردد.

روش بهره برداری و مسایل فنی:

اطمینان کار و راحتی در امر بهره برداری از جمله مسایلی است که باید همواره مد نظر طراح باشد. شرایط جغرافیایی محل تأسیس ایستگاه و امکان جذب افراد متخصص و آگاه در امر نگهداری و بهره برداری نیز از اهم مسایل، جهت تصمیم گیری در نوع طراحی ایستگاه می باشد. به عنوان مثال با فرض ثابت بودن ظرفیت ایستگاه پمپاژ هنگامی که تعداد پمپ هاافزایش یابد، ابعاد واحد ها کوچکتر و مسایل فنی از نظر نگهداری و بهره برداری هر واحد پمپ کمتر می گردد، اما هزینه پروژه احتمالا” زیادتر می شود. انتخاب روش دستی جهت کنترل نیمه یا تمام اتئماتیک تجهیزات نیز در همین راستا می باشد. استفاده از وسایل استاندارد و حتی المقدور سری کارخانجات در تأمین قطعات یدکی در آتیه، نقش عمده ای خواهد داشت. محل جغرافیایی ایستگاه نیز باید مورد توجه قرار گیرد. نمی توان بدون مطالعه کافی، نقشه و طراحی یک ایستگاه پمپاژ را که برای یک محل مخصوص با امکانات فنی خاص طراحی شده عینا” در یک محل دور افتاده پیاده نمود. یک مهندس طراح با تجربه، معمولا” فلسفه و سیاست طراحی خود را با توجه به کلیه شرایط اجتماعی و محلی حاکم در محیط، انتخاب و روش بهره برداری را که انتخاب تجهیزات ایستگاه تابع آن خواهد بود، تعیین می نماید.

مسایل فنی که در ارتباط با انتخاب صحیح پمپ هستند به شرح زیر است :

الف : نوع ایستگاه پمپاژ

ب : سیال مورد پمپاژ

ج : ارتفاع، دبی، راندمان NPSH

د : معماری ایستگاه پمپاژ

 

الف: نوع ایستگاه پمپاژ

نحوه مکش پمپ از مخزن مکش در انتخاب نوع ایستگاه پمپاژ بسیار موثر است. در ایستگاههای پمپاژ معمولا” از الکتروپمپ های افقی استفاده می شود. این الکتروپمپ ها بر روی فونداسیون نصب و ثابت شده و سپس لوله مکش پمپ به مخزن مکش متصل میگردد. مخزن مکش ،مکش با در نظر گرفتن مسأله کاویتاسیون بالاتریا پایین تر از سطح پمپ ها قرار می گیرد. گرچه این راه حل ساده و معمول است لیکن در بعضی مواقع چه از نظر فنی و چه از نظر اقتصادی قابل قبول نمی باشد.

به عنوان مثال هنگامی که سطح آب در مخزن مکش، قابل کنترل نیست و در فصول مختلف تغییر می کندف نظیر دریاچه مصنوعی پشت سدهای بزرگ، می توان از ایستگاههای نوع شناور استفاده کرد. به طوری که سطح ایستگاه با پایین و بالا آمدن سطح آب تغییر کند. در بعضی مواقع استفاده از پمپ های نوع عمودی از پمپ های افقی مناسب تر است. در این صورت موتور با توجه به شرایط می تواند داخل آب و زیر پمپ (پمپ شناور) ویا در بالای پمپ نصب گردد. از پمپ های شناور می توان به صورت افقی نیز استفاده کرد. این پمپ ها رامی توان در کف رودخانه و یا در کف کانال های آبیاری با احداث حوضچه های مناسب نصب کرد. دراین صورت هزینه ساختمانی تأسیس ایستگاه به طور چشمگیری پایین می آید.

به طور کلی انتخاب نوع پمپ ایستگاه پمپاژ با هزینه تأسیسات ساختمانی همراه مرتبط می باشد. از این نظر لزوم مقایسه و انتخاب آلترناتیو یا آلترناتیو های مناسب لازم است .

ب : سیال مورد پمپاژ

سیال مورد پمپاژ در انتخاب مشخصات فنی و دربعضی مواقع نوع پمپ، فوق العاده مؤثر است. وجود اجسام شناور شناور همراه با آب و ابعاد آنها و میزان خورندگی آب، نوع چرخ و جنس قطعات پمپ را تعیین می نماید. واضح است که جنس پمپ برای پمپاژ آب دریا و یا پمپاژ آب فاضلاب کارخانجات صنعتی باید دقیقا” مطالعه و انتخاب گردد.وجود اجسام ناخالص ممکن است به حدی محدودیت ایجاد نماید که نتوان از توربوپمپ ها به عنوان تنها آلترناتیو در موارد خاص استفاده کرد و یا در صورت امکان پیش بینی های لازم جهت عدم ورود این اجسام را به داخل پمپ انجام داد. در این مورد حتما باید درصد ابعاد اجسام ناخالص که می تواند از پمپ عبور نماید را با توجه به اطلاعات موجود در کاتالوگ پمپ تعیین نمود. لازم به ذکر است که توربوپمپ ها جهت عبور اجسام ناخالص با ابعاد بزرگ نیز ساخته و موجود می باشند. لیکن این پمپ ها معمولا”هم گرانتر و هم دارای راندمان کمتر نسب به پمپ های موجود، جهت گذر آب تمیز هستند. هزینه تأسیسات لازم جهت خروج اجسام ناخالص و لزوم احداث حوضچه های رسوب گیر در تصمیم گیری جهت انتخاب نوع پمپ و مقداردرصد مجاز عبور اجسام ناخالص از آن مؤثر می باشد.

ج : ارتفاع، دبی، راندمان و NPSH

به طور خلاصه، در هر ایستگاه پمپاژ، ارتفاع هندسی و دبی پمپاز معلوم است و تعیین سایر پارامتر ها به عهده طراح می باشد. ارتفاع هندسی در انتخاب نوع پمپ و روش پمپاژ مؤثر است. معمولا” پمپ های سانتریفوژ یک طبقه حداکثر قادر به پمپاژ حدود 90 متر می باشند. در صورت نیاز به ارتفاع بیشتر، می توان از پمپ های چند طبقه استفاده کرد. در این صورت طبیعتا” فشار کار کلیه تجهیزات مکانیکی و هزینه لوله ها و شیرآلات بالا می رود. گاهی ارتفاع هندسی درخواستی بقدری زیاد است که نمیتوان در یک مرحله آب را پمپاژ نمود. در این صورت از ایستگاههای پمپاژ به صورت سری و پشت سرهم استفاده می شود. در خطوط انتقال نفت اینگونه طراحی زیاد به چشم می خورد.طرح، دقیقا” باید راه حلهای مختلف را از نظر تعداد مراحل پمپاژ و همچنین محل انتخاب ایستگاه های پمپاژ مطالعه و بررسی نماید. در پمپاژ به صورت سری اشکالات فنی از نظر همزمانی کار پمپ ها و ایستگاهها باید در نظر گرفته شود. گاهی برای راحتی کار می توان استخرهای متعدد در ارتفاعات مختلف احداث کرد. واضح است که در این صورت هزینه کارهای ساختمانی فوق العاده بالا خواهد رفت، مراقبت از هر استخر نیز هزینه نگهداری را افزایش می دهد. اما در شرایطی ممکن است این راه حل قابل توجیه باشد. به خصوص هنگامی که در امور کشاورزی می توان از هر استخر برای پوشش آبیاری قسمتی از زمینهای زیر کشت استخر استفاده کرد. ارتفاع پمپاژ از جمع افت فشار سیال در لوله ها و ارتفاع هندسی بین رانش و مکش به دست می آید. تعیین افت فشار خط لوله، یکی از پارامتر های اساسی در طراحی سیستم لوله کشی می باشد. در صورتی که قطر لوله ها بزرگ انتخاب شود، هزینه لوله کشی زیاد، لیکن افت فشار مسیر، کم می گردد. در نتیجه ارتفاع پمپاژ کاهش یافته و ابعاد پمپ کوچک می شود. این موضوع باعث پایین آمدن هزینه تهیه و نصب پمپ و گاهی تابلو برق و غیره می شود. واضح است قدرت الکتروموتور و مقدار برق مصرفی سالیلنه نیز متناسبا” کاهش می یابد.

مطلب دیگر در تعیین افت فشار لوله، عمر ایستگاه پمپاژ می باشد. افت فشار بستگی به زبری جدار لوله داشته و این پارامتر در لوله های نو و کهنه یکسان نسیت. به تدریج با افزایش عمر ایستگاه پمپاژ زبری جدار تغییر کرده و در نتیجه، مشخصات هیدرولیکی پمپ به ناچار متناسب با آن تغییر خواهد نمود. در بعضی مواقع قطر لوله در اثر رسوب جدا به تدریج کم می گردد.که این خود نیز در افزایش افت فشار مسیر مؤثر می باشد. بدین ترتیب دبی کل یک ایستگاه پمپاژ بعد از چندین سال کارکرد نسبت به دبی اولیه آن کاهش می یابد ( به علت آنکه طول و مقدار افت فشار در لوله ها در مقدار کاهش دبی مؤثر است). در ایستگاههای پمپاژ کوچک که طول لوله کشی زیاد نیست ممکن است تغییر دبی بسیار ناچیز باشد. معمولا” طراحی ایستگاه پمپاژ براساس لوله  مستعمل، محاسبه میگردد. عمر ایستگاه پمپاژ را غالبا” بین 30 تا 40 سال انتخاب می کنند و براساس آن افت فشار لوله با فرض مستعمل بودن محاسبه می شود. بدین ترتیب در هنگام راه اندازی ایستگاه دبی پمپاژ بیشتر از دبی مورد تقاضای مصرف کننده می باشد و به تدریج با افزایش عمر ایستگاه این دبی کم میگردد. باید توجه داشت که نقطه کار پمپ ها از شروع راه اندازی  تا پایان عمر ایستگاه باید به دقت مورد مطالعه قرار گیرد. زیرا طبیعتا” راندمان پمپ نیز با مرور زمان تغییر می کند. دبی پمپ، تعداد پمپ های مورد نیاز را تعیین می نماید و در این حالت، پمپ ها را به طور موازی با یکدیگر در مدار قرار می دهد (شرایط کار پمپ ها بطور موازی در بخش قبل مورد بحث قرار گرفته است). در هنگامی یک یا چند پمپ وارد خط بهره برداری می شوند راندمان پمپ تغییر می نماید. معمولا” انتخاب پمپ یا پمپ های مناسب با محاسبات رفت وبرگشتی صورت می گیرد.همواره باید توجه کرد که راندمان پمپ چه در شرایط کار تنها و یا موازی در طول عمر ایستگاه  نباید چندان تغییر کند. این محاسبات در طرح اولیه باید دقیقا” انجام شود. زیرا همانطور که می خواهیم دید تغییر راندمان در هزینه بهره برداری فوق العاده مؤثر می باشد.

مطلب دیگر محاسبه NPSH مسیر مکش و مقایسه آن با NPSH  پمپ و اطمینان از عدم کاویتاسیون پمپ در طول عمر ایستگاه می باشد.نتیجه این مطالعه، سطح فونداسیون ونصب پمپ ها را نسبت به مخزن مکش معلوم می نماید. باید توجه داشت که در بسیاری از مواقع، سطح آب در منبع مکش نیز ثابت نبوده و تغییر می کند و از این نظر، ارتفاع مینیمم سطح آب ملاک کار خواهد بود. واضح است هر چقدر سطح ایستگاه پمپاژ نسبت به منبع مکش پایین تر انتخاب گردد، اطمینان کار از نظر کاویتاسیون بالاتر است. لیکن حجم کارهای ساختمانی و هزینه مربوط به آن افزایش می یابد.

معماری ایستگاه پمپاژ

در بسیاری از مواقع برای کاهش ارتفاع مکش پمپ ها، باید تلمبه خانه در سطحی پایین تر از منبع مکش ساخته شود و از طبقه بالا به عنوان  اطاق کنترل استفاده گردد. ابعاد ایستگاه باید به اندازه ای باشد تا بعد از نصب پمپ ها و سیستم لوله کشی امکان رفت و آمد آزاد برای کنترل پمپ ها و کار با آنها در اختیار باشد و همچنین فضای کافی را نیز برای جابجایی قسمتهای مختلف در هنگام تعمیرات و ورود و خروج تجهیزات به ایستگاه تأمین سازد. علاوه بر این باید امکانات کاملی نیز همواره وجود داشته باشد تا در صورت وقوع سیل یا غرقاب شدن ایستگاه بتوان تجهیزات الکتیریکی را به ارتفاعی بالاتر منقل نمود. برای این منظور و همچنین برای نصب و موارد تعمیرات، حداقل یک جرثقیل سقفی باید در ایستگاه در نظر گرفت شود که ظرفیت آن به اندازه سنگین ترین قطعه مورد استفاده در ایستگاه باشد.

به طور کلی تجهیزات کنترلی پمپ باید در مکانهایی قرار داده شود تا به هنگام روشن و خاموش کردن و همچنین کار عادی پمپ در معرض دید اپراتور قرار بگیرد.

سرانجام در یک ایستگاه پمپاژ، بجز تجهیزات مربوط به پمپ ها و لوله ها باید پیش بینی های لازم را برای تخلیه آبهای زائد محوطه، روشنایی، گرمایش و سرمایش و وسائل اطفا حریق نمود. نور کافی، زیبایی محیط کار، آسان بودن تردد در محیط، بدون شک در روحیه و نحوه کار اپراتور تأثیر بسزایی دارد.

سرمایه گذاری اولیه جهت تأسیس ایستگاه

یکی از پارامتر های اساسی برای تصمیم گیری طرح در انتخاب تجهیزات الکترومکانیکی و سیستم های کنترل و حجم کارهای ساختمانی، سرمایه موجود جهت تأسیس ایستگاه است. اگرچه این هزینه ها در پایان عملیات طراحی توسط طرح به طور دقیق معلوم و ارائه می گردد، ولیکن در ابتدا  طراح باید حدود کار خود را بداند. در ایستگاه های پمپاژ مدرن تقربا” همه دستگاهها بطوراتوماتیک، کنترل می شود. در این صورت معمولا” هزینه تأسیس اولیه نسبتا” بالا می رود لیکن هزینه پرسنلی جهت نگهداری کاهش می یابد. از اینرو ممکن است دو مهندس مشاور جهت تأسیس یک ایستگاه با مشخصات هیدرولیکی ثابت دو هزینه نصب فوق العاده متفاوت ارائه نمایند. از این نظر، جهت مقایسه لازم است صاحب پروژه حدودا” نوع تجهیزات درخواستی را استاندارد و یکنواخت نمایند و هزینه بهره برداری دو طرح را نیز مورد توجه قراردهد.

تعیین مشخصات پمپ ها

بعد از انتخاب نوع پمپ (محوری ، سانتریفوژ، شناور …) لازم است مشخصات پمپ ها با توجه به اطلاعات زیر تعیین گردد:

  • دبی مورد نیاز و حدود تغییرات آن
  • ارتفاع پمپ ( ارتفاع هندسی بین دو مخزن مکش و رانش + افت های فشار در لوله ها و افت های موضعی )
  • نوع سیال

با توجه به اطلاعات فوق و با استفاده از منحنی های مشخصه برای پمپ های موجود، نوع پمپ و تعداد مورد نیاز آن انتخاب می گردد، نقطه کار پمپ باید در محدوده راندمان ماکزیموم آن انتخاب می شود . چون دبی پمپ معمولا” مقدار ثابتی نیست و ممکن است در طول سال و فصول مختلف  یا حتی در طول روز تغییر کند، لذا محدوده کار پمپ باید به دقت بررسی گردد. با توجه به محدوده تغییرات دبی و ارتفاع مورد نیاز، نحوه به هم بستن پمپ ها از لحاظ موازی بودن تعیین می گردد. موازی بستن پمپ ها و تقسیم دبی بین آنها این مزیت راداردکه در هنگام خرابی یک یا تعدادی از پمپ ها، دیگر پمپ ها می توانند به کار خود ادامه داده و تا حدی دبی را تأمین نمایند. معمولا” برای مواقع اضطراری بسته به تعداد کل پمپ ها، یک یا چند پمپ به عنوان واحد کمکی در نظر گرفته می شود که در حالت عادی کار نمی کنند.

در بهم بستن پمپ ها بطور موازی باید دقت شود که شیب منحتی مشخصه H-Q  پمپ تأثیر زیادی در نحوه کارکرد مجموعه پمپ ها دارد، هر گاه افت های فشاری در لوله ها  افت های موضعی مدار زیاد باشد، بطوری که منحنی مشخصه مدار دارای شیب تندی باشد، در این صورت استفاده از پمپ های با منحنی مشخصه H-Q باشیب کم (منحنی تخت) جهت کار بصورت موازی توصیه نمی گردد. زیرا افزایش تعداد پمپ ها عملا” موجب ازدیاد دبی نخواهد شد. بالعکس پمپ های با منحنی مشخصه تند عملکرد بهتری را از این لحاظ دارند. از این رو هنگام طراحی ایستگاه پمپاز و انتخاب تعداد پمپ مناسب جهت کار موازی باید منحنی مشخصه مدار (ارتفاع مانومتریک بین دو مخزن مکش و رانش که با دبی تغییر می نماید) رسم شود و سپس نحوه عملکرد این منحنی با منحنی مشخصه پمپ ها در روی یک صفحه مورد مطالعه قرار گیرد. نتیجه چنین مطالعه ای نشان خواهد داد که تعداد پمپ های مورد لزوم و دامنه عملکرد آنها به چه ترتیب است. گاهی چندین آلترناتیو قابل بررسی است و طراح از بین آلترناتیوهای مناسب از نظر فنی باید یکی را که از نظر اقتصادی توجیه می گردد، انتخاب نماید. اپراتور و یا استفاده کننده از ایستگاه نیز می تواند دبی ایستگاه پمپاز را هنگام کار یک پمپ، دو پمپ و یا چند پمپ برروی مدار تعیین نماید. اگردر ایستگاههای پمپاژ معمولا” دستگاههای اندازه گیری دبی نصب می گردند و اپراتور براحتی مقدار دبی را از تابلوهای مربوطه، قرائت می نماید، لیکن این جدول زیر امکان کنترل را بوجود می آورند. یعنی اگر قرائت دستگاه اندازه گیری و یا بعضی از پمپ ها می باشد. در صفحات بعد نمونه ای از عملکرد یک دستگاه پمپاژ با 9 پمپ موازی و دو خطه انتقال نشان داده شده است، جدول زیر شامل نقطه کار پمپ ها وقتی که به تنهایی و یا با هم در مدار قرار گیرند. ارائه شده است :

 

تعداد پمپ ها9 دستگاه
تعداد خطوط انتقال3 لوله
دبی کل ایستگاه9400 m3/h
قدرت جذبی کلK W  2052
ارتفاع تولیدی پمپ ها H68