سیستم های پمپ موازی (پارالل)

اغلب از من خواسته می شود که از سایت های کارخانه بازدید کنم تا در مورد مشکلات مربوط به نرخ جریان ناکافی در سیستم های دو پمپ موازی مشاوره بدهم. این سایت ها معمولا بیش از 10 سال قدمت دارند. و اپراتورها و مهندسان راه اندازی دیگر آن جا حضور ندارند. نیاز های خروجی کارخانه افزایش یافته است و تجهیزات قدیمی شده اند و راندمان آن ها کاهش یافته است. در هر صورت، نتیجه مطلوب به دست آوردن جریان بیشتر از طریق سیستم است.

در حالت معمول شخصی مشاهده می کند که یک پمپ اضافی نصب شده است. و نتیجه می گیرد که برای حل مشکل پمپ دوم را راه اندازی کند. برای فرد آموزش ندیده ای که می بیند دو پمپ در یک سیستم نصب شده به نظر منطقی می رسد که راه اندازی پمپ دوم به صورت موازی باعث افزایش جریان می شود. این کار ممکن است در برخی موارد درست عمل کند ولی دربسیاری از موارد عملکرد درستی نخواهد داشت. وقتی یک سیستم برای کار با دو (یا چند) پمپ طراحی نشده باشد زمان زیادی طول نمی کشد که هر دو پمپ دچار مشکلاتی شوند.

اگر سیستم دو پمپی دارید، اولین قدم تعیین نحوه طراحی سیستم است:

1. دو پمپ برای کار جداگانه و/یا به صورت موازی تنظیم شده اند.  به عبارت دیگر، پمپ ها می توانند به صورت موازی یا جداگانه کار کنند و طیف وسیعی از جریان های مورد انتظار را پوشش دهند.
2. راه اندازی دو پمپ با یک پمپ به عنوان یدکی نصب شده.

برای یافتن راه حل مشکل، اولین چیزی که می خواهم منحنی سیستم است. منحنی اغلب در دسترس نیست، بنابراین من با پرسنل کارخانه برای محاسبه و توسعه منحنی سیستم کار می کنم. هنگامی که منحنی سیستم را روی منحنی های سیستم قرار می دهیم، مشکل و راه حل های ممکن آن به راحتی آشکار می شوند.

در بسیاری از موارد طراح سیستم ممکن است سیستم را طوری طراحی کرده باشد که یک پمپ تمام کارهای مورد نیاز را به صورت 100 درصدی انجام دهد. و پمپ دوم به عنوان پمپ اضافی یا یدکی نصب شده که به عنوان پمپ پشتیبان نیز شناخته می شود. پمپ دوم همیشه آماده بهره برداری است تا بتوان اولین پمپ را بدون ایجاد اختلال در فرایند تولید از سرویس خارج کرد. پمپ ها و موتور ها و کنترل کننده های مربوط به آن ها هر کدام برای کار کرد 100 درصدی طراحی شده اند.

بررسی منحنی های سیستم پمپ موازی

محل تلاقی منحنی تک پمپ و منحنی سیستم باید نزدیک به بهترین نقطه بازده (BEP) پمپ باشد. در این موارد سیستم لوله کشی برای کارکرد همزمان هر دو پمپ طراحی نشده است. اندازه لوله معمولا برای مدیریت موثر جریان های بالاتر بسیار کوچک است. و اگر هر دو پمپ کار کند اتلاف اصطکاکی زیادی ایجاد می کند. راه دیگری برای فکر کردن به این وضعیت این است که منحنی سیستم برای عملکرد دو پمپی شیب دار است نه صاف.

اگر سیستم برای کارکرد همزمان هر دو پمپ طراحی شده باشد، آنگاه منحنی سیستم، بر اساس طراحی، به طور کلی صاف تر خواهد بود. و اصطکاک کمتری ایجاد می کند. شما همچنین می توانید اصطکاک ناخواسته را به عنوان اسب بخار تلف شده در نظر بگیرید که به معنای هزینه های الکتریکی بالاتر است.

نمی خواهیم توضیح دهیم که چرا یک منحنی شیب دار و دیگری صاف است. نکته مهمی که باید به آن توجه کرد این است که منحنی های تندتر نشان دهنده اتلاف اصطکاک بیشتر است. زیرا شما سعی می کنید جریان بیشتری را از لوله پمپ کنید. برای این مقاله کافی است بگوییم که اگر سیستم برای پمپاژ موازی طراحی شده باشد منحنی سیستم به سمت صاف تر شدن تمایل پیدا می کند.

شکل 1. سیستم معمولی طراحی شده برای دو پمپ که به صورت موازی کار می کنند

هنگامی که پمپ دوم راه اندازی می شود (نقطه تقاطع 2)، اصطکاک ارائه شده توسط جریان های بالاتر، منحنی سیستم کمی تندتر را ایجاد می کند. در حالی که جریان بیشتر از X خواهد بود، لطفاً توجه داشته باشید که به قدر 2X نخواهد رسید.

شکل 2 نشان می دهد که اگر یکی از پمپ ها یدکی نصب شده باشد و هر دو پمپ به طور همزمان کار کنند، جریان اضافی برای قطر لوله داده شده بیش از حد است و در نتیجه اتلاف اصطکاک زیاد است.

شکل 2. سیستم برای عملکرد موازی دو پمپ طراحی نشده است. پمپ دوم فقط به عنوان یدکی در نظر گرفته شده است.

تصور اشتباه رایج در مورد پمپ های موازی

با نگاهی به نقطه عملیاتی 2، می توانید ببینید که راه اندازی پمپ دوم جریان اضافی کمی ایجاد کرده است. می تواند در محدوده جریان X به اضافه 10 درصد باشد، اما در بسیاری از موارد حتی بدتر است. به همین دلیل است که راه اندازی پمپ دوم در واقع می تواند هر دو پمپ را از بین ببرد.

در این مواقع همیشه یک پمپ قوی و یک پمپ ضعیف وجود خواهد داشت. حتی اگر پمپ ها به گونه ای طراحی و ساخته شده باشند که یکسان باشند، همیشه تفاوت هایی در یکی از پمپ ها و در سیستم وجود دارد که از یکسان بودن پمپ ها جلوگیری می کند.

پمپ قوی تر تلاش می کند تا بار کامل را تحمل کند (همانطور که توسط سیستم ارائه شده است). پمپ قوی‌تر درست روی منحنی خود کار می‌کند (وضعیتی که به آن خروجی گفته می‌شود) و مشکلاتی با ارتعاش و کاویتاسیون (مکش مثبت خالص  [NPSH] و چرخش مجدد زاویه جریان) دارد که به‌صورت پروانه‌های آسیب‌دیده و همچنین یاتاقان‌های کوتاه‌مدت ظاهر می‌شود. و سیل مکانیکی در عین حال، پمپ ضعیف در جریان کم یا بدون جریان کار می کند و مشکلات مشابهی دارد زیرا در سمت چپ منحنی کار می کند. غیر معمول نیست که پمپ قوی‌تر فشار کافی برای بستن شیر چک تخلیه روی پمپ ضعیف‌تر ایجاد می‌کند. و در نتیجه آن را مجبور می‌کند با سر خاموش (دبی صفر) کار کند.

شکل 3 عملکرد پمپ 1 (نقطه تقاطع 1) و عملکرد موازی بعدی پمپ 2 را نشان می دهد. یک سوء تفاهم رایج این است که اگر پمپ دوم را راه اندازی کنید، سرعت جریان به نقطه تقاطع 2 دو برابر می شود. در واقعیت، عملکرد واقعی نقطه در نقطه تقاطع 3 خواهد بود. در یک سیستم پمپ گریز از مرکز، پمپ همیشه در جایی که منحنی سیستم دیکته می کند کار می کند.

 شکل 3. تصور اشتباه رایج در مورد پمپ های موازی: کاربر هنگام راه اندازی پمپ دوم انتظار جریان در نقطه 2 را دارد، اما در واقع نقطه 3 خواهد بود.

10 نکته ای که خوب است به خاطر بسپاریم:

1. این مقاله دو پمپ را به صورت موازی مورد بحث قرار می دهد. اما لطفاً توجه داشته باشید که می توانید هر تعداد پمپی را به صورت موازی استفاده کنید.
2. پمپ‌ها در سیستمی که برای عملکرد موازی طراحی نشده‌اند، نباید به‌جز در فواصل زمانی کوتاه در حین عملیات سوئیچینگ، همزمان کار کنند. در غیر این صورت ممکن است به هر دو پمپ آسیب وارد شود.
3. اغلب، یک طراحی خوب برای سیستم این است که پمپ‌ها به صورت موازی باشند. زیرا می‌توانند انعطاف‌پذیری خوبی برای مطابقت جریان با بار فراهم کنند. این تنظیم همچنین قابل اعتمادتر است. زیرا در صورت از دست دادن یک پمپ، محافظت در حالت آماده به کار را برای درصد نسبتاً بالایی از بار کامل فراهم می کند.
4. طراحی‌ موازی کارایی سیستم را افزایش می‌دهند. زیرا در مقایسه با استفاده از یک پمپ بزرگ، می‌توانند طیف وسیعی از جریان‌ها را ارائه کنند.
5. طرح ها/مدل های مختلف پمپ می توانند به صورت موازی با هم کار کنند، اما مهم است که هد شات آف یکسان و سرعت های خاص مشابهی داشته باشند.

نکات مهم در مورد سیستم پمپ های موازی:

6. اگر سیستم برای پمپ های موازی طراحی شده است، با کارکردن یکی یکی و اندازه گیری هد در جریان های مختلف مشخص کنید که کدام پمپ قوی تر است. به عنوان یک قاعده کلی، همیشه ابتدا پمپ ضعیف تر را روشن کنید.

7. شما می توانید با استفاده از درایوهای سرعت متغیر و نظارت دقیق بر جایی که هر پمپ روی منحنی قرار دارد، بر برخی از مشکلات عدم تطابق در طراحی پمپ و سیستم غلبه کنید، و سرعت را در صورت لزوم برای حفظ تعادل بار تغییر دهید.

8. وقتی یک پمپ را برای بارهای کوچک راه اندازی می کنیم و سپس یک پمپ دیگر را برای بار های بزرگتر وارد مدار می کنید. قبل از اینکه پمپ دوم روشن نشده اجازه ندهید که پمپ اول خارج از منحنی خود کار کند. چون ممکن است قبل از راه اندازی پمپ دوم و در همین مدت، پمپ اول دچار کاویتاسیون شود. این مورد معمولا در سیستم هایی که برای کار اتوماتیک طراحی شده اند اتفاق می افتد. طراح اغلب حاشیه های NPSH در سمت راست منحنی را نادیده می گیرد.

9. چه پمپ ها به صورت موازی باشند و چه فقط دو پمپ در یک سیستم تک پمپی، من همیشه نصب ساعت سنج را برای پیگیری ساعات کار پمپ توصیه می کنم. من شاهد بسیاری از اشتباهات ناشی از تصمیم گیری های مبتنی بر حافظه شخصی یا عادات ثبت سوابق بوده ام. در واقع ساعت سنج مثل یک بیمه ارزان قیمت است. (آیا می دانید چه زمانی روغن پمپ را تعویض کنید؟)

10. در یک سیستم پمپ موازی، هر پمپی که ابتدا راه اندازی شود باید بتواند بار کامل ارائه شده توسط منحنی سیستم را بدون بارگذاری بیش از حد درایور یا تمام شدن در منحنی خودش پوشش دهد.

همچنین بخوانید:

انتخاب پمپ آب مناسب از روی منحنی پمپ