قياس انواع مضخات الازاحة الموجبة مع مضخات الطرد المركزي

قياس انواع مضخات الازاحة الموجبة مع مضخات الطرد المركزي

القرار الأول و القیاس المهم عند تصميم النظام واستخدام المضخة هو ما إذا كانت المضخة ستعمل  مع انواع مضخات الطرد المركزي (الازاحة السالبة) أو الازاحة الموجبة

مضخات الازاحة الموجبة

ما هو الفرق بينهما؟ يفضل معظم المهندسين والمستخدمين مضخات الطرد المركزي على مضخات الازاحة الموجبة (مضخات التروس، ومضخات الكباس، ومضخات الحجاب الحاجز، وما إلى ذلك)
بالطبع، إذا كانت الظروف الهيدروليكية من هذا القبيل يمكن استخدام كلا النوعين
هناك العديد من الأسباب لاختيار مضخة الطرد المركزي هذه، ولكن معظمها يعتمد على الاعتقاد بأن مضخات الطرد المركزي أكثر موثوقية وتتطلب صيانة أقل
مضخات الطرد المركزي، مثل أي مضخة مياه، لها بعض المزايا والعيوب في الاستخدام
واحدة من أكبر مزايا استخدام هذا النوع من المضخات هو السعر المعقول
مضخات الطرد المركزي سهلة التركيب
تُستخدم هذه الأنواع من مضخات المياه في مجموعة متنوعة من التطبيقات مع مجموعة واسعة من الدفاعات وتوفر القدرة على إنشاء تدفق منتظم وسلس
معظم هذا النوع من طرز مضخات المياه ذات أسعار معقولة، لكن بعض نماذج الضغط العالي تكون أكثر تكلفة
أيضاً، يتطلب هذا النوع من المضخات إحكاماً دقيقاً، وكلما زاد الارتفاع، انخفض الضغط
تحتوي مضخات الطرد المركزي عادةً على عدد قليل من الأجزاء المتحركة ولا تحتوي على صمامات أحادية الاتجاه (مثل مضخات الازاحة الموجبة)
هذه الأنواع من المضخات تقلل من تقلبات الضغط
ليس لديهم احتكاك مع دوار المضخة ولا يخضعون لأحمال التعب على المحامل وأحزمة المقاعد التي تنتج عن الطبيعة المتقطعة للعديد من مضخات الازاحة الموجبة
نوصي بالنظر إلى مضخات الطرد المركزي كأولوية عند اختيار المضخة، ولكن يجب أن تدرك أن هذه الأنواع من المضخات ليست مناسبة لجميع أنواع التطبيقات
لا يسود دائماً هذا التفضيل لمضخات الطرد المركزي على مضخات الازاحة الموجبة، وفي الممارسة العملية، هناك بعض المعايير العملية التي تتطلب استخدام مضخات الازاحة الموجبة

العوامل الرئيسية في اختيار مضخات الازاحة الموجبة على مضخات الطرد المركزي هي:

اللزوجة العالية

ضغط مرتفع

كفاءة عالية
القص المنخفض
ضخ بدون تسريب
التدفق الثابت / ضغط النظام المتغير
وظيفة التشغيل التلقائي
الاستهلاك المنخفض
سرعة منخفضة
إمكانية العمل في تيارات من الجسيمات الصلبة
قياسات تدفق متكررة ودقيقة
تدفق على مرحلتين

تنقسم أنواع المضخات الصناعية إلى فئات مختلفة بناءً على وظيفتها ونوع وظيفتها
أحد العوامل الرئيسية التي تلعب دوراً في هذا التصنيف هو الطريقة التي يتم بها نقل الطاقة من المضخة إلى الماء والسوائل
هذا يقسم مضخات المياه إلى فئتين: الازاحة الموجبة والديناميكية
تنتمي المضخات الأخرى ذات التصميم المختلف أيضاً إلى فئات أخرى
تصنف مضخات الطرد المركزي على أنها مضخات ديناميكية
فئة أخرى من المضخات من هذا النوع هي مضخات المياه الخطية، والتي تستخدم على نطاق واسع في التطبيقات الزراعية المختلفة
أدناه سوف نلقي نظرة فاحصة على مضخات الازاحة الموجبة والطرد المركزي بشكل منفصل، وكذلك نلقي نظرة على الاختلافات بينهما
المضخة الديناميكية: في هذه السلسلة من المضخات، يتم نقل الطاقة الكهربائية من المحرك الكهربائي إلى العمود ومن خلاله إلى المضخة
ينقل دوران المروحة الطاقة الميكانيكية المتولدة إلى السائل، مما يؤدي في النهاية إلى زيادة الضغط
في المضخة الديناميكية، يكون هذا النقل لطاقة المائع ثابتاً ويستمر طالما أن المحرك يعمل
يتم تصنيف هذه الأنواع من المضخات على النحو التالي:

1
1 – مضخات الطرد المركزي أو الطرد المركزي: مضخات الطرد المركزي هي المضخات الأكثر استخداماً لضخ المياه
باستخدام شكل خاص من المكره الطرد المركزي، يتم تحويل الطاقة الكهربائية للمحرك الكهربائي إلى طاقة طرد مركزي للاستخدام
هذه القوة تتحرك بسلاسة
يمكن تقسيم مضخات الطرد المركزي الشائعة بيننا والتي نعرفها جميعاً تقريباً، بما في ذلك مضخات المياه المنزلية، ومضخات الأرضيات، ومضخات الكاشطة، ومضخات الطين، وما إلى ذلك، إلى عدة نماذج
نوع قوة الطرد المركزي التي تولدها:

1
1
1 – مضخة التدفق الشعاعي: في هذه المضخة، يتم إنشاء الضغط المتولد في السائل بواسطة قوة الطرد المركزي فقط، وعادة ما يدخل السائل إلى غرفة المكره عبر المحور ويتدفق خارج المضخة في اتجاه شعاعي
1
1
2 – مضخات التدفق المختلط: في هذه المضخات، يرجع التدفق المتولد أساساً إلى قوة الطرد المركزي، ويرجع ذلك جزئياً إلى القوة الناتجة عن الشفرات، ويكون التفريغ نصف قطري ومحوري
1
1
3 – المضخة المحورية: توفر المضخات من هذه الفئة، والمعروفة أيضاً باسم المضخات المروحية، أكبر قدر من الطاقة من الريش
تستخدم هذه السلسلة بشكل أساسي لإنشاء معدلات تدفق أعلى
تستخدم لخلق المزيد من الضغط

1
2 – المضخة الخطية أو التدفق المحوري: في المضخة الخطية، يتدفق السائل في نفس اتجاه دخوله إلى المضخة، ويخرج في نفس الاتجاه ولا يغير الاتجاه
بسبب المكره المفتوح، هذه السلسلة من المضخات مناسبة فقط لتوليد معدلات تدفق عالية مع رؤوس منخفضة، كما هو الحال في الزراعة لضخ مياه النهر إلى الحقول

انواع مضخات الازاحة الموجبة

مضخة الازاحة الموجبة هي من انواع مضخات المياه
في تصميمه، تتم إزالة مياه الصرف والسوائل بعد كل دورة
يتم تصنيف هذا النوع من المضخات إلى نماذج مختلفة مثل الدوارة و ترددية حسب أدائها وتصميمها
في النموذج الترددي، يمارس الازاحة الموجبة ضغطاً على السائل، وفي النموذج الدوار، تقوم التروس بعمل نقل السائل
غالباً ما تستخدم مضخات الازاحة الموجبة مع السوائل عالية اللزوجة حيث لا يؤثر تقليل التدفق على الأداء
هذا يعني أن هذا النوع من المضخات مناسب حيث يكون من المهم الحفاظ على ضغط سائل ثابت أثناء النقل
تم تصميم مضخات الازاحة بطريقة يتم فيها سحب السائل إلى المضخة من جانب واحد والخروج من الجانب الآخر في نهاية كل دورة (حسب نوع المضخة)
هنا، اعتماداً على نوع المضخة، تُفهم الدورة على أنها ثورة واحدة في الدوار أو حركة واحدة للمكبس
يمكن لهذه المضخات ضخ حجم ثابت من السائل، حتى في مخاليط الغاز والهواء، بغض النظر عن الارتفاع
ومع ذلك، فإن التدفق الناتج عن مضخات الازاحة الموجبة متقطع ومتقطع وليس ثابتاً، على عكس مضخات الطرد المركزي

2
1 – مضخة مكبس

في هذه المضخات، يولد الازاحة الموجبة القوة اللازمة للضغط على السائل
يُسحب الماء إلى الأسطوانة عن طريق سحب الازاحة الموجبة وخلق قوة شفط، والعودة تدفع الماء للخارج
2
1
1 – مضخة بمكبس – هذه المضخة التسلسلية لها نفس وظيفة مكبس السيارة، ويمكن أن تولد ضغطاً مرتفعاً، ولكنها تحتاج إلى التشحيم باستمرار
2
1
2 – مضخة الحجاب الحاجز – يشبه هذا النموذج مضخة الازاحة الموجبة، مع اختلاف أنه بدلاً من الازاحة الموجبة، يتحرك الحجاب الحاجز (غشاء بلاستيكي) ذهاباً وإياباً لتحريك السائل

2
2 – مضخة دوارة

2
2
1 – مضخة التروس – تستخدم هذه المضخات التروس وحركاتها لضخ السوائل
2
2
2 – مضخة الفص – نظراً لقوة التحمل العالية والنظافة، تُستخدم هذه المضخات على نطاق واسع في المواد الكيميائية والصيدلانية والتكنولوجيا الحيوية، إلخ
2
2
3 – مضخة الريشة – في هذه السلسلة من المضخات، يتم توليد قوة الازاحة الموجبة بواسطة الريش المستخدمة في أنظمة الضغط العالي والفائق
2
2
4 – مضخة لولبية لامركزية ・ مضخة توصل السائل من خلال ثقب في دوار حلزوني وهي مناسبة لقياس السوائل وضخ السوائل عالية اللزوجة
2
2
5 – مضخة تمعجية – في هذا النموذج، بسبب دوران عجلة الشفط، يتم امتصاص السائل في المضخة، ويتم دفع السائل إلى الخارج بقوة أكبر بسبب انخفاض طاقة المضخة
2
2
6 – مضخة لولبية

المضخة اللولبية

– المضخة اللولبية هي نوع من مضخات الازاحة الموجبة التي تستخدم واحداً أو أكثر من البراغي لتحريك السائل على طول المحور
تم استخدام هذه الطريقة منذ العصور القديمة في الصناعات التطبيقية والري والزراعة وما إلى ذلك
تعد مضخات الطرد المركزي أكثر ملاءمة لأنها مريحة ويسهل الوصول إليها، ولكن مضخات الازاحة الموجبة مفيدة حيث لا تستطيع مضخات الطرد المركزي القيام بعملها ويمكن القيام بالوظائف المعقدة بسهولة
نظراً لآليتها الخاصة، فإن مضخات الازاحة الموجبة مناسبة لضخ السوائل عالية اللزوجة مثل الزيت عالي اللزوجة، والحمأة، والحمأة، والمعجون
كما أنها مناسبة جداً لتطبيقات الضغط العالي، لكن انخفاض التدفق لا يؤثر على الكفاءة ويظل الضغط ثابتاً طوال مسار النقل
بالإضافة إلى ذلك، تم تجهيز نماذج مثل Vacuum Advance على وجه الخصوص بفلتر داخلي، مما يجعلها مثالية لضخ السوائل ذات المستويات العالية من المواد الصلبة العالقة مثل المياه الجوفية وحمأة الزيت
بالإضافة إلى ذلك، تعتبر الموديلات مثل المثاقب والمحاريث مثالية لضخ سوائل أنظف مثل الوقود ومواد التشحيم
تستخدم مضخات الطرد المركزي بشكل أساسي لضخ السوائل ذات اللزوجة المنخفضة ومعدل التدفق العالي
يمكن استخدام مضخات الطرد المركزي لنقل كميات كبيرة من هذا النوع من السوائل إلى المكان الصحيح دون أي مشاكل
تُستخدم إحدى هذه المضخات لضخ السوائل النظيفة فقط لأن المكره مغلق، بينما يمكن لنموذج المكره اللولبي أيضاً ضخ الماء والسوائل بكمية معينة من الشوائب
تشمل تطبيقات هذا النوع من المضخات استخدامها في توليد الطاقة وإمدادات المياه وأنظمة نقل مياه البحر وصناعة البتروكيماويات وتكييف الهواء وأنظمة ضغط المياه والبخار وأنظمة مكافحة الحرائق والتنظيف
تكون مضخات الازاحة الموجبة عموماً أبطأ من مضخات الطرد المركزي، لكن النماذج الدوارة مثل الريشة ومكثف التفريغ والمضخات الخطية، التي تحتوي على غرف مضخة كبيرة ويمكن أن تنتج تدفقاً سلساً، حساسة للقص
، مادة لاصقة لا تفقد اللصق، أو المواد الهلامية التي يجب الحفاظ عليها

قياس مضخات الازاحة الموجبة مع مضخات الطرد المركزي

في قیاس هذه المضخات يكمن الاختلاف الرئيسي بين مضخات الطرد المركزي مع الازاحة الموجبة في تصميمها ومبدأ التشغيل
عادةً ما تستخدم مضخات الطرد المركزي مروحة لنقل قوة المحرك إلى السائل لتحريكه
في مضخة الازاحة الإيجابية، يتم احتجاز الماء والسوائل داخل المضخة أو الترس ويتم ضخهما بضغط عالٍ إلى صمام المخرج
تشمل الاختلافات الأخرى بين هذين النوعين من مضخات المياه استخدامها مع السوائل ذات اللزوجة المختلفة
مضخات الطرد المركزي مناسبة للسوائل منخفضة اللزوجة
تستخدم مضخات الازاحة الموجبة لضخ السوائل عالية اللزوجة
في حين أن القدرة على ضخ السوائل اللزجة هي واحدة من أهم خصائص مضخات الازاحة الموجبة مثل مضخات التروس، يمكن لمضخات الطرد المركزي التعامل مع السوائل منخفضة اللزوجة
تنخفض كفاءة مضخات الطرد المركزي بسرعة مع زيادة اللزوجة
نظراً للحد الأقصى من اللزوجة، ليس من العملي التفكير في مضخات الطرد المركزي بسبب فقد الطاقة المفرط
يجب عدم ضخ السوائل السميكة بمضخة طرد مركزي
الحل العملي الوحيد لضخ مثل هذه السوائل هو استخدام نوع من مضخة الازاحة الموجبة
معظم أنواع مضخات الازاحة الموجبة ذاتية التحضير بطبيعتها
هذا يعني أنه يمكن وضعه فوق مستوى السائل الذي يتم ضخه دون الحاجة إلى ملء خط الشفط وإزالة الغازات غير المكثفة منه قبل بدء تشغيل المضخة
وبالتالي، يمكن تركيب مضخات الازاحة الموجبة بسهولة فوق صهاريج النقل دون الحاجة إلى معدات تهوية خارجية خاصة
مضخات التردديه هي النوع الأكثر شيوعاً لمضخات الازاحة الموجبة المستخدمة في أجهزة القياس، ولكن يتم أيضاً استخدام أنواع أخرى مثل المضخات التمعجية لهذا الغرض
يمكن استخدام مضخات الطرد المركزي إذا كان اتجاه التدفق المستمر مطلوباً، حتى إذا كان ضغط النظام يتقلب بشكل كبير
ومع ذلك، يتطلب ذلك نظاماً للتحكم في التغذية المرتدة مثل استشعار التدفق واستخدام صمامات التحكم الأوتوماتيكية للحفاظ على التدفق المستمر
ومع ذلك، قد يكون استخدام مضخة الازاحة الموجبة جداً أسهل
لأننا نعرف خصائص السائل وسرعة وحجم المضخة الموجبة
توفر المضخات تدفقاً ثابتاً تقريباً بغض النظر عن ضغط النظام
بالإضافة إلى ذلك، هناك العديد من أنواع مضخات الازاحة الموجبة التي تعد خياراً أفضل من مضخات الطرد المركزي عند ضخ السوائل بالغاز
للتلخيص، قارنا بعض ميزات مضخات الازاحة الموجبة والطرد المركزي
الآلية: تلتقط مضخة الكباس من نوع الازاحة وتدفع حجماً ثابتاً من السائل من نقطة الشفط إلى نقطة التفريغ
ومع ذلك، في مضخة الطرد المركزي، تقوم المروحة بنقل الطاقة المستلمة من المحرك إلى المائع، والذي ينقلها إلى نقطة الضخ
الأداء: في مضخة الازاحة الموجبة، يكون تدفق الحجم ثابتاً لجميع التمريرات (ارتفاعات مختلفة) في كل دورة
ومع ذلك، في مضخة الطرد المركزي، تعتمد كمية الماء (معدل التدفق) على حجم الرأس (الارتفاع)
اللزوجة: تتعامل مضخات الازاحة الموجبة بسهولة مع السوائل عالية اللزوجة، ويزيد معدل التدفق مع زيادة اللزوجة
ومع ذلك، لا يمكن لمضخات الطرد المركزي التعامل مع السوائل عالية اللزوجة، وكلما زادت اللزوجة، انخفض التدفق
الكفاءة: في مضخات الازاحة الموجبة، تكون الكفاءة العالية مستقلة عن الضغط، والعوامل التي تزيد الضغط تزيد من الكفاءة
ومع ذلك، فإن مضخات الطرد المركزي لها أقصى قدر من الكفاءة عند ضغط معين، ولكنها تنخفض بشكل كبير عند هذا الضغط

مضخات الازاحة الموجبة

توليد الشفط: في مضخة الازاحة الموجبة، يتم إنشاء الشفط في قسم الشفط في كل دورة، مما يؤدي إلى سحب السائل إلى المضخة
ومع ذلك، لا يمكن لمضخة الطرد المركزي إنتاج شفط من النوع القياسي، ولكن يمكنها إنتاج شفط من النوع ذاتي التحضير العيوب: تتميز مضخات الازاحة الموجبة بسرعات منخفضة للمحرك ويقل احتمال نفاد السوائل
ومع ذلك، يمكن لمضخات الطرد المركزي ذات المحرك عالي السرعة أن تتسبب في قص السوائل وهي غير مناسبة للسوائل الحساسة
مقارنة بين رأس وتدفق مضخة المياه: يجب مراعاة الضغط العالي والتدفق المنخفض معاً
ما مقدار الضغط المرتفع الذي يعني الضغط المرتفع وما مقدار الانخفاض الذي يعني التدفق المنخفض؟ على سبيل المثال، هناك مضخات طرد مركزي تنتج ضغوطاً تصل إلى آلاف الجنيهات لكل بوصة مربعة، ومضخات أصغر تقدم فقط بضعة جالونات في الدقيقة
ولكن ماذا لو طلب شخص ما 5 جالون في الدقيقة عند 2000 رطل لكل بوصة مربعة؟ في هذه الحالة، الحل الوحيد هو استخدام مضخة ازاحة موجبة
إذا كانت كفاءة الطاقة هي الاعتبار الوحيد عند اختيار المضخة، فإن بعض مضخات PD تكون موفرة للطاقة لدرجة أنه حتى لو كانت كفاءة الطاقة هي الاعتبار الوحيد، فهناك مضخات ازاحة أكثر إيجابية
بدلاً من ذلك، هناك عوامل أخرى، مثل تكلفة التركيب والصيانة، لها الأسبقية على تكلفة الحفاظ على الطاقة
عادة ما تكون الخصائص المرتبطة بالسرعة المنخفضة والقص المنخفض وقابلية التشغيل في التيارات المحتوية على مواد صلبة موجودة معاً
في مضخة الطرد المركزي، تخرج المكره بسرعة عالية، وتكون الخلوص داخل المضخة ضيقة، وبالتالي فإن السائل الذي يتم ضخه يتعرض لأحمال عالية
العديد من السوائل لا يمكنها تحمل هذه السرعات العالية وضغوط القص العالية
هناك العديد من دفاعات مضخة الطرد المركزي غير المسدودة المسؤولة عن ضخ مياه الصرف الصحي التي تحتوي على مياه الصرف الصحي والمواد الصلبة الأخرى
لا يتعين على هذه الأنواع من مضخات الطرد المركزي الحفاظ على سلامة المواد الصلبة وغالباً ما تتعطل أثناء الضخ
هناك نوع آخر من المكره الطرد المركزي المعروف باسم المكره المقعر أو الدوامي الذي يمكنه ضخ المواد الصلبة الكبيرة بأقل قدر من الضرر
من بين عيوب هذا النوع من المروحة، يمكن ملاحظة كفاءته العالية
هناك أنواع مختلفة من مضخات الازاحة الموجبة، مثل المضخات التمعجية ومضخات الحجاب الحاجز، بتصميم فريد لا يحتوي على موانع تسرب، ولا يتطلب أختام عمود الدوران، وفي نفس الوقت لا يوفر أي تسرب
على الرغم من توفر العديد من أنواع مضخات الطرد المركزي حالياً
ومع ذلك، فإن خيارات الطرد المركزي هذه لها أيضاً حدودها وعيوبها
تعتبر بعض مضخات الازاحة الموجبة حلاً أبسط لأنها لا تتطلب بطبيعتها الاستقرار