پمپ آب که در اصطلاح عامیانه تلمبه نیز نامیده می شود، دستگاهی است که انرژی مکانیکی را به سیال منتقل می نماید و باعث افزایش فشار سیال می شود. این فشار جهت غلبه بر اصطکاک سیال با دیواره های لوله، شیرآلات و… مصرف می گردد تا سیال به نقطه مورد نظر انتقال یابد. از گذشته نیاز به انتقال آب جزو مشکلات انسان ها بوده است. اختراع پیچ ارشمیدس برای انتقال آب از رودخانه ها به زمین های کشاورزی اولین اقدام بشر برای رفع مشکل انتقال آب بوده است.
در طول زمان تلاش های فراوانی در این زمینه انجام گرفت تا اینکه در نهایت اولین پمپ های گریز از مرکز در فرانسه و انگلیس ساخته شد و در اواخر قرن 17 پمپ های سانتریفیوژ را معرفی نمودند. پمپ ها انواع مختلفی دارند که هر کدام کاربرد مختص به خودشان را دارند. در ادامه سعی خواهیم کرد تا اطلاعات کاملی در مورد انواع پمپ ها در اختیارتان قرار دهیم.
پمپ آب چیست؟
پمپ آب دستگاهی مکانیکی است که برای جابجایی و انتقال انواع مایعات مانند آب با فشار زیاد به کار می‌رود. این دستگاه با افزایش فشار، مایعات را به ارتفاعی بالاتر یا پایین‌تر (مانند مخزن یا حوضچه) منتقل میکند. پمپها در صنایع مختلف کاربردهای فراوانی دارند و از منابع انرژی مختلفی مانند موتورهای برقی، دیزلی، بادی و حتی نیروی انسانی استفاده می‌کنند. در اغلب اوقات منظور از پمپ آب همان الکتروپمپ آب است که از یکی موتور الکتریکی برای کارکرد استفاده میکند.
الکتروپمپ آب چه کاربردهایی دارد؟
الکتروپمپ آب که به نام پمپ آب برقی هم شناخته می‌شود، دستگاهی است که برای انتقال و جابجایی آب از یک نقطه به نقطه دیگر با استفاده از نیروی الکتریکی استفاده می‌شود. الکتروپمپ‌ها در انواع مختلف با کاربردهای متنوع تولید می‌شوند.
برخی از کاربردهای الکتروپمپ آب عبارتند از:
آبرسانی:
- آبرسانی شهری و روستایی: برای انتقال آب از مخازن ذخیره به شبکه لوله کشی و منازل استفاده می‌شوند.
- آبرسانی ساختمان‌ها: برای تامین آب مورد نیاز آپارتمان‌ها، برج‌ها و مجتمع‌های مسکونی به کار می‌روند.
- آبرسانی صنعتی: در صنایع مختلف برای تامین آب مورد نیاز فرآیندهای صنعتی استفاده می‌شوند.
آبیاری:
- آبیاری تحت فشار: برای انتقال آب از چاه‌ها و رودخانه‌ها به سیستم‌های آبیاری تحت فشار مانند آبیاری قطره‌ای و بارانی استفاده می‌شوند.
- آبیاری سنتی: برای انتقال آب از چاه‌ها و رودخانه‌ها به زمین‌های کشاورزی برای آبیاری سنتی به کار می‌روند.
افزایش فشار:
- سیستم‌های گرمایشی و تهویه مطبوع: برای افزایش فشار آب در سیستم‌های گرمایشی و تهویه مطبوع مانند پکیج‌های شوفاژ دیواری و فن کویل‌ها استفاده می‌شوند.
- سیستم‌های آتش نشانی: برای افزایش فشار آب در سیستم‌های آتش نشانی برای اطفاء حریق به کار می‌روند.
تصفیه آب:
- پیش تصفیه: برای انتقال آب از منبع به سیستم‌های پیش تصفیه آب استفاده می‌شوند.
- تصفیه نهایی: برای انتقال آب تصفیه شده از سیستم‌های تصفیه به مخازن ذخیره و شبکه لوله کشی به کار می‌روند.
فاضلاب:
- انتقال فاضلاب: برای انتقال فاضلاب از منازل و ساختمان‌ها به سیستم‌های فاضلاب شهری استفاده می‌شوند.
- تصفیه فاضلاب: در سیستم‌های تصفیه فاضلاب برای انتقال فاضلاب در مراحل مختلف تصفیه به کار می‌روند.
علاوه بر موارد ذکر شده، الکتروپمپ‌های آب در کاربردهای دیگری مانند استخرها، جکوزی‌ها، پرورش آبزیان، معادن و صنایع غذایی نیز مورد استفاده قرار می‌گیرند.
انواع پمپ آب
پمپ ها دارای انواع مختلفی هستند که برای کاربردهای متفاوت از آن ها استفاده می گردد. پمپ های آب را به بر اساس ویژگی های مختلفی که دارند می توان دسته بندی کرد اما مرسوم ترین روش دسته بندی آنها بر اساس نحوه انتقال انرژی از پمپ به سیال است. بر این اساس انواع پمپها را می توان به دو دسته دینامیکی و جا به جایی مثبت تقسیم بندی نمود.
پمپ دینامیکی
در این نوع از پمپ های آب انرژی الکتریکی موتور به انرژی مکانیکی تبدیل شده و به شفت انتقال می یابد. این انرژی مکانیکی از شفت به پروانه ها انتقال می یابد و با چرخش پروانه باعث افزایش فشار سیال خواهد شد. در پمپ های دینامیکی انتقال انرژی مکانیکی به سیال به صورت دایمی بوده و تا هنگامی که موتور پمپ روشن است همچنان به کار خود ادامه خواهد داد. پمپ های دینامیکی خود به دو نوع پمپ سانتریفیوژ و پمپ خطی دسته بندی می شوند.
پمپ سانتریفیوژ یا گریز از مرکز
پمپ های سانتریفیوژ جزو پرکاربردترین پمپ ها جهت انتقال آب به شمار می روند. به دلیل طراحی خاص پروانه پمپ سانتریفیوژ انرژی الکتریکی به انرژی گریز از مرکز تبدیل می گردد که با استفاده از این نیرو اقدام به انتقال آب می نماید. از جمله پمپ های سانتریفیوژ که مورد استفاده قرار می گیرند می توان به پمپ لجن کش، پمپ آب خانگی، پمپ های طبقاتی ، پمپ کفکش، پمپ فاضلاب و… اشاره نمود. پمپ های سانتریفیوژ بر اساس نوع پروانه و نحوه انتقال انرژی به چند نوع تقسیم بندی می شوند که در ادامه توضیح می دهیم.
پمپ جریان شعاعی
در این نوع از پمپ ها فشار لازم برای انتقال سیال فقط از طریق نیروی گریز از مرکز تامین می گردد. نحوه کار در این پمپ ها بدین صورت است که معمولا سیال از طریق توپی وارد محفظه پروانه می شود و به صورت شعاعی به خارج از پمپ هدایت می گردد.
پمپ جریان محوری
این دسته از پمپ های آب که پمپ های ملخی نیز خوانده می شوند بیشترین نیرو جهت جا به جایی سیال را از طریق تیغه هایشان اعمال می کنند. پمپ های جریان محوری بیشتر برای ایجاد دبی های بالاتر مورد استفاده قرار می گیرند.
پمپ جریان مختلط
در پمپ های جریان مختلط انرژی انتقالی به سیال بیشتر از طریق نیروی گریز از مرکز بوده و مقداری هم از طریق نیروی ایجاد شده توسط تیغه ها تامین می شود. در این مدلها تخلیه سیال از پمپ به صورت شعاعی و محوری انجام می گیرد.
پمپ خطی
در این دسته از پمپ ها سیال در همان مسیری که وارد پمپ می شود در امتداد همان مسیر به خارج از پمپ هدایت می شود و تغییر جهت صورت نمی گیرد. این مدل از پمپ ها دارای پروانه باز می باشند و فقط برای ایجاد دبی بالا در هدهای پایین مناسبند. از جمله کاربردهای این نوع پمپ ها می توان به مصارف کشاورزی جهت پمپ کردن آب رودخانه به طرف مزارع اشاره نمود.
پمپ های طبقاتی
پمپ طبقاتی نوعی پمپ دینامیکی است که از چندین پروانه و دیفیوزر در طبقات مختلف تشکیل شده است. این پمپها برای افزایش فشار آب در مصارف مختلف صنعتی، کشاورزی و خانگی مورد استفاده قرار می‌گیرند.
پمپ جا به جایی مثبت
طراحی این نوع از الکتروپمپ ها به گونه ای است که سیال از یک سو وارد پمپ می شود و در انتهای هر سیکل از سوی دیگر به بیرون هدایت می گردد. منظور از هر سیکل در این پمپ ها می تواند یک حرکت پیستون و یا یک دور گردش چرخنده ها باشد. جریان ایجاد شده در این دسته از پمپ ها برخلاف پمپ های سانتریفیوژ دایمی نبود و به صورت مقطع و دوره ای می باشد. پمپ های جا به جایی مثبت به دو نوع پمپ رفت و برگشتی و پمپ دورانی تقسیم می شوند.
مزایای پمپ جا به جایی مثبت
- قابل استفاده برای انتقال انواع سیالات
- فشار ایجاد شده توسط این پمپ ها در تمام مسیر پمپاژ ثابت است و تحت تاثیر ارتفاع قرار ندارد.
- این نوع از پمپ ها نیاز به آب بندی ندارند.
معایب پمپ جا به جایی مثبت
- جریان سیال در این پمپ ها مقطع می باشد.
- اگر در خط انتقال سیال انسداد به وجود آید فشار بالا سبب نابودی پمپ می شود.
پمپ رفت و برگشتی
در این نوع از پمپ ها انرژی مورد نیاز برای انتقال سیال از طریق یک پیستون ایجاد می شود. طریقه عملکرد پمپ های رفت و برگشتی بدین صورت است که با حرکت کردن به عقب پیستون مکش ایجاد می شود و آب به درون سیلندر کشیده می شود و با برگشت پیستون آب به سمت بیرون هدایت می گردد. پمپ های رفت و برگشتی خود به دوع دیگر تقسیم می شوند.
نوع اول پمپ پیستونی شناور است که کارکردی مشابه با پیستون خودروها دارد و توانایی ایجاد فشار بالایی دارد اما نیاز به روغن کاری دایمی دارد. نوع دوم پمپ دیافراگمی نام دارد که عملکرد آن مشابه پمپ پیستونی است با این تفاوت که از یک دیافراگم (غشاء پلاستیکی) برای انتقال سیال استفاده می شود.
پمپ دورانی یا روتاری
در پمپ های دورانی با استفاده از حرکت چرخشی پره ها یا میل بادامک نیروی لازم جهت انتقال سیال تامین می شود. خلاء ایجاد شده به دلیل چرخش چرخ دنده ها سبب ایجاد مکش سیال به درون پمپ و هدایت آن به بیرون می شود. الکتروپمپ های دورانی به صورت یکنواخت اقدام پمپاژ سیال به بیرون می نمایند. از این نوع پمپ های آب برای پمپ کردن سیالات با قابلیت چسبندگی می توان استفاده نمود. پمپ های دورانی انواع مختلفی دارند که عبارتند از:
- پمپ دنده ای
- پمپ لوپ
- پمپ پره ای
- پمپ پیش رونده خلاء
- پمپ پیش رس
- پمپ اسکرو یا پیچوار
اجزای تشکیل دهنده پمپ آب
پمپ آب از مجموعه‌ای از اجزا تشکیل شده است که هر کدام وظیفه‌ای خاص را در فرآیند پمپاژ آب بر عهده دارند. در ادامه به معرفی و شرح وظایف هر یک از این اجزا می‌پردازیم:
- پوسته یا بدنه (Casing):
محفظه اصلی پمپ آب است که از جنس‌های مختلفی مانند چدن، فولاد، برنج و پلاستیک ساخته می‌شود. وظیفه پوسته، محافظت از اجزای داخلی پمپ و ایجاد فضایی برای چرخش پروانه است.
- پروانه (Impeller):
قطعه‌ای متحرک در داخل پوسته پمپ است که با چرخش خود، انرژی جنبشی را به آب منتقل میکند و باعث جابجایی آن می‌شود. پروانه‌ها از جنس‌های مختلفی مانند چدن، برنج، فولاد ضد زنگ و پلاستیک ساخته می‌شوند و می‌توانند اشکال مختلفی داشته باشند.
- شافت (Shaft):
محوری است که پروانه را به موتور متصل میکند و وظیفه انتقال نیروی چرخشی از موتور به پروانه را بر عهده دارد. جنس شافت معمولاً از فولاد ضد زنگ است تا در برابر خوردگی مقاوم باشد.
- موتور (Motor):
منبع انرژی پمپ است که می‌تواند الکتریکی، دیزلی، بادی و یا حتی نیروی انسانی باشد. وظیفه موتور، تأمین نیروی لازم برای چرخش پروانه و جابجایی آب است.
- محفظه آب‌بندی (Sealing Chamber):
سیستم آب‌بندی از نشتی آب از پمپ جلوگیری میکند. این سیستم شامل واشر، اورینگ، پکینگ و سایر مواد آب‌بندی است که در محل اتصال بین اجزای مختلف پمپ مانند پوسته، پروانه و شافت نصب می‌شود.
- یاتاقان (Bearing):
یاتاقان از اصطکاک بین شافت و پوسته الکتروپمپ جلوگیری میکند. یاتاقان‌ها معمولاً از جنس‌های مختلفی مانند فولاد، برنج و پلاستیک ساخته می‌شوند و در دو نوع یاتاقان لغزشی و یاتاقان غلتشی موجود هستند.
- لوله ورودی (Suction Pipe):
لوله‌ای است که آب را از منبع به داخل پمپ هدایت میکند.
- لوله خروجی (Discharge Pipe):
لوله‌ای است که آب را از پمپ به مقصد مورد نظر هدایت میکند.
- شیر یک‌طرفه (Non-Return Valve):
شیر یک‌طرفه در لوله خروجی پمپ آب نصب می‌شود و از برگشت آب به داخل پمپ جلوگیری میکند. این شیر از جنس‌های مختلفی مانند چدن، برنج و پلاستیک ساخته می‌شود و در انواع مختلفی مانند شیر یک‌طرفه ساچمه‌ای، شیر یک‌طرفه دیافراگمی و شیر یک‌طرفه فنری موجود است.
- سیستم کنترل (Control System):
سیستم کنترل پمپ شامل تجهیزاتی مانند کلید اتوماتیک، سنسور فشار و فلوتر است که وظیفه کنترل عملکرد پمپ و تنظیم فشار و دبی آب را بر عهده دارد.
- سایر اجزا:
علاوه بر اجزای ذکر شده، پمپ‌های آب ممکن است دارای اجزای دیگری مانند فیلتر، دیفیوزر، کوپلینگ و محافظ موتور نیز باشند.
مراحل عملکرد پمپ های آب
- دریافت انرژی: پمپ، انرژی مکانیکی را از یک منبع خارجی مانند موتور الکتریکی، دیزل یا بنزینی دریافت میکند. این انرژی به شافت پمپ منتقل می‌شود.
- تبدیل انرژی: با چرخش شافت، پروانه یا پیستون پمپ به حرکت در می‌آید. این حرکت، انرژی مکانیکی را به انرژی سیال تبدیل میکند.
- افزایش فشار: در پمپ‌های سانتریفوژ، چرخش پروانه با ایجاد نیروی گریز از مرکز، سیال را به سمت بیرون هدایت میکند. این عمل، فشار سیال را افزایش می‌دهد. در پمپ‌های جابجایی مثبت، حرکت پیستون یا دنده‌ها، سیال را به طور مستقیم به سمت خروجی پمپ هدایت و فشار آن را افزایش می‌دهد.
- جابجایی سیال: سیال با فشار بالا از طریق لوله خروجی پمپ به نقطه مورد نظر هدایت می‌شود.
کاویتاسیون در پمپ ها
حباب زایی یا کاویتاسیون یکی از مشکلاتی است که احتمال دارد در پمپ های آب مشاهده شود. علت این پدیده کاهش فشار آب به کمتر از فشار بخار در همان دما می باشد که باعث می شود تا آب به بخار آب تبدیل شود و به سمتی که فشار بیشتر است حرکت کند. اگر در نقطه ای که بخار آب به سمت آن حرکت کرده فشار آب به حد کافی زیاد باشد تا دوباره تبدیل به آب شود، باعث انحراف ذرات مایع در آن نقطه می شود. این ذرات مایع با سرعت زیاد به اطراف و به ویژه به پره ها برخورد می نمایند که می تواند باعث آسیب به پره ها و خرابی پمپ در طولانی مدت گردد.
پدیده کاویتاسیون موجب خوردگی و آسیب دیدن پره ها می شود که پس از گذشت مدتی کارایی خود را از دست می دهند. صدایی که در اثر حباب زایی ایجاد می شود در مراحل اولیه قابل تشخیص می باشد. صدایی که در اثر برخورد ذرات مایع با قسمت های داخلی پمپ ایجاد می شود شبیه صدای برخورد گلوله با سطحی فلزی و قابل تشخیص است. در صورت عدم تشخیص به موقع این مشکل این صدا به صورت دایمی شنیده خواهد شد و لرزش های پمپ افزایش یافته و راندمان آن کاهش خواهد یافت.