المضخات (Pumps)
ما هي المضخات؟
تعتبر المضخة ثاني أكثر الآلات انتشاراً بعد المحرك الكهربي وهي آلة ميكانيكية تستخدم لزيادة الطاقة الهيدروليكية، وعادة تستخدم لرفع السوائل من مستوى منخفض إلى مستوى آخر أعلى من مستوى السحب.
وللمضخات أنواع كثيرة جداً لتنوع التطبيقات والاستخدامات، ويمكن تقسيم المضخات كما في المخطط التالي:
استخدامات المضخات:
تدخل المضخات في العديد من الصناعات والمجالات لتخدم الأنظمة التالية:
1- شبكات المياه والري والصرف الصحي
2- نقل البترول من مواقع الإنتاج لشركات التكرير
3- نقل المنتجات البترولية داخل شركات التكرير بين الوحدات
4- نقل المياه لأنظمة التبريد وأنظمة انتاج البخار (الغلايات)
5- عمليات حقن الكيماويات اللازمة للمعالجة بكميات دقيقة محسوبة
6- توليد ضغوط عالية جداً للمياه لتستخدم في عمليات تنظيف انابيب المبادلات الحرارية على سبيل المثال.
أنواع المضخات:
تنقسم المضخات الى نوعين رئيسيين هما:
1- مضخات الضغط الديناميكي DYNAMIC PUMPS
2- المضخات الإيجابية POSITIVE PUMPS
والفرق الأساسي بين النوعين ان النوع الأول يمكن ان يعطي قيم مختلفة للتصرف بين الصفر وحد اقصى محدد مع دورانها بسرعة ثابتة وذلك باستخدام محبس على ماسورة الطرد بينما المضخات الإيجابية تعطي تصرف ثابت إذا دارت بسرعة ثابتة وعلى هذا إذا وضع محبس على ماسورة الطرد لمضخة إيجابية فإنه يكون عديم الفائدة إلا انه إذا أغلق تماماً بطريق الخطأ فإنه يؤدي إلى احتراق موتور التشغيل أو إلى كسر أضعف جزء في خط الانابيب.
ويجب فهم هذا الفرق جيداً لأن مضخات الضغط الديناميكي يمكن أن تبدأ في الدوران وخط الطرد مغلق تماماً ثم يتم فتحه تدريجياً بينما المضخات الإيجابية يجب أن تبدأ في الدوران بينما خط الطرد مفتوح تماماً (وذلك في حالة وجود محبس في خط الطرد).
مقارنة بين مضخات الضغط الديناميكي والمضخات الإيجابية:
1- مضخات الضغط الديناميكي:
هي أكثر الأنواع شيوعاً ويمكن استخدامها مع معظم السوائل، وتقسم إلى مضخات طاردة مركزية ومضخات مروحية وفي النوع الأول يكون السريان في اتجاه نصف قطري أي من المركز الى الخارج بينما في النوع الثاني يكون السريان في اتجاه محور المضخة، ويلاحظ ان التصرف يزداد في المضخات المروحية عنها في الطاردة المركزية بينما يزيد الضغط الناتج في المضخات الطاردة المركزية عنها في المحورية.
المضخات الطاردة المركزية CENTRIFUGAL PUMPS:
تتكون المضخة المطاردة المركزية من أجزاء رئيسية كما موضحة بالشكل التالي وهي:
حيث أن المضخة الطاردة المركزية يمكن أن تعطي قيم مختلفة للتصرف بين صفر وحد اقصى معين فإنه من المعتاد أن تعطي الشركات المنتجة للمضخات مجموعة من المنحنيات في كتالوجات المضخات تسمى منحنيات الأداء (PERFORMANCE CURVES) وهي تمثل العلاقة بين التصرف وباقي المتغيرات الخاصة بالمضخة مثل الضغط والكفاءة والقدرة المستهلكة.
والمضخات الطاردة المركزية يمكن ان تكون مرحلة واحدة (SINGLE STAGE PUMP) أو متعددة المراحل (MULTI STAGE PUMP) وفي المضخة المتعددة المراحل تعطي كل المرحلة الواحدة مضروباً في عدد المراحل وتختلف قيم الكفاءة للمضخات جيدة التصميم بين 70% إلى 75% وللمضخات متعددة المراحل تقل الكفاءة بمقدار يتراوح بين 2 و 3% عن المضخات ذات المرحلة الواحدة.
أنواع المضخات الطاردة المركزية CENTRIFUGAL PUMP STYLES:
1) حسب فتحة سحب المروحة:
ويطلق ذلك على المروحة فتسمى المضخة (مفردة السحب) إذا كان السائل يدخل لها من ناحية واحدة فقط أما إذا كان السائل يدخل لها من الناحيتان فتسمى المروحة (ثنائية السحب).
2) حسب أنواع الغلاف:
الغلاف المصمت SOLID CASING:
تطلق كلمة الغلاف المصمت على جسم المضخة التي يكون مسار السائل المندفع خلال المروحة وحتى فتحة الطرد يمر في جسم واحد ويكون هذا النوع في المضخات الطاردة المركزية ذات المرحلة الواحدة.
الغلاف المشقوق أفقياً HORIZONTAL SPLIT CASING:
يلاحظ أن كلاً من فتحتي السحب والطرد في النصف السفي، ويجري الكشف عليها ببساطة وذلك عن طريق خلع النصف العلوي ورفع الأجزاء الدوارة دون اعتراض الفتحات أو المواسير أو جسم المضخة، وينتشر هذا الطراز عموماً بين أنواع المضخات مزدوجة الشفط (السحب) أو المضخات متعددة المراحل.
الغلاف البرميلي BARELL CASING:
وهذا الطراز مصمم لتداول الزيوت مرتفعة درجة الحرارة، وعمليات تقطير البترول ذات المراحل المتعددة، ونجد ان الغلاف عبارة عن برميل اسطواني من الفولاذ وسمكة كبير، بينما تكون ممرات السائل بين المراحل المتعددة عن طريق مجرى الحلقات المجمعة بالاسطوانة، وتكون فتحات السحب والطرد اعلى الأسطوانة في طرفين متعاكسين، ومن الممكن ان يكون بالغلاف مزدوجاً لحماية عامل التشغيل عند تداول كيماويات مركزة قوية، ومن أمثلة ذلك نجد مضخة مزدوجة الغلاف تستخدم لمداولة الصودا الكاوية، ويكون لها الغلاف داخلي من النيكل الخالص والغلاف الخارجي من الحديد الزهر.
3) حسب وضع عمود الإدارة:
تصمم بعض المضخات بحيث يكون عمود الإدارة رأسياً وتسمى المضخة في هذه الحالة مضخة رأسية VERTICAL PUMP وبعض المضخات يكون عمود الإدارة افقياً وتسمى المضخة في هذه الحالة مضخة افقية HORIZONTAL PUMP.
4) حسب عدد المراحل:
المضخة الطاردة المركزية اما تكون (مفردة المرحلة)، أي لها مروحة واحدة، أو (متعددة المراحل) فلها مروحتان أو أكثر في " غلاف " واحد، ويتم ترتيب المراوح حتى يكون طرد المروحة الأولى " المرحلة الأولى " هي سحب المروحة الثانية " المرحلة الثانية " أو التي تليها وهكذا والهدف من هذه المضخات هو الحصول على ضغوط عالية مع التصرف العالي والتي تتميز بها المضخات الطاردة المركزية.
2- مضخات الضغط الإيجابي POSITIVE DISPACEMENT PUMPS:
المضخة الإيجابية عبارة عن حجم معين يملاً ويفرغ عدد من المرات حسب سرعة دوران المضخة لذلك فإن جميع المضخات الإيجابية تعطي تصرف ثابت عند سرعة ثابتة.
وتتميز المضخات الإيجابية عن مضخات الضغط الديناميكي بالآتي:
1) ضغطها عالي جداً ولكن تصرفها أقل بكثير من مضخات الضغط الديناميكي.
2) تعطي قيم تصرف ثابتة بالنسبة للزمن لذلك تستخدم في حقن الكيماويات.
3) يمكن لها نقل السوائل شديدة اللزوجة كما في المضخات الحلزونية.
4) تعطي ضغوط عالية جداً كما في المضخة المكبسية PLUNGER PUMP لتستخدم في دوائر الهيدروليكية كما في الأوناش.
وللمضخات الإيجابية قسمين رئيسيين:
- مضخات ذات حركة ترددية RECIPROCATING PUMPS:
وهي مضخات تعتمد على الحركة الترددية في السحب والطرد وذلك عن طريق مكسب كما في المضخات المكبسية او غشاء مرن كما في المضخات الغشائية.
- مضخات ذات حركة دورانية ROTARY PUMPS:
وهي مضخات تعتمد على الحركة الدورانية في سحب السائل إلى حجم داخل المضخة وبتناقص هذا الحجم مع دوران الجزء الدوار داخل المضخة حتى يتم طرد السائل في خط الطرد بضغط اعلى من السحب مثل المضخة الترسية والمضخة ذات اللقم المنزلقة والمضخة الحلزونية.
كيفية إدارة المضخات:
هناك طرق عديدة لإدارة المضخات وهي كالتالي:
1- المحرك الكهربائي
2- التربينات البخارية
3- محركات الاحتراق الداخلي (ديزل – غاز – جازولين)
4- التربينات الغازية
1- المحرك الكهربائي:
للمحرك الكهربائي نوعين رئيسيين هما " المحرك ذو التيار المتردد، ومحرك ذو التيار المستمر "، ونظرية عمل الاثنان هو تحويل الطاقة الكهربية إلى طاقة ميكانيكية وذلك عن طريق توليد مجال كهرومغناطيسي بين ملفات الجزء الثابت من الموتور والجزء الدوار وذلك بعد توصيلهم بالكهرباء.
2- التربينات البخارية:
التربينة البخارية عبارة عن محرك يقوم بتحويل الطاقة الحرارية المجودة في البخار الى طاقة ميكانيكة متمثلة في دوران العمود الخاص بالتربينة بعد تسليط البخار على ريش مراوح التربينة.
3- محركات الاحتراق الداخلي (ديزل – غاز – جازولين):
عندما يتوفر الوقود فإنه تستخدم محركات الاحتراق الداخلي في إدارة المضخات وذلك في التطبيقات الآتية:
1) أعمال الري
2) مضخات مكافحة الحريق
3) مضات الضغط العالي اللازمة لتنظيف انابيب المبادلات الحرارية
4) المضخات الكبيرة التي تحتاج لقدرة ميكانيكية عالية
4- التربينات الغازية:
وهي آلة تقوم بسحب كميات كبيرة جداً من الهواء الجوي بواسطة ضاغط محوري متعدد المراحل AXLAL FLOW COMPRESSOR يخلط هذا الهواء المضغوط مع الغز في غرفة الاحتراق COMBUSTION CHAMBER ليتم الحريق وينتج عنه غازات بها طاقة عالية جداً وذلك لارتفاع درجة حرارتها وضغطها وتتجه هذه الغازات إلى التربينة لتحركها بسرعة عالية ومكسباً التربينة قدرة ميكانيكية عالية جداً.
وتتميز التربينات الغازية بتنوع قدراتها وسرعاتها لإدارة المضخات في التطبيقات الاتية:
1) لضخ خام البترول في الانابيب من مواقع الإنتاج للموانئ او التخزين او التكرير وذلك لسهولة تركيبها وتنوع سرعاتها وبالتالي تنوع الضغط والتصرف الناتج عنها
2) محطات ضخ الماء في آبار البترول WATER FLOOD
المضخات اليدوية:
المضخات اليدوية من أقدم المضخات التي استخدمها الانسان وبخاصة لرفع المياه الجوفية من الآبار وهي عبارة عن مضخة ترددية وما زال هذا النوع يستخدم حتى الآن أما التطبيقات الحديثة للمضخات اليدوية فهي المضخات المحمولة PORTABLE PUMPS التي تستعمل في سحب السوائل والكيماويات والزيوت من البراميل DRUMS وهي مضخات من نوع المضخات الدورانية ROTARY PUMPS كالمضخة الترسية والمضخة ذات الريشة المنزلقة او المضخة ذات اللقم.
End of Topic
(إيجاد)
(اطّلِع، تعرف، تعلم، درب عقلك، طور من نفسك، زِد معرفتك، كُن على معرفة، فالمعرفة بين يديك)
أهلاً ومرحباً بكم في | إيجاد | تسعدنا آرائكم ومشاركتكم معنا دائماً، فتشاركونا بآرائكم وتعليقاتكم التي تدفعنا إلى مزيداً من العطاء وإيجاد المعرفة