کیفیت پمپ سانتریفیوژ

کیفیت تولید پمپ های سانتریفیوژ چگونه تعیین می‌شود؟

کیفیت تولید پمپ های سانتریفیوژ (گریز از مرکز) بسته به عوامل مختلفی مانند سازنده، مواد مورد استفاده، مشخصات طراحی و فرآیندهای تولید می‌تواند متفاوت باشد. به طور کلی، پمپ های گریز از مرکز با استانداردهای کیفی بالایی تولید می‌شوند، زیرا به طور گسترده در صنایعی مانند مواد شیمیایی، پتروشیمی، مواد غذایی و آشامیدنی و تصفیه آب مورد استفاده قرار می‌گیرند، جایی که قابلیت اطمینان و کارایی بسیار مهم است. در ادامه این نوشتار با عوامل کیفیت پمپ سانتریفیوژ همراه شما خواهیم بود.کیفیت پمپ سانتریفیوژ

سازندگان معمولاً از متریال با کیفیت بالا مانند فولاد ضد زنگ، چدن و برنز استفاده می‌کنند تا اطمینان حاصل کنند که پمپ‌ها می‌توانند در برابر سیالات خورنده و ساینده که برای کارکردن آنها طراحی شده‌اند، مقاومت کنند. آنها همچنین از تکنیک های پیشرفته تولید، از جمله طراحی به کمک کامپیوتر (CAD) و ماشینکاری کنترل عددی کامپیوتری (CNC) استفاده می‌کنند تا اطمینان حاصل کنند که پمپ ها با مشخصات دقیق ساخته شده‌اند.

علاوه بر این، اکثر پمپ های گریز از مرکز در طول تولید تحت آزمایش های دقیق و روش های کنترل کیفیت قرار می‌گیرند تا اطمینان حاصل شود که استانداردهای صنعت و نیازهای مشتری را برآورده می‌کنند. این تست ها ممکن است شامل تست عملکرد هیدرولیک، تست فشار و آنالیز ارتعاش باشد.

به طور کلی، کیفیت تولید پمپ های سانتریفیوژ به طور کلی بالا است، اما مهم است که یک سازنده معتبر انتخاب کنید و قبل از خرید یک پمپ، مشخصات و داده های عملکرد آن را به دقت ارزیابی کنید تا اطمینان حاصل کنید که نیازها و نیازهای خاص شما را برآورده می‌کند.

مقاله مرتبط: پمپ سانتریفیوژ یا پمپ گریز از مرکز چیست؟

معرفی کیفیت تولید پمپ های سانتریفیوژ

گستردگي انواع پره ها، ديفيوزرها و حلزوني هاي مورد استفاده در صنعت، با توجه به شكل پيچيده شان، به استفاده از روش هاي متعدد ريخته گري منجر مي‌شوند. معمولا اجزاي ريخته گري انحراف هاي ابعادي قابل تصوري نسبت به نقشه ي مربوطه دارند. دليل اين انحراف، انقباض غير يكسان قطعه ي ريخته گري شده در هنگام سرد شدن، جابجايي مدل و تلورانس هاي قالب و قطعه است. علاوه بر اين به دليل مقياس گذاري مقداري اتلاف در متريال به وجود مي‌آيد. اين مشكل هنگام ساخت مدل با در نظر گرفتن مقدار كمي لقي مرتفع مي‌شود.

هد و بازده پمپ به طرز قابل ملاحظه ای به كيفيت سطح، دما، متريال مورد استفاده، نحوه ي قالبگری و شستشو و روكش ريخته گری وابسته است. تلرانس هاي ريخته گري اجزای هيدروليكی پمپ فاكتور بسيار مهمي در رسيدن به مشخصه هاي مورد نظر پمپ است. تلورانس ابعادی و هندسی روي بازده، ارتعاشات و نويز، ترك خوردگي پره و ميزان ريسك آسيب هاي احتمالي ناشي از كاويتاسيون موثرند. براي دامنه ي عملكرد خارج از بازگردش بارجزئي روش تعيين كمي (مقداري) مناسبي جهت بررسي تاثير تلورانس هاي مختلف روي مشخصه هاي پمپ وجود دارد كه در حوصله ي اين مقاله نيست.

کیفیت و دقت تعيين شده براي مشخصه هاي پمپ سانتریفیوژ ناچارا منجر به ماكزيمم انحراف مجاز (در محدوده ي نامعيني هاي چنين محاسباتي) در پهناي خروجي پره، زواياي پره و مساحت گلويي كلكتور مي‌شود. در مقابل، تخمين تاثير انحراف هندسه از هندسه ي اصلي بر پره ها و يا سطح مرودينالي چندان ساده نيست.

مقاله مرتبط: تلرانس‌ گذاری هندسی و ابعادی

کلاس کیفیت پمپ سانتریفیوژ

از آنجا كه دقت بالاتر به معناي استفاده از روش هاي پر هزينه تر ريخته گري و در نتيجه زمان اضافي در روكش كردن است، تلورانس ها با توجه به كاربرد پمپ انتخاب مي‌شوند. به همين منظور سه كلاس كيفيت پمپ سانتریفیوژ در جدول تلرانسی ذیل معرفي شده است. در نظر گرفتن نكات زير در كنار اين جدول ضروري است:

در سرعت مخصوص هاي كم مساحت گلويي ديفيوزر يا حلزوني با تلورانس هاي كم و در سرعت مخصوص هاي زياد تلورانس پره بسيار مهم است.
سرعت u2 يا هد در هر طبقه ي پمپ به عنوان مقياسي براي بارهاي پايا و نيروهاي هيدروليكي تحريك پايا اندازه گيري مي‌شود.
سرعت جانبي u1 به عنوان مقياسي براي آسيب هاي ناشي از كاويتاسيون اندازه گيري مي‌شود.
توان مصرفي به عنوان معياري از انرژي و هزينه ي نگهداري پمپ و همچنين تحريكات نويز و ارتعاشات اندازه گيري مي‌شود. زيرا در بار جزئي توان بازگردش تماما تبديل به آشفتگي مي‌شود.

هركدام از اين ضوابط با توجه به كاربرد و شرايط و نيازمندي هاي غالب مي‌تواند عامل تعيين كننده اي براي كلاس كيفيت باشد.

اين نكته حائز اهميت است كه هركدام از اين ضوابط مستقل از سايرين ارزيابي شود. سخت گيرانه ترين ضابطه يا نيازمندي استفاده شده كلاس کیفیت تولید پمپ های سانتریفیوژ را تعيين مي‌كند. مثلا اگر نياز به محدوديت زياد در ارتعاشات وجود داشته باشد و از آن طرف تلورانس هاي نسبتا بزرگي روي منحني هاي عملكرد به كار گرفته شده باشد و حتي توان مصرفي پمپ بسيار پايين باشد، كلاس كيفيت بالايي بايد انتخاب شود.

جدول تلرانسی کلاس کیفیت پمپ سانتریفیوژ

كلاس كيفيت		G1	G2	G3
تلورانس Q_g, H_g , η با توجه به ISO 9906	tQ	±5%	±8%	±9%	تلورانس دبي
	tH	±3%	±5%	±7%	تلورانس هد
	t_P	+4%	+8%	+9%	تلورانس توان مصرفي
	t_	0(-3%)	-5%	-7%	تلورانس بازده
API 610	vu	3	–	–	mm/s (RMS)	ارتعاشات
ISO 10816 7	v_u	3	3.7	5.6	mm/s (RMS)	ارتعاشات
خروجي	u2	>90	40-90	<40	m/s	سرعت جانبي
ورودي	u₁	>50	15-50	<15	m/s	سرعت جانبي
هد	H_st	>400	80-400	<80	m	هد در هر طبقه BEP در
توان	P	>3000	300-3000	<300	kW	توان مصرفي
پارامتر		تلورانس			وسيله اندازه گيري	مهم براي
پهناي خروجي پره	b2	±2.5%	±3.5%	±5%	لغزش سنج	هد پايداري تحريك ارتعاشات
فاصله ي پره ها در خروجي	^a2	±2.5%	±3.5%	±5%	كوليس، ديسك دايروي
زاويه ي خروجي		±4%	±7%	±10%	گيج، ماشين اندازه گيري مختصات
زاويه ي ورودي		±1°	±2°	±3°	گيج، ماشين اندازه گيري مختصات	طول حفره NPSH_i NPSH₃
فاصله ي پره ها در ورودي	^a1	±3%	±4%	±6%	كوليس، ديسك دايروي	NPSH₃ Q>Q_SF در
پروفيل ورودي		±4%	±8%	‐	گيج پروفيل	NPSHi
پروفيل خروجي		±5%	±10%	‐	گيج پروفيل	هد نوسانات فشار
ضخامت پره	e	±7%	±10%	±15%	لغزش سنج، كوليس	هد تنش
مساحت گلويي ديفيوزر يا حلزوني	A3q	±5%	±7%	±10%	كوليس، ديسك دايروي، گيج	دبي حجمي در BEP بازده هد shut-off پايداري
فاصله ي پره	^a3	±5%	±7%	±10%
پهنا	^b3	±5%	±7%	±10%

مقاله مرتبط: هیدرولیک

توضیحات جدول تلرانسی کلاس کیفیت پمپ سانتریفیوژ

در جدول بالا تلورانس هاي هندسي براي سه كلاس كيفيت پمپ سانتریفیوژ مختلف ليست شده است. از اين جدول نكات زير قابل برداشت است:

اطلاعات داده شده تنها براي کیفیت پمپ هاي سانتریفیوژ شعاعي و نيمه محوري با سرعت مخصوص كمتر از 150 صادق است و قابل استفاده براي پمپ هاي جريان محوري نمي‌باشد
ابعاد ماشين كاري شده (مثل قطر خارجي پره) در جدول مذكور بيان نشده است. زيرا دقت ماشين كاري كمتر از چند دهم ميليمتر است.
از آنجا كه زاويه ي خروجي پره (β ) در دامنه ي گسترده اي تغيير مي‌كند، تلورانس آن نيز به صورت درصدي و نه به صوزت درجه بيان مي‌شود. از آن طرف زاويه ي β در دامنه ي كوچكي تغيير مي‌كند و از همين رو در واحد درجه بيان شده است.
تلورانس پهناي خروجي پره 2b، به ميانگين تمامي كانال ها به علاوه ي اختلاف بين هر كانال كه در تحريك ارتعاشات (بالانس هيدروليكي) حائز اهيمت است، اعمال مي‌شود. به دليل تغييرات قابل ملاحظه ي پهناي خروجي در هر گام (مخصوصا در پمپ هايي با تعداد پره ي كم)، اين تلورانس ميانگين انحراف در كانال هاي مشابه است.
تاثيرات تلورانس هاي ريخته گري هم به اين تلورانس ها اضافه مي‌شود يا آن را جبران مي‌كند. به همين دليل مقادير تلورانس داده شده بايد به عنوان مقادير تقريبي شمرده شوند. به طور مثال، اگر زاويه ي خروجي خيلي كوچك و پهناي پره در خروجي خيلي بزرگ باشد، هنوز هم با استفاده از اين تلورانس ها مي‌توان مقدار تقريبي را لحاظ كرد.

ادامه

براي مقادير بزرگ Hst يا P همواره بايد به انحرافات دو پارامتر β و 2b از يك كانال به كانالي ديگر در هر گام توجه اكيد شود. مقادير انحرافات بايد آنقدر كوچك باشند كه مانع بروز ارتعاشات در پمپ شود.
اگر قطعات بر طبق كلاس كيفيت استانداردي براي ريخته گري سفارش داده شده باشند، دامنه ي تلورانس ها در صورتي از آن استاندارد استنباط مي‌شود كه دامنه ي آن وسيع تر از دامنه ي جدول 1 نباشد.
در بعضي از موارد تلورانس هاي نامتقارن توصيه مي‌شود. مثلا براي2b ، 0 /%4 در صورتي كه هيچ حاشيه اي براي هد ارائه نشده باشد يا باز هم براي 2b ، %2 /0 تا از مشخصه هاي ناپايدار پرهيز شود. موارد مشابهي براي پارامترهاي β و 2a وجود دارد.
فاصله ي پره ها (2a) سرنخي پيرامون دقت موقعيت پره حين ريخته گري مي‌دهد. پهناي 1a در گلويي پره تاثير بسزايي روي منحني 3NPSH در دبي هاي بالا دارد.
اندازه گيري هاي مربوط به هندسه ي شرود جلو و پشت و پره ها و كانال هاي ديفيوزر نسبتا پيچيده است. اگر اين اندازه گيري ها به هيچ وجه بدون خرابي قطعه ممكن نيستند بايد از ماشين اندازه گيري مختصات و يا نمونه ها استفاده كرد. به همين دليل انحرافات از هندسه ي مورد نظر به سختي تشخيص داده مي‌شود. به همين دليل برآورده كردن تلورانس هاي داده شده در جدول 1 هيچ تضميني براي موفقيت نيست.
ارزيابي زبري هر پمپ با توجه به اصول تئوري قابل تعيين است. اين زبري وابسته به عدد رينولدز جريان و سايز پمپ است. مثلا براي آب داغ كمتر از روغن است. اطلاعات موجود در جدول 1 تقريبي از زبري مورد نياز است.

ادامه

براي سرعت هاي جانبي در ورودي بيش از 50 متر بر ثانيه تنها وجود حباب هاي خيلي ريز كاويتاسيون مورد قبول است. براي سرعت هاي جانبي در ورودي بيش از 75 متر بر ثانيه نبايد هيچ حبابي مشاهده شود. در اين حالت تطبيق دقيق با پروفيل ورودي پره بسيار حائز اهميت است. زيرا كوچكترين انحراف ياعث كاويتاسيون مي‌شود. تكنيك هاي مخصوص ماشينكاري غير قابل جشم پوشي توصيه شده عبارتند از:

- - سمباده زني دقيق ورودي پره با استفاده از نمونه پروفيل (نمونه انگشتي) و نمونه هايي براي سطح مكش (نمونه مخروطي)
  - ماشينكاري تخليه ي الكتريكي
  - عمليات فرزكاري NC و متعاقب آن سمباده زني جهت حذف اثرات ماشين كاري در نواحي غيرقابل دسترس.

يك پره ي توليد شده بايد تحت يك بررسي نهايي با نمونه قرار گيرد. در بعضي موارد بحراني، اپراتور براي اثبات بي كاويتاسيون كار كردن پمپ براي هر پره تست جداگانه اي با NPSHA مشخصي طلب مي‌كند تا كاويتاسيون را در ورودي مشاهده كند. اين امر نيازمند تستي جداگانه با هزينه ي بالاست.

تلورانس پروفيل ورودي پره داده شده در جدول بالا با توجه به انحراف ضخامت پره ي مورد نظر تعيين مي‌شود. مقادير داده شده در جدول تنها ميانگيني به عنوان نشانه است. واضح است كه هندسه ي پروفيل بايد ملايم و صاف و پايا باشد. لبه ي جلويي كم ضخامت كه با سطح مقعر پره ادامه مي‌يابد دليل جدايش جريان و كاويتاسيون است. به همين دليل پروفيل ورودي پره در سطوح مكش و فشار بايد محدب باشد تا از اثرات ناشي از برخورد جريان را كم كند.

دسته بندی کلاس کیفیت پمپ سانتریفیوژ

در ادامه به مرور 5 شكل مي‌پردازيم. شكل 1 تعريف كلاس هاي كيفيت بر اساس هد در هر طبقه ارائه شده است.

تعريف كلاس هاي کیفیت پمپ سانتریفیوژ بر اساس هد در هر طبقه

در شكل 2 تعريف كلاس هاي کیفیت پمپ سانتریفیوژ بر اساس سرعت در هر طبقه ارائه شده است.

در شكل 3 تعريف كلاس هاي كيفيت بر اساس توان در هر طبقه ارائه شده است.

شكل 4 يك نمونه ي مخروطي كه براي ارزيابي هندسه ي پره در ورودي به كار مي‌رود، نشان داده شده است. اين نمونه به عنوان سطح مقطع يك مخروط و سطح مكش طراحي مي‌شود. زاويه‌ي مخروط به گونه اي انتخاب شده است كه نمونه، پره را در زاويه ي حدود 90 درجه ملاقات كند.

در شكل 5 نمونه انگشتي نشان داده شده است.. نمونه ي انگشتي براي ارزيابي پروفيل لبه‌ي جلويي پره به كار مي‌رود.

جدول کلاس کیفیت اجزاي ريخته گري پمپ های سانتریفیوژ

جدول 2 حاوي نيازمندي هاي تكميلي كيفت اجزاي ريخته گري مي‌باشد كه رعايت آنها براي آن يكپارچگي اجزا به خوبي بازده و ارتعاشات كافي مي‌باشد. جهت جلوگيري از شكست ناشي از خستگي، براي پره ها يا انديوسر هايي با وظيفه ي سنگين ضخامت پره و شعاع پخ بين پره ها و شرود كافي بسيار حائز اهميت است.

كلاس	G1	G2	G3
شرود پره	ماشين كاري	ماشين كاري	ريخته گري¹
زبري (تست روگو- مشاهده)	N8	N8 to N9	N9 to N10
فرآيند ريخته گري براي پره و ديفيوزر	ريخته گري بسته هسته سراميكي	ريخته گري با كيفيت هسته سراميكي	ريخته گري ماسه اي
شعاع پخ	بررسي آن بسيار مهم است low notch effect	بررسي شود	به صورت بصري بررسي شود
تغييرات ضخامت شرود پره و كانال هاي هيدروليكي	بررسي آن بسيار مهم است به تحريك ارتعاشات توجه شود	ابعادي بررسي شود	به صورت بصري بررسي شود
بررسي ريخته گري پره و ديفيوزر	بررسي ترك سطحي² تست نفوذ رنگ	بازبینی بصري كانال هاي كامل (در صورت نياز از درون بين استفاده شود). سطح از باقيمانده هاي ماسه يا سرباره پاك شود.

اگر هيچ محدوديتي براي ارتعاشات در نظر گرفته نشده باشد.
بررسي ترك سطحي: اگر جنس قطعه مغناطيسي است، تست مغناطيسي و اگر جنس قطعه غير مغناطيسي باشد، تست نفوذ رنگ انجام شود.

مقاله مرتبط: بالانس استاتیکی و دینامیکی

جمع بندي

كلاس كيفيت مقياسي است كه با آن ميزان آناليز مهندسي و الزامات ساخت با توجه به كاربر پمپ و نيازمندي هاي مد نظر صاحب آن سنجيده مي‌شود.
ضوابط متعددي براي انتخاب كلاس كيفيت اعمال شده وجود دارد كه اين امكان را فراهم مي‌سازد كه به جنبه هاي مختلف تصميم گيري پرداخته شود.
سختگيرانه ترين ضابطه يا نيازمندي، كلاس كيفيت پمپ سانتریفیوژ را تعيين مي‌كند.