پایان نامه بررسی عملکرد توربو پمپ ها

مقدمه:

. . با توجه به نفوذ روز افزون سيستم هاي هيدروليکي در صنايع مختلف وجود پمپ هايي با توان و فشار هاي مختلف بيش از پيش مورد نياز است . پمپ به عنوان قلب سيستم هيدروليک انرژي مکانيکي را که توسط موتورهاي الکتريکي، احتراق داخلي و … تامين مي گردد به انرژي هيدروليکي تبديل مي کند. در واقع پمپ در يک سيکل هيدروليکي يا نيوماتيکي انرژي سيال را افزايش مي دهد تا در مکان مورد نياز اين انرژي افزوده به کار مطلوب تبديل گردد.

فصل اول درموردتقسیم بندی پمپ هاوآشنایی با انواع پمپ های جابه جایی مثبت وکاربردهای آن ومقایسه پمپ های دینامیکی وجابه جایی مثبت می باشد.فصل دوم به توضیح درموردتوربوپمپ ها،اجزای اصلی آنها،مثلث سرعت،منحنی مشخصه ،بررسی پدیده کاویتاسیون،قوانین تشابه پمپها وسری وموازی بستن آنها ،بررسی خوردگی درتوربوپمپ هاودرنهایت آشنایی مختصری درموردپمپ های کاربردی درصنعت پرداخته شده است.

واژه هیدرولیک به عنوان علم عبورمایعات ازلوله ها تعریف شده است بیشترتئوری هایی که برای پمپ هیدرولیک به دست آمده است به عنوان سیال واسطه ازآب استفاده کرده اند که این به معنای عدم استفاده ازسایرمایعات نیست.

مشخصات هیدرولیکی مدارهای مختلف وهمچنین خصوصیات فیزیکی وشیمیایی سیال از نظرویسکوزیته، وزن مخصوص، درجه حرارت، خورندگی ،وجوداجسام ناخالص وگازهای همراه باسیال وسرانجام مقدارحجم عبوری سیال ازپمپ درواحدزمان وفشار سبب شده تاانواع پمپ هاباساختمان وطرزکارمختلف ساخته وتولیدشود.

پمپ ها در صنعت هيدروليک به دو دسته کلي تقسيم مي شوند :

1- پمپ ها با جا به جايي غير مثبت ( پمپ های ديناميکي)

2- پمپ های با جابه جايي مثبت

پمپ ها با جا به جايي غير مثبت : توانايي مقاومت در فشار هاي بالا را ندارند و معمولا به عنوان انتقال اوليه سيال از نقطه اي به نقطه ديگر به کار گرفته مي شوند. بطور کلي اين پمپ ها براي سيستم هاي فشار پايين و جريان بالا که حداکثر ظرفيت فشاري آنها به psi   250 تاpsi  3000 محدود مي گردد مناسب است. ازمعایب این پمپ ها میتوان به عدم پمپاژسیالات با ویسکوزیته بالا اشاره کردکه البته ازنظراقتصادی هم مقرون به صرفه نیست.پمپ هاي گريز از مرکز (سانتريفوژ) و محوري نمونه کاربردي پمپ هاي با جابجايي غير مثبت مي باشدکه درشکل زیرنشان داده شده است.

.

پمپ هاي با جابجايي مثبت : در اين پمپ ها به ازاي هر دور چرخش محور مقدار معيني از سيال  به سمت خروجي فرستاده مي شود و توانايي غلبه بر فشار خروجي و اصطکاک را دارد . اين پمپ ها مزيت هاي بسياري نسبت به پمپ هاي با جابه جايي غير مثبت دارند مانند ابعاد کوچکتر ، بازده حجمي بالا ، انعطاف پذيري مناسب و توانايي کار در فشار هاي بالا وهمچنین پمپاژسیالات باویسکوزیته بالااست.

.

پمپ ها با جابه جايي مثبت از نظر ساختمان :

1-پمپ های رفت وبرگشتی

2-پمپ های دوار

پمپ های دواربه پمپ های زیرتقسیم بندی می شوند:

1-پمپ های دنده ای

2-پمپ های یره ای

3-پمپ های گوشواره ای

4-پمپ های پیچی

پمپ هاي دنده اي   (Gear Pump)

اين پمپ هاساده ترین نوع پمپ دوارمی باشد به دليل طراحي آسان ، هزينه ساخت پايين و جثه کوچک و جمع و جور در صنعت کاربرد زيادي پيدا کرده اند . ولي از معايب اين پمپ ها مي توان به کاهش بازده آنها در اثر فرسايش قطعات به دليل اصطکاک و خوردگي و در نتيجه نشت روغن در قسمت هاي داخلي آن اشاره کرد. اين افت فشار  بيشتر در نواحي بين دنده ها و پوسته و بين دنده ها قابل مشاهده است.پمپ های دنده ای امکان پمپاژ سیال باویسکوزیته های مختلف وبافشارورودی متفاوت رادارندبه علاوه جریان درسیستم به آرامی وبدون ضربه (پالس)برقرارمی شود.

پمپ ها ي دنده اي :

1- دنده خارجی External Gear Pumps

2– دنده داخلی Internal Gear Pumps

3- گوشواره ای  Lobe Pumps

4- پيچی  Screw Pumps

1- دنده خارجي :

در اين پمپ ها يکي از چرخ دنده ها به محرک متصل بوده و چرخ دنده ديگر هرزگرد مي باشد.دندانه های چرخ دنده های درگیر باهم دریچه های ورودی وخروجی پمپ را نسبت به هم آب بندی میکند. با چرخش محور محرک و دور شدن دنده هاي چرخ دنده ها از هم با ايجاد خلاء نسبي روغن به فضاي بين چرخ دنده ها و پوسته کشيده شده و به سمت خروجي رانده مي شود.بایدتوجه کردکه آب بندی بین دندانه های دو چرخ دنده به روغن اجازه نمی دهد که ازوسط پمپ عبور کرده وبه قسمت ورودی پمپ برگردد.

سرعت پمپ های کوچک 1750تا3450 دوردردقیقه است وبرای پمپ های بزرگتر وسیال چسبنده ترسرعت کاهش می یابدبا توجه به این که  لقي بين پوسته و دنده ها در اينگونه پمپ ها حدود (0.025 mm) مي باشدکنترل برروی جریان سیال به سادگی صورت می گیردوهمین عامل دلیل استفاده این پمپ ها درانتقال سیالات حساس وگران شده است .جنس قطعات پمپ دنده ای باتوجه به نوع سیال انتخاب می شود.جنس دنده ها معمولا ازفولادزنگ نزن وبوش هاوآب بندمکانیکی ازجنس برنزانتخاب می شود.

2– دنده داخلي :

دراین پمپ هادنده هاازداخل بایکدیگردرگیرهستندویک عضوهلال گونه فضای خالی بین دودنده غیرهم محورراپرکرده سیال پس ازمحبوس شدن درفضای دنده هابه جلورانده می شود.اين پمپ ها بيشتر به منظور روغنکاري و تغذيه در فشار هاي کمتر از  psi1000  استفاده مي شود ولي در انواع چند مرحله اي دسترسي به محدوده ي فشاري در حدود psi 4000نيز امکان پذير است. کاهش بازدهي در اثر سايش در پمپ هاي  دنده اي داخلي بيشتر از پمپ هاي دنده اي خارجي است.

3- پمپ هاي گوشواره اي  :

اين پمپ ها  از خانواده پمپ هاي دنده اي هستند که آرام تر و بي صداتر از ديگر پمپ هاي اين خانواده عمل مي نمايد زيرا هر دو دنده آن داراي محرک خارجي بوده و دنده ها با يکديگر درگير نمي شوند. اما به خاطر داشتن دندانه هاي کمتر خروجي ضربان بيشتري داردوجریان به آرامی جریان پمپ های دنده ای نیست ولي جابه جايي حجمي بيشتري نسبت به ساير پمپ هاي دنده اي خواهد داشت.این پمپ برای پمپاژ گستره وسیعی ازسیالات چسبنده ومحلول هااستفاده می شود.

4- پمپ هاي پيچي:

پمپ پيچي يک پمپ دنده اي با جابه جايي مثبت و جريان محوري بوده که در اثر درگيري سه پيچ دقيق (سنگ خورده) درون محفظه آب بندي شده جرياني کاملا آرام ، بدون ضربان و با بازده بالا توليد مي کند. دو روتور هرزگرد به عنوان آب بندهاي دوار عمل نموده و باعث رانده شدن سيال در جهت مناسب مي شوند.حرکت آرام بدون صدا و ارتعاش ، قابليت کار با انواع سيال ، حداقل نياز به روغنکاري ، قابليت پمپاژ امولسيون آب ، روغن و عدم ايجاد اغتشاش زياد در خروجي از مزاياي جالب اين پمپ مي باشد.پمپ های پیچی قادربه کارکردن درسرعت های بالاحدودrpm7000هستند.

پمپ های سه پیچی بزرگترین طبقه بندی پمپ های چندپیچی درسرویس های امروزی هستند.عمدتابرای روغن کاری ماشین آلات –بالابرهای هیدرولیکی-انتقال سوخت مایع وسرویس های سوخت پاش-تامین نیروی ماشین آلات هیدرولیک وهم چنین درپروسه های پالایشگاهی برای دماهای بالاترفرآورده های چسبنده مثل:آسفالت-انتهای برج خلاوسوخت های مایع رسوبی مورد استفاده قرارمی گیرند.

پمپ های سه پیچی هم چنین در سرویس خط لوله نفت خام علاوه برجمع آوری-تقویت و بارگیری شناورهای کوچک باری وکشتی ها به شکل گسترده ای مورداستفاده قرار می گیرند.این پمپ ها درمحفظه های موتورموجوددراکثرمخازن یگان دریایی وبسیاری از کشتی های جنگی در سراسردنیا معمول ومتداولند.

پمپ هاي پره اي :

به طور کلي پمپ هاي پره اي به عنوان پمپ هاي فشار متوسط ودرقیمت هایی کم تولیدودر صنايع مورد استفاده قرار مي گيرنددرضمن توانایی پمپاژگازهارانیزدارند. سرعت آنها معمولا از  rpm 1200تا  rpm 1750بوده و در مواقع خاص تا  rpm  2400نيز ميرسد. بازده حجمي اين پمپ ها%85 تا %90 است اما بازده کلي آنها به دليل نشت هاي موجود در اطراف روتور پايين است ( حدود% 75 تا%80  ). عمدتا اين پمپها آرام و بي سر و صدا کار مي کنند ، از مزاياي جالب اين پمپ ها اين است که در صورت بروز اشکال در ساختمان پمپ بدون جدا کردن لوله هاي ورودي و خروجي قابل تعمير است. ازآن جاکه درپمپ های پره ای تماس فلزبافلز وجودندارداین پمپ هامیتوانندکاربردمناسبی دربعضی شرایط(ذرات جامدهمراه باسیال)داشته باشند.این پمپ هابرای سیالات ویسکوزیته کم مناسب هستند.

دوقسمت اصلی این پمپ عبارتند از:بدنه وروتور.پره ها در شیارهای روتورجای گرفته اندودراین شیارهابه صورت شعاعی می لغزند.باگردش روتورپره هابه دلیل نیروی گریزازمرکزبه دیواره پمپ می چسبندروتورنسبت به بدنه پمپ به صورت خارج ازمرکزقرارگرفته است  فضاي بين روتور و رينگ بادامکي در در نيم دور اول چرخش محور ، افزيش يافته و انبساط حجمي حاصله باعث کاهش فشار و ايجاد مکش مي گردد، در نتيجه سيال به طرف مجراي ورودي پمپ جريان مي يابد. در نيم دور دوم  با کم شدن فضاي بين پره ها سيال که در اين فضاها قرار دارد با فشار به سمت خروجي رانده مي شود.

پمپ هاي پره اي که قابليت تنظيم خروج از مرکز را دارند مي توانند دبي هاي حجمي متفاوتي را به سيستم تزريق کنند به اين پمپ ها ، جابه جايي متغيير مي گويند. به خاطر وجود خروج از مرکز محور از روتور(عدم تقارن) بار جانبي وارد بر ياتاقان ها افزايش مي يابد و در فشار هاي بالا ايجاد مشکل مي کند.

پمپ های رفت وبرگشتی:

پمپ هاي پيستوني:

این پمپ هاجزء پمپ های رفت وبرگشتی هستنداساس کاراین پمپ هابرحرکت یک پیستون درون سیلندراست که حرکت دریک جهت موجب مکش سیال ودرجهت دیگرموجب رانش یاتخلیه سیال میشود.مشخصه عمومی این پمپ هادرتوزیع تقریباثابت دبی درسرعت ثابت است .

پمپ هاي پيستوني با دارا بودن بيشترين نسبت توان به وزن، از گرانترين پمپ ها هستند و در صورت آب بندي دقيق پيستون ها مي تواند بالا ترين بازدهي را داشته باشند. معمولا جريان در اين پمپ ها بدون ضربان بوده و به دليل عدم وارد آمدن بار جانبي به پيستونها داراي عمر طولاني مي باشند، اما به خاطر ساختار پيچيده تعمير آن مشکل است.

فهرست

پایان نامه بررسی عملکرد توربو پمپ ها