مهم ترین بخش سیستمهای آبیاری تحت فشار ، طراحی و انتخاب پمپ مورد نیاز است که عوامل و اطلاعات گوناگونی برای انتخاب آن اهمیت دارد. پمپ هایی جهت آبیاری تحت فشار به کار گرفته می شود که استاندارد باشد.
دبى و فشار مورد نیاز سیستم‌هاى آبیارى
در سیستم‌هاى آبیارى پمپ را طورى انتخاب مى‌کنیم که با توجه به شرایط کارى از نظر دبى و فشار بالاترین راندمان را داشته باشد. بنابراین اولین قدم این است که براى طراح مشخص شود چه مقدار دبى و با چه فشارى مورد نیاز است. معمولا سه نوع پمپ اصلی بیشترین کاربرد را در ایجاد فشار در سیستم های آبیاری بارانی و قطره ای دارند:
1- پمپ سانتریفوژ ساده Centrifugal Pumps:
پمپ گریز از مرکز افقی، محفظه حلزونی، یک طبقه، پروانه یکسر آویز، موتور جدا، تک مکشه مرکزی و از نظر ابعادی و عملکرد مطابق Din24255 می باشد. پروانه ی پمپ بالانس دینامیکی گردیده و محور آن به وسیله آب بند مکانیکی و یا نوار گرافیتی آب بندی می شود.
این پمپ ها طوری طراحی شده‌اند که روتور و پایه ی یاتاقان آن، به راحتی از طرف الکتروموتور بدون جدا کردن محفظه از سیستم لوله کشی ،قابل باز شدن می باشد.
موارد کاربرد پمپ گریز از مرکز (اتا)
انتقال آب برای مصارف کشاورزی
انتقال آب برای مصارف شهری و صنعتی
انتقال آب گرم تأسیسات گرمایش و سرمایش
مشخصات کلی پمپ های گریز از مرکز
قطر خروجی: 32 تا 300 میلیمتر
ظرفیت آبدهی: 5 تا 1800 متر مکعب در ساعت
ارتفاع: 5 تا 90 متر
فشار تست: 16 بار
2- پمپ های WKL فشار قوی یک یا چند طبقه
پمپ افقی گریز از مرکز فشارقوی با پروانه‌های بین یاتاقانی، موتور جدا، چند طبقه با محفظه های شعاعی (برش قائم) می باشد. هر طبقه توسط اورینگ یا واشر کاغذی آب بندی می شود.
طبقات بوسیله پیچ بست طبقات به همدیگر بسته می شوند. پایه‌های نگهدارنده ی پمپ به صورت یکپارچه با محفظه مکش و رانش، ریخته گری شده‌اند. نیروهای شعاعی و محوری وارد بر محور پمپ توسط دو عدد بلبرینگ گریس کاری شده که در دو طرف پروانه‌ها واقع شده‌اند، تحمل می شود.
مشخصات کلی پمپ های فشار قوی
قطر خروجی: 32 تا 200 میلیمتر
ظرفیت آبدهی: 2 تا 950 متر مکعب در ساعت
ارتفاع: تا 310 متر
درجه حرارت سیالات: با نوار گرافیت از 10- تا 110 درجه سانتیگراد
در آب بندی: با آب بند مکانیکی از 0/1 تا 140 درجه سانتیگراد
فشار تست: تا 40بار
3- پمپهای شناور :
پمپ شناور یک یا چند طبقه، تک مکشه، محفظه با برش شعاعی، مخصوص نصب عمودی. در مواردی بسته به تعداد طبقات و اندازه موتور می‌تواند به صورت افقی یا مایل نیز نصب شود.پروانه‌ها بصورت جریان شعاعی یا مختلط بوده و قابل تراش می باشند. محفظه طبقات پمپ های جریان شعاعی توسط بست طبقات و محفظه طبقات پمپ های جریان مختلط توسط پیچهای دوسر به همدیگر متصل می شوند. محفظه مکش بین موتور و پمپ توسط صافی مکش، پمپ را در مقابل ذرات درون آب محافظت می کند.پمپ ها معمولاً دارای سوپاپ یک طرفه می باشد.
موارد کاربرد پمپ شناور
انتقال آب تمیز یا حاوی کمی املاح در مصارف آبیاری
سیستمهای آبیاری بارانی
ایستگاههای تقویت فشار
تأمین آب اضطراری
مشخصات کلی پمپ شناور
قطر نامی سوپاپ : 2/1، 1 تا8 اینچ
ظرفیت آبدهی: 5 تا 650 متر مکعب در ساعت
ارتفاع: تا 300 متر
دمای آب مورد پمپاژ: تا 30 درجه سانتیگراد
در واقع مى‌بایست اول رابطه دبى و بار کل سیستم را تعیین نمود. بار کل سیستم به دو جزء تقسیم مى‌شود که عبارتند از:
- بار متغیر
- بار ثابت
بار متغیر سیستم تابع مقدار دبى است و عبارت است از افت سطح آب - اگر منبع آب چاه باشد - افت اصطکاک در لوله و اتصالات، فشار در محل خروجى صفر در نظر گرفته مى‌شود. در سیستم‌هاى آبیارى بارانى فشار آب ثابت نیست. در این حالت فشار در نقطه خروجى متغیر است زیرا نازل‌هاى آبپاش یک روزنه بوده و دبى خروجى از آن تابعى از فشار در نازل است. بار متغیر سیستم (hvar) عبارت است از:
(معادله ۱۰): hvar = Swell + hf + hp + v2 / (2g)
که در آن:
g= شتاب ثقل زمین، m/s2
hf = افت اصطکاک در لوله اصلى و اتصالات آن، m
hvar = بار متغیر سیستم، m
Swell = افت سطح آب در چاه، m
V= سرعت در بحرانى‌ترین نقطه سیستم، m/s
hp = بار فشار در بحرانى‌ترین نقطه سیستم توزیع، m
بار ثابت سیستم ربطى به مقدار دبى نداشته و عبارت است از اختلاف سطح استاتیکى آب و نقطه‌اى که آب از لوله خارج مى‌شود. اگر به شکل (مقادیر بارهاى اصطکاک، فشار و ارتفاع در پمپ سانتریفوژ. بار کل دینامیکى عبارت است از: مجموع بار ثابت و بار متغیر) توجه کنید به‌عنوان مثال بار ثابت (hfix) برابر است با:
(معادله ۹): hfix = hzs + hzd
که در آن:
hzs = بار استاتیکى در قسمت مکش پمپ (متر، m)
hzd = بار استاتیکى درقسمت آبده پمپ (متر، m)
hfix = بار ثابت سیستم (متر،m)
مجموع بار ثابت و بار متغیر سیستم را بار کل دینامیکى TDH نامند:
(معادله ۱۰): TDH =hfix + hvar
منحنى‌هاى عملکرد
کارخانه‌هاى سازنده، براى هر نوع پمپ منحنى‌هائى را ارائه مى‌دهند که به‌صورت گرافیکى روباط بین دبى - ارتفاع، دبى - راندمان و دبى - قدرت مورد نیاز پمپ را نشان مى‌دهد. نمونه‌اى از این منحنى‌ها در شکل (اجزاء مختلف منحنى‌هاى خصوصیات پمپ) براى پمپ که فقط یک نوع قطره پره را دارا مى‌باشد دیده مى‌شود.
چنانچه به این شکل توجه کنید مشاهده مى‌شود که سه نوع منحنى وجود دارد. ابتدا منحنى بین دبى پپم و ارتفاع یا بارى است که پپم تولید مى‌کند. شافت قدرت موتور را به پمپ منتقل مى‌کند و پره‌هاى پمپ به نوبه خود این قدرت را به آب منتقل مى‌کنند. که بخشى از آن صرف جریان آب و بخشى صرف افزایش بار فاشر (head) مى‌شود. چگونگى توزیع قدرت بین این دو بستگى به هیدرولیک پمپ دارد. شکل (اجزاء مختلف منحنى‌هاى خصوصیات پمپ) نشان مى‌دهد که اگر دبى پمپ صفر باشد یعنى شیر فلکه لوله آبده را ببندیم در این صورت تمام قدرت صرف افزایش بار فشار مى‌شود.
این مقدار بالاترین بارى است که پمپ مى‌تواند تولید کند که به آن بار مرده (Dead Head) یا بار در حالت بسته بودن (Shut off Head) لوله نامیده مى‌شود. توصیه مى‌شود که هیچ‌وقت پمپ در این حالت کار نکند مگر زمان آزمایش پمپ از نظر آب‌بندی. در این شکل بار مرده ۲۷ متر نشان داده شده است. منحنى دوم رابطه راندمان و دبى است. راندمان عبارت است از نسبت قدرت خروجى پمپ به قدرتى که توسط شافت به پمپ داده مى‌شود. قدرت داده شده به پمپ توسط شافت را قبلاً با نام‌هاى اسب بخار متریک mph و یا bhp متذکر شدیم. قدرت خروجى پمپ که با آب منتقل مى‌شود به نام اسب بخار آب یا whp معروف است Water hourse power
(معادله ۸): Pw = Q(H) / 4634
که در آن:
H = بار فشار بر حسب متر (m)
Q = دبى پمپ بر حسب لیتر در دقیقه (L/min)
whp = Pw بر حسب اسب بخار متریک (mhp)
کاربرد منحنى‌هاى عملکرد در انتخاب پمپ
منحنى خصوصیات پمپ حاوى اطلاعاتى است که از نظر مهندسان طراح مفید مى‌باشد چون کارخانه‌هاى سازنده انواع پمپ‌ها را با خصوصیات مختلف به بازار عرضه مى‌کنند. با اطلاع از خصوصیات پمپ‌ها و منحنى‌هاى عملکرد سیستم باید قادر باشیم پمپ را که متناسب با طرح آبیارى باشد از بین انواع پمپ‌هاى موجود در بازار انتخاب کنیم.
محاسبه سرعت مخصوص پمپ اولین راهنماى ما در انتخاب پمپ است. مثلاً بدست آوردن سرعت مخصوص و تعیین تقریبى نوع پمپ متوجه مى‌شویم که پمپ‌هاى پروانه‌اى مقدار زیادى آب را جابه‌جا مى‌کنند ولى ظرفیت تولید فشار (بار) در آنها اندک است. بنابراین در هر سیستمى با فشار متوسط یا زیاد مى‌بایست از پمپ‌هاى توربینى یا سانتریفوژ استفاده کرد.
یک پمپ توربینى یک طبقه مى‌تواند مقدار متوسطى از جریان را با فشارى نسبتاً متوسط جابه‌جا نماید. اگر به‌جاى یک پمپ توربینى چندین پمپ توربینى را به طور سرى پشت سرهم قرار دهیم مى‌تواند همان مقدار جریان را با فشار زیاد حرکت دهد. بدین وسیله مشکل فشار در پمپ‌هاى توربینى حل مى‌شود. پمپ‌هاى توربینى مستقیماً در داخل چاه یا منبع آب قرار مى‌گیرند و از این نظر که به دلیل قطر کوچکى که دارند تمام طبقات پمپ در داخل لوله جایگزارى مى‌شود کاربرد آنها بسیار ساده است. موتور از طریق یک شافت عمودى به پمپ متصل است و یا اینکه توسط موتورهاى الکتریکى شناور نیروى مورد نیاز پمپ تأمین مى‌شود. بدین‌ترتیب در پمپ‌هاى توربینى که براى استخراج آب از چاه‌ها زیاد مورد استفاده دارد موتور در سطح زمین نصب مى‌شود و پمپ در داخل لوله و دورن چاه در زیر سطح آب نصب است.
منحنى راندمان و نیز مقدار آن تا اندازه زیادى بستگى به طراحى پمپ و قطره پره‌هاى آن دارد. فقط در ترکیب خاصى از بار و دبى است که راندمان پمپ به حداکثر خود مى‌رسد. سپس درصورتى‌که دبى افزایش یابد مقدار راندمان کاهش پیدا مى‌کند.
قدرت لازم براى چرخاندن پمپ (قدرت ورودى به پمپ) متناسب با بالا رفتن راندمان به‌تدریج افزایش پیدا مى‌کند. وظیفه مهندس طراح این است که در طرح آبیارى پمپى را انتخاب کند که به ازاء دبى و بار مورد نیاز بالاترین راندمان ممکن را داشته باشد.
شکل (منحنى عملکرد پمپ نوع کرنل مدل 4WB و تعداد دور در دقیقه ۳۵۴۵) نمونه‌اى از منحنى عملکرد پمپ است که توسط کارخانه سازنده در نتیجه آزمایش پمپ به‌دست آمده است. در این منحنى‌ها اطلاعات دیگرى نیز ملحوظ است که براى مهندسان طراح مفید مى‌باشد. مهمترین اطلاعاتى که در این منحنى وجود دارد این است که عملکرد پمپ براى قطرهاى مختلف پره داده شده است. تمامى انواع این پره‌ها مى‌توان در داخل همان پوسته پمپ نصب کرد.
همان‌طور که در قوانین پمپ دیدیم و در شکل (منحنى عملکرد پمپ نوع کرنل مدل 4WB و تعداد دور در دقیقه ۳۵۴۵) هم دیده مى‌شود با کاهش قطر پره‌ها حداکثر پتانسیل پمپ از نظر بار فشار کاهش پیدا مى‌کند. در این شکل (منحنى عملکرد پمپ نوع کرنل مدل 4WB و تعداد دور در دقیقه ۳۵۴۵) منحنى‌هاى راندمان نیز کشیده شده است که مى‌توان براى هر قطر پره تشخیص داد که پمپ با چه راندمانى کار خواهد کرد. مثلاً پمپى که قطر پرهظهاى آن ۶ اینچ استو بخواهد ۴۰۰ گالن آب را در دقیقه با بار کل ۱۴۰ فوت جابه‌جا کند راندمانى بین ۶۰ تا ۷۰ درصد خواهد داشت. این راندمان‌ها فقط مربوط به پمپ بوده و راندمان موتور را شامل نمى‌شود.
شکل (منحنى عملکرد پمپ نوع کرنل مدل 4WB و تعداد دور در دقیقه ۳۵۴۵) منحنى‌هاى NPSHr و قدرت مورد نیاز نیز رسم شده‌اند که (قدرت اسمى خروجى موتور) NPShr بار مکش خالص مثبت مورد نیاز براى پمپ است. در استفاده از این منحنى‌ها هر نقطه که بین منحنى‌ها واقع شود براى مشخص کردن راندمان، قدرت و NPSHr مى‌توان از روش انترپولاسیون استفاده کرد.
پمپ‌هاى سانتریفوژ فشار زیادى تولید مى‌کنند ولى آب‌دهى آنها نسبت به پمپ‌هاى توربینى کمتر است. براى رفع این مشکل تعددى پمپ سانتریفوژ به‌صورت موازى پهلوى هم قرار داده مى‌شوند تا کمبود دبى را جبران نمایند. مشکلى که در پمپ‌هاى سانتریفوژ وجود دارد و نمى‌توان آن را به‌نحوى جبران نمود این است که به‌دلیل بزرگ بودن حجم پمپ امکان نصب آنها در داخل چاه‌هاى معمولى نیست. علاوه بر این هر پمپ سانتریفوژ نیاز به یک NPSHr دارد که این خود توان مکش را در آنها کاهش مى‌دهد به‌طورى که حداکثر فاصله محل نصب پمپ تا سطح آب را به حدود ۵/۴ متر محدود مى‌سازد.
نحوه انتخاب پمپ براساس مدل‌هاى موجود که در زیر براى پمپ‌هاى نوع سانتریفوژ تشریح شده است بدین‌ترتیب است که ابتدا از روى کاتالوگ‌هائى مشابه شکل (منحنى‌هاى پوش براى انتخاب مدل پمپ بر اساس نیازهاى شرایط کاری) براساس دبى و بار مورد نیاز مدل پمپ انتخاب مى‌شود. پمپهائى که با موتور برقى کار مى‌کنند ۱۷۵۰ دور یا ۳۵۰۰ دور در دقیقه هستند که مدل ۱۷۵۰ دور نسبت به نوع ۳۵۰۰ دورد در دقیقه دبى بیشتر و فشار کمترى دارند. در این شکل (منحنى‌هاى پوش براى انتخاب مدل پمپ بر اساس نیازهاى شرایط کاری) در داخل هرقسمت شماره‌اى نوشته است که نماینده مدل پمپ است که با شرایط مورد نظر ما بالاترین راندمان را خواهد داشت. پس از اینکه مدل پمپ مشخص شد به سراغ منحنى‌هاى خصوصیات پمپ مى‌رویم که تیپ اینگونه منحنى‌ها درشکل (نمونه‌اى از منحنى‌هاى خصوصیات پمپ بر اساس انتخاب مدل پمپ) نشان داده شده است.
دبى و فشار مورد نیاز سیستم‌هاى آبیارى
در سیستم‌هاى آبیارى پمپ را طورى انتخاب مى‌کنیم که با توجه به شرایط کارى از نظر دبى و فشار بالاترین راندمان را داشته باشد. بنابراین اولین قدم این است که براى طراح مشخص شود چه مقدار دبى و با چه فشارى مورد نیاز است. معمولا سه نوع پمپ اصلی بیشترین کاربرد را در ایجاد فشار در سیستم های آبیاری بارانی و قطره ای دارند:
1- پمپ سانتریفوژ ساده Centrifugal Pumps:
پمپ گریز از مرکز افقی، محفظه حلزونی، یک طبقه، پروانه یکسر آویز، موتور جدا، تک مکشه مرکزی و از نظر ابعادی و عملکرد مطابق Din24255 می باشد. پروانه ی پمپ بالانس دینامیکی گردیده و محور آن به وسیله آب بند مکانیکی و یا نوار گرافیتی آب بندی می شود.
این پمپ ها طوری طراحی شده‌اند که روتور و پایه ی یاتاقان آن، به راحتی از طرف الکتروموتور بدون جدا کردن محفظه از سیستم لوله کشی ،قابل باز شدن می باشد.
موارد کاربرد پمپ گریز از مرکز (اتا)
انتقال آب برای مصارف کشاورزی
انتقال آب برای مصارف شهری و صنعتی
انتقال آب گرم تأسیسات گرمایش و سرمایش
مشخصات کلی پمپ های گریز از مرکز
قطر خروجی: 32 تا 300 میلیمتر
ظرفیت آبدهی: 5 تا 1800 متر مکعب در ساعت
ارتفاع: 5 تا 90 متر
فشار تست: 16 بار
2- پمپ های WKL فشار قوی یک یا چند طبقه
پمپ افقی گریز از مرکز فشارقوی با پروانه‌های بین یاتاقانی، موتور جدا، چند طبقه با محفظه های شعاعی (برش قائم) می باشد. هر طبقه توسط اورینگ یا واشر کاغذی آب بندی می شود.
طبقات بوسیله پیچ بست طبقات به همدیگر بسته می شوند. پایه‌های نگهدارنده ی پمپ به صورت یکپارچه با محفظه مکش و رانش، ریخته گری شده‌اند. نیروهای شعاعی و محوری وارد بر محور پمپ توسط دو عدد بلبرینگ گریس کاری شده که در دو طرف پروانه‌ها واقع شده‌اند، تحمل می شود.
مشخصات کلی پمپ های فشار قوی
قطر خروجی: 32 تا 200 میلیمتر
ظرفیت آبدهی: 2 تا 950 متر مکعب در ساعت
ارتفاع: تا 310 متر
درجه حرارت سیالات: با نوار گرافیت از 10- تا 110 درجه سانتیگراد
در آب بندی: با آب بند مکانیکی از 0/1 تا 140 درجه سانتیگراد
فشار تست: تا 40بار
3- پمپهای شناور :
پمپ شناور یک یا چند طبقه، تک مکشه، محفظه با برش شعاعی، مخصوص نصب عمودی. در مواردی بسته به تعداد طبقات و اندازه موتور می‌تواند به صورت افقی یا مایل نیز نصب شود.پروانه‌ها بصورت جریان شعاعی یا مختلط بوده و قابل تراش می باشند. محفظه طبقات پمپ های جریان شعاعی توسط بست طبقات و محفظه طبقات پمپ های جریان مختلط توسط پیچهای دوسر به همدیگر متصل می شوند. محفظه مکش بین موتور و پمپ توسط صافی مکش، پمپ را در مقابل ذرات درون آب محافظت می کند.پمپ ها معمولاً دارای سوپاپ یک طرفه می باشد.
موارد کاربرد پمپ شناور
انتقال آب تمیز یا حاوی کمی املاح در مصارف آبیاری
سیستمهای آبیاری بارانی
ایستگاههای تقویت فشار
تأمین آب اضطراری
مشخصات کلی پمپ شناور
قطر نامی سوپاپ : 2/1، 1 تا8 اینچ
ظرفیت آبدهی: 5 تا 650 متر مکعب در ساعت
ارتفاع: تا 300 متر
دمای آب مورد پمپاژ: تا 30 درجه سانتیگراد
در واقع مى‌بایست اول رابطه دبى و بار کل سیستم را تعیین نمود. بار کل سیستم به دو جزء تقسیم مى‌شود که عبارتند از:
- بار متغیر
- بار ثابت
بار متغیر سیستم تابع مقدار دبى است و عبارت است از افت سطح آب - اگر منبع آب چاه باشد - افت اصطکاک در لوله و اتصالات، فشار در محل خروجى صفر در نظر گرفته مى‌شود. در سیستم‌هاى آبیارى بارانى فشار آب ثابت نیست. در این حالت فشار در نقطه خروجى متغیر است زیرا نازل‌هاى آبپاش یک روزنه بوده و دبى خروجى از آن تابعى از فشار در نازل است. بار متغیر سیستم (hvar) عبارت است از:
(معادله ۱۰): hvar = Swell + hf + hp + v2 / (2g)
که در آن:
g= شتاب ثقل زمین، m/s2
hf = افت اصطکاک در لوله اصلى و اتصالات آن، m
hvar = بار متغیر سیستم، m
Swell = افت سطح آب در چاه، m
V= سرعت در بحرانى‌ترین نقطه سیستم، m/s
hp = بار فشار در بحرانى‌ترین نقطه سیستم توزیع، m
بار ثابت سیستم ربطى به مقدار دبى نداشته و عبارت است از اختلاف سطح استاتیکى آب و نقطه‌اى که آب از لوله خارج مى‌شود. اگر به شکل (مقادیر بارهاى اصطکاک، فشار و ارتفاع در پمپ سانتریفوژ. بار کل دینامیکى عبارت است از: مجموع بار ثابت و بار متغیر) توجه کنید به‌عنوان مثال بار ثابت (hfix) برابر است با:
(معادله ۹): hfix = hzs + hzd
که در آن:
hzs = بار استاتیکى در قسمت مکش پمپ (متر، m)
hzd = بار استاتیکى درقسمت آبده پمپ (متر، m)
hfix = بار ثابت سیستم (متر،m)
مجموع بار ثابت و بار متغیر سیستم را بار کل دینامیکى TDH نامند:
(معادله ۱۰): TDH =hfix + hvar
منحنى‌هاى عملکرد
کارخانه‌هاى سازنده، براى هر نوع پمپ منحنى‌هائى را ارائه مى‌دهند که به‌صورت گرافیکى روباط بین دبى - ارتفاع، دبى - راندمان و دبى - قدرت مورد نیاز پمپ را نشان مى‌دهد. نمونه‌اى از این منحنى‌ها در شکل (اجزاء مختلف منحنى‌هاى خصوصیات پمپ) براى پمپ که فقط یک نوع قطره پره را دارا مى‌باشد دیده مى‌شود.
چنانچه به این شکل توجه کنید مشاهده مى‌شود که سه نوع منحنى وجود دارد. ابتدا منحنى بین دبى پپم و ارتفاع یا بارى است که پپم تولید مى‌کند. شافت قدرت موتور را به پمپ منتقل مى‌کند و پره‌هاى پمپ به نوبه خود این قدرت را به آب منتقل مى‌کنند. که بخشى از آن صرف جریان آب و بخشى صرف افزایش بار فاشر (head) مى‌شود. چگونگى توزیع قدرت بین این دو بستگى به هیدرولیک پمپ دارد. شکل (اجزاء مختلف منحنى‌هاى خصوصیات پمپ) نشان مى‌دهد که اگر دبى پمپ صفر باشد یعنى شیر فلکه لوله آبده را ببندیم در این صورت تمام قدرت صرف افزایش بار فشار مى‌شود.
این مقدار بالاترین بارى است که پمپ مى‌تواند تولید کند که به آن بار مرده (Dead Head) یا بار در حالت بسته بودن (Shut off Head) لوله نامیده مى‌شود. توصیه مى‌شود که هیچ‌وقت پمپ در این حالت کار نکند مگر زمان آزمایش پمپ از نظر آب‌بندی. در این شکل بار مرده ۲۷ متر نشان داده شده است. منحنى دوم رابطه راندمان و دبى است. راندمان عبارت است از نسبت قدرت خروجى پمپ به قدرتى که توسط شافت به پمپ داده مى‌شود. قدرت داده شده به پمپ توسط شافت را قبلاً با نام‌هاى اسب بخار متریک mph و یا bhp متذکر شدیم. قدرت خروجى پمپ که با آب منتقل مى‌شود به نام اسب بخار آب یا whp معروف است Water hourse power
(معادله ۸): Pw = Q(H) / 4634
که در آن:
H = بار فشار بر حسب متر (m)
Q = دبى پمپ بر حسب لیتر در دقیقه (L/min)
whp = Pw بر حسب اسب بخار متریک (mhp)
کاربرد منحنى‌هاى عملکرد در انتخاب پمپ
منحنى خصوصیات پمپ حاوى اطلاعاتى است که از نظر مهندسان طراح مفید مى‌باشد چون کارخانه‌هاى سازنده انواع پمپ‌ها را با خصوصیات مختلف به بازار عرضه مى‌کنند. با اطلاع از خصوصیات پمپ‌ها و منحنى‌هاى عملکرد سیستم باید قادر باشیم پمپ را که متناسب با طرح آبیارى باشد از بین انواع پمپ‌هاى موجود در بازار انتخاب کنیم.
محاسبه سرعت مخصوص پمپ اولین راهنماى ما در انتخاب پمپ است. مثلاً بدست آوردن سرعت مخصوص و تعیین تقریبى نوع پمپ متوجه مى‌شویم که پمپ‌هاى پروانه‌اى مقدار زیادى آب را جابه‌جا مى‌کنند ولى ظرفیت تولید فشار (بار) در آنها اندک است. بنابراین در هر سیستمى با فشار متوسط یا زیاد مى‌بایست از پمپ‌هاى توربینى یا سانتریفوژ استفاده کرد.
یک پمپ توربینى یک طبقه مى‌تواند مقدار متوسطى از جریان را با فشارى نسبتاً متوسط جابه‌جا نماید. اگر به‌جاى یک پمپ توربینى چندین پمپ توربینى را به طور سرى پشت سرهم قرار دهیم مى‌تواند همان مقدار جریان را با فشار زیاد حرکت دهد. بدین وسیله مشکل فشار در پمپ‌هاى توربینى حل مى‌شود. پمپ‌هاى توربینى مستقیماً در داخل چاه یا منبع آب قرار مى‌گیرند و از این نظر که به دلیل قطر کوچکى که دارند تمام طبقات پمپ در داخل لوله جایگزارى مى‌شود کاربرد آنها بسیار ساده است. موتور از طریق یک شافت عمودى به پمپ متصل است و یا اینکه توسط موتورهاى الکتریکى شناور نیروى مورد نیاز پمپ تأمین مى‌شود. بدین‌ترتیب در پمپ‌هاى توربینى که براى استخراج آب از چاه‌ها زیاد مورد استفاده دارد موتور در سطح زمین نصب مى‌شود و پمپ در داخل لوله و دورن چاه در زیر سطح آب نصب است.
منحنى راندمان و نیز مقدار آن تا اندازه زیادى بستگى به طراحى پمپ و قطره پره‌هاى آن دارد. فقط در ترکیب خاصى از بار و دبى است که راندمان پمپ به حداکثر خود مى‌رسد. سپس درصورتى‌که دبى افزایش یابد مقدار راندمان کاهش پیدا مى‌کند.
قدرت لازم براى چرخاندن پمپ (قدرت ورودى به پمپ) متناسب با بالا رفتن راندمان به‌تدریج افزایش پیدا مى‌کند. وظیفه مهندس طراح این است که در طرح آبیارى پمپى را انتخاب کند که به ازاء دبى و بار مورد نیاز بالاترین راندمان ممکن را داشته باشد.
شکل (منحنى عملکرد پمپ نوع کرنل مدل 4WB و تعداد دور در دقیقه ۳۵۴۵) نمونه‌اى از منحنى عملکرد پمپ است که توسط کارخانه سازنده در نتیجه آزمایش پمپ به‌دست آمده است. در این منحنى‌ها اطلاعات دیگرى نیز ملحوظ است که براى مهندسان طراح مفید مى‌باشد. مهمترین اطلاعاتى که در این منحنى وجود دارد این است که عملکرد پمپ براى قطرهاى مختلف پره داده شده است. تمامى انواع این پره‌ها مى‌توان در داخل همان پوسته پمپ نصب کرد.
همان‌طور که در قوانین پمپ دیدیم و در شکل (منحنى عملکرد پمپ نوع کرنل مدل 4WB و تعداد دور در دقیقه ۳۵۴۵) هم دیده مى‌شود با کاهش قطر پره‌ها حداکثر پتانسیل پمپ از نظر بار فشار کاهش پیدا مى‌کند. در این شکل (منحنى عملکرد پمپ نوع کرنل مدل 4WB و تعداد دور در دقیقه ۳۵۴۵) منحنى‌هاى راندمان نیز کشیده شده است که مى‌توان براى هر قطر پره تشخیص داد که پمپ با چه راندمانى کار خواهد کرد. مثلاً پمپى که قطر پرهظهاى آن ۶ اینچ استو بخواهد ۴۰۰ گالن آب را در دقیقه با بار کل ۱۴۰ فوت جابه‌جا کند راندمانى بین ۶۰ تا ۷۰ درصد خواهد داشت. این راندمان‌ها فقط مربوط به پمپ بوده و راندمان موتور را شامل نمى‌شود.
شکل (منحنى عملکرد پمپ نوع کرنل مدل 4WB و تعداد دور در دقیقه ۳۵۴۵) منحنى‌هاى NPSHr و قدرت مورد نیاز نیز رسم شده‌اند که (قدرت اسمى خروجى موتور) NPShr بار مکش خالص مثبت مورد نیاز براى پمپ است. در استفاده از این منحنى‌ها هر نقطه که بین منحنى‌ها واقع شود براى مشخص کردن راندمان، قدرت و NPSHr مى‌توان از روش انترپولاسیون استفاده کرد.
پمپ‌هاى سانتریفوژ فشار زیادى تولید مى‌کنند ولى آب‌دهى آنها نسبت به پمپ‌هاى توربینى کمتر است. براى رفع این مشکل تعددى پمپ سانتریفوژ به‌صورت موازى پهلوى هم قرار داده مى‌شوند تا کمبود دبى را جبران نمایند. مشکلى که در پمپ‌هاى سانتریفوژ وجود دارد و نمى‌توان آن را به‌نحوى جبران نمود این است که به‌دلیل بزرگ بودن حجم پمپ امکان نصب آنها در داخل چاه‌هاى معمولى نیست. علاوه بر این هر پمپ سانتریفوژ نیاز به یک NPSHr دارد که این خود توان مکش را در آنها کاهش مى‌دهد به‌طورى که حداکثر فاصله محل نصب پمپ تا سطح آب را به حدود ۵/۴ متر محدود مى‌سازد.
نحوه انتخاب پمپ براساس مدل‌هاى موجود که در زیر براى پمپ‌هاى نوع سانتریفوژ تشریح شده است بدین‌ترتیب است که ابتدا از روى کاتالوگ‌هائى مشابه شکل (منحنى‌هاى پوش براى انتخاب مدل پمپ بر اساس نیازهاى شرایط کاری) براساس دبى و بار مورد نیاز مدل پمپ انتخاب مى‌شود. پمپهائى که با موتور برقى کار مى‌کنند ۱۷۵۰ دور یا ۳۵۰۰ دور در دقیقه هستند که مدل ۱۷۵۰ دور نسبت به نوع ۳۵۰۰ دورد در دقیقه دبى بیشتر و فشار کمترى دارند. در این شکل (منحنى‌هاى پوش براى انتخاب مدل پمپ بر اساس نیازهاى شرایط کاری) در داخل هرقسمت شماره‌اى نوشته است که نماینده مدل پمپ است که با شرایط مورد نظر ما بالاترین راندمان را خواهد داشت. پس از اینکه مدل پمپ مشخص شد به سراغ منحنى‌هاى خصوصیات پمپ مى‌رویم که تیپ اینگونه منحنى‌ها درشکل (نمونه‌اى از منحنى‌هاى خصوصیات پمپ بر اساس انتخاب مدل پمپ) نشان داده شده است.
دیدگاه ها