بازرسی و نظارت پمپ های سانتریفوژ

راه اندازی پمپ ( Commissioning )

پمپ های گریز از مرکز خیلی پیچیده نمی باشند و با یک نگاه آگاهانه می توان آنها را بصورت صحیح نصب نمود ولی منظور از نگاه آگاهانه چیست؟ نگاه آگاهانه مطالعه دقیق مستندات تهیه شده توسط سازنده پمپ می باشد که در اینصورت مستندات زیادی وجود دارد، مانند دستورالعمل نصب، طریقه حمل و نقل، منحنی های پمپ و یا مستندات مربوط به ارتباط پمپ و موتور. اما بعضی از این اطلاعات برای بهره برداری از پمپ بی فایده اند مثل طریقه حمل و نقل، در عوض بعضی اطلاعات در بکارگیری پمپ حائز اهمیت بیشتری می باشند، مانند جهت چرخش پمپ های کوپل شد به موتورهای سه فاز (نه تک فاز) که با جابجائی دو سیم جهت چرخش معکوس می شود و در پمپ های عمودی بعلت شل شدن پروانه پمپ ممکن است به سیستم آسیب برساند و یا حداقل پمپ، مطابق طرح کار نکند. بهتر این است که قبل از راه اندازی موتور پمپ کاملا" از آب پرشود تا از آسیب رسیدن به آب بندها در اثر کارکرد خشک پمپ جلوگیری بعمل آید.

اطمینان از صحت نصب بسط های لوله ها جهت جلوگیری از اعمال بار استاتیکی روی نازل پمپ، استفاده از یک فشار سنج جهت اندازه گیری فشار ورود و خروج، بازرسی یاتاقان های پمپ از نظر روغن کاری و مواردی نظیر اینها از دیگر اطلاعات ضروری جهت راه اندازی پمپ بشمار می آیند.

بازرسی یک سیستم

در یک سیستم بسته باید اطمینان حاصل کرد که سیستم کاملا" از آب پرشده باشد و بطور مناسبی تخلیه و آب گیری شود. یک شیر کاهش فشار یا شیر پرکن سیستم که به سیستم شهری متصل است باید نیازهای یک تاسیسات را برآورده کند و در غیر اینصورت یک سیستم کمکی باید بالای شیر نصب شود، شبیه مخازن تحت فشار pre-charge . برای اینکار باید ارتفاع نصب سیستم در بالای شیر، متوسط دمای آب و فشار باقیمانده در بالای سیستم محاسبه شوند. این فشار اضافی معمولا" کم بوده و حدود 4Psi می باشد. سیستم بالای شیر باید قادر به جبران آب از دست رفته در کل سیستم باشد و مانع از جوش آمدن آب شده و آنرا بموقع تخلیه کند. یک سیستم بسته که بخوبی هواگیری نشده باشد مانند یک سیستم باز بوده و بخشی از انرژی در پمپ هدر می رود. محلی که در آن هوا از سیستم جدا می شود نقطه ایست که در آن تغییر فشار نداریم و در نتیجه محل نصب پمپ از این نقطه باید فاصله داشته باشد تا فشار این نقطه به فشار پمپ افزوده شود. کل سیستم پیش از راه اندازی باید کاملا" تمیز شود تا به نشتی گیرهای پمپ در اثر وجود ذرات آلوده آسیبی وارد نیاید.

بازرسی عملکرد پمپ

اندازه پروانه پمپ را از کتابچه پمپ بدست آورید. سپس پمپ را در حالتی که شیر سه راهی بسته است روشن کنید و اختلاف فشار فشارسنج را به اختلاف هد (head) پمپ تبدیل کنید. در اینصورت هد ماکزیمم (در دبی صفر) (shut off head) پمپ را خواهید داشت. این نقطه را در منحنی پمپ مشخص کنید. سپس مطمئن شوید که کلیه شیرهای دوراهی در سیستم باز هستند مقادیر فشار سنج پائین تر از فشار هد ماکزیمم خواهد بود. هد کارکرد پمپ را در نمودار منحنی پروانه رسم کنید و دبی را در آن نقطه مشخص نمائید. اگر منحنی پمپ یک خط صاف باشد با تغییر کوچک در قرائت فشارسنج تغییرات زیاد دبی خواهیم داشت. برای حل این مشکل می توان از یک دبی سنج دقیق استفاده کرد یا اگر در سیستم شیر سه راهی (triple – duty) وجود دارد مناسبتر است که اختلاف فشار دو سر آن اندازه گیری شود و در غیر وجود این دو حالت می توان از قرائت توان الکتریکی پمپ و رسم آن در منحنی پمپ برای حل مشکل استفاده کرد چرا که منحنی توان الکتریکی منحنی پمپ را با زاویه خط BHPو یا brake horse power قطع می کند و در این نقطه دبی را می توان اندازه گیری کرد. شکل 1

شکل (1) : منحنی عملکرد یک پمپ نمونه

چنانچه پس ازکنترل وتأیید قطر پروانه، دبی پمپ خیلی بیشتر از دبی طراحی شده بود چند حالت ممکن است اتفاق افتاده باشد.

        ·  یک Bypass در لوله ها داریم که بصورت غیر صحیح نصب شده و یا کنترل می شود.

        ·  عدم توازن خوب در سیستم

        ·  یک پمپ بزرگتر از پمپ مورد نیاز در سیستم نصب شده است.

اگر دبی لازم در سیستم کمتر از دبی موجود باشد باید بدنبال فلنج های خالی یا شیرهای بسته و یا لوله های گرفته شده گشت.پس از بالانس کردن سیستم و تنظیم قطر پروانه پمپ، استفاده از یک شیر سه راهی    triple-daty valve   آهنگ کار پمپ را بخوبی تنظیم می کند. این شیرها بدون آسیب رساندن بخوبی دبی جریان را کم و زیاد می کنند. کلیه نتایج بدست آمده را بدقت بدون گرد کردن اعداد آنها ثبت کنید. نتایجی مانند، هد از کار افتادن پمپ، قطر پروانه پمپ، BHP در نقطه طراحی، تنظیم شیر سه راهی و غیره. این اطلاعات برای روشن کردن تغییرات عملکرد پمپ یا سیستم بسیار مفید می باشند.

منبع : bellgossett                                                                                                       

آدرس : http://www.bellgossett.com

اتوماسیون عملکرد کمپرسورها جهت افزایش راندمان

کمپرسورها جهت تامین هوای سرویس و کنترل در بسیاری از واحدهای صنعتی مثل نیروگاههای حرارتی استفاده می شوند. از آنجا که بیشتر واحدهای صنعتی از چند کمپرسور استفاده می کنند، با توجه به تغییر نیاز واحد در زمانهای مختلف (شکل1)، استفاده از سیستم کنترل مناسب، روش خوبی برای صرفه جوئی انرژی خواهد بود.

 

شکل ( 1 )- نمونه درخواست هوای فشرده

ابتدا چند نکته در رابطه با عملکرد کمپرسورها بیان می شود :

1- یک کمپرسور که بصورت بی بار کار کند، معمولا حدود 30% بار نامی مصرف انرژی دارد. این بخاطر راندمان پائین ماشین الکتریکی همراه با قدرت نسبتا بالای آن در بی باری است.

2- دبی عبوری هوا  ( CFM )به فشار بستگی دارد. چنانچه فشار کاهش یابد، دبی هوای عبوری از یک اریفیس یا تنظیم کننده نیز افت میکند. یک اریفیس 0.25 in در فشار 125 psig دبی 126 cfm را عبور میدهد در صورتیکه در فشار 90 psig ، دبی 95 cfm را عبور می دهد که 25% کاهش را نشان می دهد.

3- یک کمپرسور پیچی ( Screw Type ) یک طبقه، 0.5 % انرژی ورودی خود را جهت تامین هر PSI فشار مصرف می کند در صورتیکه یک کمپرسور دو طبقه، برای تامین این فشار 0.4% انرژی ورودی خود را مصرف میکند.

جهت کاهش انرژی تلف شده لازم است بر اساس نیاز واحد سیستم کنترل مناسبی در نظر گرفته شود تا همواره نیاز واحد با صرف کمترین انرژی برآورده شود. همینطور این مسئله مهم است که فشار خروجی حتی المقدور کاهش یابد زیرا در این صورت مقدار مصرف انرژی الکتریکی و دبی هوا کاهش می یابد. دو پارامتر اصلی تقاضای واحد فشار و دبی هستند. هر واحدی که بخواهد سیستم کنترل بهینه داشته باشد بایستی میزان فشار و دبی مورد نیاز واحد در هر زمان معلوم باشد.

چهار طرح کنترل تعریف می شود:

I-                 طرح بدون کنترل

II-              طرح کنترل محلی

III-           طرح کنترل مرکزی

IV-           طرح کنترل جامع

 

I- طرح بدون کنترل

بیش از 80% واحدهای صنعتی هیچگونه کنترلی بر کمپرسورهای خود ندارند. کمپرسور بطور دائم کار میکند و در بسیاری از ساعات بطور هرز کار میکند زیرا فشار تولیدی آن مصرف نمی شود. بطور نمونه یک کمپرسور 100 hp چنانچه سیصد روز در سال کار کند و در صورتیکه در روز 3 ساعت بطور هرز کار کند، با فرض قیمت برق، 0.06 $/kwh ، 1400$ در سال مصرف بیهوده انرژی الکتریکی دارد. نتیجه دیگر اینکه کمپرسور در فشار بالاتر از نیاز کار میکند. بطور مثال کمپرسوری که در 125 psig کار میکند ممکن است با 110 psig نیاز سیستم را مرتفع کند. این 15 psig اضافی سالانه 3200$ هزینه بیهوده مصرف برق دارد. ضمن اینکه این افزایش فشار بی مورد 11% تلفات دبی را همراه دارد.

 

II- طرح کنترل محلی

ساده ترین سیستم کنترل طرح کنترل محلی است. در این سیستم عملکرد کمپرسورها در ارتباط با یکدیگر بررسی و کنترل می شود. بدون این سیستم، فشارها مکمل یکدیگر نبوده و کمپرسورها یکدیگر را پشتیبانی نمی نمایند. در صورت وجود این طرح چنانچه فشار مورد نیاز واحد کاهش یابد، با نصب کنترل اتوماتیک start/stop برای هر کمپرسور اجازه داده میشود کمپرسور/کمپرسورهای اضافی خاموش شده و راندمان مجموعه بالا رود. نصب این سیستم کنترل موجب افزایش 10-20 % راندمان خواهد شد. گفتنی است اغلب سازندگان کمپرسور نوعی از کنترل start/stop را ارئه می دهند که در ساده ترین نوع شامل تایمر timer)) و رله می باشد. با بی بار شدن (unload) کمپرسور تایمر عمل کرده و پس از مدت مشخصی در صورتی که بی بار بودن همچنان برقرار باشد رله دستور خاموشی را میدهد. در شرایط کار نیز چنانچه فشار از مقدار مشخصی پائین تر آید کمپرسور اتوماتیک در مدار می آید.

 

III- طرح کنترل مرکزی

در کنترل مرکزی، کنترل محلی هر کمپرسور به کنترل مرکزی منتقل می شود. در کنترل محلی هر کمپرسور بطور مستقل کنترل میشود ولی بر روی کمپرسورهای دیگر نیز تاثیر دارد. در صورتیکه در کنترل مرکزی بجای کنترل محلی، کلیه کمپرسورها تواما توسط یک سیستم کنترل مرکزی یا اصلی (master) کنترل می شوند.

اولین مزیت این طرح، کاهش فشار کلی عملکرد واحد می باشد. در این روش بجای داشتن چند سوئیچ فشار(pressure switch) یک کنترلر و ترانسدیوسر خواهیم داشت. بطور مثال 3 کمپرسور با استفاده از یک اختلاف فشارسنج 2 psig کنترل می شوند که این موجب صرفه جوئی انرژی شده زیرا از فشار کلی حداقل 15psig می کاهد. بعلاوه سنسور فشار را میتوان در پائین دست جریان بعد از تجهیزات فیلتر نصب کرد که خود موجب افزایش بیشتر راندمان میشود. نصب سنسور قبل از تجهیزات فیلتر موجب بالا بودن فشار در حالات کثیف بودن فیلتر و عملکرد کمپرسور در فشار بیش از اندازه می گردد.

 

IV- طرح کنترل جامع

در طرح کنترل مرکزی، سیستم کنترل در power house تعبیه می شود در حالیکه در کنترل جامع     (Global Control) سیستم کنترل بعنوان قسمتی از کنترل کلی واحد و در سیستم کنترل منطقی واحد (PLC) قرار میگیرد. اگرچه هزینه اولیه بالا میرود ولی در دراز مدت با توجه به صرفه جوئی انرژی این روش مقرون به صرفه است. بطور نمونه چنانچه سیستم 150 cfm نیاز داشته باشد، انتخاب یک کمپرسور 200 cfm به جای یک کمپرسور 800 cfm کافی است که این موضوع با وجود طرح سیستم خبره (smart) کنترل جامع که بین واحد صنعتی و کمپرسورها ارتباط برقرار می کند تامین می شود.

واضح است بهترین طرح کنترل که متضمن بیشترین صرفه جوئی انرژی و افزایش راندمان است طرح کنترل جامع است. طرحهای دیگر هزینه کمتر دارند و باید با توجه به وضع واحد بررسی شوند. برای اکثر تاسیسات ممکن است طرح دوم با توجه به سادگی، قسمت اعظم صرفه جوئی را برای واحد داشته باشد و کافی تشخیص داده شود.

 

منبع :Energy-tech    

آدرس : http://www.energy-tech.com

کاویتاسیون در پمپ های سانتریفوژ

عملکرد پمپهای سانتریفوژ در حالت بحرانی می تواند موجب اختلال سیستمهای مربوطه شود. از جمله این سیستمها نیروگاههای حرارتی و صنایع پتروشیمی است. در بعضی مواقع تعیین علت دقیق عملکرد ناپایدار پمپ ممکن نیست. جریان توربولان و یا شرایط غیر عادی جریان می تواند موجب لرزشهای شدید و خارج شدن پمپ از مدار شود. یکی از دلایل اولیه لرزشهای پمپ سانتریفوژ کاویتاسیون است. در این حالت در اثر کاهش فشار مایع و تبخیر صورت گرفته در سمت مکش پروانه توده های حباب تولید و به خروجی پروانه جهت تخلیه ارسال می شوند. در اثر افزایش فشار، حبابهای تولید شده فشرده می شوند فشرده شدن حبابها همراه با صدا (مشابه صدای ضربه به بادکنک) و ایجاد لرزش می شود.

تولید حباب در پروانه وقتی رخ می دهد که NPSH  موجود مکش پمپ کمتر از NPSH لازم پمپ شود. این امر می تواند به علت وجود مانع در مسیر مکش، وجود زانوئی در فاصله نزدیک ورودی پمپ و یا شرایط غیر عادی بهره برداری می باشد. عواملی مانند افزایش دما و یا کاهش فشار در سمت مکش نیز می تواند شرایط فوق را ایجاد کند. البته انتخاب پمپ برای سیستمهایی که در دبی های متفاوت و سرعت متغیر کار می کنند بایستی با دقت صورت گیرد تا از پدیده کاویتاسیون جلوگیری گردد. با توجه به ملاحظه مراجع مختلف لرزش پمپ ها معلوم شده است یک عامل رایج این لرزشها پدیده کاویتاسیون است و می تواند مخرب نیز باشد.

چنانچه آب به بخار تبدیل شود حجم آن می تواند تا  50000  برابر افزایش یابد که موجب تخلیه پروانه از آب گردد خسارات پمپ در اثر کاویتاسیون شامل خوردگی پره ها در منطقه ضربه حباب و آسیب دیدگی یاتاقانها باشد.

بعضی نتایج نشان می دهد، ارتعاشات مربوط به کاویتاسیون در فرکانسهای بالای 2000 هرتز تولید یک پیک با طیف پهن می نماید. گزارش دیگر اثر کاویتاسیون بر فرکانس پاساژ پره (تعداد پره ضربدر فرکانس دوران محور) را شرح می دهد و دیگری اثر دامنه ارتعاشی پیک را در سرعت محور نشان می دهد. البته دلیل تفاوت در فرکانسهای فوق که از طرف متخصصین مختلف پمپ ارائه شده تفاوت در طراحی پمپ، نصب و بهره برداری آن می باشد. حتی اخیرا" لرزش در اثر کاویتاسیون با ظهورPeak با فرکانس 60 %  دور روتور در طیف مشاهده شده است که این در اثر تشدید فرکانس طبیعی پوسته پمپ در اثر برخورد حبابها با آن بوده است. مشخصه دیگر کاویتاسیون تغییرات و نوسان فشار خروجی پمپ است. یک روش سریع جلوگیری ازکاویتاسیون بستن آرام شیرخروجی وکاهش دبی پمپ است تاNPSH  لازم کمتر از موجودشود.

منبع :    سایت Energy-tech

آدرس : http://energy-tech.com