پمپ موازی و سری

روش های مختلفی برای بهره وری از انواع پمپ از جمله پمپ شناور، پمپ گریز از مرکز و پمپ فشار قوی وجود دارد و همچنین برای بهره وری بیشتر از این پمپ ها می توان آنها را به صورت موازی و یا سری در کنار هم قرار داد. پمپ ها به صورت موازی به منظور افزایش دبی و به صورت سری به منظور افزایش هد مورد بهره برداری قرار می گیرند. در مقاله پیش رو اقدام به ارائه توضیحاتی پیرامون نحوه موازی کردن پمپ ها و نحوه سری کردن پمپ ها و همچنین منحنی های مشخصه مربوط به پمپ سری و پمپ موازی به همراه نقطه عملکرد بهینه آنها توضیح داده خواهد شد.

موازی کردن پمپ ها

برای اینکه بتوان از روش موازی کردن پمپ ها بهره ببریم می بایست به این نکته توجه نماییم که در این روش دو یا چند پمپ به صورت مشابه یا غیر مشابه برای افزایش دبی به صورت موازی به یکدیگر متصل می گردند. از طرفی در روش موازی کردن برای جلوگیری از سیرکوله آب و یا برگشت آب در جهت خلاف در مدار پمپی که خاموش است و یا هد کمتری دارد، می بایست روی هر یک از لوله های راانش متصل به پمپ یک شیر یک طرف وجود داشته باشد. زمانی که چند پمپ به صورت موازی در یک مدار قرار می گیرند منحنی سیستم به دلیل وابستگی به شرایط و ویژگی سیستم از جمله هد استاتیکی و اصطحکاک، ثابت و بدون تغییر باقی می ماند. این در حالی است که منحنی مشخصه پمپ تغییر می نماید و در نتیجه نقطه عملکرد سیستم نیز با آن تغییر می نماید.

منحنی مشخصه پمپ های موازی

منحنی مشخصه مربوط به پمپ هایی که به صورت موازی در مدار قرار می گیرند از برآیند منحنی های مشخصه هر یک از پمپ ها به دست می آید. در این حالت در صورتی که از پمپ های مدل یکسان بهره برده شده باشد، چون هد یکسانی دارند در نتیجه در منحنی مشخصه برآیند هد ثابت خواهد بود و البته دبی برای این پمپ ها با هم جمع می شوند و در واقع دبی تک تک پمپ ها با هم برابر با دبی پمپ موازی خواهد بود.

در صورتی که دو پمپ غیر مشابه با هم به صورت موازی در مدار قرار می گیرند منحنی مشخصه نهایی باز هم از برآیند هر دو منحنی مشخصه به دست می آید ولی با این تفاوت که هر یک از منحنی ها اگر بالاتر از منحنی دیگر قرار بگیرد قابلیت عملکرد منحنی بالاتر مربوط به هر پمپی که باشد، پمپ های موازی در آن محدوه عمل می نمایند و البته در ادامه پمپ ها برابر می شوند و دبی کل برابر مجموع دبی پمپ های موازی شده می گردند.

در محدوده خاکستری نشان داده شده تنها یک پمپ قابلیت عمل کردن دارد و چناچنه منحنی سیستم وارد این محدوده می گردد پمپ شماره 2 به دلیل عدم داشتن توانایی لازم برای تامین هد مربوطه به پمپ 2 اجازه نمی دهد تا شیر یک طرفه را باز نماید و در نتیجه در این ناحیه دبی واقعی این پمپ صفر است. از این محدوده به بعد هد پمپ ها برابر می شود و دبی کل برابر مجموع دبی پمپ 1 و 2 می گردد.

نقطه عملکرد پمپ های موازی

عملکرد نهایی پمپ های موازی نقطه ای است که از تقاطع منحنی سیستم با منحنی مشخصه پمپ های موازی به دست می آید. همانطور که پیش تر اشاره نموده ایم منحنی مشخصه پمپ های موازی تغییر می کند و منحنی سیستم ثابت می ماند و در واقع منحنی مشخصه نهایی از برآیند منحنی های مشخصه همه پمپ ها به دست می آید.

در شکل بالا می توانیم منحنی سیستم، منحنی مشخصه یک پمپ، منحنی مشخصه دو پمپ موازی و نقاط عملکرد مربوط به آنها در شرایط مختلف آورده شده است. در نقطه 1 عملکرد پمپ در صورتی که تنها از یک پمپ به صورت روشن استفاده شده است نشان داده می شود. در نقطه 2 نیز عملکرد نهایی در صورتی که دو پمپ مشابه موازی در مدار نصب شوند نشان داده شده است توجه داشته باشید که هر دو پمپ روشن هستند. همچنین نقطه 3 در صورتی که دو پمپ موازی مشابه استفاده شوند هر کدام از آنها در نقطه سه کار می نمایند و در نتیجه برای انتخاب پمپ می بایست پمپی انتخاب گردد که نقطع 3 آنها در ناحیه بازده بالاتر قرار گرفته و هد نقطه 2 و 3 یکسان ولی دبی در نقطه 2 دو برابر نقطه 3 است.

• توجه شود نقطه A مقدار دبی است که یک پمپ فراهم می نماید، B مقدار دبی پمپ های موازی مشابه است و در واقع فاصله بین نقطه A و B مقدار افزایش دبی در اثر موازی پمپ ها ایجاد می گردد.

با موازی کردن دو پمپ مشابه در مجموع دبی افزایش می یابد ولی به طور کلی دو برابر نمی گردد. دلیل این مساله این است که علاوه بر افزایش یافتن دبی با موازی کردن پمپ ها، به صورت همزمان افت اصطحکاک سیستم نیز افزایش می یباد و دبی استاتیکی ثابت می ماند و در این حالت سرعت سیال در لوله ها افزایش می یابد. فقط در شرایطی که افت هد کلی سیستم ثابت باشد و تغییر نکند امکان دو برابر شدن دبی وجود دارد که در عمل غیر ممکن است.

سری کردن پمپ ها

در روش سری کردن پمپ ها دو یا چند پمپ مشابه را می توان برای افزایش هد به صورت سری در مدار به یکدیگر متصل می شوند و در این روش رانش پمپ اول تبدیل به مکش پمپ دوم و رانش پمپ دوم به مکش پمپ سوم و همینطور به ترتیب متصل می گردد. در روش سری کردن پمپ ها دبی کل برابر دبی هر یک از پمپ ها و هد کل تقریبا با مجموع هد هر پمپ برابر است. توجه شود که در دو طرف پمپ ها در روش سری کردن، شیر فلکه های کشویی به منظور باز کردن آنها در مواقع ضروری وجود دارد. از طرفی زمانی که چند پمپ به صورت سری در مدار نصب می شوند، منحنی سیستم ثابت و بدون تغییر می ماند ولی منحنی مشخصه پمپ تغییر نموده و نقطه عملکرد سیستم نیز متعاقبا تغییر می نماید.

منحنی مشخصه پمپ های سری

منحنی مشخصه برآیند بر هم نهی منحنی مشخصه مربوط به پمپ هایی است که به صورت سری در مدار قرار گرفته اند. اگر از پمپ های یکسان در سری کردن استفاده گردد دبی همه آن ها یکسان است و از این رو در منحنی مشخصه دبی ثابت است و هد جمع تک تک هد ها به دست می آید. پمپ طبقاتی دقیقا عملکردی همانند سری کردن دو یا چند پمپ مشابه دارند. در این نوع از پمپ ها سیال از دهانه مکش پمپ وارد می شود و پروانه اول آب را مکش می نماید و به سمت پروانه دوم برده و این فرایند تا خارج شدن از لوله رانش ادامه می یابد. در این پمپ ها دبی پمپ در طبقات مختلف برابر است ولی هد بعد از گذشت از هر پمپ افزایش می یابد.

نقطه عملکرد پمپ های سری

از تقاطع منحنی سیستم با منحنی مشخصه پمپ های سری نقطه عملکرد نهایی پمپ های سری به دست می آید. با سری کردن دو پمپ منحنی سیستم همانطور که اشاره نمودیم ثابت می ماند ولی منحنی مشخصه نهایی از برآیند منحنی مشخصه همه پمپ ها به دست می آید. در ادامه می توانید منحنی سیستم، منحنی مشخصه یک پمپ، منحنی مشخصه دو پمپ سری و نقاط عملکرد آنها را در شرایط مختلف مشاهده نمایید.

در نقطه 1 عملکرد پمپ به صورت تکی به صورت روشن و در نقطه 2 نیز عملکرد نهایی در صورتی که دو پمپ مشابه به صورت سری در مدار قرار داشته باشند و هر دو پمپ روشن باشند نشان داده شده است.
A مقدار هد یک پمپ، B مقدار هد پمپ در حالت سری و فاصله بین A تا B نیز مقدار افزایش هد در اثر سری کردن پمپ را نشان می دهد. توجهه شود نقطه 3 بیانگر نقطه ای است که هر یک از دو پمپ به صورت سری و مشابه باشند و در صورت تداخل پمپی انتخاب می گردد که در ناحیه بازدهی بالاتر قرار می گیرد و دبی نقاط 2 و 3 یکسان است ولی هد نقطه 2 بیشتر از هد نقطه 3 است. باز هم اشاره به این مساله ضروری است که با اینکه هد در روش سری کردن پمپ ها افزایش می یابد ولی به طور دقیق دو برابر نمی شود.

سوالات رایج پیرامون پمپ موازی و سری

1. تفاوت پمپ موازی و سری در چیست؟ سری کردن پمپ ها زمانی مورد استفاده قرار می گیرد که نیاز است هد در یک دبی ثابت افزایش یابد و موازی کردن پمپ ها نیز زمانی به کار می رود که هد ثابت است ولی نیاز است دبی افزایش یابد.
2. موازی کردن پمپ ها چطور کار می کند؟ با موازی کردن پمپ های مشابه و غیر مشابه در واقع به پمپ ها اجازه داده می شود که در یک هد یکسان، دبی افزایش یابد. در واقع دبی کل از جمع دبی تک تک پمپ ها به دست می آید و هر یک از پمپها با نرخی متوازنی دبی را به پمپ دیگر پمپاژ می نمایند و این پمپ ها دارای قطر پروانه پمپ و همچنین دور موتور یکسان هستند.
3. سری کردن پمپ چطور عمل می نماید؟ برای سری کردن پمپ ها می بایست پمپ های مشابه را به صورت سری یا پشت سر هم در مدار نصب نماییم در واقع در این روش رانش یک پمپ تبدیل به مکش پمپ دیگر می گردد. در واقع پمپ اول سیال را به درون پروانه ها کشیده و با دبی ثابت ولی فشار یا هد بیشتر به سمت پمپ دوم می راند و سپس پمپ دوم این سیال با دبی بیشتر را به درون پروانه ها کشیده و در نهایت با دبی ثابت و هد بیشتر به سمت پمپ سوم و الی آخر می راند. در این روش هد افزایش می یابد و دبی ثابت باقی خواهد ماند.
4. روش موازی کردن پمپ ها و یا سری کردن پمپ ها، کدام بهینه تر است؟ توجه داشته باشید که بسته به نتیجه ای که نهایتا نیاز است از این دو روش گرفته شود می توان از هر یک بهره برد. در واقع زمانی موازی کردن پمپ ها به کار می رود که نیاز به دبی بیشتر است و زمانی از روش سری استفاده می شود که نیاز به هد بیشتری برای پمپاژ سیال داریم. در نتیجه هر یک می توانند بسته به شرایطی که پمپ به کار برده می شود بهینه باشند.
5. آیا با سری کردن پمپ ها و یا موازی کردن پمپ ها می توان عملکرد نهایی را دو برابر کرد؟ خیر، درست است که نقطه بهینه عملکرد به لحاظ دبی سیال و یا هد سیال افزایش می یابد ولی به دلیل وجود متغیر اصطحکاک نمی توان انتظار دو برابر شدن دبی یا هد را از موازی کردن پمپ ها و یا سری کردن پمپ ها داشت.