تعتبر مضخة الطرد المرکزی، کإحدی أنواع المضخة کثیرة الاستعمال و الشائعة فی المستوی العالمی. تلعب مضخات الطرد المرکزی دورا محوریا و هامّا فی نقل حجم عظیم من السوائل فی فترة قصیرة من خلال اختصاص أکثر من 85 % من الإنتاج العالمی للمضخات بهذا النوع. تلعب هذه المضخات دورا هامّا و حیاتیا و موثرا فی انتقال السوائل الی الصناعات المختلفة منها: الزراعة و النفط و الغاز و البتروکیماویات و محطات الطاقة و تنقیة و تصفیة الماء و الصرف الصحی و المعادن و الصیدلة و البناء و قد بدّلت الی جزء لاینفک من عملیات الإنتاج و الخدمات.
ما هو جهاز الطرد المرکزی؟ من المفهوم و المضمون الجذری حتی أداء مضخات الطرد المرکزی
جهاز الطرد المرکزی، جهاز یفصل المواد المختلفة علی أساس الإختلاف فی الکثافة من خلال الدوران بسرعة عالیة. لهذا الأصل و المبدأ للفصل، جذر عمیق فی فیزیاء القوة الطاردة المرکزیة( قوة الطرد المرکزی). فی العمل، قوة الطرد المرکزی، قوة مجازیة تعمل إزاء القوات الحقیقیة مثل قوة الطفو و الإحتکاک. اذا غلبت و سیطرت قوة الطرد المرکزی علی هذه القوات المقاومة، ابتعدت الذرّات و الجزیئات و الجسیمات الثقیلة من محور الدوران و ترسّبت بسرعة ثابتة، بینما تتحرّک الذرّات و الجزیئات و الجسیمات الخفیفة الی المرکز.
تکون حالات استعمال هذه المفهوم الجذری فی الحیاة الیومیة و العلوم، واسعة جدّا. فصل مکونات و اجزاء الحلیب و الدم فی
و المواد الکیمیائیة حتی أداء الغسّالة التی تفصل الماء عن الملابس و الثیاب ، تعمل کلّها DNA المختبرات،و تنقیة و تصفیة
علی أساس أصول و مبادیء جهاز الطرد المرکزی. تسرّع هذه الأجهزة، عملیة الترسیب و الفصل بشکل ملحوظ من خلال ایجاد و انشاء سرعة تماثل سرعة الجاذبیة لکن بشدة أکثر .
اذا احتجتم الی اشتراء مضخة الطرد المرکزی، فاتصلوا بخبراء شرکة ابروان ألآن لأن یعرّفوا الیکم أفضل المنتج بالمجّان.
مضخة الطرد المرکزی : التعریف و المکوّنات الهامّة
مضخة الطرد المرکزی، جهاز میکانیکی یحرّک المادة السائلة عبر انتقال الطاقة الدورانیة. تتعلّق هذه المضخات بفئة المضخات الدینامیة و التنقل السلبی.
فی استمرار الکلام، ندرس جزئین و مکونین من أجزاء و مکونات الطرد المرکزی اللذان یشکّلان قسما هاما و مفتاحیا لهذه المضخة.
مروحة المضخة: هذه القطعة الدوّارة التی تدور حول محورها بالسرعة، تعتبر کأهمّ مکونات و اجزاء المضخة. تستلم المروحة، الطاقة المیکانیکیة من المحرک الکهربائی و تنقلها الی السائل أو المادة السائلة بشکل الطاقة الحرکیة(السرعة). تدخل المادة السائلة من مدخل المضخة( عادة معروف ب” العینی” فی مرکز المروحة) و ترمی أو تطرح الی الخارج من خلال دوران المروحة و متأثرة بقوة الطرد المرکزی بشکل شعاعی أو شعاعیا( الی الخارج) من رأس أو قمة شفرات المروحة.
قمنا بدراسة هذا الموضوع فی مقالة تحت عنوان” مروحة مضخة الطرد المرکزی” بشکل تخصصی أو متخصص.
قشرة المضخة أو الحلزونیة: هذا الغطاء الثابت، یحیط ب المروحة و یجمع و یهدی المادة السائلة بعد الخروج عن المروحة.
التصمیم الحلزونی للقشرة، بالوجه الذی یزید فیه قطر المقطع العرضی لعبور المادة السائلة تدریجیا. تقلّل سرعة المادة السائلة من خلال زیادة مساحة المقطع العرضی للتدفق و التیار و وفقا لأصل و مبدأ البرنولی، و فی النهایة، تبدّل الطاقة الحرکیة لها الی الطاقة الضغطیة. تؤدّی هذه العملیة، الی زیادة ضغط المادة السائلة فی مخرج المضخة.
طریقة الأداء العام لمضخة الطرد المرکزی، أنّ المادة السائلة تدخل فی المروحة الدوّارة بشکل محوری. تدور المروحة بسرعة کثیرة و تدخل قوة الطرد المرکزی من المرکز الی المادة السائلة. ترمی هذه القوة، المادة السائلة الی بیئة المروحة ، و ثمّ الی القشرة الحلزونیة. فی القشرة، تقلّل سرعة السائل أو المادة السائلة تدریحیا و یزید ضغطها، ثمّ یتمّ إخلاء المادة السائلة من مخرج المضخة بالضغط العالی.
طریقة أداء مضخة الطرد المرکزی
عملیة تبدیل الطاقة فی مضخات الطد المرکزی ، التی تهدی عبر اصل و مبأ البرنولی، النواة الرئیسیة لأداء ها و کفاءتها.
التصمیم الدقیق للقشرة الحلزونیة، الذی یوفّر المجال للزیادة التدریجیة لمساحة التیار و التدفق، یکون هامّا و موثرا جدّا لتقلیل التضییعات الهیدرولیکیة طوال تبدّل السرعة الی الضغط.
القشرة بالتصمیم الأمثل، تضمن أنّه تتمّ استعادة أکثر الطاقة الحرکیة المنتقلة عبر المروحة کالضغط الإستاتیکی، الذی یؤثّر فی الکفاءة التامّة للمضخة.
أیّ انحراف عن هذا التصمیم الأمثل ، أو التآکل و التلف و الإنهاک فی داخل الحلزونی، یؤدّی الی التضییع الملحوظ للطاقة( مثل: الإضطراب و الإحتکاک )، و فی النهایة یقلل ضغط مخرج المضخة و تزید تکالیف و رسوم العملیات و التشغیل. هذا الأمر، یدلّ علی أنّه مع بساطة الأصول و المبادیء، تنفیذ الهندسة لها للحصول علی الأداء و حصیلة العمل العالیة، یحتاج الی دقة کثیرة.
أنواع مضخات الطرد المرکزی و تصنیفها
یمکن تقسیم و تصنیف مضخات الطرد المرکزی علی أساس معاییر مفتاحیة. هذه التصنیفات و التقسیمات تساعد المهندسین و المتخدمین علی أن یختاروا و ینتخبوا المضخة المناسبة و الجیّدة للاستخدام الخاص، لأنّ أیّ نوع منها، ذات خصائص الأداء و حصیلة العمل الحصریة.
التصنیف و التقسیم علی أساس نوع تدفق المادة السائلة من المروحة
- التدفق المحوری
- التدفق الشعاعی
- التدفق المختلط
وجود الأنواع المختلفة للتدفق ( الشعاعی و المحوری و المختلط)، یسمح للمهندسین لأن یطابقوا الخصائص و الممیزات الهیدرولیکیة للمضخة مع حاجات النظام بالضبط، و هذا الأمر، یؤدّی الی زیادة الکفاءة و الأداء و تقلیل استهلاک الطاقة.
التصنیف علی أساس عدد الأطوار و المراحل ( المروحات)
- أحادیة الطور أو أحادیة المرحلة
- متعددة الأطوار أو المراحل
المضخات متعددة الأطوار و المراحل، ترفع و تزیل القیود الذاتیة للتصامیم أحادیة الطور و المرحلة فی الحصول علی الرؤوس العالیة جدّا. لوأنّه یمکن أن تکون لها تکلفات و رسوم عالیة.
التصنیف علی أساس النوع الحلزونی
- بالحلزون الواحد
- بالحلزونین
التصنیف علی أساس عدد الشفط(الإمتصاص)
- أحادی الشفط(بالشفط الواحد)
- مزدوجة الشفط (بالشفطین)
التصنیف علی أساس اتجاه المحور
- مضخة المحور الأفقی
- مضخة المحور العمودی
المضخات ذاتیة التحضیر(ذاتیة الشفط)
تکون هذه المضخات، نوعا خاصا من مضخات الطرد المرکزی التی تقدر علی اخراج الهواء من خط الشفط و الإمتصاص و تبدأ بضخ المادة السائلة دون الحاجة الی التحضیر الیدوی.
مضخات الطرد المرکزی فی العمل: حالات الاستخدام الواسعة و الحیاتیة فی الحیاة الیومیة و الصناعة
یعرض الجدول التالی، حالات الاستخدام الرئیسی لمضخات الطرد المرکزی فی الصناعات المختلفة.
| حالات الاستخدام المفتاحیة و الهامة لمضخة الطرد المرکزی | الصناعة |
|---|---|
| تأمین الماء للمدن و شبکات الری و محطات ضخ الصرف الصحی و المصافی و معامل التکریر | الماء و الصرف الصحی |
| انتقال النفط الخام و الغاز الطبیعی و التحکّم علی مرحلة الهیدروکربونات و حقن الماء و الغاز | النفط و الغاز |
| أنظمة الریّ( المطری)، تصریف المیاه الجوفیة و إدارة الماء فی تربیة المواشی و الثروة الحیوانیة و مصاید الأسماک | الزراعة |
| انتقال الماء المبرّد و الوقود و زیت المحرک فی أنظمة إنتاج البخار و التوربینات | محطات الطاقة |
| تنقل المواد الکیماویة المختلفة( الماء و النفط الخام و الأمونیا)، و حالات استخدام الغسل الصناعی | البتروکیماویة |
| أنظمة التهویة و الأنظمة للتبرید و التدفئة و أنظمة الحریق و المضخات الأرضیة | البناء و العام |
| تنقل (نقل) السوائل فی العملیات المعدنیة، و تأمین الماء فی المعادن | المعدن |
| انتقال السوائل و المواد الکیمیائیة/ الدوائیة فی عملیات الإنتاج و المزج و الخلط | الصناعات الغذائیة و الصیدلة و صنع و انتاج الأدویة |
لماذا تکون مضخة الطرد المرکزی، کالإنتخاب و الخیار الأوّل لکیر من الصناعات؟
قد بدّلت مضخات الطرد المرکزی الی الخیار الإفتراضی و غالبا الحل بالسعر المعقول لحجم واسع من حاجات انتقال السوائل بسبب المزایاء و الإمتیازات المتعددة لها.
- البنیة و الهیکل البسیط و الأبعاد الصغیرة و الإنتاج الإقتصادی
- الأداء و الکفاءة العالیة فی السوائل باللزوجة المنخفضة
- تدفق المخرج الرتیب و الکمیة و الحجم العالی
- سهولة الصیانة و الحمایة و الموثوقیة و الإطمئنان العالی
- الإتصال المباشر بالمحرکات الکهربائیة
- المقاومة إزاء المواد الآکلة و المسبّبة للتآکل
- القدرة علی تنظیم حجم المخرج(مستوی الصوت الناتج)
- المناسب و الصالح لنقل التعلیق
التحدیات و المشاکل و القیود: عیوب مضخات الطرد المرکزی التی یجب أن تعلموها
مع المزایاء و الإمتیازات الکثیرة، تکون مضخات الطرد المرکزی، ذات القیود و التحدیات التی یکون ادراکها، ضروریا و لازما للإنتخاب و تثبیت و ترکیب و تشغیل مضخة الطرد المرکزی و الحمایة و الصیانة الصحیحة. تعرض هذه القیود، الأضرار و الصدمات و الثغرات العملیاتیة و حالات و اوضاع الخراب المحتملة، التی تنشأ عن الخصائص و الممیزات الذاتیة للتصمیم و أصول و مبادیء الأداء و حصیلة العمل لمضخة الطرد المرکزی.
- الحاجة الی التهویة قبل التشغیل و الترکیب
- عدم الکفاءة إزاء السوائل باللزوجة العالیة
- الحساسیة إزاء التجویف الإهتزازات البیئیة
- القیود فی الکمیات و الأحجام الخاصة
- الحاجة الی السد( سدّ الماء)
- إنتاج الرغوة
الحصول السریع علی العیب: المشاکل الشائعة و العلل و الأسباب المحتملة فی مضخات الطرد المرکزی
فی هذا الجدول، قد قدّم دلیل عملی و سریع لمعرفة و رفع و ازالة المشاکل الشائعة فی مضخات الطرد المرکزی. اذا کانت المضخة لکم ذات العیوب و النواقص التالیة، فبإمکانکم أن تتعلّموا طریقة تصلیح مضخة الطرد المرکزی بشکل وجیز و خلاصة.
| العیب( المشکلة) | العلل و الأسباب المحتملة |
|---|---|
| لاتعطی المضخة الماء و دون الماء | لم تتم التهویة(التحضیر غیرالمناسب و غیرالسلیم)، یکون ارتفاع الشفط و الإمتصاص، کثیرا جدّا، تکون السرعة الدورانیة للمضخة، قلیلة جدّا، تکون عین المروحة أو فلتر المدخل، منسدة أو مغلقة، قد فصلت المروحة عن المحور. |
| لایکفی السائل الذی یخرج | تکون السرعة الدورانیة للمضخة، منخفضة، وجود الهواء أو الغاز فی السائل، انسداد و ارتعاش عین المروحة، ازدیاد المسافة و البعد بین الحلقات التآکلیة بسبب الإنهاک. |
| لایکفی الضغط الذی یخرج من المضخة | تکون سرعة المضخة، قلیلة جدّا، تمّ إنهاک الحلقات التآکلیة، تسرب الهواء فی خط الشفط و الإمتصاص( حتی 1 % من الهواء، یودّی الی انخفاض السعة زهاء 10%)، قد توقع ضغط المخرج کثیرا جدّا . |
| تهتزّ المضخة کثیرا جدّا | تثبیت و ترکیب و تشغیل المضخة فی المکان غیرالسلیم و غیرالمناسب أو عدم قوة و عدم متانة و صلابة الأساس، و عدم التوازن و اختلال التوازن للقطع و الوصلات و الدوّار، قد أصیبت المضخة بالتجویف، المحور المنحنی، البعد و المسافة الأکثر لمحمل و المحور، لیست المروحة علی المحور، صلبة و متینة و یکون مخرج المضخة منسد أو مغلق، للمضخة السرعة الکثیرة و المتأزمة. |
| ارتفاع الحرارة لمحمل المضخة | الإشکالیة و العیب و النقص فی نظام التبرید أو عدم وصول الزیت الکافی الی المحمل، یکون مسافة و بعد المحور عن المحمل، قلیلا. الحلقات التی توصل الزیت، أصیبت بالنقص و المشکلة، تلوث زیت المحمل. |
| تسخین المضخة( الهیکل) | لایکفی السائل فی داخل المضخة، وجود الهواء فی السائل، انسداد مخرج المضخة، تمّ سدّ براغی المضخة جدّا، عدم وصول الزیت الی المحمل، یکون البعد و المسافة بین الحلقات التآکلیة، قلیلة. |
| تحمل المضخة الطاقة الکهربائیة الکثیرة | تکون السرعة أکثر جدّا، یکون الرأس الموجود، اقلّ من رأس المضخة و قد زادت کمیة و حجم المضخة، یکون السائل تحت الضخ، أثقل من الماء، العیوب و النواقص المیکانیکیة ( مثل: التواء العمود)، خروج العمود للمضخة عن مکانو موقع الثبول و الإستقرار لها، تکون الوصلة” کوبلینک” منهکة. |
المواصفات الموحّدة و المعاییر لمضخات الطرد المرکزی: ضمان الجودة و الأداء و حصیلة العمل فی المستوی العالمی
لحالات الاستخدام الصناعی فی حقل النفط و الغاز و تتمتع بالمتطلبات المتشدّدة وأکثر صرامة. API تمّ تدوین معاییر
، مجموعة واسعة من المعاییر العالمیة منها: أبعاد المضخة و طریقة و کیفیة الأداء و ISO تقدّم معاییر و مقاییس
حصیلة العمل للمضخة و طریقة ترتیب و رصف محطة الإختبار و معدّات القیاس و أخطئة الإختبار و … لمضخات الطرد المرکزی فی الاستخدامات العامّة و المتخصصة أو التخصصیة.
نظرة الی مستقبل مضخات الطرد المرکزی
تعرف مضخات الطرد المرکزی، کإحدی المعدات کثیرة الإستعمال و الحیاتیة و الهامّة فی الصناعات الحدیثة و الحیاة الیومیة. توسّع استخدام هذه المضخات، یدلّ علی الدور الهام و الأساسی لها فی تسهیل تدفق المواد و الطاقة فی البنی التحتیة الإقتصادیة العالمیة. الإنتخاب و الإختیار الدقیق و التثبیت و الترکیب و التشغیل الأساسی و المبدئی و الحمایة و الصیانة الوقائیة و المستمرّة لمضخات الطرد المرکزی، هامّ جدّا للأداء و حصیلة العمل المثلی و الفضلی لها.
الإدراک العمیق للأصول و المبادیء و الأنواع و المزایاء و العیوب و المعاییر لهذه المضخات أمر ضروریّ و لازم لأیّ أخصّائیّ أو الصناعة التی تتعامل مع انتقال السوائل.