اگر بخواهیم از اجزای تشکیل دهنده الکتروپمپ سر دربیاوریم، باید از همان اول به سراغ سازوکار پمپ‌ها برویم. همه این اجزاء به این خاطر در ساختار پمپ‌ها به کار میروند که به هدف نهایی و کارکردی پمپ برسند: یعنی جابجایی و انتقال سیالات از جمله آب! جابجایی اصولا به سه روش انجام میشود. این سه روش، پمپ‌ها را به سه دسته تقسیم می‌کنند که هر کدام در یک کار معینی، تخصص پیدا کرده‌اند.
پمپ‌ها یا بالابرند، یعنی به نوعی آسانسور سیالاتند یا پمپ‌های گرانشی هستند یا کارشان جابجایی سیالات از جایی به جای دیگر است. پمپ‌هایی که این سه کار را انجام میدهند میتوانند مکانیکی یا الکتریکی باشند. همه ما کم و بیش با نوع مکانیکی پمپ‌ها آشنایی داریم. اما نوع الکتریکی آن، داستان متفاوتی دارد که با هم به سراغ آن می‌رویم.
الکتروپمپ چیست؟
گفتیم که قبل از پرداختن به اجزای تشکیل دهنده الکتروپمپ به یک تعریف یا همان سازوکار نیاز داریم. در ابتدای متن به پمپ‌های مکانیکی اشاره کردیم. این نوع پمپ‌ها در مکش آب از عمق چاه‌ها و آبیاری محصولات کشاورزی کاربرد دارند. در سیستم‌های خنک کننده خودروها نیز این سامانه کار گذاشته شده است. بدون این نوع پمپ‌ها، موتور خودروها از کار میافتد. در صنعت نفت و گاز نیز از نوع مکانیکی پمپ‌ها استفاده فراوانی میشود.
مسلما خواهید پرسید که پس دیگر چه نیازی به الکتروپمپ‌ها است؟ الکتروپمپ‌هایی مثل الکتروپمپ کشاورزی، الکتروپمپ شناور و الکتروپمپ سانتریفیوژ به چه درد میخورند؟ باید بگوییم همانطور که الکتریسیته، با خود یک انقلاب صنعتی به همراه آورد، الکتروپمپ‌ها هم، با خود یک رهاورد بزرگ آوردند: همه چیز ساده‌تر و ارزانتر شد! منبع انرژی یکی از بزرگترین مشکلات نسل قدیمی‌تر پمپ‌ها یا نسل پدربزرگ‌ها بود! برق، امروزه در همه جا در دسترس است و در مقایسه با دیگر منابع انرژی، دسترس‌پذیرتر و ارزانتر است.
الکتروپمپ، تابلوی برق و تراتسفورماتور: سه تفنگدار صنعت!
اگر همه بخواهیم که اجزای تشکیل دهنده الکتروپمپ در همنوایی کامل کار کنند، یه یک چیز نیاز داریم الکتریسیته! مسلما با خود خواهید گفت این که تابلوست! حق با شما است؛ چون الکتروپمپ برای کار کردن به یک تابلو هم نیاز دارد! در صنعت برق به آن تابلوی برق یا Electrical enclosure میگویند. اما میان پمپ و تابلو یک میانجی قرار دارد.
این ابزار مهم، تراتسفورماتور نام دارد. کار ترانسفورماتور، پیچیده است اما به طور عمده، یک تنظیم کننده است که ولتاژ را در سطح تعریف شده نگه میدارد. همه این پیچیدگی‌ها برای این است که در نهایت، نیروی الکتریکی به قدرت مکانیکی تبدیل شود.
اما الکتروپمپ چگونه نیروی برق را به نیروی مکانیکی تبدیل میکند؟ راستش را بخواهید با همان چیزهایی که عنوان مقاله ما را هم تشکیل میدهند: یعنی اجزای تشکیل دهنده الکتروپمپ! در واقع این نوع دستگاه‌ها از چند قطعه اصلی و اساسی تشکیل میشوند که اگر درست کار کنند مانند سامانه ترابری شهری، همه سیال‌ها را به مقصد می‌رسانند! اما این قطعات مهم کدامند؟
الکتروموتور تک فاز یا سه فاز
اولین قطعه از مجموعه اجزای تشکیل دهنده الکتروپمپ، الکتروموتور یا موتور الکتریکی است. این قطعه نه تنها نخستین قطعه در فهرست ما است؛ بلکه باید آن را مهم‌ترین قطعه در پمپ الکتریکی دانست. فرقی نمیکند که الکتروموتور ما یک الکتروموتور تک فاز باشد یا الکتروموتور سه فاز! بار اصلی تبدیل نیروی الکتریکی به قدرت و نیروی مکانیکی همیشه به دوش آن است.
اگر همه قطعات پمپ را یک خانواده فرض کنیم، الکتروموتور، نان‌آور اصلی خانواده است. در سیم پیچ این موتورها، دو رخداد فیزیکی پا به پای هم ظاهر میشوند. یکی از آنها، میدان مغناطیسی و دیگری جریان الکتریکی است. الکتروموتور از رویارویی و تقابل این دو نیروی شگفت‌انگیز طبیعت استفاده میکند تا از راه تولید یک نیروی چرخشی یا گشتاوری، شفت یا محور موتور را به جنبش دربیاورد. اما چه چیزی الکتروموتور را به محور چرخان متصل میکند؟
کوپلینگ و نقش آن در بین اجزای تشکیل دهنده الکتروپمپ
مجموعه اجزای تشکیل دهنده الکتروپمپ، یک عضو مهم دیگر هم دارند که بدون آن نیروی گشتاور هرز می‌رود یا به عبارتی به نیروی حرکتی موثر تبدیل نمی‌شود. به این قطعه و عضو مهم، کوپلینگ میگویند. کار کوپلینگ، هم‌محورسازی است.
به زبانی ساده‌تر، شفت موتور الکتریکی یا الکتروموتور و پمپ را در یک راستا قرار میدهد و آنها را به هم پیوسته و متصل نگه می‌دارند. البته این کار، تنها وظیفه‌ای نیست که کوپلینگ در ساختار الکتروپمپ به عهده گرفته است. علاوه بر اینکه شفت‌های به هم متصل شده را همتراز نگه میدارد، ناهمراستایی محور را هم تعدیل میکند.
در ضمن بارهای محوری با کمک این قطعه گاهی منتقل و زمانی که نیازی به این انتقال نباشد، قطع میشوند. همچنین کوپلینگ‌ها در هنگامی که خطر ساییدگی، ماشین‌آلات را تهدید میکند، نقش مهمی در نگهداری آنها بازی می‌کنند. کوپلینگ‌ها عمدتا به دو گروه اصلی صلب و انعطاف‌پذیر تقسیم میشوند.
مکانیکال سیل چیست؟
قطعه بعدی در مجموعه اجزای تشکیل دهنده الکتروپمپ، مکانیکال سیل یا Mechanical Seal نام دارد. این قطعه در واقع نوعی آب بند مکانیکی است. وظیفه‌ای که مکانیکال سیل در الکتروپمپ دارد، نشت‌گیری است. این قطعه جلوی هر گونه نشتی را می‌گیرد.
ساختمان فیزیکی مکانیک سیل پمپ یا آب بند از دو بخش یا سطحِ صاف و متحرک تشکیل میشود. سطح صاف، محور چرخان پمپ را می‌پوشاند. سطح یا بخش ثابت آب بند مکانیکی بر کاسه پمپ می‌نشیند. حساسیت این قطعه به حدی است که با کمترین اختلال، روند چرخش پمپ را نیز مختل میکند.
سیل مکانیکی به خاطر وظیفه حساسی که در کارکرد عمومی پمپ الکتریکی دارد از مواد خاصی ساخته میشود. این مواد شامل سیلیکون کارباید، اکسید آلومینیوم و تنگستن کارباید میشوند. در جملات قبلی از دو بخش اصلی یک سیل مکانیکی حرف زدیم. در اینجا باید از یک قطعه مهم دیگری یاد کنیم که آن دو قطعه صاف و متحرک را به هم می‌چسباند. سومین قطعه مکانیکال سیل پمپ، فنر مخروطی نام دارد.
کار محفظه یاتاقان چیست؟
یکی دیگر از اجزای تشکیل دهنده الکتروپمپ، محفظه یاتاقان است. کار یاتاقان پمپ چیست؟ شفت‌ها در زمان چرخش با دو نوع بار مواجه میشوند: بارهای محوری و بارهای شعاعی. کار یاتاقان‌ها این است که شفت‌ها را در یک راستای درست نگه دارند. یعنی نیروی‌های شعاعی و محوری را تعدیل کنند.
به همین دلیل هم و بر اساس وظیفه‌ای که یاتاقان‌ها در تعدیل هر کدام از این دو نیرو ایفا می‌کنند به دو دسته تقسیم میشوند: یاتاقان‌های شعاعی یا ردیال بیرینگ و یاتاقان‌های کف گرد یا تراست بیرینگ. یک نوع دیگر هم هست که هر دو کار را با هم انجام میدهد و به آن یاتاقان شعاعی محوری گفته میشود.
پره های الکتروپمپ و چرخش بی وقفه
آخرین قطعه در مجموعه اجزای تشکیل دهنده الکتروپمپ، پره است. پره‌های پمپ در واقع، با چرخش بی وقفه خود، یک نیروی گریز از مرکز پدید می‌آورند که سیالات را با قدرتی مکانیکی از جایی به جایی و از ارتفاعی به ارتفاع بالاتری منتقل میکند. بسته به نوع نیاز ممکن است که از نوع مارپیچی یا نوع توربینی پره‌ها استفاده شود.