پمپ فشار قوی
پمپ فشار قوی
پمپ های فشار قوی یکی از اجزای اصلی هر سیستم RO میباشد. این پمپ ها باید جریان یکنواخت برای المنتهای RO فراهم آورد. طراحی این پمپها باید به گونه ای باشد که نرخ جریان مورد نظر در فشار مطلوب سیستم را برای شرایط مختلف کاری عمر غشا تأمین نماید.
مصرف انرژی پمپ فشار قوی، یکی از موارد هزینه بر سیستم RO است. لذا بازدهی انرژی بالای این پمپها یکی از فاکتورهای اساسی در ارزیابی اقتصادی سیستم است.
اغلب در سیستم های RO با فشار کمتر از Psig400 پمپ های سانتریفوژ مورد استفاده قرار میگیرند. در این پمپها هنگامی که آب به خارج پروانه رسید بیشترین سرعت را دارد، آنگاه با خارج شدن آب از پمپ سرعت به فشار تبدیل میشود.
پمپ های سانتریفوژ دارای قابلیت تولید فشار و جریان پیوسته و یکنواخت هستند. لیکن در برخی مواقع برای ایجاد فشار بالای مورد نیاز در سیستم RO احتیاج به پمپی با پروانه بزرگ از لحاظ ابعاد یا پروانه استاندارد با سرعت بسیار زیاد است. در چنین مواردی از پمپهای سانتریفوژ چند مرحلهای استفاده میشود. در پمپ های سانتریفوژ چند مرحله ای به منظور بالا بردن فشار تعدادی از پروانه ها را بصورت سری بهم متصل مینمایند. یک یاتاقان آب را از پره قبلی جمع‌آوری کرده و وارد پره بعدی می‌کند.
تمام پمپ های گریز از مرکز چند مرحلهای، بازدهی انرژی بالاتری نسبت به پمپ های گریز از مرکز یک مرحلهای با دور بالا دارند. هر پره پمپ چند مرحلهای فشار آبی را که از آن عبور می‌کند، حداکثر Psi30 افزایش می‌دهد. نیروی تنشی که بر آب وارد میشود کاهش می‌یابد و در نتیجه انرژی کمتری توسط اصطکاک و آشفتگی جریان تلف میشود.
در برخی موارد برای تأمین فشار بالای مورد نیاز در سیستم RO، از پمپ های پیستونی استفاده میشود. عیب بزرگ این پمپ ها، نوسانات سرعت جریان خروجی از آنها میباشد. این نوسانات سرعت از عوامل بروز پدیده تلسکوپی میباشد.
طی این پدیده لایه های مختلف غشا المنت به بیرون کشیده شده و المنت شکل تلسکوپ به خود میگیرد که احتمال دارد که آسیب مکانیکی به المنت غشا وارد شود. بنابراین در زمانی که سیستم RO در سرویس است، استفاده از وسایل کاهش دهنده نوسان (Dampening Device) در پایین دست پمپ پیستونی، ایده مناسبی میباشد.
منحنی پمپ
فشار خروجی یک پمپ فشار قوی که در سیستمهای RO مورد استفاده قرار میگیرد، توسط منحنی آن پمپ مشخص میشود. دبی پمپ برابر با مجموع آب محصول، آب دور ریز و جریانهای برگشتی (Recycle) میباشد.
منحنی پمپ به منظور انتخاب مناسبترین پمپ جهت تأمین جریان و فشار لازم مورد استفاده قرار میگیرد. همچنان که در نمودار 1 نشان داده شده است، چنانچه دبی gpm140 با فشار حداقل psig200 مورد نظر باشد، مدل پمپ از نوع 12509 خواهد بود.
برای این میزان دبی، فشار پمپ، psig210 خواهد بود. از آنجایی که آب ورودی به پمپ، دارای فشار است، در حقیقت فشار واقعی پمپ بیش از psig210 خواهد بود. به عنوان مثال، فشار آب شهر ممکن است Psig70 باشد که بعد از فیلترهای شنی و فیلترهای فشنگی در بالا دست RO تا psig55 افت می‌کند و فشار واقعی در خروجی پمپ فشار قوی در این مثال psig265 خواهد بود.
در انتخاب یک پمپ فشار قوی، پمپ باید به نحوی طراحی شود که با توجه به نمودار ذیل، حداکثر بازدهی را داشته باشد. توان پمپ باید طوری در نظر گرفته شود که هیچ گاه پمپ قادر به عبور جریانی بیش از آنچه که طراحی گردیده، نباشد. توان حداکثر نیز از حاصل ضرب توان در ضریب اطمینان به دست می‌آید.
در صورت وجود احتمال شکست در یک مسیر و یا باز شدن سهوی یک شیر وجود داشته باشد که موجب عملکرد مدید الکتروموتور پمپ در بالاتر از حداکثر توان انتخاب شده آن شود، از الکتروموتور بزرگتری باید استفاده نمود. توانی را که الکتروموتور به طور واقعی استفاده می‌کند، توان شکست می‌نامند.
امروزه برای موارد کاربرد آب خالص، معمولاً یک پمپ با ظرفیت بیش از حد طراحی (Oversize) ضروری نیست، چه بسا که نتیجه آن اتلاف انرژی میباشد. طراحی یک پمپ باید دقیقاً به اندازه‌ای باشد که فشار و جریان مورد نظر را تأمین کند. پیش بینی افزایش ناچیز سیستم در آینده، از این قائده مستثنی است.
اگر احتمال افزایش ظرفیت زیاد در آینده باشد باید این امکان عملی شود که یک ردیف RO به طور مستقل ساخته شود. این ردیف می‌تواند برروی اسکلت RO که هم اکنون در دسترس است، نصب شود به شرط اینکه اندازه اسکلتی که در ابتدا ساخته شده برای حالت دوم باشد. اگر یکی از سیستمهای RO جهت تعمیرات در سرویس نباشد باید دیگری بتواند آب مورد نیاز را تأمین کند.
بازدهی الکتروموتور
بازدهی الکتروموتور عاملی است که باید در نظر گرفته شود. بعضی از الکتروموتورها دارای بازده پایینی مانند 92% هستند. این مقدار با بازدهی 98% تا 99% برای الکتروموتورهایی که برای بازدهی بالا طراحی شده‌اند قابل مقایسه میباشد. بازدهی بالاتر می‌تواند موجب صرفه‌جویی انرژی شود.
در برخی موارد از پمپهای فشار قوی شناور که بر روی تیوبهای تحت فشار افقی نصب می‌شوند، در سیستمهای RO استفاده می‌گردد. اگرچه این پمپها به سبب بازدهی انرژی رواج پیدا کرده‌اند، اما الکتروموتورهای شناور آنها بازدهی کمتری نسبت به موتورهای استانداردی که توسط هوا خنک می‌شوند، دارد. تنها مزیت این پمپها، صدای کمتر و شناور بودن آنها است.
منابع مورد استفاده:
[1] روش های پیشرفته در صنعت تصفیه آب – تألیف مهندس محمد کرمانی، انتشارات شرکت ملی صنایع پتروشیمی – 1382
[2] تئوری اسمز معکوس، راهنمای عملی برای استفاده در صنایع تصفیه آب، وس بایرن. ترجمه مهندس مجید خاکساری- 1383
