قوانین افینیتی در کاربردهای پمپ و فن

قوانین افینیتی در کاربردهای پمپ و فن

قوانین افینیتی در کاربردهای پمپ و فن های سانتریفوژ پایه نظری صرفه جوئی انرژی با استفاده از درایو هستند.
بر طبق این قوانین و در یک پمپ یا فن سانتریفوژ، روابط زیر حاکم است :
Q ~ N
فلو یا حجم : Q , سرعت : N
H ~ N2
هد یا فشار : H
P ~ N3
توان ورودی : P

با توجه به شکل(10) فلو/ ولوم بصورت خطی با دور پمپ/فن تغییر میکند. برای مثال اگر دور موتور نصف شود فلو نیز نصف خواهد شد. از طرف دیگر با توجه به منحنی وسط فشار یا هد متناسب با مربع دور تغییر میکند. در این حالت اگر دور موتور نصف شود، فشار یا هد چهار برابر کاهش پیدا کرده و به 25% خواهد رسید. منحنی سمت راست نشان میدهد که اگر دور موتور نصف شود مصرف توان 8 برابر کاهش پیدا کرده و به 12.5% خواهد رسید شکل(10): نمایش تصویری قوانین افینیتی در کاربردهای پمپ و فن سانتریفوژ

به خاطر میسپاریم با استفاده از كنترل كننده های دور موتور و كاهش تنها 15 درصد دور میتوان به میزان 40 درصد در مصرف انرژی صرفه جوئی كرد. حال اجازه بدهید کمی دقیقتر به رفتار یک پمپ توجه کنیم. شکل(11) مشخصات یک سیستم پمپ را نشان میدهد. هد استاتیك عبارتست از اختلاف ارتفاع پمپ و تانك مقصد. بدیهی است كه اگر یك پمپ نتواند به این ارتفاع غلبه كند دبی خروجی صفر خواهد بود. مولفه دوم هد اصطکاکی است . که در واقع بیانگر توان مورد نیاز جهت غلبه بر تلفات ناشی از عبور سیال از لوله ها، شیرها، زانوها و دیگر اجزای سیستم لوله کشی میباشد. این تلفات کلا وابسته به سرعت عبور سیال بوده و غیر خطی است. با اضافه کردن دو منحنی، منحنی سیستم بدست میاید. در شکل(12) منحنی های سیستم و منحنی پمپ باهم نشان داده شده است.

نقطه كار یك پمپ محل تلاقی منحنی پمپ و منحنی سیستم می باشد. با توجه به این منحنی ها روشن میشود که میزان فلو در این سیستم 800 لیتر در ثانیه و هد 60 متر میباشد. اگر بخواهیم نقطه کار را تغییر بدهیم لازم خواهد بود چیزی به سیستم اضافه نمائیم.
یک روش متداول در اینجا استفاده از شیر خفه کن است. در شکل(13) تاثیر عملکرد شیر خفه کن در نقطه کار پمپ را مشاهده میکنید. در واقع شیر اصطکاک مسیر سیال را افزایش داده و باعث افت فلو میگردد. با وجود اینکه با حضور شیر فلو به 600 لیتر در ثانیه کاهش پیدا کرده ولی در توان مصرفی سیستم تغییر محسوسی ایجاد نشده است. حال نگاهی دقیقتر به موضوع خواهیم داشت. همانطور که در شکل(14) مشاهده میکنید، برای دستیابی به فلوی مورد نظر از دو روش کنترل فلو با استفاده اشیر و کنترل با استفاده از درایو استفاده شده است . در روش کنترل فلو با شیر میزان توان مصرفی 0.875 درصد و در کنترل فلو با درایو توان مصرفی 0.42 درصد توان نامی میباشد. برای مثال اگر توان نامی پمپ 100KW باشد. تفاوت توان مصرفی دو روش برابر خواهد بود با:
(100KW x 0.875) – (100KW x 0.42) = 45.5KW
شکل(14) مقایسه توان مصرفی یک سیستم پمپ در دو حالت: الف) کنترل فلو با استفاده از شیر خفه کن (شکل سمت چپ) . ب) کنترل فلو با استفاده از درایو (شکل سمت راست).

شكل (15) - میزان مصرف انرژی در یك پمپ در پنج حالت : با استفاده از شیر برگشتی، با استفاده از شیر خفه کن، با قطع و وصل پمپ، با استفاده از کوپلینگ هیدرولیک، با استفاده از كنترل كننده دور موتور

هر چند كه در سیستمهائی كه هد استاتیك بالا ئی دارند با تغییر دور، راندمان پمپ هم به میزان زیادی تغییر میكند، ولی مزایای دیگر درایو استفاده از آن را بخوبی توجیه میكند. برای مثال میزان فشار هیدرولیك وارد شده به پره های پمپ سانتریفوژ با مجذور سرعت افزایش مییابد. این نیروها به بیرینگهای پمپ اعمال شده و عمر مفید آنها را كاهش خواهد داد. خاطر نشان میشود كه عمر بیرینگها بطور معكوس با توان هفتم سرعت متناسب است. از سوی دیگر با كاهش دور نویز و نوسانات سیستم نیز كاهش پیدا میكند.

درشكل (15) میزان مصرف انرژی در یك پمپ در پنج حالت : با استفاده از شیر برگشتی، با استفاده از شیر خفه کن، با قطع و وصل پمپ، با استفاده از کوپلینگ هیدرولیک، و با استفاده از كنترل كننده دور موتور نمایش داده شده است. با توجه به این شكل تاثیر قابل توجه كنترل كننده دور موتور در كاهش انرژی مصرفی ، نسبت به روشها، مشاهده میشود. در روش شیر برگشتی متناسب با نیاز مقداری از دبی خروجی پمپ به وروی آن عودت داده میشود. بدیهی است که در این حالت توان مصرفی برای هر دبی خروجی ثابت خواهد بود.

امروزه در كشورهای پیشرفته بعنوان یك برخورد اولیه در كاهش سریع مصرف انرژی، مجهز نمودن این نوع فنها و پمپها به درایو میباشد.

نكاتی كه باید در طراحی سیستمهای پمپ مورد توجه قرار گیرند عبارتند از:
- سیستم را بزرگ انتخاب نكنید. حتی اگر بعدها نیاز به توسعه پیدا كردید. باز مطلوب آن است كه بعدا كنار سیستم موجود پمپ بیشتری اضافه كنید.

- توجه كنید كه هزینه های خرید پمپ در مقایسه با هزینه های انرژی آن در طول عمر پمپ ناچیز است. پس پمپهای با راندمان بالا را استفاده كنید.
- از درایو برای كنترل فلو استفاده كنید
- بجای استفاده از یك پمپ بزرگ از تعدادی پمپ كوچك بطوریكه مجموع آنها ظرفیت مورد نیاز را تامین نماید، استفاده كید. بدین ترتیب میتوانید در صورت عدم نیاز به ظرفیت اضافی آن را از مدار خارج كنید

قوانین افینیتی در کاربردهای پمپ و فن

مطالب مشابه :

انواع میانگین و کاربردهای آنها

انواع میانگین و کاربردهای آنها

کاربردهای فناوری نانو در صنعت بتن

قوانین افینیتی در کاربردهای پمپ و فن

کاربردهای بیشمار طلا (ترجمه قسمت دوم)

کاربردهای فناوری نانو در صنعت بتن

عددطلایی