لقد ناقشنا الفروقات، ولكن ما مدى معرفتك بالفرق بين مضخات الطرد المركزي ومضخات الإزاحة الموجبة؟ لنلقِ نظرة على مضخات الإزاحة الموجبة وما يجب أن تعرفه عنها.
ما هي مضخة الملاط ذات الإزاحة الإيجابية؟
مضخات الإزاحة الموجبة، أو مضخات PD، هي مضخات تفريغ توفر تدفقًا ثابتًا للسوائل، وتنقلها عبر النظام بسرعة ثابتة. يمكن نقل الملاط والرواسب، والطين، والزيوت، والمواد الكيميائية، واللب، والمعاجين، والنفايات، والأطعمة، والمشروبات الأخرى باستخدام مضخات PD. الإزاحة الموجبة مضخة الملاط تُنشئ مضخة شفط أو فراغًا يمتص السائل ويحجزه في حجرته قبل مروره. تساعد مضخة الملاط ذات الإزاحة الموجبة على نقل السوائل عالية اللزوجة بمعدل تدفق أقل وضغط أعلى.
كيف تعمل مضخات الإزاحة الإيجابية؟
تتوفر مضخات الإزاحة الموجبة بأكثر من عشرة أنواع. ببساطة، تعمل مضخات الإزاحة الموجبة بسحب السائل إلى حجرة أو تجويف عبر خلق فراغ.
عند اكتمال القسم، تبدأ المضخة بالدوران، مما يزيد ضغط السائل داخل رأس المضخة، مما يسمح بتفريغه في الأنابيب عبر منفذ التفريغ.
تنقسم مضخات الملاط ذات الإزاحة الإيجابية إلى تصنيفين رئيسيين:
المضخات الدوارة
لتحقيق قوة الشفط، تستخدم المضخات الدوارة آلية دوران، بينما تستخدم المضخات الترددية حركة ذهابًا وإيابًا. تستخدم المضخات الدوارة تروسًا وفصوصًا وريشًا وبراغي لتحريك السوائل. تُستخدم الأغشية والمكابس والكباسات في مضخات الإزاحة الموجبة الترددية. تتميز أنواع مضخات الإزاحة الموجبة المختلفة بتطبيقاتها المتميزة، كما توفر ضخًا ممتازًا في مجموعة من التطبيقات المتقاطعة الأخرى.
المضخات الترددية
صُممت مضخات الطاقة الترددية بمرونة فائقة لتوفير خيارات منتجات أكثر سهولة وسرعة في الإنتاج، حيث تُشغّل المحركات الكهربائية أو محركات الديزل هذه الوحدات عبر سير على شكل حرف V أو ترس. تُعدّ المحركات الكهربائية أكثر شيوعًا نظرًا لكفاءتها العالية وتأثيرها البيئي الأقل. أما محرك الديزل، فهو أقوى ويُستخدم على نطاق واسع في التطبيقات الصناعية.
استخدام المضخات الترددية
- يمكن للمضخة نقل العديد من أنواع الزيت، بما في ذلك النفط الخام، وزيت الديزل، وزيت التشحيم.
- يمكن لمضخة المكره البرونزية حمل السوائل ذات نقطة الوميض المنخفضة مثل البنزين والبنزين وما إلى ذلك؛
- يمكن لمضخة الفولاذ المقاوم للصدأ نقل المشروبات والسوائل المسببة للتآكل.
- لا يمكن أن تكون درجة حرارة الوسط أعلى من 70 درجة مئوية.
- يمكن لمضخة زيت التروس المضادة لدرجات الحرارة العالية نقل السوائل بدرجة حرارة قصوى تبلغ 300 درجة مئوية ولزوجة 5*10-5—1.5*10-3م2/ثانية.
- المضخة غير متوافقة مع المواد الصلبة أو الألياف.
التصنيفات الأخرى هي:
مضخة الحجاب الحاجز التي تعمل بالهواء
مضخة الحجاب الحاجز الهوائية هي مضخة ملاط إزاحة موجبة تعمل بالهواء المضغوط (المعروف أيضًا باسم مضخة الغشاء). ينقل عمود متصل الهواء المضغوط من حجرة إلى أخرى، مما يسمح للحجرات بالتحرك في آنٍ واحد.
مضخة الحجاب الحاجز الكهربائية
تُعد المضخات الغشائية الكهربائية أكثر كفاءة في استهلاك الطاقة وتتطلب صيانة أقل من المضخات الغشائية الهوائية. وهي مثالية للتطبيقات التي تتطلب نبضًا منخفضًا وتدفقًا سلسًا. تُصنف مضخات الإزاحة الموجبة كمضخات غشائية.
مضخات التروس
لنقل السوائل، تستخدم المضخات الترسية نظام تعشيق التروس. تُعدّ المضخات الترسية مضخات إزاحة موجبة بفضل آلية عملها. تنقل التروس في المضخة الترسية نفس كمية السوائل مع كل دورة. تُستخدم المضخات الترسية بكثرة لنقل السوائل عالية اللزوجة بفضل تصميمها، وخاصةً في الصناعات الكيميائية.
مضخة دوارة حلزونية
مضخة الدوار الحلزونية هي مضخة ملاط إزاحة موجبة، تُدير دوارًا ملتويًا وتدفع كميات متفرقة من السوائل عبرها. توفر حركة لولبية تدفقًا سلسًا، حيث تحدد سرعة الدوار معدل تدفق دقيقًا، مما يسمح باستخدام مضخة الدوار الحلزونية كمضخة جرعات.
مضخة الزيت والشحوم
مضخات الزيت والشحوم هي نوع من مضخات الملاط ذات الإزاحة الإيجابية المستخدمة في البيئات الصناعية لضخ السوائل الخاصة بالسيارات والمعدات مثل الزيت والشحوم.
مضخة تمعجية
إنها لا تحتوي على أي أختام أو صمامات أو غدد وهي غير مكلفة للصيانة.
مضخة المكبس
في مضخة المكبس، وهي نوع من مضخات الإزاحة الموجبة، يتبادل ختم الضغط العالي مع المكبس. قد تنقل مضخات المكبس السوائل أو تضغط الغازات، وتضخ وسائط لزجة أو تحتوي على جسيمات صلبة.
مضخة تعمل ذاتيًا
تستطيع المضخات ذاتية التحضير رفع السوائل من أسفل خط الشفط دون استخدام صمام قدم أو عمود هيدروليكي للسائل في خط الشفط. يُشغّل السائل الموجود في حلزون المضخة المضخة.
خصائص مضخات الإزاحة الإيجابية
تُصنف معظم المضخات إلى مضخات طرد مركزي ومضخات إزاحة موجبة. تُستخدم مضخات الطرد المركزي بشكل أكثر شيوعًا نظرًا لبساطتها. أما مضخات الإزاحة الموجبة، فهي أكثر تنوعًا في تطبيقاتها، حيث تتحمل ظروفًا أكثر قسوة من مضخات الطرد المركزي، وتوفر تدفقًا ثابتًا بغض النظر عن الضغط. تُعد مضخات الإزاحة الموجبة مناسبة للتطبيقات التي تتطلب ضغطًا عاليًا، أو معدل تدفق منخفضًا، أو جرعات دقيقة. علاوة على ذلك، يمكن تشغيلها في أي موضع على طول منحنى المضخة.
تطبيقات مضخات الإزاحة الإيجابية
تُستخدم مضخات الإزاحة الموجبة في التصنيع، وتجهيز الأغذية، ومعالجة المياه، والبتروكيماويات. ونظرًا لحساسية تشغيلها، تُعدّ مضخات الإزاحة الموجبة (مثل المضخات التمعجية أو المضخات الغشائية) مناسبة أيضًا للمواد الهشة، مثل مزارع الخلايا أو البوليمرات الحساسة للقص.
تُشغّل المحركات الكهربائية أو محركات الديزل مضخات ترددية عبر أحزمة على شكل حرف V أو مخفض تروس. صُممت صناديق التعبئة للتطبيقات التي تتطلب عمر تعبئة طويلًا وصيانة بسيطة. يمكن تعبئة المعدات لتلبية حتى أكثر المواصفات دقة.
- السوائل والمواد الكاشطة
- الأمونيا
- الكحول والبنزين وزيت الوقود وزيت التشحيم
- دورة الأمين والجليكول
- المشروبات والأطعمة اللزجة الأخرى؛ زبدة الفول السوداني/شراب الذرة
- مانعات الانفجار
- تغذية الغلاية
- تحلية المياه تحت الضغط العالي
- الحقن (كيميائي، ماء مالح، تزييت)
- اختبار الضغط الهيدروستاتيكي
- الأنظمة الهيدروليكية
- خدمات الصناعة العامة
- نقل المنتج
- ضوابط تحت سطح البحر
- القطران والأسفلت
مزايا مضخات الإزاحة الإيجابية
تتميز هذه التصاميم من المضخات بمزايا تطبيقية متنوعة. فيما يلي ست مزايا لمضخات الإزاحة الموجبة:
تدفق دقيق وقابل للتنبؤ
لأن حجرات هذه المضخات لها حجم محدد، فإن التدفق يتناسب طرديًا مع السرعة. يمكن حساب التدفق الناتج عن كل دورة بدقة عالية. هذا يسمح بتقدير القيمة المتوقعة للمضخة أو تدفقها على مدار الوقت.
التعامل مع اللزوجة الواسعة
لا تتأثر هذه التصاميم باللزوجة، مما يعني أنه إذا زادت الكثافة مع درجة الحرارة، فإن المعدات المستخدمة مع السوائل المختلفة أو السائل الذي يتم ضخه سوف تتصرف كسائل غير نيوتوني.
يحدث هذا عندما تزداد اللزوجة مع القص، وهي الظاهرة المعروفة باسم سماكة القص، في حين تظل قدرات التدفق أو الضغط الخاصة بالوحدة غير متأثرة.
تفضل مضخات PD السوائل الأكثر سمكًا، حيث تعمل اللزوجة الأعلى عادةً على توليد ضغوط وتدفقات أعلى.
الضغط المستمر
تحافظ هذه الوحدات على ضغط ثابت عند ضغوط تصل إلى عدة بارات فوق نقطة التشغيل المحددة. على عكس مضخات الطرد المركزي التي تُنتج ضغطًا وتدفقًا محددين عند نقطة تشغيل واحدة.
يمكن أن يكون هذا مفيدًا في التطبيقات ذات ضغوط التفريغ المتفاوتة، مثل تحميل الصهاريج، وتطبيقات الرش، وتحديد الجرعات والقياس.
انخفاض التآكل والتلف
بالمقارنة مع مضخات الطرد المركزي، تعمل مضخات الطرد المركزي بسرعات أبطأ. تتيح هذه السرعة المنخفضة التعامل مع السوائل الكاشطة أو المحملة بالمواد الصلبة، والتي قد تُسبب تآكل أجزاء مضخة الطرد المركزي.
الحفاظ على خصائص السوائل
ستتيح سرعة المضخة المنخفضة تكبير المضخات، مما يعني أن الوحدة التي تعمل ببطء يمكنها تلبية متطلبات التدفق أو الضغط الخاصة بالتطبيق.
هذا يقلل من التآكل ويضمن عدم تأثر السائل بحركة الضخ، مما يحافظ على خصائصه. وهذا مهم بشكل خاص للسوائل التي تُكثّف القص، مثل الحليب والكريمات والبوليمرات والمواد الهلامية.
تصاميم غير قابلة للانزلاق
لكل مضخة حد أدنى وأقصى للزوجة، وهو الحد الذي طُوِّرت وصُمِّمت من أجله. إذا انخفضت لزوجة السوائل إلى مستوى أقل من الحد المطلوب، فلن تتمكن المضخة من التعامل معها، وسيحدث انزلاق.
يظهر انزلاق المضخة عند إعادة تدوير السائل داخل رأسها، مما يؤدي إلى انخفاض في تدفقها وضغطها. هذا يعني أن السائل قد يستمر في إعادة التدوير داخل رأسها، وقد يؤدي، إن لم يُلاحظ، إلى تلف الختم الميكانيكي.
تتوفر مضخات إزاحة موجبة بتصميمات مانعة للانزلاق. لا يحدث انزلاق المضخة مهما كانت لزوجة السائل، كما هو موضح في دراسة الحالة هذه.
عيوب مضخات الإزاحة الإيجابية
لمضخات الإزاحة الموجبة عيوبٌ عديدة. إليك تفاصيل أكثرها شيوعًا:
التدفق مقيد
التدفق محدود في بعض المضخات بسبب تصميمها الداخلي، مما يعني أن التدفق سيكون أقل من مضخة الطرد المركزي للسوائل منخفضة اللزوجة. بعض تصاميم مضخات الإزاحة الموجبة غير مناسبة تمامًا لتطبيقات محددة، لأن التدفق لا يلبي متطلبات التطبيق المقصود.
صعب الصيانة
قد تكون صيانتها صعبة بسبب تصميمها الداخلي. ويعود ذلك إلى كمية وحجم أجزائها، وكيفية تركيبها، والسوائل المستخدمة معها، كونها مكونات سميكة، ومسببة للتآكل، وسامة، ومكونات مغلفة/مُغلّفة داخل الوحدة، مما يؤدي إلى صيانتها التي تستغرق وقتًا أطول.
تتطلب صيانة المضخات ذات الإزاحة الإيجابية عادةً عاملين أو أكثر، مما يعني أن العمالة الإضافية ضرورية لخدمة مثل هذه التصاميم للمضخات.
فترات الخدمة
بسبب الخلوصات الضيقة، ومتطلبات التطبيق، واتصال الأجزاء الداخلية، والسوائل الكاشطة المستخدمة، تكون فترات الخدمة أكثر تكرارًا من تلك الموجودة في التصميمات الطاردة المركزية.
التدفق النابض
لأن التدفق قد ينبض، يلزم استخدام مُخمِّدات نبض لتقليل النبضات. قد يؤثر هذا على موثوقية مقاييس التدفق، وثبات طبقة السوائل على الأسطح، وقياس السوائل بدقة في العمليات أو الحاويات في تطبيقات تعبئة الحاويات.
فعالية التكلفة مع السوائل منخفضة اللزوجة
تكون هذه الوحدات غير فعالة عادةً للسوائل ذات اللزوجة المنخفضة أو السوائل التي تتطلب النقل عند تدفقات منخفضة إلى متوسطة عندما يمكن استخدام مضخة الطرد المركزي.
ليس الحل الأرخص
يتم تصميم مضخات الإزاحة الإيجابية عادةً لتوفير قياس ونقل وتدفق ثابت للسوائل.
إنها ليست الخيار الأرخص أبدًا، ولكنها غالبًا ما تكون الحل الأقل تكلفةً على المدى الطويل. فهي مصممة بشكل مختلف عن أنظمة الطرد المركزي، ومُصممة لسوائل أكثر كثافةً من الماء. وينطبق هذا على السوائل الكاشطة، بما في ذلك الجسيمات أو تغيرات اللزوجة.
الملحقات المطلوبة لحماية النظام أو المشغل
تعتبر مضخات PD ممتازة لزيادة الضغط داخل أنابيب التفريغ، ولكنها قد تكون ناجحة بشكل مفرط، مما يؤدي إلى مشاكل أخرى.
ستستمر مضخات الإزاحة الموجبة في توليد ضغط في أنابيب المخرج إذا تُركت دون قيود حتى يحدث شيء ما، مما يُخفف الضغط. قد يكون هذا صمامًا، أو المضخة نفسها، أو أنابيب، ولهذا السبب تأتي العديد من الأنظمة مزودة بصمام تخفيف مدمج.
تتوقف بعض تصاميم المضخات مؤقتًا عند وصول ضغط المخرج إلى أقصى حد له. تتطلب طرق أخرى، مثل المكابس، صمامات تخفيف الضغط لخفضه أو صمام تنظيم الضغط للحفاظ على ثباته.
لماذا نحتاج إلى مضخات الإزاحة الإيجابية؟
كيف تعمل؟ صُممت مضخة الإزاحة الموجبة خصيصًا لضخ المواد السميكة والكثيفة. تستخدم المضخة تجاويف دوارة لنقل السائل من جانب ضخ إلى آخر. مع تدفق السائل، يُطرد من الجانب الآخر للمضخة بعد مروره بها. تعمل مضخات الإزاحة الموجبة عمومًا على مبدأ مشابه، ولكن بتصميم مختلف، ومعظمها ذو اتجاهات تدفق عكسية. نستعرض هنا الطريقتين الأكثر شيوعًا. بالإضافة إلى ذلك، سنتحدث عن كيفية عمل الطرق الأخرى.
تُحرّك مضخة الإزاحة الموجبة السائل عن طريق سحب كمية مُحددة مسبقًا إلى صمام سحب وتوزيعها عبر صمام إخراج. لا تعتمد هذه المضخات على دافعات مثل مضخات الطرد المركزي، بل تستخدم عناصر دوارة أو ترددية لتوجيه السائل إلى مساحة مغلقة. عند ازدياد الضغط، يدخل السائل إلى نظام التفريغ. ونتيجةً لذلك، تكون سرعة السائل في مضخة الإزاحة الموجبة أقل بكثير من سرعة مضخة الطرد المركزي.
إذا كانت لديك أسئلة حول مضخة الملاط ذات الإزاحة الإيجابية، يمكنك اتصل بنا في أي وقت لإجراء معاملات أسرع، وسوف يقوم مهندسونا الكبار بالرد عليك في أي وقت.
