عند اختيار المضخات، أو إجراء الصيانة الدورية، أو التعرّف على أنواعها، لا مفر من إجراء المقارنات: مضخات الطرد المركزي مقابل مضخات الإزاحة الموجبة. ما هي الفروقات بالضبط؟ هذه هي الاختلافات الأكثر شيوعًا. أنواع المضخات.
يغطي هذا الدليل التعريفات والمقارنات الرئيسية والتطبيقات والاختيارات ونقاط الصيانة لكلا النوعين من المضخات. تعلّم من هذا الدليل لتكتشف أسرارهما.
الفرق بين مضخة الإزاحة الإيجابية ومضخة الطرد المركزي
تُحرّك مضخات الطرد المركزي السوائل عن طريق تدوير دافع. يُولّد الدوران عالي السرعة للدافع قوة طرد مركزي، تُحوّل الطاقة الحركية إلى طاقة ضغط في السائل، مما يسمح بضخ السائل عالي الضغط من المخرج. تُعدّ مضخات الطرد المركزي مناسبة لنقل المياه النظيفة، ومياه الصرف الصناعي التي تحتوي على مواد صلبة، أو التطبيقات التي تتطلب توصيلًا مستمرًا بمعدل تدفق عالٍ، مثل معالجة المياه، ومعالجة الملاط، و التجريف.
من ناحية أخرى، تستخدم مضخات الإزاحة الموجبة أجزاءً متحركة داخلية (تروس، مكابس، أغشية) لضغط السائل أو دفعه مباشرةً عبر حركة ترددية. وبدون تحويل طاقة المكره، تُعد مضخات الإزاحة الموجبة أكثر كفاءةً وملاءمةً لنقل السوائل عالية اللزوجة، التي تتطلب ضغطًا مستقرًا أو معدلات تدفق دقيقة، كما هو الحال في الصناعات الدوائية والغذائية والبترولية.
الرسم البياني: مقارنة بين مضخات الإزاحة الإيجابية ومضخات الطرد المركزي
| مضخات الطرد المركزي | مضخات الإزاحة الإيجابية | |
| نوع السائل | ماء نقي، ملاط يحتوي على مواد صلبة، لزوجة منخفضة إلى متوسطة، سائل ذو معدل تدفق مرتفع | لزوجة عالية، معدل تدفق مستقر، خليط غاز-سائل |
| معدل التدفق والضغط | كلما زاد التدفق، كلما انخفض الضغط؛ فهما متناسبان عكسيا. | معدل التدفق والضغط مستقلان تقريبًا، والمنحنيات متوازية. |
| اللزوجة ومحتوى المواد الصلبة | مناسب للجسيمات الصلبة ذات اللزوجة المنخفضة والتآكل العالي مع محتوى صلب 30-40%. | مناسب للجسيمات الصلبة الناعمة والدقيقة ذات اللزوجة العالية ومحتوى المواد الصلبة 60-80%. |
| قص | تؤدي قوة القص العالية إلى تعطيل بنية السوائل بسهولة. | قوة قص منخفضة، مناسبة للطين البيولوجي، والطين النفطي، وما إلى ذلك. |
| الكفاءة واستهلاك الطاقة | تختلف الكفاءة حسب ظروف التشغيل، وتصل إلى أعلى مستوى لها عند BEP (أفضل نقطة كفاءة) مع أقل استهلاك للطاقة. | تظل الكفاءة ثابتة بغض النظر عن ظروف التشغيل، مما يشير إلى كفاءة عالية واستهلاك طاقة مستقر نسبيًا. |
| صيانة | تتضمن الصيانة المنتظمة فحوصات يومية لمعدل التدفق والرأس والاهتزاز والضوضاء. | تتضمن الصيانة المنتظمة بشكل أساسي التحقق من وجود أي خلل في حركة المرور والحمل. |
النقاط الرئيسية: مضخة الإزاحة الإيجابية مقابل الطرد المركزي
التدفق والضغط
مضخات الطرد المركزي: يتغير معدل تدفق مضخة الطرد المركزي عكسيًا مع رأسها. فعندما يزداد معدل التدفق، ينخفض الرأس، مما يعني انخفاض الضغط.
مضخات الإزاحة الموجبة: في مضخات الإزاحة الموجبة، يكون معدل التدفق ثابتًا. وفقًا لمعادلة طاقة العمود
, معدل التدفق والضغط غير مرتبطين، لكنهما مرتبطان مباشرةً بالطاقة. مع زيادة الضغط، تحتاج المضخة إلى طاقة أكبر.
اللزوجة ومحتوى المواد الصلبة
🔸 مضخات الطرد المركزي: كما ذكرنا سابقًا، يتم تشغيل مضخات الطرد المركزي بواسطة المكره لتدفق السائل. لذلك، تؤثر لزوجة السائل بشكل كبير على أداء المضخة. تتطلب اللزوجة المتزايدة طاقة أكبر لدوران المكره، مما يؤدي إلى انخفاض كفاءتها.
ومع ذلك، من خلال استبدال المواد بأخرى مقاومة للتآكل، يمكن للمضخات الطاردة المركزية التعامل مع السوائل التي تحتوي على جزيئات صلبة شديدة الكشط من النوع 30-40%، حتى الجزيئات ذات القطر الكبير، مثل تلك الموجودة في مخلفات المناجم أو تجريف الأنهار.
مضخات الإزاحة الموجبة: كما ذكرنا سابقًا، تعتمد مضخات الإزاحة الموجبة على الحركة الترددية للمكونات الداخلية لدفع السائل. تُستخدم معظم الطاقة لتحريك السائل، دون أي استهلاك للمروحة. لذلك، لا تؤثر التغيرات في لزوجة السائل على معدل التدفق، مما يحافظ على كفاءته الثابتة.
تستطيع مضخات PD التعامل مع المواد الصلبة اللينة ذات المحتوى الصلب الذي يصل إلى 60-80%. ومع ذلك، نظرًا لعملها داخل حجرة مضخة محكمة الغلق، فهي غير مناسبة للتعامل مع السوائل التي تحتوي على جزيئات صلبة كبيرة وعالية الكشط، حيث قد يؤدي ذلك بسهولة إلى تعطل المضخة أو انسدادها.
قص
مضخات الطرد المركزي: تتميز مضخات الطرد المركزي بقوة قص عالية، وهي غير مناسبة لنقل الملاط البيولوجي والبوليمري. ويرجع ذلك إلى أن المروحة تدور بسرعة عالية عند تشغيل مضخة الطرد المركزي، مما يؤدي إلى تفكك الخلايا البيولوجية، والغرويات، والمعاجين، وغيرها، داخل السائل.
مضخات الإزاحة الموجبة: تُخرج مضخات الإزاحة الموجبة السوائل بالضغط البطيء. وبدون مروحة دوارة عالية السرعة، تنخفض قوة القص بشكل كبير، مما يجعلها مناسبة لنقل الملاط الذي يحتوي على بوليمرات وخلايا بيولوجية وغرويات ومعاجين.
الكفاءة واستهلاك الطاقة
🔸 مضخات الطرد المركزي: تختلف كفاءة مضخات الطرد المركزي باختلاف ظروف التشغيل. وتكون كفاءتها في أعلى مستوياتها بالقرب من أفضل نقطة كفاءة لها (BEP). ومع ذلك، في ظل ظروف التشغيل المعقدة، يزداد استهلاك الطاقة تدريجيًا وتنخفض الكفاءة.
مضخات الإزاحة الموجبة: تتميز مضخات الإزاحة الموجبة بكفاءة أعلى وثبات أقل في ظروف التشغيل. ووفقًا لمعادلة القدرة المذكورة سابقًا، لا تتغير القدرة إلا بتغير معدل التدفق أو الضغط. هذا التباين الخطي يُتيح إدارة أفضل للطاقة.
صيانة
لضمان عمر خدمة طويل، تتطلب المضخات الطاردة المركزية والمضخات الإزاحية الإيجابية صيانة منتظمة.
من المهم ملاحظة أن الأجزاء الدوارة في مضخات الطرد المركزي، وخاصةً المكره، تتطلب عناية فائقة. سواءً كانت المضخة تعمل بمياه نظيفة أو ملاط، فإن المكره سيتعرض للتآكل. تؤثر مادة المكره وجودته وحالته على التشغيل اليومي. كما يمكننا التحقق من أي خلل من خلال مراقبة درجة الحرارة والضوضاء ومعدل التدفق. لحسن الحظ، تتميز مضخات الطرد المركزي بهيكل بسيط، مما يجعل صيانتها سهلة وسريعة نسبيًا.
تتطلب مضخات الإزاحة الموجبة عناية خاصة للكشف عن التسريبات. فالتسريبات الداخلية تؤدي إلى انخفاض الكفاءة. ثانيًا، راقب أي خلل في معدل التدفق والضغط. في حال وجود أي خلل، تحقق من وجود انسدادات. انتبه أيضًا للأصوات غير الطبيعية، ونظّف الصمامات والمرشحات بانتظام لإزالة الأجسام الغريبة.
تطبيقات المضخات الطاردة المركزية ومضخات الإزاحة الإيجابية
سبق أن ذكرنا أنواع السوائل المناسبة لهذين النوعين من المضخات في جدول مقارنة مضخات الإزاحة الموجبة ومضخات الطرد المركزي. سأقدم لاحقًا تحليلًا مفصلًا وتوصيات بشأن المضخات بناءً على تطبيقات مختلفة.
متى تستخدم مضخة الطرد المركزي؟
بفضل بنيتها ومبدأ تشغيلها، تعد المضخات الطاردة المركزية مناسبة بشكل عام لنقل المياه النظيفة والمياه غير النقية والسوائل متوسطة اللزوجة، مثل مياه المباني السكنية الشاهقة، والري، والصرف الصحي، والطمي، والملاط، والطمي، والرماد المتطاير، والحصى، وروث الحيوانات.
بفضل هيكل المكره المُحسّن واستخدام مواد عالية المقاومة للتآكل، توسّع نطاق استخدام مضخات الطرد المركزي بشكل ملحوظ. حتى عند التعامل مع الملاط الذي يحتوي على جزيئات صلبة، تحافظ مضخات الطرد المركزي على عمر افتراضي وأداء ممتازين.
متى تستخدم مضخة الطرد المركزي؟
بخلاف مضخات الطرد المركزي، لا تعتمد مضخات الإزاحة الموجبة على مراوح دوارة لدفع السوائل، مما يُقلل من قوى القص. علاوة على ذلك، تُشغّل الأجزاء المتحركة داخل المضخة السائل مباشرةً من خلال الضغط، مما يُجنّب هدر الطاقة ويُحقق كفاءة أعلى.
هذا الهيكل يعني أن لزوجة السائل لا تؤثر تقريبًا على الكفاءة، ولكنه غير مناسب لنقل المواد الملاطية التي تحتوي على جزيئات صلبة. مضخات الطرد المركزي مناسبة لنقل السوائل عالية اللزوجة، والتطبيقات التي تتطلب قوى قص عالية، أو الحالات التي تتطلب معدلات تدفق دقيقة وثابتة، مثل النفط والغاز، والمواد الملاطية البيولوجية والبوليمرية، والحمأة، ومعالجة الأغذية، والأدوية.
التطبيقات الصناعية الشائعة
معالجة المياه: غالبًا ما تحتوي مياه الصرف الصحي والمياه المنزلية على كميات كبيرة من الشوائب والحصى والألياف الطويلة. وتُعدّ مضخات الطرد المركزي عالية التدفق والمقاومة للتآكل الخيار الأمثل في هذه الحالات.
التعدين: في عمليات استعادة مياه الصرف الصحي ومعالجة مخلفات التعدين، تحتوي السوائل على العديد من الجسيمات الصلبة المسببة للتآكل والكاشطة. مضخات الطرد المركزي لمعالجة الملاط التعديني قادرة على التعامل بسهولة مع هذه الظروف الصعبة.
الأغذية/الأدوية: في معالجة الأغذية والمستحضرات الصيدلانية الحيوية، يلزم إضافة دقيقة للمواد المضافة أو المستحضرات الصيدلانية دون المساس بالتوافق الحيوي للمواد. مضخات الإزاحة الإيجابية قادرة على إنجاز هذه المهام بمعدلات تدفق ثابتة وكفاءة عالية.
النفط والغاز: في نقل النفط والغاز، وخاصةً النفط، قد يُقلل الزيت عالي اللزوجة من كفاءة مضخات الطرد المركزي، بل ويُسبب انسدادًا في خطوط الأنابيب. أما مضخات الإزاحة الموجبة، فتستطيع نقل النفط والغاز والسوائل عالية اللزوجة بثبات.
التجريف: تتطلب مشاريع التجريف إزالة الطمي من مجاري الأنهار والموانئ وضفافها، والذي غالبًا ما يحتوي على كميات كبيرة من الحصى والأحجار. مضخات التجريف الطاردة المركزية، المُتميزة بسرعات تدفق عالية ومعالجة المواد الصلبة، قادرة على التعامل بفعالية مع أنواع مختلفة من المواد الطينية.
الري/الثروة الحيوانية: تُستخدم مضخات الطرد المركزي غالبًا لري الأراضي الزراعية واسعة النطاق، بينما تُشكل معالجة روث الحيوانات بكفاءة تحديًا في تربية الحيوانات. يضمن أداء مضخات الطرد المركزي الممتاز في نقل الروث الحيواني توصيلًا مستقرًا لكميات كبيرة منه.
كيفية الاختيار: مضخة الطرد المركزي مقابل مضخة الإزاحة الموجبة
عند اختيار المضخة المناسبة، يجب مراعاة ما يلي خمسة عوامل ينبغي أن يؤخذ في الاعتبار:
1. هل يلزم معدل تدفق مستمر وعالي، أم يلزم معدل تدفق دقيق ومستقر؟
2. هل هناك حاجة إلى توصيل ضغط عالي، أم أن هناك حاجة إلى ضغط ثابت؟
Ⅲ. هل السائل الذي تتعامل معه عبارة عن مادة ملاطية عالية اللزوجة؟
4. هل تحتوي المادة الملاطية على عدد كبير من الجسيمات الصلبة، وما هي صلابة وحجم هذه الجسيمات؟
Ⅴ. هل تحتوي المادة الملاطية التي تتعامل معها على خلايا بيولوجية أو بوليمرات أو مواد أخرى لا يمكن تدميرها؟
إذا تمكنت من الإجابة على هذه الأسئلة الخمسة، فستكون قادرًا في البداية على اختيار المضخة المناسبة لمشروعك.
يوضح الجدول أدناه الأنواع الرئيسية لمضخات الطرد المركزي ومضخات الإزاحة الموجبة. عند اختيار مضخة، لا يقتصر الأمر على مراعاة سيناريو الاستخدام فحسب، بل يشمل أيضًا الخصائص الفيزيائية للطين ومادة المضخة، لأن اختيار المضخة الأنسب هو السبيل الوحيد لضمان تحقيق أقصى كفاءة إنتاجية.
| أنواع المضخات | الأنواع الشائعة | التطبيقات |
| مضخات الطرد المركزي | المضخات العمودية, المضخات الأفقية, مضخة غاطسة, مضخات الملاط, مضخات التجريف | محطات معالجة مياه الصرف الصحي، مخلفات التعدين، الجرافات، المزارع، مصانع الورق، الري، وإمدادات المياه المنزلية. |
| مضخات الإزاحة الإيجابية | مضخات المكبس، مضخات الغطاس، مضخات الحجاب الحاجز، مضخات التروس، مضخات اللولب، المضخات التمعجية، مضخات الفصوص | مصانع الأدوية، نقل النفط، مصانع تجهيز الأغذية، مصانع الورق، مصانع الطلاء |
إذا كانت لديك أي احتياجات بخصوص اختيار مضخات الطرد المركزي ومضخات الإزاحة الإيجابية، فلا تتردد في الاتصال بنا. اتصل بخبراء Kingda. سنقدم لك المشورة المجانية وفي الوقت المناسب، وإذا لزم الأمر، يمكننا أيضًا تخصيص حلول توصيل السوائل لك.
