۱-۳-۸- کار موازی

همانطور که قبلا هم اشاره شد، عملیات موازی پمپ ها، اغلب بهترین راه حل برای مشکلات ناشی از تغیر دبی خواهد بود. در کل، پمپ های رفت و برگشتی و روتاری، در صورتی که به صورت موازی کار کنند، نسبت به پمپ های گریز از مرکز، مشکلات کمتری را از خود نشان خواهند داد. یک عشت برای این اختلاف، آن است که بیشتر پمپ های رفت و برگشتی و روتاری، از دره جابجایی مثبت می باشند، در حالی که ظرفیت پمپ های گریز از مرکزه با تغییر هد تولید شده تغییر خواهد کرد؛ و به نوبه خود، هدی که یک پمپ گریز از مرکز تولید می کند، تابعی از طراحی پروانه، سرعت و فاکتورهای دیگر می باشد. در نتیجه، مطالب زیر، منحسر ایرانی پمپ های گریز از مرکز معتبر می باشد، اگرچه برخی از این میانی، برای پمپ های رفت و برگشتی و روتاری نیز معتبر خواهد بود.

الف) سیستم های اختناقی

سیستم های پمپاژ صنعتی، که از پمپ های گریز از مرکز استفاده می کنند، می توانند هم از نوع اختناقی و هم از نوع غیر اختناقی باشند. در نوع اختاقی، جریان سیال با استفاده از یک یا چند شیر، کنترل می شود؛ این شیرها، هد انسانی تولید شده توسط همه را هدر می دهند. در برخی از این سیستم های مانند بویلرها، شیری که مستقیما در خط رانش پمپ قرار داده شده است، جریان سیال را کنترل می کند. در سیستم های غیر اختناقی، که پمپها غالبا سیال را داخل یک مخزن تخلیه می کنند جریان، به هد تولید شده و مشخصه های نرمال سیستم وابسته می باشد.

• سیستم اختناقی

شکل ۳۰، نمونه ای از یک سیستم اختناقی صنعتی را نشان میدهد که در آن، جریان، توسط شیر A قابل کنترل است. این شیر، می تواند دستی یا به صورت خودکار حرکت داده شود. شکل ۳۱، برهم نهی منحنی های هد سیستم را روی منحنی HQ پمپ نشان میدهد. خط CB نشان دهنده فشار بویلر به اضافه فشار استاتیکی می باشد. این فشار در عمل ثابت است.

اگرچه در اینجا بویلر، به عنوان مخزن تحت فشار نشان داده شده است، ولی هر دستگاه دیگری را نیز می توان با آن جایگزین نمود بدون آنکه تغییری در ارتباطات داخل سیستم به وجود آید؛ بنابراین می توان تصور کرد که تحلیل های زیر، برای سیستم های صنعتی مشابه شکل ۳۰ نیز معتبر خواهد بود.

-عملکرد سیستم

وقتی پمپ، آب را به داخل بویلر تخلیه می کند، فشاری که با کار پمپ مخالف است،  افزایش می یابد. این موضوع، به خاطر تأثیر افت های اصطکاکی در لوله ها، شیرها،  تجهیزات و ادوات دیگر می باشد. با باز شدن شیر ، می توان تصور کرد که فشار ناشی از افت های اصطکاک در امتداد منحنی CD افزایش می یابد (شکل ۳۱). بستن جزیی شیر ، بسته به اینکه شیر چه مقدار بسته شود، منحنی های هد سیستمی شبیه شکل CE ، CF و CG  به وجود می آید. بستن کامل شیر، باعث افزایش رانش به نقطه شات آف J در دبی صفر می شود. با تغییر میزان باز بودن شیر A، منحنی های هد سیستمی بین نقاط (شیر کاملا بسته) و D (شیر کاملا باز) تولید می شود.

برای تحویل دبی مورد نیاز، مثلا ، شیر باید تا هنگامی که منحتی هد سیستم روی CF قرار گیرد، تنظیم شود. این منحنی، در نقطۂ K با منحنی HQ پمپ تلاقی داشته و هدی که پمپ در آنجا کار می کند، با فاصله عمودی H نشان داده شده است. هد واقعی مورد نیاز برای تحویل دبی و در یک منحنی هد سیستم معمولی CD، با H نشان داده شده است.

از آنجایی که پمپ، هد H را در ظرفیت و تولید می کند، شیر A باید هدی معادل تفاضل H و H یا h را به هدر دهد. هد اتلاف شده h، بیانگر اتلاف توان ورودی است، زیرا محرکه باید توان کافی برای تولید هد H را توسط پمپ تولید نماید.

• منحنی های نزولی هد

چنانچه دو پمپ مشابه با منحنی های نزولی HQ به صورت موازی با هم کار کنند، بار سیستم باید به طور مساوی بین آنها تقسیم شود. شکل ۳۲، منحنی HQ یکی از این دو پمپ مشابه را نشان می دهد. برای رسم منحنی HQ این دو پمپ، که به صورت موازی با هم کار می کنند، فقط لازم است دبی ها در هدهای مختلف را به سمت راست حرکت داد تا مقادیرشان دو برابر شود. برای مثال، نقطه ۱۰۰۰gpm A و هد ۲۴۴ فوت، به سمت راست برده می شود تا به نقطه ۲۰۰۰gpm و هد ۲۴۴ فوت برسد؛ یعنی به نقطه B نقطه تقاطع C، ۲۰۰۰gpm ، به gpm 4000 و نقطه D به همان روش از ۳۰۰۰ به gpm 6000 و نقطه ۴۰۰۰ به gpm 8000 حرکت خواهند کرد (خط نقطه چین افقی را ببینید)، منحنی ترسیم شده توسط این نقاط، مشخصه های HQ این دو پمپ است. هر پمپ، ظرفیتی معادل gpm3500 و هد ۱۹۷ فوت دارد، نقطه E در نتیجه، این دو پمپ، ظرفیتی معادل ۷۰۰۰gpm و همان هد (نقطه ) را دارا می باشند. منحنی این دو پمپ در شکل ۳۲ نشان داده شده است.

توان ورودی به این دو پمپ، در حدود ۴۰۰hp است؛ نقطه G روی منحنی توان (شکل ۳۲). این منحنی، با دو برابر کردن توان و ظرفیت یکی از پمپها ترسیم می شود. برای مثال، در ۱۰۰۰gpm، توان هر پمپ ۱۲۵hp خواهد بود (نقطه H). در نتیجه، برای هر دو پمپ، توان ۲۵۰hp و ظرفیت ۲۰۰۰gpm می باشد (نقطه J) با تکرار این روند برای دبی های مختلف، نقاطی به دست می آید که از روی آنها می توان منحنی توان دو پمپ را رسم نمود. اگر این دو پمپ در سیستم اختناقی کار کنند و دبی مورد نیاز کاهش یابد، این پمپ ها باید ظرفیت کمتری را تحویل دهند. در نتیجه، هد تولید شده افزایش یافته و باید شیر را بیشتر است. برای مثال، در صورتی که ظرفیت مورد نیاز به ۵۰۰۰gpm کاهش یابد، هد تولید شده به ۲۲۷ فوت افزایش می یابد (نقطه K)، و توان مورد نیاز hp 356 خواهد بود. هر پمپ، ظرفیتی معادل gpm 2500 و هدی معادل ۲۲۷ فوت داشته و توانی معادل ۱۷۸hp را نیاز دارند (نقطه M)

• مشخصه های نامتشابه

دو پمپ نامتشابه نیز، می توانند به صورت موازی با هم کار کنند، ولی مشکلات زیادی را نسبت به پمپ های مشابه از خود نشان خواهند داد؛ شکل ۳۳، مشخصه های این دو پمپ را نشان می دهد. هر یک از این پمپ ها می توانند به تنهایی در یک سیستم اختناقی استفاده شوند.

اگر هزینه های انرژی بالا باشد، پمپی که مشخصه اش با نقطه چین نشان داده شده است، ارجح خواهد بود؛ زیرا توان مورد نیاز در بخشی از دبی ها پایین تر است. در کل، پمپ هایی با منحنی HQ شیب دار (خط پررنگی در شکل ۳۳)، در سیستم های اختناقی تک پمپی دارای مزیت می باشند زیرا در این حالت، کار پمپ بسیار پایدارتر خواهد بود.

-کلکتورها

چنانچه دو یا چند پمپ، به صورت موازی کار کرده و لوله ها مانند شکل ۳۴ قرار داده شوند، هر پمپ، افت تجهیزات و افت لوله مخصوص به خود را، به علاوه افت هایی که بین دو پمپ مشترک است، خواهد داشت. به جای استفاده از منحنی های HQ واقعی در بررسی این سیستم، از منحنی استفاده می شود که برای نقطه A تا B، اندازه گیری و ترسیم شده است (شکل ۳۵). این مشخصه، مشخصه واقعی برای این دو پمپ است، منهای افت لوله ها و هد تجهیزات از نقطه A تا B معمولا در سیستم های اختناقی، به خصوص در مواردی که هد بالا است، مثل تغذیه دیگ های بخار، افت در لوله های هر پمپ به قدری نسبت به هه کوچک می باشد که می توان از آن صرف نظر کرد.

• منحنی های ترکیبی هد

شکل ۳۵، منحنی مشخصه دو پمپی را نشان می دهد که هریک، برای ظرفیت gpm 3500 و هده کلی ۱۹۷ فوت طراحی شده (نقطه N)، ولی منحنی HQ آنها با هم متفاوت می باشد. A و B منحنی های HQ این دو پمپ، و C منحنی ترکیبی IQ آنها می باشند. منحنی C از D تا E بر منحنی B منطبق بوده و از نقطه E تا F به شرح زیر امتداد می یابد.

نقطه G روی منحنی A، در دبی صفر قرار دارد، در حالی که نقطه E روی منحنی B در دبی gpm 2650 قرار دارد . هر دو منحنی ۲۲۳ فوت می باشد، دبی ترکیب این دو پمپ در هد ۲۲۳ فوت برابر gpm 2650 = 2650 + 0 است. نقطه H روی منحنی A در هد ۲۲۸ فوت و دبی gpm  ۱۰۰۰ قرار دارد. برای به دست آوردن نقطه مربوطه روی منحنی C به دبی gpm 3450 = 1000+2450 و  هد ۲۲۸ فوت نگاه کنید .

در دبی gpm2000 روی منحنی A (نقطه K)، هد ۲۲۴ فوت می باشد. نقطه مربوطه روی منحنی C برابر gpm 4600 = 2600+2000 و هد ۲۲۴ فوت می باشد.  (نقطه L در شکل ۳۵).

با تکرار این عمل، نقاطی به دست می آید که از روی آنها می توان منحنی C را ترسیم کرد، این منحنی، مشخصه ترکیبی این دو پمپ می باشد. ساختن این منحنی، اولین گام در درک چگونگی عملکرد در پمپ با منحنی های HQ نامتشابه در یک سیستم است

-سیستم تامین آب

تصور کنید که این پمپ ها در یک سیستم توزیع آب قرار داشته (این سیستم، می تواند صنعتی یا شهری باشد و به داخل سیستم توزیع با هد ۱۹۷ فوت پمپاژ می کنند. در این هد، و این دو پمپ، دبی معادل gpm 7000 داشته (نقطه M)، و هریک از این پمپ ها دبی برابر دارند (نقطه N). اگر جریان در سیستم به gpm 6000 کاهش یابد (نقطهO )، این دو پمپ، هد کلی ۲۱۱ فوت را تولید خواهند کرد. در این شرایط، فشار لوله اصلی، بالاتر از مقدار مطلوبی است که از اختلاف بین هد در ظرفیت gpm 6000 و مقدار مطلوب هد سیستم، یعنی ft  ۱۴ = ۱۹۷ – ۲۱۱   یا  psi 06/6  به دست می آید. این فشار، باید قابل قبول باشد مگر آنکه به نوعی، از تنظیم سرعت استفاده شود تا خروجی پمپ کنترل گردد. برای دبی gpm 6000 ، دبی gpm 3100  توسط پمپ B (نقطه P) و gpm 2900  توسط پمپ A (نقطهQ ) تامین می شود.

برای محاسبه تقسیم بار بین دو پمپ، پس از آنکه نقطه دبی ترکیبی و هد کلی روی منحنی C مشخص شدند، باید از منحنی، به صورت افقی به سمت چپ حرکت کرد تا با منحنی A و B برخورد کند. نقطه چین از ۰ تا ) را در شکل ۳۵ ببینید.

برای مثال، در صورتی که جریان از سیستم به gpm 5000 کاهش یابد، هد کلی به ۲۲۱ فوت افزایش می یابد (نقطه R). با حرکت از R به سمت چپ، به منحنیB در نقطه gpm 2730 برخورد می کنیم (نقطه T ). با کاهش دبی پمپ به ۳۰۰۰ gpm (نقطه U)، هد کلی به ۲۲۶ فوت افزایش خواهد یافت.

خروجی پمپ A تا gpm 500 افت می کند (نقطه W)، در حالی که خروجی پمپ B، تا gpm 2500 افت خواهد کرد (نقطه V ). باز و بسته کردن شیر رانش تا وقتی که هد سیستم به ۲۳۰ فوت برسد، باعث می شود که خروجی پمپ B به gpm 2350 نزول کند (نقطه Z). پمپ A، عملی انجام نمی دهد، زیرا هد سیستم به بالاتر از مقدار ماکزیمم ۲۲۷ فوت رسیده است (نقطه H). در نتیجه، پمپ A در هد شات آف خود کار می کند. این وضعیت، می تواند بسیار خطرناک باشد؛ حتی اگر این زمان بسیار کوتاه باشد.

توجه: این موضوع بعدا در همین فصل به تفصیل مورد بررسی قرار خواهد گرفت.

نکته: دو پمپ نباید به صورت موازی در دبی زیر حداقل دبی مطمئنه برای هر پمپ کار کنند.

-تقسیم بار

تصور کنید پمپ A به تنهایی کار می کند و در هنگام شروع به کار پمپ B، دبی کاری معادل gpm 2600 و هد ۲۱۶ فوت را دارا می باشد (نقطه X). پمپ B، منحنی HQ بالاتری نسبت به A دارد و بخشی از بار را برای کمک به پمپ A بر عهده می گیرد.

اگر جریان سیال در سیستم در gpm 2600 ثابت بماند، هد به ۲۲۴ فوت صعود می کند (نقطه Y). ولی اگر پمپ B به تنهایی خروجی gpm 2600 را داشته باشد و پمپ A شروع به کار نماید، پمپ A نمی توانست هیچگونه آبی را به سیستم تحویل دهد.

فرض کنید این پمپ ها در یک سیستم صنعتی که دبی مورد نیاز سیال در آن به آرامی تغییر می کند، مشغول به کار باشند و یکی از دستگاه ها در موقعی که بار به زیر gpm 3500 افت می کند، از سرویس خارج می شود. تحت نظارت دقیق، این پمپ ها می توانستند به صورت موازی با هم نیز کار کنند. در دبی ترکیبی gpm 5000، پمپ A، دبی معادل gpm 2270 را در هند ۲۲۱ فوت به خروجی تحویل می دهد (نقطه T در شکل های ۳۳ و ۳۵) راندمان، ۸ / ۷۶ درصد است (نقطه A و توان ورودی hp 165 (نقطه B)، دبی ۲۷۳۰gpm در راندمان ۳ / ۸۲  درصد (نقطه C و توان ورودی hp 185 (نقطه D) به خروجی تحویل  می دهد نقطه S.

توان کل ورودی به دو پمپ، برابر است با hp 350 = 185 + 165 .

اگر هر دو پمپ، مشابه پمپ A باشند، جریانی معادل gpm 5000، و دبی معادل gpm 2500 از هر دستگاه خواهد گرفت (نقطه E در شکل ۳۳)، و hp 173 برای هر پمپ یا hp 346 برای هر دو پمپ، در صورتی که هر دو پمپ مشابه پمپ ۱۳ باشند، توان هر پمپ hp 178 (نقطه F) یا hp 365 برای هر دو پمپ می باشد. چنانچه در پمپ مشابه باشند، توان ورودی از یکی از پمپ های نامتشابه بزرگ تر و از دیگری کوچک تر خواهد بود. این موضوع، نشان می دهد که در صورت استفاده از پمپ های مشابه به طوری که بار به طور مساوی بین هر کدام تقسیم شود)، امکان ندارد بتوان توان ورودی را به حداقل ممکن کاهش داد.

• منحنی صعودی نزولی هد

دو پمپ مشابه با مشخصه های صعودی نزولی HQ (منحنی خط چین شکل ۳۳)، می توانند در سیستم های اختناقی، مشکلات کاری فراوانی را به وجود آورند (منحنی AB  شکل ۳۶). مشخصه HQ یکی از دو پمپ مشابه را که به صورت موازی با هم کار می کنند،  نشان می دهد. منحنی AD، رابطه HQ ترکیبی در پمپ، از نظر تئوری است. این منحنی،  همانطور که برای شکل ۳۲ توضیح داده شد، به دست می آید؛ با فرض اینکه انتهای اصطکاک در لوله های هر پمپ به قدری کوچک است که قابل صرفنظر کردن باشد.

فرض کنید دبی آب مورد نیاز در هنگامی که پمپ ۱ به تنهایی مشغول به کار است و  پمپ ۲ شروع به کار می کند، برابر ۱۷۵۰gpm در هد ۲۲۶ فوت باشد (نقطه C). پمپ ،  که در هد ۲۲۶ فوت کار می کند، این فشار را پشت شیر پمپ ۲ وارد می کند، این هد  بالاتر از هد شات آف ۲۲۳ فوت پمپ ۲ است (نقله A). در نتیجه وقتی که این پمپ در  نقطه شات آن سرعت می گیرد، تنها می تواند هدی معادل ۲۲۳ فوت را تولید نماید؛ که به اندازه ای نیست که بر هد ۲۲۶ فوت غلبه نماید تا شیر را باز کند، در نتیجه پمپ نمی تواند به سیستم پمپاژ نماید.

چندین روش برای غلبه بر این مشکل وجود دارد، در پمپی را که در شکل ۳۴ نشان داده شده، در نظر بگیرید. پمپ ۱، ظرفیت کاری معادل gpm1750 دارد. با باز و بسته کردن شیر رانش این پمپ، فشار نقطه B در لوله این سیستم روی شیر پمپ شماره ۲، می تواند به زیر هد شات آف پمپ ۲ کاهش یابد. هنگامی که پمپ ۲ شروع به کار نماید، شیر می تواند باز و بسته شود تا بخشی از بار را بر عهده گیرد. این روش و روش های دیگر، برای به کار گیری پمپ دوم در سیستم، معمولا به زمان بندی های دقیق و کنترل دقیق شیرها نیاز دارد.

-تقسیم جریان

در صورتی که دو پمپ دارای منحنی صعودی نزولی HQ باشند (شکل ۳۶)، جریان بین آنها به صورت موازی تقسیم نمی شود؛ حتی اگر از نظر هیدرولیکی مشابه باشند و با یک سرعت کار کنند. برای مثال، برای تأمین دی مورد نیاز gpm 2250 (نقطه E)، بار می تواند به طور مساوی با دو دبی gpm 1125 و هد ۲۲۸ فوت بین دو پمپ تقسیم شود (نقطه F). تحت همین شرایط، یک پمپ می تواند در نقطه C با دبی کاری gpm 1750 کار کند، و پمپ دیگر در gpm 500 (نقطه G). اگر چه هدها در این نقاط برابرند، ولی نمی توان مطمئن بود که سیستم، پایدار کار خواهد کرد

در عمل، در دبی هایی که هد سیستم از هد شات آف پمپ ها فراتر می رود، استفاده از پمپ هایی با منحنی های صعودی نزولی HQ به صورت موازی، مناسب نخواهد بود. در شکل ۳۶، برای یک پمپ، دبی gpm 2100 و هد ۲۲۳ فوت می باشد (نقطهH )، یا gpm 4200 و همان هد برای دو پمپ (نقطهJ  ). چنانچه دو پمپ در این دبی با بالاتر از آن کار کنند، در این صورت، پمپها در بخش پایدار منحنی HQ خود قرار داشته و تقریبا به طور مساوی، جریان را تقسیم می کنند. همچنین، یک پمپ به تنهایی نمی تواند همه بار را بر عهده گرفته و پمپ دیگر را به نقطه شات آف برد.

-نیازهای کاری

برای آنکه در یک سیستم اختناقی، دو پمپ به صورت موازی با هم کار کنند، باید :

الف) منحنی های HQ پمپها به سمت نقطه شات آف، صعودی باشد.

ب) پمپها در محدوده احتمالی هد کاری خود، همان افت درصد در دبی را داشته باشند؛ یا حداقل در کل این محدوده، کمترین مقدار سیال را به خروجی تحویل دهند .

معمولا دو یا چند دستگاه با منحنی های HQ پایدار و هدهای شات آف نزدیک به هم، بار را به طور تقریبا مساوی در ظرفیت های پایین تقسیم می کنند.

ب) سیستم های غیر اختناقی

در سیستم های غیر اختناقی، پمپ هایی با مشخصه های مشابه با نامتشابه، بدون هیچ مشکلی می توانند در بیشتر مصارف به صورت موازی با هم کار نمایند. برای این منظور، هد سیستم نباید از هد شات آف پمپها (در دبی هایی که ترکیب این پمپ ها با یکدیگر بتواند این هد را تولید کند) فراتر رود،

• سه پمپ موازی

سه پمپ با منحنی های HQ، به ترتیب HQ1 و HQ2 و HQ3 را در نظر بگیرید (شکل ۳۷). فرض کنید این سه پمپ، در سیستمی مانند شکل ۳۸ مشغول به کارند که در آن، هر سه پمپ لوله کشی و شیر جداگانه ای در نقطه B دارند. اگر سایز پمپ ها نسبت به هم متفاوت باشند، افت هدها از نقطه A و B برای هر پمپ متفاوت خواهد بود. همچنین از آنجایی که هر پمپ مشخصه های متفاوتی دارد، کار موازی دو یا سه پمپ با هم موجب می شود که دبی پمپ ها نیز با تغییر هد سیستم تغییر نماید، در نتیجه، هنگام ترکیب پمپها با یکدیگر، باید از مشخصه خالص هر پمپ، که از نقطه A تا نقطه B به دست آمده، استفاده شود. همچنین مشخصه های ترکیبی پمپ ها باید با مشخصه های خالص سیستم که شامل افت های اصطکاک از نقطه B تا مخزن است، مقایسه شوند.

آنچه در قسمت پایین شکل ۳۷ نشان داده شده است، منحنی های افت اصطکاکی برای سه پمپ از نقطه A تا نقطه B می باشد. این منحنی ها به نام های HQ1 و HQ2 و HQ3 نام گذاری شده اند. هدی که توسط هر سه پمپ تولید شده و برای کلیه ظرفیت ها از نقطه A تا نقطه B اندازه گیری می شود همان هدی است که روی منحنی HQ نشان داده شده اسست منحنی HQ در همان دبی). برای مثال، پمپ ۳ در ۱۲۰۰gpm هدی معادل ۱۵۳ فوت را تولید می کند نقطه (۱H)، که از نقطه مکش تا دهانه خروجی اندازه گیری می شود، افت اصطکاکی روی منحنی hQ3 در ظرفیت gpm1200 برابر، ۷ فوت می باشد (نقطهH1)، بنابراین هد موجود برای غلبه بر هد سیستم که برای هر سه پمپ مشترک می باشد، برابر است با ft 146 = 7 – ۱۵۳ (نقطه HC1).

در gpm 1600 پمپ ۳ هدی معادل ۱۳۵ فوت را تولید می کند (نقطه H2)، و افت اصطکاک منحنی ,۳hQ، ۱۲ فوت می باشد (نقطه ۲h). بنابراین هد موجود برای تخلیه آب به داخل مخزن، در مقابل هد سیستم برابر است با: ft 122 = 12 – ۱۳۴ (نقطه ۲HC) به همین روش، نقاط دیگری را نیز می توان برای رسم منحنی HCQ3 مشخص کرد. منحنی HCQ3 را به همان روش ترسیم می کنیم.

از آنجایی که انتهای اصطکاکی با ظرفیت سیستم افزایش می یابند، منحنی های HCQ شیب دار تر از منحنی های HQ هستند، در پمپ هایی با هدهای پایین تر که در آن افت اصطکاک در لوله های هر پمپ درصد بزرگی از هد کل می باشد، منحنی های HCQ ممکن است به سمت نقطه شات آف صعودی باشند ؛ حتی علیرغم اینکه منحنی HQ کمی نزولی باشد.

• مشخصه های سیستم

شکل ۳۹، مشخصه سیستم ۱SS را، که افتهای نقطه A تا نقطه B در شکل ۳۸ از آن حذف شده، نشان می دهد. این مشخصه، شامل هد استاتیکی ۱۳۰ فوت به علاوه افتهای اصطکاک از نقطه B تا آب انبار می باشد، که با جریان سیال افزایش یافته، و از ۱۳۰ فوت نقطه S)، برای جریان سیال صفر شروع می شود. همچنین در شکل ۳۹، منحنی های HCQ ” پمپ های ۱، ۲ و ۳ رسم شده اند که مانند شکل ۳۷ با نام های HCQ1، HCQ2 ، و HCQ3 نام گذاری شده، و مشخصه ترکیب آنها، HCQ است. مانند همه منحنی های ترکیبی هد – دبی، این منحنی نیز از مجموع دبی پمپ ها در ارتفاع مشخص به دست می آید. با این کار، دبی ترکیبی، در چندین هد به دست آمده، و منحنی از روی نقاط به دست آمده ترسیم می شود.

به عنوان مثال، برای هدهایی که از نقطه A تا B اندازه گیری شده اند، پمپ ۱ دبی gpm 387 را در هد ۱۶۰ فوت، gpm 497 در هد ۱۳۰ فوت و gpm 572 در هد ۱۰۰ فوت به خروجی تحویل می دهد؛ یعنی به ترتیب نقاطA1 و B1 و C1 (شکل ۳۹). پمپ ۲ ظرفیت gpm 565 را در هد ۱۶۰ فوت (نقطهA2) gm1000 را در هد ۱۳۰ فوت (نقطه B2) و gpm 1238 را در هد ۱۰۰ فوت (نقطه C2)، به خروجی تحویل می دهد. پمپ ۳، ظرفیت gpm 800 را در هد ۱۶۰ فوت (نقطهA3) gpm 1480 را در هد ۱۳۰ فوت (نقطه ۳B)، و gpm 1845 را در هد ft 100 (نقطه C3)، به خروجی تحویل می دهد. این مقادیر، همچنین با همان علایم نقاط روی منحنی های HCQ1، HCQ2 ، و HCQ3 نشان داده شده اند (شکل ۳۷). چنانچه پمپ ۱ و پمپ ۳ به صورت موازی با هم کار کنند، ظرفیت ترکیبی gpm 1187 = 800 + 387 در هد ۱۶۰ فوت (نقطه A5)

و gpm 1977 = 1480 + 497 در هد ۱۳۰ فوت (نقطه B5)

Gpm 2417 = 1845 + 572 در هد ۱۰۰ فوت (نقطه ۵C) خواهد بود منحنی HCQ5 در شکل ۳۹). به طور مشابه، اگر سه پمپ به طور موازی با هم کار کنند، ظرفیت ترکیبی روی منحنی HCQ7 در شکل ۳۹، برابر است با:

gpm1752 = 800 +565 + 387 در هد ۱۶۰ فوت (نقطهA7 )

gpm2977 = 1480 + 1000 + 497 در هد ۱۳۰ فوت (نقطهB7)

gpm 3655 = 1845 +1238+572 در هد ۱۰۰ فوت ( نقطهC7)

منحنی های هد دبی، HCQ4 و HCQ6 برای پمپ های موازی ۱، ۲ و ۳ میتوانند به روشی مشابه ترسیم شوند.

نقاطی که از طلاقی منحنی های HCQ با منحنی هد سیستم SS1 به وجود می آید، دبی را نشان می دهد که هر پمپ با ترکیب پمپ های دیگر به خروجی تحویل می دهد. این نقاط همچنین هد خالص سیستم را در نقطه کاری نشان میدهند؛ بنابراین پمپ ۱ هنگامی که به تنهایی کار می کند، ظرفیتی معادل gpm 495 را در هد ۱۳۱ فوت به خروجی تحویل می دهد (نقطه A). پمپ ۲، ظرفیتی معادل gpm 975 را در هد ۱۳۳ فوت و پمپ ۳ ظرفیتی معادل ۱۳۹۰gpm را در هد ۱۳۵ فوت به خروجی تحویل می دهد (به ترتیب نقاط B و C). وقتی پمپ ۱ و ۲ به صورت موازی کار می کنند، ظرفیتی معادل gprn 1420 در هد ft136 خواهند داشت (نقطه D). چنانچه پمپ ۱ و ۳ به صورت موازی کار کنند، هد ۱۳۸ فوت و دبی gpm 1810 خواهد بود (نقطه E)؛ و در صورتی که پمپ ۲ و ۳ به صورت موازی کار کنند، هد ۱۴۲ فوت و دبی gpm 2160 خواهد بود (نقطه F). و به طور کلی اگر هر سه پمپ به صورت موازی کار کنند. دبی gpm 2500 و هد ۱۴۵ فوت خواهد بود (نقطه G).

• دبی پمپ

برای یافتن دبی هر پمپ، باید به منحنی HCQ در هد کاری مراجعه شود، برای مثال، پمپ او ۲ و ۳، در مجموعه دبی معادل gpm2500 را در هد ۱۴۵ فوت از نقطه A تا B به خروجی تحویل می دهند (شکل ۳۸)، از منحنی HCQ شکل ۳۹، می توان دریافت که پمپ ۱ دارای دبی gpm 450 (نقطه H)، پمپ ۲ دارای دبی gpm 835 (نقله J)، و پمپ ۳، دارای دبی معادل gpm 1215 می باشد (کلیه هدها ۱۴۵ فوت هستند؛ نقطه K). این مقادیر، همچنین روی منحنی HCQ شکل ۳۷، مشخص شده اند. منحنی های HQ هدی را که هر پمپ از مکش تا دهانه خروجی تولید می کنند نشان می دهند؛ برای مثال پمپ ۱، ۱۵۳ فوت ، پمپ ۲، ۱۵۱ فوت و پمپ ۳، ۱۵۲ فوت (به ترتیب نقاط L، M و N).

• سیستم های مختلف

هد بیشتر سیستم های غیر اختناقی، از یک جزء استانیک بزرگ و یک جزء اصطکاکی نسبتا کوچک در ماکزیمم دبی پمپاژ، مانند منحنی SS1، تشکیل شده است (منحنی ۳۹)، در این سیستم، محدوده، هد کلی کاری تقریبا ۱۴۰ تا ۱۵۳ فوت می باشد. منحنی S2S3 در شکل ۳۹: سیستمی را با ۱۰ فوت، هد استاتیک کمتر و هد اصطکاک بزرگ تر از منحنی SS1، نشان می دهد. هد سیستم شیب دار تره باعث افزایش کمتر دبی در مواقعی می شود که یک پمپ دیگر به سیستم اضافه شود. برای مثال، در صورتی که از وضعیتی که فقط پمپ ۲ و ۳ در سیستم می باشند به وضعیتی برویم که هر سه پمپ در سیستم کار می کنند، افزایش دبی تحویلی از gpm 2170 به gpm 2500 ایجاد خواهد شد یعنی gpm 330 افزایش (نقاط F تا G روی منحنی سیستم SS1). روی سیستم s2s3 ظرفیت از gpm 1765 نقطه o)، به gpm 1915 (نقطه p) افزایش می یابد؛ یعنی gpm150 افزایش در مقایسه با gpm 330 روی منحنی SS1, قبلا نیز اشاره شد که پمپ هایی با مشخصه های نامتشابه: در صورتی که هد سیستم از هد شات آف (در دبی های تولید شده با ترکیب پمپ های دیگر در سیستم فراتر نرود، پمپها می توانند به صورت موازی با هم کار کنند. چنانچه سه پمپی که در شکل ۳۷ نشان داده شده اند. در سیستمی با منحنی هدs4s5  قرار داشته باشند (شکل ۳۹)، پمپ ۱ و پمپ ۳ در مجموع می توانند دبی معادل gpm 1120 را در هد ۱۶۲ فوت تحویل دهند (نقطه R). پمپ ۲، در صورتی که شروع به کار نماید نمی تواند سیالی را به سیستم تحویل دهد، زیرا هد شات آف آن، فقط ۱۶۰ فوت می باشد (شکل ۳۷). بنابراین برای سیستم وS4S5، کار موازی، به دو پمپ محدود خواهد بود و سه پمپ موازی، امکان پذیر نمی باشد. همچنین در هد ۱۶۲ فوت، پمپ ۲ و پمپ ۳ که به صورت موازی در هد سیستم S4S5 کار می کنند، دارای همان دبی هستند که پمپ های ۱ و ۳ در همان شرایط دارا می باشند.

سیستم های اصطکاک

هد در یک سیستم سیرکولاسیون، تقریبا به طور کامل از نوع اصطکاک است. چنین سیستمی، به طور کلی از دو پمپ هم دبی استفاده می کند. در تابستان، وقتی دمای آب بالا است، هر دو پمپ به کار گرفته می شود و در زمستان، فقط از یکی از آنها. بدون وارد شدن به جزییات اینکه چگونه منحنی های هد. سیستم به دست آمده اند،

شکل ۴۰ نتایج حاصل از استفاده از دو پمپ مشابه در یک سیستم سیرکوله کننده آب را نشان می دهد. استفاده از یک پمپ، ظرفیتی معادل gpm2140 را در حد کلی ۱۸ فوت به دست می دهد (نقطه A)، در حالی که با استفاده از دو پمپ، دبی کاری معادل gpm 3200 در هد ۲۵ فوت می باشد نقطه B.

با این پمپ ها و مشخصه های سیستم، افزایش ظرفیت فقط gpm 1050 = 2150 – 3200 خواهد بود؛ یا کمتر از نصف وضعیتی که یک پمپ به تنهایی تولید می کند.

برای راحتی در توضیح نویسی روی منحنی چندین پمپ مشابه، کارخانجات، روی منحنی پیشنهاد بشان، به جای آنکه مانند شکل ۴۰، منحنی هایی را بدهند که مشخصه های یک یا دو پمپ در مقابل دبی سیستم رسم شده، برای مشخصه هر پمپ، منحنی هد سیستم را در مقابل دبی پمپ نشان می دهند (شکل ۴۱), هر کدام از روش های نمایش، نتایجی را که می تواند به دست آید، نشان داده، ولی شکل ۴۲ راندمان و توان کاری یک یا دو پمپ را به شکل ساده تر به نمایش گذارده است.

• انتخاب پمپ

چنانچه در یک سیستم غیر اختناقی، چند پمپ کار کند، غالبا این پمپها برای دبی و هد ماکزیمم خریداری می شوند. برای مثال، در سیستم شکل ۳۸، مشخصه ای که از نقطه A تا B افت کمتری دارد، منحنی SS1 است (شکل ۳۹)، و وقتی همه پمپها با هم کار می کنند، دبی gpm 3000 ممکن است مطلوب باشد. در این شرایط، به پمپی نیاز است که دبی کل gpm 3000 را در هد ۱۵۰ فوت به علاوه افت هایی از نقطه A تا B به دست دهد. این افتها، تقریبا ۱۰ فوت است؛ بنابراین پمپی با ۱۶۰ فوت، خریداری خواهد شد.

در چنین سیستمی، دبی پمپاژ ممکن است ثابت یا در محدوده کوچک یا بزرگی تغییرات داشته باشد. در نتیجه، انتخاب تعداد پمپها و درجه بندی آنها، ممکن است به این عوامل بستگی داشته باشد. هنگامی که تعداد پمپ های انتخاب شده کم است و هد نیز تغییر می کند، باید نکات زیر را در نظر گرفت:

الف) باید حداقل توان محرکه ها را برای توان مورد نیاز در محدوده تغییرات هد کاری انتخاب کرد

ب) چنانچه عمده کار در دبی پایین باشد، پمپی را باید انتخاب کرد که حداکثر راندمان را در میانگین هد کاری داشته باشد. به عنوان مثال، پمپی را باید در نظر گرفت که دبی gpm 1200 را در هد ۱۴۳ فوت دارا می باشد. این پمپ، باید با پمپ های دیگر در سیستمی که هد کاری از ۱۲۰ فوت تا ۱۴۳ فوت تغییر می کند، و میانگین آن ۱۳۵ فوت است، استفاده شود. پمپ شکل ۴۲، انتخابی ایده آل با راندمانی خوب در هدهای بالا و پایین نقاط A و B بوده و حداکثر راندمان، تقریبا در ۱۳۵ فوت قرار دارد.

ج) با هد کلی کم، پمپ های گریز از مرکز، دبی بیشتری را تحویل می دهند. این، به معنای کاهش NPSHa به خاطر افزایش اصطکاک در خط مکش و کاهش هد مکش است. در هر حال، با افزایش دبی، پمپ NPSH بیشتری را نیاز دارد. باید مراقب بود که NPSH موجود (NPSHr) در نقطه هد کاری پایین تر، مانند نقطه B در شکل ۴۲ باشد؛ یعنی برابر یا بزرگ تر از آنچه پمپ نیاز دارد

– پمپ های موجود و پمپ های جدید

کار موازی دو یا چند پمپ گریز از مرکز، به مشخصه های سیستم و پمپ بستگی دارد. برای تعیین اینکه آیا پمپ های موجود، مناسب کار موازی هستند یا نه، باید مشخصه های پمپ و سیستم مشخص شود.

– دبی مطمئنه برای پمپ ها

در مواقعی که دبی پمپاژ متغیر است، دو فاکتوری که ارزش بررسی کردن را دارند، توان ورودی و گرمازایی پمپ می باشد.

توجه: در دستگاه هایی که منحنی توان ورودی چه با کاهش و چه با افزایش دبی، صعودی باشند، تغییرات بزرگی در دبی، ممکن است به اضافه بار مدحرکه پمپ و در نتیجه خرابی پمپ بیانجامد. این امر، می تواند به سوختن موتور با بالارفتن دمای دیزل موتور، منجر شود.

در دبی های پایین تر، پمپ های گریز از مرکز، احتمالا دچار گرمازایی می شوند، زیرا ، بمبها، فاکتوری به نام «حداقل دبی مطمئنه و دارند. چنانچه پمپ در ظرفیت پایینی کار کند، دمای سیال پمپ شونده به حدی بالا می رود که تبخیر میشود. در این حالت، پمپ اصطلاحا بدمه کرده و عملیات پمپاژ، متوقف می شود. به عبارت دیگر، با کاهش دبی و در نتیجه افزایش اختلاف فشار در داخل پمپ، سیال می خواهد از فشار بالاتر در قسمت خروجی پروانه به جایی که فشار پایین تر است (یعنی قسمت مکش آن) حرکت نماید و به اصطلاح «باز چرخش داخلی نماید. این، بدین معنی است که انرژی داده شده به سیال، صرف سیرکولاسیون داخلی بین قسمت مکش و رانش پروانه پمپ خواهد شد و از آنجا که سیال هیچ کاری صورت نداده است، در نتیجه انرژی داده شده، به گرما تبدیل شده و باعث بالارفتن دمای سیال می شود. از منظر دیگر، توان ترمزی یا bhp لازم برای حرکت پمپ های گریز از مرکز، توانی است که از طریق محرکه به کوپلینگ ها داده می شود. توان هیدرولیک تولیدی (whp)، کار مفیدی است که پمپ انجام می دهد. راندمان پمپ، برابر است با نسبت توان هیدرولیک به توان ترمزی، که شامل کلیه افتها چه مکانیکی و چه هیدرولیکی می باشد. افت های مکانیکی، عبارتند از: افت بلبرینگ ها، آب بندی و افت اصطکاک دیسکی افت هیدرولیکی، در پروانه و مسیرهای حلزونی اتفاق می افتد، و نشتی نیز، جزو افت هیدرولیکی به حساب می آید. افت های نشتی در رینگ های سایشی، در بوشهای میانی یا ضد نشت و تجهیزات متعادل کننده نیروهای دینامیکی اتفاق می افتد. گرمای حاصله از اصطکاک هیدرولیکی و دیسکی، سبب بالارفتن دمای سیال در هنگام عبور از پمپ می شود. افت بلبرینگ ها و آب بندی، ۱ تا ۲ درصد افت کل بوده و معمولا در صورتی که دمای سیال افزایش یابد، قابل صرفنظر کردن می باشند. این افزایش دما، از اختلاف بین bhp و whp ناشی شده و توان حرارتی» نامیده میشود.

• فرمول افزایش دما

شکل ۴۳، مشخصه های یک پمپ گریز از مرکز را نشان می دهد. هد، راندمان، bhp، و افزایش دما ، در مقابل دبی و بر حسب gpm ترسیم شده اند. منحنی افزایش دما، به صورت زیر محاسبه خواهد شد.

در این رابطه:

t : افزایش دما (بر حسب فارنهایت)

E: راندمان، عددی بین ۰ تا ۱

H: هد دینامیک کل (بر حسب فوت) می باشد.

حداقل دبی مطمئنه برای پمپ های گریز از مرکز، به شرایط مکش، به خصوص در مصارف تغذیه دیگ های بخار بستگی دارد، در اینجا NPSH1، حداقل دبی مطمئنه را تعیین می کند، زیرا NPSH افزایش دمای آب را قبل از آنکه به بخار تبدیل شود اصلاح خواهد کرد. به این افزایش دما و افزایش دمای مجاز» می گویند.

• حداقل ظرفیت مطمئنه

فرض کنید پمپی که مشخصات آن در شکل ۴۳ نشان داده شده، آبی را با دمای ۲۲۰ درجه فارنهایت پمپاژ می کند و NPSH آن ۱۸/۸  فوت است. در دمای ۲۲۰ درجه فارنهایت، فشار بخار، ۱۷ . ۱۹psi و گرانش ویژه سیال ۹۵۵/. می باشد. با NPSH برابر ۱۸/۸  فوت، فشار بخار در دمای ۲۲۰ درجه فارنهایت برابر خواهد بود با:

و فشار بخار آب قبل از تبخیر، برابر است با:

نکته: این فشار، برای دمای ۲۴۰ درجه فارنهایت می باشد.

در نتیجه، افزایش دمای مجاز آب برابر است با:

۲۴۰ – ۲۲۰ = ۲۰F

این افزایش ۲۰ درجه فارنهایت روی منحنی دما، مربوط به ظرفیت gpm47 است نقطه A در شکل ۴۳)، وقتی پمپ، آبی با دمای ۲۲۰ درجه فارنهایت را پمپاژ می کند و NPSH آن، برابر ۱۸/۸  فوت است، این مقدار، حداقل دبی مطمئنه برای این پمپ می باشد. در ضمن، شرح این نکته الزامی است که برای محاسبه حداقل دبی مطمئنه، از روش های زیر می توان استفاده کرد:

-روش سعی و خطا

ترسیم افزایش دمای پمپ و سپس بافتن دبی که برابر با افزایش مجاز باشد، روش دقیق محاسبه حداقل دبی مطمئنه است. این عدد، با روش سعی و خطا و معمولا به ترتیب زیر تقریب زده می شود:

افزایش دما برای حداقل دبی انتخاب شده، با یک حدس اولیه به دست می آید؛ چنانچه این مقدار، تقریبا برابر افزایش مجاز باشد، حداقل دبی مطمئنه بر اساس آن انتخاب خواهد شد. در صورتی که اختلاف بین حدس و افزایش دمای محاسبه شده، چشمگیر باشد دبی های دیگری را باید امتحان نمود و این کار را تا جایی که دبی مطلوب به دست آید، باید ادامه داد.

توجه: با تمرین زیاد، حداقل دبی مطمئنه، به سادگی به دست می آید.

-روش محاسبه ای

روش دیگر برای تعیین حداقل دبی مطمئنه، که برای کلیه مقاصد عملی به اندازه کافی دقیق می باشد. روش محاسبه ای است. برای این منظور از رابطه زیر استفاده میشود:

در این رابطه:

N: راندمان پمپ در حداقل دبی مطمئنه(%)

h: هد شات آف پمپ (بر حسب فوت)

t: افزایش دمای مجاز (برحسب فارنهایت) می باشد.

فرض کنید پمپ شکل ۴۳، سیال آبی با دمای ۲۲۰ درجه فارنهایت را پمپاژ می نماید و NPSH، برابر ۱۸/۸ فوت است. همانطور که قبلا محاسبه شد، افزایش دمای مجاز، ۲۰ درجه فارنهایت، و هد شات آف برابر ۳۲۰۰ فوت می باشد (نقطه B). در نتیجه راندمان برای حداقل ظرفیت مطمئنه، برابر است با:

در این راندمان، دبی در حدود gpm 47 خواهد بود (نقطه c). این، همان عددی است که با روش دقیق ترسیم منحنی افزایش دما به دست آمده بود. هد کل در gpm 47 برابر است با ۳۱۹۵ فوت (نقطه D)؛ و افزایش دما برای این شرایط عبارت است از:

این موضوع، نشان می دهد که افزایش دما، قدری کمتر از مقدار مجاز است، زیرا هد در حداقل دبی مطمئنه، از هد شات آف کمتر است؛ بنابراین خطا در محدوده مطمئن قرار دارد.

-کلاس های دیگر پمپ ها

در مجموع، پمپ های روتاری و رفت و برگشتی، هیچ گونه محدودیتی برای حداقل دبی ندارند؛ ولی به هر حال، انتخاب این پمپ ها تا جای ممکن، در نزدیکی دبی کاری معمول آنها کار عاقلانه ای است، زیرا با این کار، راندمان بهتری به دست خواهد آمد. اگر چه پمپ های روتاری ممکن است به صورت خشک راه اندازی شوند، ولی استفاده از یک حلقه U شکل (شکل ۴۴) یا یک شیر کنترل در خط مکش، معمولا توصیه می شود؛ بنابراین اجزای متحرک در هنگام شروع به کار، با سیال پر می شوند. این امر، موجب جلوگیری از تماس فلز با فلز خواهد شد.

نکته: پمپ های رفت و برگشتی نباید به صورت خشک راه اندازی شوند.