در بسیاری از مواقع نیاز است که پمپ قادر به انتقال سیال تا ارتفاع 100 متر و حتی بیشتر باشد. در واقع پمپ تغذیه دیگ بخار به طور معمول نیاز به ارتفاع یا هد بیشتری دارند به خصوص اگر اندازه این پمپ ها در ایستگاه های برق و کارخانه جات بزرگ، به اندازه قابل توجهی بزرگ باشد. اگر بخواهیم دقیق تر در مورد این ارتفاع صحبت کنیم می بایست این نکته را یادآور شویم که ارتفاع در پمپ به معنی اندازه فشار استاتیکی است که منجر به پمپاژ سیال تا فاصله افقی یا عمودی مشخصی می شود. فشار استاتیکی به عنوان هد یا ارتفاعی در نظر گرفته می شود که سیال نیاز دارد آن را طی کند تا از پمپ فشار قوی خارج گشته و به بیرون تراوش کند. پمپ فشار قوی همانطور که از نام آن پیداست دارای فشار استاتیکی زیادی می باشد و در نتیجه قادر است سیال را تا ارتفاع یا هد بالاتری پمپاژ کند. اما این پمپ ها چه ساختاری دارند، در واقع می بایست بیان کرد که پمپ فشار قوی در واقع یک پمپ گریز از مرکز چند طبقه است که وجود طبقات بیشتر نسبت به پمپ گریز از مرکز معمولی منجر به افزایش فشار و در نتیجه هد شده است. این پمپ ها کاربردهای فرآوانی دارند از جمله برای تهیه آب شهری، پمپاژ آب و زهکشی و آبرسانی در مصارف صنعتی، بوستر پمپ، آبیاری بارانی، پمپاژ کردن آب کندانس شده، پمپاژ کردن آب گرم و سرد تاسیسات صنعتی و البته مورد آخر آتش نشانی است. پمپ های فشار قوی با نام پمپ فشار قوی WKLو یا پمپ WKL نیز شناخته می شوند.
مشخصات اصلی پمپ فشار قوی
آنچه بر اساس محاسبات هیدرولیکی برای پمپ فشار قوی اهمیت دارد این است که قطر پروانه ای که در ساخت این پمپ استفاده می شود چقدر است، سرعت روتور چند دور بر دقیقه می باشد و البته مورد سوم که بیانگر تعداد پروانه ها یا طبقات به کار رفته در پمپ است که برای ساخت و انتخاب پمپ شناور اهمیت دارد. ارتفاعی که ناشی از تغییر هر یک از این سه عامل است به تراکم سیالی که در حال پمپ شدن است نیز بستگی دارد ولی چون این مساله بستگی به نوع کاربری پمپ دارد نمی تواند به عنوان عامل مشخصه برای پمپ فشار قوی آن را در نظر گرفت. توجه داشته باشید که افزایش قطر پروانه منجر به افزایش هد شده ولی این مساله خود منجر به بزرگتر شدن سایز پمپ فشار قوی می شود، در نتیجه این مساله با محدودیتی روبرو است. راه دیگری که برای افزایش هد یا فشار پمپ استفاده می شود، افزایش دور موتور است ولی این مورد نیز با مشکلاتی همراه است، افزایش بیش از حد دور موتور منجر به عمر کوتاه پمپ فشار قوی و کارکرد نادرست آن خواهد شد، چرا که یاتاقان ها و کوپلینگ باید فشار زیاد ناشی از سرعت گردش روتور با دور موتور بالا را تحمل کنند.
ساختار و اجزای تشکیل دهنده پمپ فشار قوی
پمپ فشار قوی از یک محفظه یک پارچه تشکیل شده است که شامل یک محفظه مکش، یک محفظه رانش، و همچنین تعدادی محفظه با توجه به تعداد پروانه تشکیل می شود که در واقع همان طبقات پمپ فشار قوی است. هر یک از طبقات با پیچ بست طبقات به یکدیگر متصل می شوند. در سمت چپ پمپ فشار قوی یک محفظه مکش وجود دارد که سیال از این طریق وارد پمپ شده و سپس وارد پروانه می گردد، همانطور که گفتیم هر پروانه با یک پیچ بست در محفظه خود قرار گرفته است و پشت پروانه یک دیفیوزر قرار می گیرد که کار آن تبدیل سرعت به فشار است. در واقع دیفیوزر ثابت است و پروانه درون آن می چرخد. در سمت چپ پروانه ها کوپلینگ مکانیکی قرار دارد و وظیفه آن نگه داشتن محور سر جای خود در محفظه است تا از هر گونه نشت و خرابی پمپ جلوگیری کند. و در قسمت چپ کوپلینگ مکانیکی چهار یاتاقان وجود دارد که البته به آنها یاتاقان های ضداستهلاک نیز گفته می شود. در هر طبقه سیال پس از مکش به درون پمپ از یک پروانه عبور کرده و در نهایت از سمت راست از لوله رانش خارج می گردد.
طرز کار پمپ فشار قوی
همانطور که پیشتر در قسمت ساختار پمپ فشار قوی گفته ایم، سیال از قسمت محفظه مکش و لوله ورودی وارد پمپ شده و از آنجایی که پروانه ها بر روی محور قرار داشته و در حال گردش هستند، نیروی گریز از مرکز ناشی از این گردش پروانه با دور موتور مشخص منجر به مکش سیال به درون پروانه می شود. در واقع سیال فشاری معادل صفر دارد و وقتی به درون پروانه کشیده می شود با عبور از پره های پروانه به سمت محیط بیرونی پروانه فشار آن افزایش می یابد. از آنجایی که با چرخش ایمپلر سرعت سیال به همراه فشار افزایش می یابد و این سرعت زیاد می تواند تلفات را زیاد کرده و کارکرد پمپ را مختل نماید، یک دیفیوزر پشت پروانه قرار گرفته که می تواند این سرعت را به فشار افزایش دهد و در نتیجه برآیند دبی خروجی از پروانه اول را زیاد نماید. این دبی باز هم به دلیل اختلاف فشار وارد پروانه دوم شده و همان فرآیند قبل را طی می کند. به تعداد پروانه ها دیفیوزر در پمپ وجود دارد. و هر یک بیانگر یک طبقه در پمپ هستند، برای مثال اگر 6 پروانه و 6 دیفیوزر در پمپ فشار قوی وجود داشته باشد، بیانگر یک گریز از مرکز 6 طبقه است. در نهایت بدیهی است که پس از طی کردن این مراحل و خروج از پروانه آخر، سیال از قسمت لوله رانش به دلیل فشار بالایی که دریافت کرده است با هد مخصوص آن پمپ به بیرون تراوش می نماید.
مزایای پمپ فشار قوی
بر خلاف پمپ گریز از مرکز یک طبقه، این پمپ های فشار قوی دارای چند محفظه حلزونی شکل نیست که به هم متصل شده باشند چرا که در این حالت اندازه پمپ فشار قوی بسیار بزرگ خواهد شد، به همین خاطر از دیفیوزر برای این پمپ استفاده شده است. در نتیجه نه تنهای اندازه کوچکی دارند بلکه از نظر اقتصادی نیز به صرفه هزینه کمتری در فرآیند ساخت هستند. در اکثر پمپ های فشار قوی از یاتاقان تراست استفاده می گردد چرا که طراحی آن به این یاتاقان کمک می کند بتواند فشار و باری که نیروی محوری به پمپ و پروانه ها وارد می نماید تحمل کند.
