عملكرد پمپهاي فشار قوي در سيستم اسمز معكوس

P O U R I A

مدیر مهندسی شیمی مدیر تالار گفتگوی آزاد
مدیر تالار
پمپ فشار قوي
پمپهای فشار قوي يكي از اجزاي اصلي هر سيستم RO می­باشد. این پمپها باید جریان یکنواخت برای المنتهای RO فراهم آورد. طراحی این پمپها باید به گونه­ای باشد که نرخ جریان مورد نظر در فشار مطلوب سیستم را برای شرایط مختلف کاری عمر غشا تأمین نماید. مصرف انرژي پمپ فشار قوي، يكي از موارد هزينه بر سيستم RO است. لذا بازدهي انرژي بالای این پمپها یکی از فاکتورهای اساسی در ارزیابی اقتصادی سيستم است.
اغلب در سیستمهای RO با فشار کمتر از Psig 400 پمپهای سانتریفوژ مورد استفاده قرار می­گیرند. در این پمپها هنگامی که آب به خارج پروانه رسید بیشترین سرعت را دارد، آنگاه با خارج شدن آب از پمپ سرعت به فشار تبدیل می شود.
پمپهاي سانتریفوژ داراي قابليت توليد فشار و جريان پيوسته و یکنواخت هستند. لیکن در برخی مواقع برای ایجاد فشار بالای مورد نیاز در سیستم RO احتیاج به پمپی با پروانه بزرگ از لحاظ ابعاد یا پروانه استاندارد با سرعت بسیار زیاد است. در چنین مواردی از پمپهای سانتریفوژ چند مرحله­ای استفاده می­شود. در پمپهای سانتریفوژ چند مرحله­ای به منظور بالا بردن فشار تعدادی از پروانه­ها را بصورت سری بهم متصل می­نمایند. يك ياتاقان آب را از پره قبلي جمع‌آوري كرده و وارد پره بعدي مي‌كند.

fesh.jpg
طرز كار پمپ گريز از مركز​


تمام پمپهاي گريز از مركز چند مرحله‌اي، بازدهي انرژي بالاتري نسبت به پمپهاي گريز از مركز يك مرحله‌اي با دور بالا دارند. هر پره پمپ چند مرحله‌اي فشار آبي را كه از آن عبور مي‌كند، حداكثر Psi 30 افزايش مي‌دهد. نيروي تنشي كه بر آب وارد مي‌شود كاهش مي‌يابد و در نتيجه انرژي كمتري توسط اصطكاك و آشفتگي جريان تلف مي‌شود.
در برخی موارد برای تأمین فشار بالای مورد نیاز در سیستم RO ، از پمپهای پیستونی استفاده می­شود. عیب بزرگ این پمپها، نوسانات سرعت جریان خروجی از آنها می­باشد. این نوسانات سرعت از عوامل بروز پدیده تلسکوپی می­باشد. طی این پدیده لایه­های مختلف غشا المنت به بیرون کشیده شده و المنت شکل تلسکوپ به خود می­گیرد که احتمال دارد که آسيب مكانيكي به المنت غشا وارد شود. بنابراين در زماني كه سيستم RO در سرويس است، استفاده از وسايل كاهش دهنده نوسان (Dampening Device) در پايين دست پمپ پيستوني، ايده مناسبی می باشد.

fesh1.jpg

ديناميك جريان يك پمپ گريز از مركز چند مرحله‌اي​

fesh2.jpg
شماتیک یک پمپ پیستونی​


منحني پمپ
فشار خروجي يك پمپ فشار قوي كه در سيستمهاي RO مورد استفاده قرار مي‌گيرد، توسط منحني آن پمپ مشخص مي‌شود. دبي پمپ برابر با مجموع آب محصول، آب دور ريز و جريانهاي برگشتي (Recycle) می­باشد. منحني پمپ به منظور انتخاب مناسبترين پمپ جهت تأمين جريان و فشار لازم مورد استفاده قرار مي‌گيرد. همچنان كه در نمودار 1 نشان داده شده است، چنانچه دبي gpm 140 با فشار حداقل psig 200 مورد نظر باشد، مدل پمپ از نوع 12509 خواهد بود. براي اين ميزان دبي، فشار پمپ، psig 210 خواهد بود. از آنجايي كه آب ورودي به پمپ، داراي فشار است، در حقيقت فشار واقعي پمپ بيش از psig 210 خواهد بود. به عنوان مثال، فشار آب شهر ممكن است Psig 70 باشد كه بعد از فيلترهاي شني و فيلترهاي فشنگي در بالا دست RO تا psig 55 افت مي‌كند و فشار واقعي در خروجي پمپ فشار قوي در اين مثال psig 265 خواهد بود.
در انتخاب يك پمپ فشار قوي، پمپ بايد به نحوی طراحي شود كه با توجه به نمودار ذیل، حداكثر بازدهي را داشته باشد. توان پمپ بايد طوري در نظر گرفته شود كه هيچ گاه پمپ قادر به عبور جرياني بيش از آنچه كه طراحي گرديده، نباشد. توان حداكثر نيز از حاصل ضرب توان در ضريب اطمينان به دست مي‌آيد.
در صورت وجود احتمال شکست در يك مسير و يا باز شدن سهوی یک شير وجود داشته باشد که موجب عملکرد مدید الكتروموتور پمپ در بالاتر از حداكثر توان انتخاب شده‌ آن شود، از الكتروموتور بزرگتري بايد استفاده نمود. تواني را كه الكتروموتور به طور واقعي استفاده مي‌كند، توان شكست مي‌نامند.
امروزه براي موارد كاربرد آب خالص، معمولاً يك پمپ با ظرفيت بيش از حد طراحي (Oversize) ضروري نيست، چه بسا كه نتيجه آن اتلاف انرژي می­باشد. طراحي يك پمپ بايد دقيقاً به اندازه‌اي باشد كه فشار و جريان مورد نظر را تأمين كند. پيش بيني افزايش ناچيز سيستم در آينده، از اين قائده مستثني است.
اگر احتمال افزايش ظرفيت زياد در آينده باشد بايد اين امكان عملي شود كه يك رديف RO به طور مستقل ساخته شود. اين رديف مي‌تواند برروي اسكلت RO كه هم اكنون در دسترس است، نصب شود به شرط اينكه اندازه‌ اسكلتي كه در ابتدا ساخته شده براي حالت دوم باشد. اگر يكي از سيستم‌هاي RO جهت تعميرات در سرويس نباشد بايد ديگري بتواند آب مورد نياز را تأمين كند.


بازدهي الكتروموتور
بازدهي الكتروموتور عاملي است كه بايد در نظر گرفته شود. بعضي از الكتروموتورها داراي بازده پاييني مانند 92% هستند. اين مقدار با بازدهي 98% تا 99% براي الكتروموتورهايي كه براي بازدهي بالا طراحي شده‌اند قابل مقايسه می­باشد. بازدهي بالاتر مي‌تواند موجب صرفه‌جويي انرژي شود.
در برخی موارد از پمپهاي فشار قوي شناور كه بر روي تيوبهاي تحت فشار افقي نصب مي‌شوند، در سيستمهاي RO استفاده مي‌گردد. اگرچه اين پمپها به سبب بازدهي انرژي­ رواج پيدا كرده‌اند، اما الكتروموتورهاي شناور آنها بازدهي كمتري نسبت به موتورهاي استانداردي كه توسط هوا خنك مي‌شوند، دارد. تنها مزيت این پمپها، صداي كمتر و شناور بودن آنها است.
 
بالا