توربو پمپ ها و بررسی عملکرد آنها

بخشی از فهرست مطالب پروژه توربو پمپ ها و بررسی عملکرد آنها

مقدمه
فصل اول  
تقسیم بندی کلی پمپ ها       
انواع پمپ ها جابه جایی مثبت 
پمپ های دوار                     
پمپ های رفت وبرگشتی    
مقایسه پمپ های جابه جایی مثبت ودینامیکی   

فصل دوم-توربوپمپ ها
اجزای اصلی توربوپمپ ها 
محاسبه هدتولیدی پروانه   
منحنی مشخصه                 
پدیده کاویتاسیون ومفهومNPSH
بررسی خوردگی درتوربوپمپ ها      
قوانین تشابه پمپ هاوترکیب پمپ ها 
جنس اجزای توربوپمپ ها 
اجزای فرعی درتوربوپمپ ها
پمپ های چندطبقه فشارقوی   
ضمائم 
منابع    

با توجه به نفوذ روز افزون سیستم های هیدرولیکی در صنایع مختلف وجود پمپ هایی با توان و فشار های مختلف بیش از پیش مورد نیاز است . پمپ به عنوان قلب سیستم هیدرولیک انرژی مکانیکی را که توسط موتورهای الکتریکی، احتراق داخلی و … تامین می گردد به انرژی هیدرولیکی تبدیل می کند. در واقع پمپ در یک سیکل هیدرولیکی یا نیوماتیکی انرژی سیال را افزایش می دهد تا در مکان مورد نیاز این انرژی افزوده به کار مطلوب تبدیل گردد.
فصل اول درموردتقسیم بندی پمپ هاوآشنایی با انواع پمپ های جابه جایی مثبت وکاربردهای آن ومقایسه پمپ های دینامیکی وجابه جایی مثبت می باشد.فصل دوم به توضیح درموردتوربوپمپ ها،اجزای اصلی آنها،مثلث سرعت،منحنی مشخصه ،بررسی پدیده کاویتاسیون،قوانین تشابه پمپها وسری وموازی بستن آنها ،بررسی خوردگی درتوربوپمپ هاودرنهایت آشنایی مختصری درموردپمپ های کاربردی درصنعت پرداخته شده است.

واژه هیدرولیک به عنوان علم عبورمایعات ازلوله ها تعریف شده است بیشترتئوری هایی که برای پمپ هیدرولیک به دست آمده است به عنوان سیال واسطه ازآب استفاده کرده اند که این به معنای عدم استفاده ازسایرمایعات نیست.
مشخصات هیدرولیکی مدارهای مختلف وهمچنین خصوصیات فیزیکی وشیمیایی سیال از نظرویسکوزیته، وزن مخصوص، درجه حرارت، خورندگی ،وجوداجسام ناخالص وگازهای همراه باسیال وسرانجام مقدارحجم عبوری سیال ازپمپ درواحدزمان وفشار سبب شده تاانواع پمپ هاباساختمان وطرزکارمختلف ساخته وتولیدشود.
پمپ ها در صنعت هیدرولیک به دو دسته کلی تقسیم می شوند :
۱- پمپ ها با جا به جایی غیر مثبت ( پمپ های دینامیکی)
۲- پمپ های با جابه جایی مثبت

پمپ ها با جا به جایی غیر مثبت : توانایی مقاومت در فشار های بالا را ندارند و معمولا به عنوان انتقال اولیه سیال از نقطه ای به نقطه دیگر به کار گرفته می شوند. بطور کلی این پمپ ها برای سیستم های فشار پایین و جریان بالا که حداکثر ظرفیت فشاری آنها به psi   250 تاpsi  3000 محدود می گردد مناسب است. ازمعایب این پمپ ها میتوان به عدم پمپاژسیالات با ویسکوزیته بالا اشاره کردکه البته ازنظراقتصادی هم مقرون به صرفه نیست.پمپ های گریز از مرکز (سانتریفوژ) و محوری نمونه کاربردی پمپ های با جابجایی غیر مثبت می باشدکه درشکل زیرنشان داده شده است.
.
پمپ های با جابجایی مثبت : در این پمپ ها به ازای هر دور چرخش محور مقدار معینی از سیال  به سمت خروجی فرستاده می شود و توانایی غلبه بر فشار خروجی و اصطکاک را دارد . این پمپ ها مزیت های بسیاری نسبت به پمپ های با جابه جایی غیر مثبت دارند مانند ابعاد کوچکتر ، بازده حجمی بالا ، انعطاف پذیری مناسب و توانایی کار در فشار های بالا وهمچنین پمپاژسیالات باویسکوزیته بالااست.
.
پمپ ها با جابه جایی مثبت از نظر ساختمان :
۱-پمپ های رفت وبرگشتی
۲-پمپ های دوار
پمپ های دواربه پمپ های زیرتقسیم بندی می شوند:
۱-پمپ های دنده ای
۲-پمپ های یره ای
۳-پمپ های گوشواره ای
۴-پمپ های پیچی
پمپ های دنده ای   (Gear Pump)
این پمپ هاساده ترین نوع پمپ دوارمی باشد به دلیل طراحی آسان ، هزینه ساخت پایین و جثه کوچک و جمع و جور در صنعت کاربرد زیادی پیدا کرده اند . ولی از معایب این پمپ ها می توان به کاهش بازده آنها در اثر فرسایش قطعات به دلیل اصطکاک و خوردگی و در نتیجه نشت روغن در قسمت های داخلی آن اشاره کرد. این افت فشار  بیشتر در نواحی بین دنده ها و پوسته و بین دنده ها قابل مشاهده است.پمپ های دنده ای امکان پمپاژ سیال باویسکوزیته های مختلف وبافشارورودی متفاوت رادارندبه علاوه جریان درسیستم به آرامی وبدون ضربه (پالس)برقرارمی شود.

پمپ ها ی دنده ای :
۱- دنده خارجی External Gear Pumps
۲– دنده داخلی Internal Gear Pumps
۳- گوشواره ای  Lobe Pumps
۴- پیچی  Screw Pumps

۱- دنده خارجی :
در این پمپ ها یکی از چرخ دنده ها به محرک متصل بوده و چرخ دنده دیگر هرزگرد می باشد.دندانه های چرخ دنده های درگیر باهم دریچه های ورودی وخروجی پمپ را نسبت به هم آب بندی میکند. با چرخش محور محرک و دور شدن دنده های چرخ دنده ها از هم با ایجاد خلاء نسبی روغن به فضای بین چرخ دنده ها و پوسته کشیده شده و به سمت خروجی رانده می شود.بایدتوجه کردکه آب بندی بین دندانه های دو چرخ دنده به روغن اجازه نمی دهد که ازوسط پمپ عبور کرده وبه قسمت ورودی پمپ برگردد.
 
سرعت پمپ های کوچک ۱۷۵۰تا۳۴۵۰ دوردردقیقه است وبرای پمپ های بزرگتر وسیال چسبنده ترسرعت کاهش می یابدبا توجه به این که  لقی بین پوسته و دنده ها در اینگونه پمپ ها حدود (۰.۰۲۵ mm) می باشدکنترل برروی جریان سیال به سادگی صورت می گیردوهمین عامل دلیل استفاده این پمپ ها درانتقال سیالات حساس وگران شده است .جنس قطعات پمپ دنده ای باتوجه به نوع سیال انتخاب می شود.جنس دنده ها معمولا ازفولادزنگ نزن وبوش هاوآب بندمکانیکی ازجنس برنزانتخاب می شود.

۲– دنده داخلی :
دراین پمپ هادنده هاازداخل بایکدیگردرگیرهستندویک عضوهلال گونه فضای خالی بین دودنده غیرهم محورراپرکرده سیال پس ازمحبوس شدن درفضای دنده هابه جلورانده می شود.این پمپ ها بیشتر به منظور روغنکاری و تغذیه در فشار های کمتر از  psi1000  استفاده می شود ولی در انواع چند مرحله ای دسترسی به محدوده ی فشاری در حدود psi 4000نیز امکان پذیر است. کاهش بازدهی در اثر سایش در پمپ های  دنده ای داخلی بیشتر از پمپ های دنده ای خارجی است.

۳- پمپ های گوشواره ای  :
این پمپ ها  از خانواده پمپ های دنده ای هستند که آرام تر و بی صداتر از دیگر پمپ های این خانواده عمل می نماید زیرا هر دو دنده آن دارای محرک خارجی بوده و دنده ها با یکدیگر درگیر نمی شوند. اما به خاطر داشتن دندانه های کمتر خروجی ضربان بیشتری داردوجریان به آرامی جریان پمپ های دنده ای نیست ولی جابه جایی حجمی بیشتری نسبت به سایر پمپ های دنده ای خواهد داشت.این پمپ برای پمپاژ گستره وسیعی ازسیالات چسبنده ومحلول هااستفاده می شود.

۴- پمپ های پیچی:
پمپ پیچی یک پمپ دنده ای با جابه جایی مثبت و جریان محوری بوده که در اثر درگیری سه پیچ دقیق (سنگ خورده) درون محفظه آب بندی شده جریانی کاملا آرام ، بدون ضربان و با بازده بالا تولید می کند. دو روتور هرزگرد به عنوان آب بندهای دوار عمل نموده و باعث رانده شدن سیال در جهت مناسب می شوند.حرکت آرام بدون صدا و ارتعاش ، قابلیت کار با انواع سیال ، حداقل نیاز به روغنکاری ، قابلیت پمپاژ امولسیون آب ، روغن و عدم ایجاد اغتشاش زیاد در خروجی از مزایای جالب این پمپ می باشد.پمپ های پیچی قادربه کارکردن درسرعت های بالاحدودrpm7000هستند.
 
پمپ های سه پیچی بزرگترین طبقه بندی پمپ های چندپیچی درسرویس های امروزی هستند.عمدتابرای روغن کاری ماشین آلات –بالابرهای هیدرولیکی-انتقال سوخت مایع وسرویس های سوخت پاش-تامین نیروی ماشین آلات هیدرولیک وهم چنین درپروسه های پالایشگاهی برای دماهای بالاترفرآورده های چسبنده مثل:آسفالت-انتهای برج خلاوسوخت های مایع رسوبی مورد استفاده قرارمی گیرند.
پمپ های سه پیچی هم چنین در سرویس خط لوله نفت خام علاوه برجمع آوری-تقویت و بارگیری شناورهای کوچک باری وکشتی ها به شکل گسترده ای مورداستفاده قرار می گیرند.این پمپ ها درمحفظه های موتورموجوددراکثرمخازن یگان دریایی وبسیاری از کشتی های جنگی در سراسردنیا معمول ومتداولند.

پمپ های پره ای :
به طور کلی پمپ های پره ای به عنوان پمپ های فشار متوسط ودرقیمت هایی کم تولیدودر صنایع مورد استفاده قرار می گیرنددرضمن توانایی پمپاژگازهارانیزدارند. سرعت آنها معمولا از  rpm 1200تا  rpm 1750بوده و در مواقع خاص تا  rpm  2400نیز میرسد. بازده حجمی این پمپ ها%۸۵ تا %۹۰ است اما بازده کلی آنها به دلیل نشت های موجود در اطراف روتور پایین است ( حدود% ۷۵ تا%۸۰  ). عمدتا این پمپها آرام و بی سر و صدا کار می کنند ، از مزایای جالب این پمپ ها این است که در صورت بروز اشکال در ساختمان پمپ بدون جدا کردن لوله های ورودی و خروجی قابل تعمیر است. ازآن جاکه درپمپ های پره ای تماس فلزبافلز وجودندارداین پمپ هامیتوانندکاربردمناسبی دربعضی شرایط(ذرات جامدهمراه باسیال)داشته باشند.این پمپ هابرای سیالات ویسکوزیته کم مناسب هستند.
دوقسمت اصلی این پمپ عبارتند از:بدنه وروتور.پره ها در شیارهای روتورجای گرفته اندودراین شیارهابه صورت شعاعی می لغزند.باگردش روتورپره هابه دلیل نیروی گریزازمرکزبه دیواره پمپ می چسبندروتورنسبت به بدنه پمپ به صورت خارج ازمرکزقرارگرفته است  فضای بین روتور و رینگ بادامکی در در نیم دور اول چرخش محور ، افزیش یافته و انبساط حجمی حاصله باعث کاهش فشار و ایجاد مکش می گردد، در نتیجه سیال به طرف مجرای ورودی پمپ جریان می یابد. در نیم دور دوم  با کم شدن فضای بین پره ها سیال که در این فضاها قرار دارد با فشار به سمت خروجی رانده می شود.
 

پمپ های پره ای که قابلیت تنظیم خروج از مرکز را دارند می توانند دبی های حجمی متفاوتی را به سیستم تزریق کنند به این پمپ ها ، جابه جایی متغییر می گویند. به خاطر وجود خروج از مرکز محور از روتور(عدم تقارن) بار جانبی وارد بر یاتاقان ها افزایش می یابد و در فشار های بالا ایجاد مشکل می کند.

پمپ های رفت وبرگشتی:
پمپ های پیستونی:
این پمپ هاجزء پمپ های رفت وبرگشتی هستنداساس کاراین پمپ هابرحرکت یک پیستون درون سیلندراست که حرکت دریک جهت موجب مکش سیال ودرجهت دیگرموجب رانش یاتخلیه سیال میشود.مشخصه عمومی این پمپ هادرتوزیع تقریباثابت دبی درسرعت ثابت است .
پمپ های پیستونی با دارا بودن بیشترین نسبت توان به وزن، از گرانترین پمپ ها هستند و در صورت آب بندی دقیق پیستون ها می تواند بالا ترین بازدهی را داشته باشند. معمولا جریان در این پمپ ها بدون ضربان بوده و به دلیل عدم وارد آمدن بار جانبی به پیستونها دارای عمر طولانی می باشند، اما به خاطر ساختار پیچیده تعمیر آن مشکل است.
مقایسه پمپ های جابه جایی مثبت و دینامیکی:
۱-هزینه ساخت پمپ های دینامیکی بسیارکمترازپمپ های جابه جایی مثبت است.
۲-هزینه نگهداری پمپ های دینامیکی پایین تراز پمپ های جابه جایی مثبت است.
۳-پمپ های دینامیکی قدرت جابه جایی هرگونه سیال مانندگل وغیره دارند.
۴-فشارتولیدشده توسط پمپ های باجابه جایی مثبت بسیاربیشترازپمپ های دینامیکی است.
۵-پمپ های جابه جایی مثبت دارای ابعاد کوچکتری نسبت به پمپ های دینامیکی هستند.
۶-پمپ های جابه جایی مثبت دارای راندمان حجمی بالاتری نسبت به پمپ های دینامیکی هستندامادارای دبی خروجی کمتری هستند.
۷- پمپ های جابه جایی مثبت توانایی پمپاژسیالات باویسکوزیته بالارادارندکه پمپ های دینامیکی این گونه نیستند.
۸- اگرپمپ های جابه جایی مثبت دریک سرعت ثابت کارکننددریک محدوده وسیعی ازمقادیرفشاردبی تقریباثابت می ماند.
۹- درابتدای شروع به کاریک پمپ سانتریفوژلازم است فضای پروانه وپوسته پرازمایع باشدتاپس ازشروع به کارپمپ وفرستاده شدن سیال به بیرون خلالازم جهت مکش سیال به درون پمپ ایجاد شودپمپ های گریزازمرکزلازم است درشروع به کاردراین شرایط قراربگیرند.پمپ های جابه جایی مثبت این گونه نیستند.
.
توربوپمپ ها: مهم ترین دسته ازپمپ های دینامیکی هستند توربوپمپ ها ماشین هایی هستندکه بادریافت انرژی مکانیکی وایجادحرکت چرخشی تولید انرژی هیدرولیکی نموده? انرژی پتانسیل وجنبشی سیال عبوری راافزایش می دهند.دراین پمپ هاپروانه عامل انتقال انرژی مکانیکی محوربه سیال می باشد.باتوجه به پیشرفت های تکنولوژی ساخت این پمپ هاکاربردآنها درصتعت فراگیرشده به نحوی که اغلب جایگزین پمپ های رفت وبرگشتی شده اند.توربوپمپ هارامیتوان براساس نوع حرکت سیال درداخل آن به سه دسته تقسیم بندی کرد:

الف:پمپ های شعاعی (سانتریفوژکامل)
دراین پمپ هاسیال درجهت محورواردپروانه شده ودرجهت عمودبرمحورازپروانه خارج میشود.دردبی های کم وهدزیاد کاربرددارد.
ب:پمپ های مخلوط(نیمه سانتریفوژ)
دراین پمپ ها سیال درجهت محورواردپروانه شده وبه طورمورب نسبت به محورازآن خارج میشود.دردبی وهدهای متوسط کاربرددارد.
ج:پمپ های محوری
دراین پمپ ها سیال درجهت محورواردپروانه شده ودرامتدادآن نیزخارج میشود.دردبی های زیادوهدکم کاربرددارد.
پمپ اژکتوروجت هم ازپمپ های دینامیکی خاص هستندکه درنیروگاه هاوجوددارد.نیروی محرک این پمپ هاانرژی جنبشی سیال می باشد.
اجزای اصلی توربوپمپ ها:
الف-هدایت کننده
وظیفه این جزء هدایت سیال به داخل پمپ(پروانه)است به نحوی که سیال به طورمماس برپره های پروانه واردآن میشود.درغیراین صورت برخوردسیال باپره ها بازاویه متفاوت منجربه ایجادگردابه درسیال وافت موضعی میشود.

ب-پروانه ((impeller
این جزء مهم ترین قسمت پمپ است که متحرک بوده ووظیفه اصلی آن انتقال انرژی مکانیکی روتوربه صورت جنبشی وپتانسیل به سیال است.سیال ازوسط پروانه واردآن شده وباتوجه به نیروی گریزازمرکزی که ازطرف پروانه به آن اعمال میشودبه بیرون پرتاب می گردد.پروانه روی محورپمپ تعبیه شده وبه همراه آن می چرخد.
 
ج-کاهش دهنده یاجمع کننده
این قسمت درخروجی پمپ وبعدازپروانه قراردارد.نقش آن علاوه برجمع کردن وهدایت سیال به بیرون تبدیل سیال خروجی ازپروانه به فشارمی باشد.شکل زیرجمع کننده درپوسته پمپ ودرست دورتادورپروانه قرارداردبه نحوی که سیال پس ازخروج ازپروانه لازم است ازاین مجرای واگراعبورکرده وسپس به لوله خروجی هدایت شود.باتوجه به قانون برنولی وازآن جاکه سرعت سیال درحین عبورازاین مجراکه به حلزون موسوم است کاهش می یابدفشارآن افزایش خواهدیافت.

محاسبه هد تولیدی پروانه

لازم است در ابتدا مثلث سرعت در ورود و خروج پروانه تعریف شود. چنانچه سرعت مطلق در هر نقطه را به C ، سرعت چرخ آن نقطه را به U و سرعت سیال نسبت به چرخ را به W نشان دهیم، واضح است مقدار برداری سرعت C برابر جمع دو سرعت UوW است.
                                                                                         (2-1)
چنانچه ω سرعت زاویه ای چرخ باشد، در هر نقطهRω= U که در آن R شعاع آن نقطه می باشند.R1وR2 به ترتیب شعاع ورودی و خروجی است. با فرض تعداد پره زیاد جهت W، سرعت نسبی سیال همواره در امتداد مماس بر پره می باشد. چنانچه سرعت های فوق را به صورت مثلث نشان دهیم به آن مثلث سرعت ها گفته می شود.

راتدمان پمپ:
η=توان مصرفی /توان مفید

منحنی مشخصه توربوپمپ ها:

نموداربین مشخصه های پمپ رامنحنی های مشخصه گویند.مشخصات پمپ شامل دبی حجمیQ،هدتولیدیH،راندمانη،قدرت(توان)Pودورپمپω می باشند.معمولا Q را به عنوان پارامترمستقل گرفته وپارامترهای دیگرتابع آن هستند.مشخصه هابرحسب Qدردورثابت ارائه می شوند.شکل زیرمنحنی های مشخصه یک پمپ سانتریفوژشامل,H(Q) NPSH(Q)  ,η(Q),P(Q) رانشان می دهد.منحنی های مشخصه باتغییردوروقطرتغییرمی کنند.سازنده پمپ منحنی های مشخصه رابرای چنددورمی دهدومی توان با استفاده ازآنها پمپ مناسب راانتخاب کرد.
 
منحنی های مشخصه باتغییردوروقطرتغییرمی کنند.دربعضی ازاین منحنی هاقطرثابت ودورمتغیرودربعضی دیگردورثابت وقطرمتغیرمی باشد.درمنحنی بالادورثابت وقطرمتغیراست.
 هرپمپ دارای یک منحنی مشخصه است که نقطه کارآن درتمامی حالات برروی منحنی مشخصه واقع می باشد.این که محل این نقطه درکجای منحنی مشخصه قرارمی گیردمساله ای است که شرایط سیستم آن راتعیین می کند.یک سیستم ساده ازمخزن مکش وتخلیه تشکیل شده است پمپ واقع درسیستم سیال راازمخزن مکش به مخزن تخلیه پمپ می کند.فشارموردنیازسیستم درهردبی توسط منحنی سیستم نشان داده می شودمنحنی سیستم درانتخاب پمپ اهمیت خاصی داردمجموع سه هداستاتیکی وهدفشاروافت درهردبی که شامل افت لوله وافت اجزا می باشد یک منحنی راایجادمی کندکه به منحنی سیستم موسوم است.
محل تلاقی منحنی سیستم ومنحنی مشخصه نقطه کارپمپ رامشخص می کند.
 
این نقطه بایدطوری انتخاب شودکه درشرایط نامی کارپمپ بهترین راندمان راداشته باشدبه عبارتی با توجه به منحنی سیستم پمپی انتخاب خواهدشدکه درشرایط نامی موردنظربهترین راندمان کاری راداشته باشد.

کاویتاسیون:
کاویتاسیون درلغت ازکلمهCavity به معنای حفره آمده ومنظورازکاویتاسیون ایجادحفره یاحفره زایی است.درصورت وقوع این پدیده یکی ازخسارات آن ایجادخوردگی وحفره برروی بدنه پروانه وپوسته پمپ است.قبل ازتوضیح پدیده کاویتاسیون لازم است اشاره ای به نقطه جوش وفشاربخارمایعات صورت گیرد.نقطه جوش مایعات به فشاری که مایع درآن قرارداردبستگی دارد.مثلاآب درفشاریک اتمسفردردمایc100می جوشدکه این دمادرفشار۰.۵ اتمسفرحدودc80است. . یکی از دلایل اولیه لرزشهای پمپ سانتریفوژ کاویتاسیون است. در این حالت در اثر کاهش فشار مایع و تبخیر صورت گرفته در سمت مکش پروانه توده های حباب تولید و به خروجی پروانه جهت تخلیه ارسال می شوند. در اثر افزایش فشار، حبابهای تولید شده فشرده می شوند فشرده شدن حبابها همراه با صدا (مشابه صدای ضربه به بادکنک) و ایجاد لرزش می شود. یک روش سریع جلوگیری ازکاویتاسیون بستن آرام شیرخروجی وکاهش دبی پمپ است تاNPSH  لازم کمتر از موجودشود.شکل های زیرکاویتاسیون رانشان می دهد.
.              
 

ممکن است درداخل پمپ شرایطی به وجودآیدبه طوریکه دردمای موجودباتوجه به کاهش فشاری که ایجادشده سیال بجوشد.این پدیده درصورت وقوع درابتدای پره درداخل پروانه رخ می دهد.تبدیل مایع به حباب های بخارهمراه با افزایش حجم ناگهانی می باشد(دانسیته مایع بیشتراز۱۰۰۰برابردانسیته بخاردراین شرایط است).حباب تشکیل شده با سرعت زیادی به جلوهدایت می شوددرنیمه دوم پره باافزایش فشارسیال شرایط ازحالت اشباع به حالت مایع فشرده برمی گرددوطی پدیده پیچیده ای حباب بخارسقوط کرده وضمن تقطیرشدن باسرعت بسیارزیاد(تاm/s50) به اطراف برخوردمی کند.قطرات سیال که با این سرعت به اطراف برخوردمی کنند،دارای مومنتوم بسیاربالایی هستندبه طوریکه نیروی واردشده ازطرف این ذرات بردیواره پروانه قادراست قسمتی ازبدنه پروانه راکنده وبرروی آن ایجادحفره کند.
این پدیده باایجادارتعاشاتی بافرکانس حدودkhz20همراه می باشد.کمترفلزی درمقابل این نیرومقاومت می کند،آلیاژفولاد-کرم مقاومت بهتری درمقابل این پدیده دارند.این پدیده معمولاباایجادسروصدانیزهمراه است که فرکانس آن بهMHZ1می رسد.
همان طورکه اشاره شدفلزات نمی تواننددرمقابل کاویتاسیون مقاومت کنند.بهترین آلیازهابرای این منظورعبارتنداز:فولادزنگ نزن، فولادبا۱۳% کرم، فولادمعمولی،برنزمعمولی وبالاخره چدن که به ترتیب داده شده براساس بهترین مقاومت می باشد.

تعریفNPSH:
جهت کنترل پدیده کاویتاسیون وبرقراری شرایط عدم وجودکاویتاسیون ازپارامتری به نامNPSH (هدخالص مثبت مکش) استفاده می شود. بنا به تعریف NPSH عبارت است ازفشارکل سیال دردهانه مکش پمپ که نسبت به فشارتبخیرسیال دردرجه حرارت پمپاژسنجیده می شود.
واحدNPSH دردستگاه متریک مترودردستگاه انگلیسیft است.
پارامترهایNPSH:
h0 :هدمطلق(فشارمطلق)سطح مخزن مکش
hz:ارتفاع سطح مخزن مکش ازورودی پمپ
hf:افت هدازسطح مخزن مکش تاورودی پمپ دراثراصطکاک
hd:هددینامیکی سیال درورودبه پمپ
hvp:هدمعادل فشاربخارسیال دردمای موجود
 =هدورودی پمپ 
 
هدورودی پمپ بایستی بزرگترازهدمعادل فشاربخاردردرجه حرارت سیال باشدتاسیال درورودبه پمپ به جوش نیاید.یعنی:                     
                             NPSH=
شرطNPSH>0 به این معنی است که فشارقبل ازپمپ ازفشاربخارسیال بیشتراست وقبل ازپمپ جوشش نداریم.که البته این شرط عدم بروز کاویتاسیون نیست.

دوارتفاع مثبت خالص مکش تعریف می شود:
الف)NPSHavail که عبارت است ازفشارموجودسیال دردهانه مکش پمپ وازرابطه زیرمحاسبه می شود
 

P0  :فشاراستاتیک سیال دردهانه ورودی
V0 :سرعت سیال دردهانه ورودی
Pv  :فشارتبخیرسیال دردرجه حرارت کاری

ب)NPSHreg که حداقل فشارلازم سیال دردهانه مکش پمپ تاازبروزکاویتاسیون جلوگیری به عمل آید
 
:P0min مینیمم فشاراستاتیک دردهانه ورودی پمپ
NPSHreg توسط کارخانه سازنده ارائه می گرددبرای این که درهیچ شرایطی پمپ کاویتاسیون ننمایدلازم است همواره به ازای تمام دبی هارابطه زیربرقرارباشد
 
برای کاهشNPSHreg می توان ازروش های زیراقدام کرد:
۱-انتخاب پمپی باسرعت دورانی کمتر
۲-تقسیم جریان بین چندپمپ واستفاده ازپمپی بادودهانه ورودی

برای افزایش NPSHavail می توان ازروش های زیراقدام کرد:
۱-تحت فشارقراردادن منبع مکش ویابه طورکلی سیستم که سبب افزایش فشارمکش پمپ خواهدشد.
۲-درمواردی که درجه حرارت سیال موردپمپاژبالااست درپمپ های تغذیه دیگ بخاریاسیستم های حرارت مرکزی همواره منبع تغذیه بایدبالاترازپمپ وتحت فشارباشد.
۳-سرعت سیال درورودبه پمپ کوچک انتخاب شود.
۴-قطرلوله مکش درصورت لزوم بالاترازلوله رانش انتخاب شود.

خوردگی درتوربوپمپ ها:
اجزای پمپ بایستی مقاومت کافی درمقابل خوردگی(Corrosion) داشته باشندعمرکاری یک پمپ برابراست بامیزان ساعاتی که پمپ می تواندکارکندقبل ازآن که یک یاچندجزءآن تعویض گردد. عمرکاری پمپ به عوامل عملکرد پمپ دردمای پایین عدم وجودذرات همراه سیال عملکردپمپ درنقطه بیشترین راندمان وجود NPSH کافی وعبورسیال خنثی درپمپ بستگی دارد.عملکردپمپ خارج ازنقطه طراحی تاثیربسزایی برکاهش عمرپمپ داردخوردگی ازعوامل کاهش عمرپمپ می باشد

انواع خوردگی:
خورندگی (Erosion Corrosion):
مقدار خوردگی بیشتر فلزات چنانچه در مجاور سیالی که در حال حرکت است قرار داشته باشند، افزایش می یابد این خوردگی به زاویه برخورد سیال به فلز بستگی دارد. معلوم شده است چنانچه جدایی سیال از جداره رخ دهد مقدار اغتشاش ایجاد شده بیشتر و درنتیجه مقدار خوردگی فلز نیز افزایش می یابد.
در پمپ های سانتریفوژ پمپ در معرض این نوع خوردگی قرار دارد. اگر پوسته نیز در معرض این خوردگی است ولی در درجه اهمیت کمتری نسبت به پروانه قرار دارد. پوسته های حلزونی در مقایسه با پوسته های دارای دیفیوزر ، کمتر در معرض این خوردگی هستند که این به دلیل پائین تر بودن سرعت در حلزون است . رینگ های سایشی نیز در معرض خورندگی شدید هستند ، زیرا سرعت سیال مجاور آنها بالا است و لازم است جنس مناسبی برای این رینگ ها انتخاب شود.
مقاومت یک جزء در مقابل خورندگی به سختی سطح آن بستگی دارد ولی لزوماً ماده سخت و مقاوم در مقابل خورندگی ، در مقابل خوردگی شیمیایی مقاومت ندارد. فولادهای ضد زنگ سری ۳۰۰ خوردگی کمی دارند ولی با توجه به اینکه قابلیت سخت شدن آنها کم است ، مقاومت کمتری در مقابل خوردندگی دارند، در صورتیکه سطوح فولادهای سری ۵۰۰ را می توان سخت تر کرد و مقاومت فلز در مقابل خورندگی را افزایش داد.
بیشتر اجزاء پمپ ها تا سختی ۳۵۰ در مقیاس برینل ( Brinell ) ساخته می شوند  زیرا عملیات ماشین کاری برای سختی بیشتر از ۳۵۰ اقتصادی نیست . البته برای رینگ های سایشی و روکش های مربوط به قسمت آب بندی سختی های بالاتری نیز استفاده می شود.
خوردگی خستگی (Fatigue):
در اجزائی که تحت تنش های متناوب قرار دارند ، بایستی تنش حد تحمل خستگی ماده ملاحظه شود. در اثر اعمال تنش سیکلی ترک های ریز بر روی سطح جسم ایجاد خواهد شد . در محیط خورنده سطح ترک دار فلز سریعاً خورده می شود و موجب عمیق تر شدن ترک شده ، درنهایت قطعه مواجه با  شکست خواهد شد از آنجا که مقاومت در مقابل خوردگی خستگی هر فلز بیشتر به مقاومت آن فلز در مقابل خوردگی بستگی دارد تا به تنش حد (Tensil Strength) ، عمر اجزاء مختلف پمپ که در معرض خوردگی هستند تنها تخمین زده می شود. به طور نمونه محور پمپ که در معرض خوردگی خستگی قرار دارد ، بهتر است با استفاده از روکش هائی از تماس مستقیم با سیال جلوگیری گردد.
خوردگی مرزدانه ای (Intergranular):
این نوع خوردگی در ذرات جسم رخ می دهد. در صورت بروز این خوردگی ظاهر سطح کمتر نشان از خوردگی می دهد ولی به طور ناگهانی رشد کرده و منجر به تجزیه مواد سطح جسم می گردد. در فولادها این نوع خوردگی در اثر جدا شدن کاربیدها در سطح فولاد در هنگام سرد شدن آهسته هنگام ریختگی ایجاد می شود. در این صورت در مجاور محیط خورنده کاربیدها مورد حمله قرار خواهند گرفت . این نوع خوردگی با سرد کردن سریع یا کاهش میزان کربن فولاد جلوگیری می شود. فولادهای سری ۳۰۰ دارای حداقل ۰۸/۰% کربن اند که در صورت عدم ریختگی صحیح این فولاد در معرض خوردگی مرزدانه ای خواهد بود. فولادهای با کربن حدود ۰۳/۰% در همان سری ۳۰۰ کمتر در معرض این خوردگی قرار دارند.
خوردگی کاویتاسیون (Cavitation Erosion):
این خوردگی در اثر تنش های موضعی بسیار بالا بر روی فلز هنگام سقوط حباب های کاویتاسیون رخ می دهد. در محیط خورنده ، وجود کاویتاسیون خوردگی را تشدید می کند. با وجود اینکه تلاش های زیادی صورت می گیرد تا پمپ در شرایط کاویتاسیون قرار نگیرد ولی در شرایطی که پمپ در دبی های غیر از دبی بهترین راندمان کار کند ، همواره کاویتاسیون وجود دارد ، حتی تأمین NPSH مورد نیاز پمپ در این دبی ها نمی تواند خسارات کاویتاسیون را جلوگیری کند زیرا معمولاً در دبی های کم ، NPSH لازم پمپ مقداری است که بتواند هد و راندمان گفته شده را تامین کند و نمی تواند از خسارات کاویتاسیون جلوگیری کند ، زیرا مقدار NPSH لازم در دبی های کم برای داشتن شرایط مناسب چندین برابر NPSH مربوط به نقطه بهترین راندمان است و تأمین آن عملی نیست .
پروانه های باز در پمپ های جریان مخلوط که هد بیشتر از m 10 را تولید
می کنند ، در معرض خوردگی کاویتاسیون در فاصله بین پره های متحرک و پوسته ثابت اند که به آن کاویتاسیون نوک پره (Vane Tip Cavitation) گفته می شود. این نوع کاویتاسیون در اثر وجود ورتکس هایی در فاصله بین پره ها و پوسته ایجاد می شود و عملاً با تأمین NPSH نیز نمی توان این کاویتاسیون را از بین برد .
با توجه به نتایج تجربی موادی که در مقابل خوردگی کاویتاسیون مقاومترند به ترتیب افزایش مقاومت در مقابل کاویتاسیون عبارتند از : چدن ، برنز ، فولاد ریختگی ، برنز منگنز ، مونل (Monel) ، فولادهای سری ۴۰۰ ، فولادهای سری ۳۰۰ و آلیاژ برنز – نیکل – آلومینیوم .
سایش ذره ای (Abrasion):
این نوع سایش در اثر وجود ذرات جامد در داخل سیال که از پمپ عبور می کند ، بوجود می آید. در اثر برخورد این ذرات به سطوح فلزی سطح فلز آسیب دیده ، سایش ایجاد می گردد. البته میزان سایش به عوامل غلظت ذرات درون سیال ، اندازه و جرم ذرات ، شکل ذرات ، سختی ذرات و سرعت نسبی بین ذرات و سطح بستگی دارد. همینطور جنس سطوح فلزی نیز در میزان سایش مؤثر است . در این مورد سختی سطوح فلزی اهمیت خاصی دارد. براین اساس سطوح فلزی در پمپ های معمولی تا ۳۵۰ در مقیاس برینل سختی دارند ، ولی پمپ های خاصی که در معرض ذرات ساینده هستند ، برای سختی بیشتری نیز طراحی می گردند.
. به طور مثال مواد ترد مثل چدن در سختی مساوی مقاومت کمتری در مقابل سایش دارند. این مطلب در مقایسه با مقاومت برنز به وضوح در این شکل دیده می شود. مواد مقاوم در مقابل سایش ذرات به ترتیب افزایش مقاومت عبارتند از : چدن ، برنز ، برنز – منگنز ، برنز – نیکل – آلومینیوم ، فولاد ریختگی ، فولادهای سری ۳۰۰ و فولادهای سری ۴۰۰ .
گرافیته شدن (Graphitrzation):
آهن خاکستری از آهن و گرافیت تشکیل شده است . در چدن ها نیز مقداری گرافیت وجود دارد که منجر به افزایش خاصیت ماشین کاری چدن می شود . وجود گرافیت در چدن ضمن بهبود وضعیت چدن ایرادی نیز دارد و آن این است که در مجاورت یک سیال الکترولیت ( مانند آب دریا ) یک سلول گالوانیک بین آهن و گرافیت ایجاد می شود و ذرات آهن به مرور زمان خورده شده ، وارد محلول می شوند و پروانه پمپ بخصوص پره ها پس از مدتی توخالی خواهند شد و عملکرد آنها ضعیف و درنهایت از رده خارج خواهند شد.

قوانین تشابه پمپ ها:
دو پمپ که از یک خانواده باشند و از لحاظ هندسی دارای زوایای نظیر مساوی و ابعاد نظیر به یک اندازه بزرگ یا کوچک باشند و همین طور دارای مثلث هاس سرعت نظیر مشابه باشند، دو پمپ مشابه گفته می شوند. می توان برای دو پمپ مشابه BوA نوشت:
 = =                (2-14)
ویا:
(۲-۱۵)                                                                                =   =    
با توجه به این تعریف برای پمپ های مشابه می توان ضرائبی بدست آورد که این ضرائب برای پمپ های مشابه مساوی است و سپس نتایج جالبی از این ضرائب استخراج نمود…

بخشی از منابع و مراجع پروژه توربو پمپ ها و بررسی عملکرد آنها

۱)سیستم های انتقال آب-دانشکده فنی دانشگاه تهران-دکترغفارجهانگیری
۲)توربوماشین ها-انتشارات دانشگاه تهران-دکتراحمدنوربخش
۳) هیدرولیک و پنوماتیک تالیف : هری ل.استوارت  ترجمه :تیمور اشتری نخعی
۴) هیدرولیک صنعتی(شناسایی و کاربرد)۲ جلد ترجمه وتالیف :مهندس احمد رضا مدینه – مهندس حسین دلایلی
۵)پمپ وپمپاژ-انتشارات دانشگاه تهران-دکتراحمدنوربخش