مضخة أفقية متعددة المراحل

الأساسيات بغض النظر عن نوع المضخة أو استخدامها، هناك خطوات أساسية لبدء التشغيل. في هذه المقالة، بالإضافة إلى تغطية بعض إجراءات بدء التشغيل العامة، سنتناول أيضًا بعض التفاصيل التي غالبًا ما تُغفل (الأخطاء الشائعة) والتي قد تُسبب مشاكل لموظفي الصيانة والمعدات. ملاحظة: جميع المضخات المذكورة في هذه المقالة هي مضخات طرد مركزي. لقد شهدت بعض الأخطاء المكلفة عند بدء التشغيل والتي كان من الممكن تجنبها بسهولة إذا قرأ المشغل ولاحظ بعض النقاط الرئيسية في دليل التثبيت والتشغيل والصيانة (EOMM) الخاص بالمعدات. لنبدأ ببعض الخطوات الأساسية الصحيحة، بغض النظر عن نوع المضخة أو الطراز أو التطبيق.1) قم بمراجعة أدلة/إجراءات التشغيل الخاصة بـ EOMM والمرافق المحلية بعناية.٢) يجب تجهيز كل مضخة طرد مركزي، وتهويتها، وتعبئتها بالسائل قبل بدء التشغيل. يجب تجهيز المضخات المراد تشغيلها وتهويتها بشكل صحيح.3) يجب أن يكون صمام شفط المضخة مفتوحًا بالكامل.4) يمكن أن يكون صمام تفريغ المضخة مغلقًا، أو مفتوحًا جزئيًا، أو مفتوحًا بالكامل، اعتمادًا على العديد من العوامل التي تمت مناقشتها في الجزء 2 من هذه المقالة.٥) يجب أن تحتوي محامل المضخة والمحرك على زيت تشحيم مناسب بالمستوى المناسب، و/أو شحم. للتزييت برذاذ الزيت أو الزيت المضغوط، تأكد من تفعيل نظام التزييت الخارجي.6) يجب ضبط و/أو تثبيت أختام التعبئة و/أو الميكانيكية بشكل صحيح.7) يجب أن يكون السائق متوافقًا تمامًا مع المضخة.8) تم الانتهاء من تركيب وتخطيط المضخة والنظام بالكامل (الصمامات في مكانها).9) يحق للمشغل تشغيل المضخة (يتم تنفيذ إجراءات القفل/التعليق).10) قم بتشغيل المضخة ثم افتح صمام المخرج (إلى وضع التشغيل المطلوب).11) راقب الأجهزة ذات الصلة - يرتفع مقياس ضغط المخرج إلى الضغط الصحيح ويشير مقياس التدفق إلى التدفق الصحيح. حتى الآن، يبدو الأمر بسيطًا، لكن دعوني أقدم لكم بعض النصائح. هل تفترضون في البداية أنكم اشتريتم مضخة تعمل بسلاسة، وتُولّد التدفق والضغط المناسبين عند أفضل نقطة كفاءة (BEP)، ويمكن تشغيلها دون أي مشاكل بعد تحضير بسيط؟ إذا كان الأمر كذلك، فقد فاتتكم عدة خطوات في عملية التشغيل المذكورة أعلاه. كثيراً ما نجد أنفسنا أمام مضخة، غير مستعدين للتشغيل الأولي، برفقة مشرف عمليات قليل الصبر والخبرات يحثنا على "البدء". تكمن المشكلة في أن هناك قائمة طويلة من الأمور التي يجب إكمالها و/أو التحقق منها قبل لحظة التشغيل الحاسمة. المضخات باهظة الثمن، ومن السهل تبديد كل هذه التكلفة، أو أكثر، في الثانية التي يستغرقها الضغط على زر التشغيل. ستقتصر هذه المقالة على مناقشة "الأمور" المطلوبة و/أو الموصى بها قبل بدء التشغيل. كلما زادت تعقيد المضخة والنظام، زادت الخطوات والفحوصات المطلوبة. لن أتناول التركيبات والإجراءات الأكثر تعقيدًا، لأن هؤلاء المشغلين عادةً ما يكونون مدربين تدريبًا عاليًا وذوي خبرة. تبدأ القرارات والإجراءات المتعلقة باختيار المضخة الصحيحة قبل وقت طويل مما نسميه اللحظة الحرجة لبدء التشغيل (أو ما قد نسميه "الأشياء التي يجب القيام بها قبل أو أثناء التثبيت"). تشمل الأعمال الأولية التي يجب إكمالها مسبقًا تصميم الأساس، والحقن، وتخفيف إجهاد الأنابيب، وضمان هوامش NPSH الكافية، وتحديد حجم الأنابيب وتكوين النظام، واختيار المواد، واختبار النظام الهيدروستاتيكي، وأجهزة المراقبة، وحسابات الغمر، وتكوين النظام المساعد ومتطلباته. مضخات ANSI تُعد مضخات المعهد الوطني الأمريكي للمعايير (ANSI) من أكثر أنواع المضخات شيوعًا في العالم. لذلك، ستوضح هذه المقالة بعض الجوانب المهمة لهذا النوع من المضخات. تتضمن مضخات ANSI إعدادات خلوص قابلة للتعديل للمروحة. يوجد نوعان متباينان من المضخات، ولكن يجب ضبط كليهما على الخلوص المناسب قبل بدء التشغيل. كما يتطلب مانع التسرب الميكانيكي ضبطًا وضبطًا. هام: يجب ضبط مانع التسرب بعد ضبط خلوص المروحة؛ وإلا، فلن تعمل الإعدادات/التعديلات. يُعدّ اتجاه دوران مضخات ANSI أمرًا بالغ الأهمية، لأنه في حال دوران المضخة في الاتجاه الخاطئ، سيتمدد الدافع فورًا (أي ينفصل عن العمود) داخل غلاف المضخة، مما يُسبب أضرارًا بالغة للغلاف، والدافع، والعمود، والمحامل، والمانع التسرب الميكانيكي. لذلك، غالبًا ما تُشحن هذه المضخات بدون وصلة تثبيت. يجب التحقق من اتجاه دوران المحرك قبل تركيب الوصلة. للأسف، غالبًا ما يتم تجاهل هذه الخطوة أثناء التشغيل الميداني، وهي مشكلة شائعة. فتيلة يجب تحضير المضخة قبل بدء التشغيل، وهي حقيقة غالبًا ما يُساء فهمها أو يُغفل عنها. حتى مضخات ذاتية التحضير يجب تحضير النظام قبل بدء التشغيل لأول مرة. يعني التحضير طرد جميع الهواء والغازات غير القابلة للتكثيف من خط الشفط والمضخة، ويبقى السائل (المضخوخ) فقط في النظام. إذا كانت المضخة في نظام مغمور، يكون التحضير سهلاً نسبيًا. يعني النظام المغمور ببساطة أن مصدر السائل يقع فوق خط مركز دافع المضخة. لإزالة الهواء والغازات غير القابلة للتكثيف، يجب تهويتها إلى خارج النظام. تحتوي معظم الأنظمة على خط تهوية مزود بصمام أو سدادة قابلة للإزالة لتسهيل التهوية. نصائح للتهوية لا يمكن تهوية المضخة أثناء تشغيلها بشكل صحيح. سيُطرد السائل الأثقل، بينما يبقى الهواء/الغاز الأخف داخل المضخة، وغالبًا ما يُحبس في مدخل المكره و/أو صندوق الحشو/حجرة الختم. يُفسر سوء التهوية صوت الصرير المسموع أثناء بدء التشغيل، والذي يختفي بعد دقيقة وقبل أن يبدأ الختم الميكانيكي بالتسرب بسبب الطحن الجاف. يجب تهوية معظم حجرات الختم/صناديق الحشو بشكل منفصل قبل بدء التشغيل. تُشكل المضخات المزوّدة ببطانات حلق (مُقيّدة) في صندوق الحشو تحديات تهوية محددة. تسمح بعض أنظمة تنظيف الختم وملحقاتها المتخصصة بالتهوية التلقائية لهذا التصميم. لا تفترض أن نظامك له تصميم خاص. المضخات العمودية لكل منها متطلبات تهوية خاصة بها. ولأن صندوق الحشو في نقطة عالية، يلزم اتخاذ احتياطات إضافية في هذه الحالات (عادةً مع تهوية الخطة 13). المضخات المزوّدة بأنابيب تفريغ مركزية مناسبة عمومًا للتهوية التلقائية، ولكن ليس بالضرورة لتهوية صندوق التعبئة أو حجرة الختم. تتطلب المضخات المنقسمة محوريًا أو المضخات ذات التفريغ المماسّ وسائل إضافية لتهوية غلاف المضخة (عادةً عن طريق تركيب أنبوب تهوية في نقطة مرتفعة من غلاف المضخة). بغض النظر عن نوع المضخة، لا يزال الهواء بحاجة إلى مكان ليخرج منه، لذا تأكد من وجود مكان له. مدخل شفط المضخة غير مغمور عندما يكون مصدر السائل أسفل خط وسط المكره، يجب تهوية المضخة وتجهيزها بطريقة أخرى. هناك ثلاث طرق رئيسية:١) استخدم صمامًا سفليًا (صمام عدم الرجوع) على جانب الشفط من فوهة المضخة. يمكن إضافة السائل إلى أنبوب الشفط، وسيُبقيه الصمام السفلي في الأنبوب حتى بدء تشغيل المضخة.٢) استخدم جهازًا خارجيًا لخلق فراغ على خط الشفط. يمكن القيام بذلك باستخدام مضخة تفريغ، أو قاذف، أو مضخة مساعدة (عادةً مضخة إزاحة موجبة).3) استخدم خزان التحضير أو غرفة التحضير. نصائح إضافية صمامات القدم عادةً ما تكون غير موثوقة، وتشتهر بتعطلها أو التصاقها في أسوأ الأحوال، سواءً في وضع الفتح الكامل أو الإغلاق الكامل. عند تعطلها جزئيًا، قد لا تلاحظ أنها لا تعمل. أي هواء في أنبوب الشفط لا يزال بحاجة إلى التوجه إلى مكان ما (وإلا سيُحبس)، ولن تتمكن المضخة من ضغطه. ستحتاج إلى نوع من أنابيب التهوية أو صمام تهوية أوتوماتيكي. في حال وجود صمام فحص في اتجاه مجرى النهر، لن تتمكن المضخة من توليد ضغط كافٍ لرفع صمام الفحص وفتحه. تتطلب المضخات ذاتية التحضير، أو تلك المُجهزة من مصادر أخرى، تزييت المانع التسرب الميكانيكي أثناء بدء التشغيل والتحضير. تعالج العديد من وحدات التحضير الذاتي هذه المشكلة باستخدام تصميم حجرة مانع تسرب مملوءة بالزيت. بالطبع، لا تحتوي المضخة بالضرورة على زيت في هذه الحجرة؛ بل ستحتاج إلى إضافته قبل بدء التشغيل. تتطلب مضخات أخرى مصدر تزييت خارجي و/أو نظام تنظيف مانع تسرب منفصل. لن تتسبب المضخة ذاتية التحضير في وضع التشغيل في تسرب السائل من خط الشفط أو حجرة الختم، حيث تكون هذه المناطق عادةً تحت فراغ معين، ولكنك تدرك أن الهواء يمكن أن يتسرب إلى الداخل. اعتبارات أخرى فيما يلي ملخص للفحوصات والإجراءات الأخرى التي غالبًا ما يتم تجاهلها عند بدء تشغيل المضخة، دون ترتيب معين. السلامة دائمًا في المقام الأول، ويجب أن تكون المبدأ التوجيهي الأساسي. تذكر أنك قد تعمل بنظام ساخن يحتوي على أحماض، ويعمل تلقائيًا تحت ضغط. كما أنك تعمل بجوار معدات دوارة، والتي لن تتردد في الرد إذا لم تُتبع إجراءات التشغيل الصحيحة. بغض النظر عن المكان الذي تبدأ فيه تشغيل المعدات، هناك احتمال بنسبة 99% أن يكون لدى المالك إجراءات إلزامية معينة يجب اتباعها. مع ذلك، فإن أكثر ما ألاحظه من إغفال هو تجاهل دليل التشغيل، مما يؤدي إلى قائمة طويلة من عادات التشغيل الخاطئة، بما في ذلك أمور ينبغي القيام بها في الموقع ولكنها لا تُنفَّذ. يجب أن يفهم المستخدمون أنه لا توجد مضخة صناعية جاهزة للاستخدام فورًا. للتحقق من ذلك، يُرجى تدوير المضخة يدويًا (يُعرف أيضًا بـ"التدوير"). يجب أن تدور المضخة بحرية، دون أي تشابك أو احتكاك. قد تتطلب المضخات الأكبر حجمًا عزم دوران إضافيًا بسبب القصور الذاتي، ويمكن استخدام أدوات مناسبة للتغلب على هذا العزم (انتبه لكيفية استخدام الأداة ومكانها لتجنب تلف عمود المضخة). يجب أن تتم عملية التدوير بعد التزييت أو بدء التشغيل، ولكن قبل تثبيت الختم. (إذا كان نظام تنظيف الختم نشطًا أو كانت حجرة الختم مملوءة بسائل التنظيف وجيدة التهوية، فيمكن إجراء التدوير بعد تثبيت الختم. عادةً ما تكون ثلاث إلى خمس دورات تدوير كافية). علاوة على ذلك، يكون التدوير أسهل بكثير قبل تجميع الوصلات. وهذا يعني أنه يجب قفل النظام ووضع علامة عليه (على سبيل المثال، لمنع بدء التشغيل عن طريق الخطأ). لا تشغّل مضخة طرد مركزي أبدًا قبل التحقق أولًا من اتجاه دوران المحرك غير المتصل! ربما يكون تشغيل المضخة بشكل غير صحيح ثاني أكثر الأخطاء شيوعًا التي أراها. غالبًا ما تترك الأنظمة الجديدة كمية كبيرة من الأوساخ والحطام في خطوط البناء. قبل تشغيل المضخة، يُنصح بتركيب مرشح مؤقت (للتشغيل) في خط الشفط. يجب أن يتمتع المرشح بمساحة تدفق كافية لضمان تدفق كافٍ دون التأثير بشكل كبير على هامش NPSH. يجب أن يكون المرشح مزودًا بطريقة لقياس ضغطه التفاضلي، وإلا فلن تتمكن من معرفة انسداده. ستواجه أنظمة المضخات ذات خطوط التفريغ الطويلة والفارغة مشاكل أثناء التشغيل الأولي. عندما يكون خط الأنابيب ممتلئًا بالسائل، تكون مقاومة المضخة ضعيفة، لذا تعمل عند "نهاية" المنحنى (أي عند جريانه). يمكنك إحداث مقاومة اصطناعية مؤقتة بإغلاق صمام المخرج جزئيًا. كما يزداد خطر المطرقة المائية والأضرار المرتبطة بها عند امتلاء نظام الأنابيب. قبل تشغيل المضخة، يجب معرفة معدل التدفق والضغط المتوقعين (اللذين سيظهران على الجهاز). كما يجب معرفة قراءات الأمبير المتوقعة، والتردد (في حال استخدام محرك تردد متغير (VFD))، وقراءات الطاقة مسبقًا. إذا لم تتوفر هذه الأجهزة في المنشأة، يُفضّل إحضار مقياس سرعة الدوران، ومسبار الاهتزاز، ومقياس الحرارة الرقمي بالأشعة تحت الحمراء (ملاحظة: عادةً ما يلزم الحصول على تصاريح، والعديد من المنشآت لا تسمح باستخدام المعدات الشخصية). قبل تشغيل المضخة، تأكد من عمل نظام دعم مانع التسرب الميكانيكي. هذا مهم بشكل خاص في مخططات تنظيف مانع التسرب API 21، 23، 32، 41، 52، 53، 54، و62. بالنسبة للمضخات التي تستخدم مواد حشو في صندوق الحشو، تأكد من وجود أنبوب شطف، وإذا كان كذلك، تأكد من توصيله بمصدر سائل نظيف. تأكد أيضًا من وجود ضغط (تدفق) كافٍ في صندوق الحشو. يُفضل بدء شطف الختم قبل فتح صمامي مدخل ومخرج المضخة. استشر مورد المضخة أو مورد مواد التغليف للتحقق من معدل تسرب التغليف الصحيح، والذي يختلف باختلاف درجة حرارة السائل وخصائصه الفيزيائية الأخرى وسرعة عمود الدوران وحجمه. إذا لم تجد إجابة موثوقة لتطبيقك، فاستخدم معدل تسريب ١٠ قطرات في الدقيقة لكل ٢٥ مم من قطر العمود. خلال فترة التعود الأولية، عادةً ما أختار معدل تسريب أعلى (٣٠ إلى ٥٥ قطرة في الدقيقة)، بغض النظر عن القطر. اضبط الغدة بزيادات صغيرة - اضبط كل صمولة غدة بزيادات متساوية في كل مرة - على عدة تعديلات، ويستغرق ذلك من 15 إلى 30 دقيقة. الصبر هو مفتاح ضبط الحشوة بشكل صحيح. استخدم كل حواسك عند تشغيل المضخة ومعداتها المساعدة. تحقق من وجود شرارات أو دخان أو احتكاك، مثل تلك الناتجة عن عوازل المحامل أو عواكس الزيت غير المثبتة بشكل صحيح. استمع لفرقعة فقاعات في المكره أو صرير مانع تسرب ميكانيكي يحتاج بشدة إلى التزييت. هل تشم رائحته؟ يجب ألا يكون هناك دخان في العبوة. هل المعدات مفكوكة بسبب اختلال التوازن أو التجويف؟ هل تشعر باهتزاز في الأرضية و/أو الأنابيب؟ قلّل دائمًا مدة تشغيل المضخة في منطقة التدفق الأدنى أو بالقرب منها (الجانب الأيسر من المنحنى). ومن المهم أيضًا تجنب تشغيل المضخة على أقصى يمين المنحنى (بالقرب من نقطة التدفق). إذا كنت تضخّ وسائط عالية الحرارة، فتجنّب مشاكل الصدمة الحرارية باتباع عملية إحماء (تسخين المضخة) قبل بدء التشغيل. قد يكون للمضخات الكبيرة حدّ أدنى وأقصى مسموح بهما لارتفاعات درجة الحرارة ومعدلات تبريد. تتطلب العديد من المضخات متعددة المراحل عملية إحماء تتضمن أيضًا دورانًا بطيئًا لترس التدوير لفترة زمنية محددة أو فرقًا في درجة الحرارة مُحددًا مسبقًا. أثناء بدء التشغيل، راقب درجة حرارة معدن المحمل (أو درجة حرارة الزيت) عن كثب. لا تقيسها بيدك، فهذه ليست طريقة دقيقة. والأهم من ذلك، سيشعر معظم الناس بسخونة غلاف المحمل عند درجة حرارة 49 درجة مئوية (120 درجة فهرنهايت). تُعد درجات حرارة معدن المحمل أو زيته التي تقترب من 80 درجة مئوية إلى 82 درجة مئوية (175 درجة فهرنهايت إلى 180 درجة فهرنهايت) أمرًا شائعًا. المعيار الرئيسي الذي يجب مراعاته هو معدل تغير درجة الحرارة. يُعد الارتفاع السريع في درجة الحرارة علامة تحذير. في هذه الحالة، يُنصح بإيقاف تشغيل الوحدة والتحقق من السبب الجذري. كما يُعد موقع قياس درجة الحرارة مهمًا. يوفر جهاز اختبار مقاومة الحرارة البلاتيني المُثبت في المحمل أو على حلقته الخارجية قراءة أكثر دقة ودقة من درجة حرارة حوض زيت المحمل أو خط الإرجاع. أثناء التشغيل، قد يتم تشغيل المحرك بشكل متكرر. انتبه لعدد مرات التشغيل المسموح بها لكل وحدة زمنية. عادةً، تكون عدد مرات التشغيل المسموح بها للمحركات الأكبر حجمًا ذات الأقطاب الأقل. حالة صمام مخرج المضخة كثيرًا ما يُسألني: هل يجب أن يكون صمام المخرج مفتوحًا أم مغلقًا عند تشغيل المضخة؟ إجابتي: يعتمد ذلك، ولكن يجب أن يكون صمام مدخل المضخة مفتوحًا دائمًا. الآن، لنلقِ نظرة على المكره. هناك العديد من الأمور التي يجب مراعاتها، لكن السؤال الرئيسي الذي سنجيب عليه اليوم هو: ما هي هندسة المكره؟ بناءً على هذه الهندسة، سنحدد نطاق السرعة النوعية (Ns)، كما هو موضح في الشكل 1. لفهم مفهوم السرعة النوعية، دعونا نركز على مسار السائل، وتحديدًا كيفية دخوله وخروجه من المكره. تُعدّ Ns مؤشرًا على شكل منحنيات رأس السائل والقدرة والكفاءة. الشكل 1: قيم السرعة المحددة لأنواع مختلفة من المكره سرعة محددة منخفضة إذا دخل السائل إلى المكره موازياً لخط وسط العمود وخرج منه بزاوية 90 درجة (عمودية) على خط وسط العمود، فإن المكره يكون في نطاق السرعة النوعية المنخفضة. سرعة محددة متوسطة إذا دخل السائل إلى الدافع موازيًا لخط وسط العمود وخرج منه بزاوية تقارب 45 درجة، يكون الدافع ضمن نطاق السرعة النوعية المتوسطة. هذه هي دوافع التدفق المختلط أو دوافع شفرة فرانسيس. سرعة نوعية عالية إذا دخل السائل إلى الدافع موازيًا لخط مركز العمود وخرج منه موازيًا له، فهذا دافع عالي السرعة النوعية. يشبه هذا النوع من الدوافع المحورية مروحة السفينة أو الطائرة. شكل منحنى السرعة النوعية مقابل قوة المضخة لا تعرف السرعة المحددة لمروحتك؟ اسأل الشركة المصنعة.بالنسبة للمضخات منخفضة السرعة النوعية، عند فتح صمام مخرج المضخة وزيادة التدفق، تزداد قدرة المكابح المطلوبة (BHP). وكما هو متوقع، فهذه علاقة طردية. أما بالنسبة للمضخات متوسطة السرعة النوعية، فينحرف منحنى قدرة المكابح وأقصى نقطة له إلى اليسار بمقدار اسمي. ربما لم تلاحظ هذا التغيير في الماضي. تتميز مضخات التدفق المحوري بسرعات نوعية عالية، وتقترب قدرة المكابح المطلوبة من أقصى حد لها عند معدلات تدفق منخفضة، بل تتناقص مع زيادة التدفق. ربما يكون هذا مخالفًا لتوقعاتك؟ لاحظ أن ميل منحنى القدرة يتغير عند تغيير تصميم المكره من سرعة نوعية منخفضة إلى سرعة نوعية عالية.