تُعد المضخات الترسية أكثر مضخات الإزاحة الموجبة استخدامًا في مختلف الصناعات. بفضل بنيتها البسيطة ومتانتها وقدرتها على التعامل مع السوائل اللزجة، تُستخدم على نطاق واسع في قطاعات مثل تصنيع الأغذية، والأدوية، والنفط والغاز، والبتروكيماويات. على الرغم من مزاياها العديدة، تُشكل تقلبات الضغط تحديًا كبيرًا لتطبيقاتها. توضح هذه المقالة بنية المضخات الترسية، وأسباب تقلبات الضغط، وطرق التحكم المُناسبة لها.
ما هي مضخة التروس؟
مضخة التروس هي مضخة إزاحة موجبة تستخدم ترسين (أو أكثر) لسحب السائل من المدخل ودفعه إلى المخرج. بناءً على تصميمها، يمكن تقسيم هذه المضخات إلى فئتين رئيسيتين:
-
مضخة التروس الخارجية: تتكون من ترسين من نفس الحجم يتشابكان مع بعضهما البعض.
-
مضخة التروس الداخلية: تتكون من ترس داخلي وترس داخلي أصغر يعملان معًا.
ميزة:
-
يمكنه نقل السوائل اللزجة مثل الزيت والراتنج والشراب.
-
التصميم بسيط وسهل الصيانة.
-
في ظل الظروف المستقرة، يكون معدل تدفق المخرج موحدًا.
-
مناسب للبيئات ذات الضغط المتوسط.
تقلب ضغط مضخة التروس
من المشاكل التي تواجهها مضخات التروس أحيانًا تقلبات ضغط المخرج . قد تُلحق هذه التقلبات الضرر بالمعدات اللاحقة (مثل الصمامات والأنابيب والأجهزة المتصلة بالمضخة)، بل وتؤثر على أداء النظام بأكمله.
علامات تقلبات الضغط:
-
أظهرت إبرة جهاز قياس ضغط الدم تغيرًا كبيرًا.
-
مضخة المياه والأنابيب تصدر أصواتًا غريبة.
-
اهتزاز نظام الأنابيب.
-
اختلافات في معدل تدفق المخرج ونبضات السوائل غير المنتظمة.
أسباب تقلبات الضغط في مضخات التروس
يمكن أن تحدث تقلبات الضغط بسبب عوامل مختلفة، بما في ذلك:
-
نبضات التدفق:
في مضخات الإزاحة الموجبة، لا يكون تدفق المخرج منتظمًا تمامًا ؛ فكل دورة للتروس تُنتج نبضات. تُولّد هذه الظاهرة تقلبات في الضغط. -
تآكل التروس والمحامل:
مع مرور الوقت، تتآكل التروس نتيجةً لاحتكاكها المستمر بالسوائل اللزجة أو المسببة للتآكل. يؤدي هذا التآكل إلى زيادة رد الفعل العكسي، وانخفاض فعالية الختم، وفي النهاية، تقلبات الضغط. -
التجويف أو دخول الهواء: إذا دخل الهواء أو الغاز إلى سائل، فقد يتسبب ذلك في تقلبات عنيفة في الضغط حيث يتم ضغط الفقاعات
وإطلاقها أثناء الدورة. -
انسداد الأنابيب:
يمكن أن تؤدي الفلاتر المسدودة أو الجزيئات الموجودة في التدفق إلى إعاقة التدفق الطبيعي للسائل والتسبب في حدوث تغييرات مفاجئة في الضغط. -
اختيار المضخة بشكل غير صحيح:
إن استخدام مضخة تروس ذات سعة أقل أو أعلى من متطلبات النظام الفعلية يمكن أن يؤدي إلى تشغيل غير مستقر وتقلبات في الضغط. -
أخطاء تركيب المضخة ومحاذاتها:
يمكن أن يؤدي عدم محاذاة العمود والوصلة إلى حدوث اهتزازات وتقلبات في ضغط المخرج.
حلول لتقليل وإزالة تقلبات الضغط في مضخات التروس
لتحسين الأداء ومنع تلف النظام، ينبغي مراعاة التدابير التالية:
-
استخدام مثبط النبضات:
يمكن أن يؤدي تركيب مثبط عند مخرج المضخة إلى امتصاص النبضات الناتجة، مما يجعل التدفق أكثر انتظامًا. -
اختيار مضخة المياه المناسبة:
إن حساب معدل التدفق والضغط المطلوبين بدقة، واختيار مضخة مياه ذات القدرة المناسبة، أمر ضروري لتجنب تقلبات الضغط. -
الصيانة الدورية:
إن استبدال زيت التشحيم في الوقت المناسب، وفحص التروس والمحامل، والفحص الدوري للمرشحات يمكن أن يؤدي إلى إطالة عمر خدمة المضخة وتقليل التقلبات. -
منع دخول الهواء إلى النظام:
يمكن أن يؤدي إغلاق الوصلات بشكل صحيح، ومنع التسرب، والتشغيل الصحيح للمضخة إلى منع دخول الهواء إلى السائل. -
التحكم في سرعة المضخة:
يمكن تعديل سرعة المضخة باستخدام محرك التردد المتغير (VFD) لتجنب التقلبات الشديدة. -
إن تحسين تصميم نظام الأنابيب –
عن طريق تقليل الزوايا الحادة، والقضاء على عوائق التدفق، واستخدام الصمامات المناسبة – يمكن أن يجعل ضغط المخرج أكثر استقرارًا.
تأثير تقلبات الضغط على المعدات الصناعية
لا تؤثر تقلبات الضغط في النظام سلبًا على أداء المضخة فحسب، بل تؤثر أيضًا على المعدات المتصلة.
-
الاهتزازات المستمرة تؤدي إلى تقصير عمر الأنابيب والتجهيزات.
-
لقد فشل صمام التحكم المصمم للضغط الثابت .
-
– انخفاض جودة عملية الإنتاج ، خاصة في الصناعات الحساسة مثل الصناعات الدوائية والغذائية.
-
يؤدي التشغيل غير المنتظم لمضخة المياه إلى زيادة استهلاك الطاقة .
تكلفة تجاهل تقلبات الضغط
إن تجاهل تقلبات الضغط في مضخة التروس قد يؤدي إلى:
-
توقف خط الإنتاج فجأة.
-
ارتفعت تكاليف الصيانة .
-
انخفضت الكفاءة الإجمالية للمصنع.
-
يسبب ضررًا للمنتج النهائي.
ختاماً
تُعد مضخات التروس من أكثر مضخات الإزاحة الموجبة استخدامًا في مختلف الصناعات. ورغم مزاياها العديدة، مثل المتانة العالية والقدرة على التعامل مع السوائل اللزجة، إلا أن هذه المضخات قد تتعرض أيضًا لتقلبات في الضغط . وتشمل أسباب هذه التقلبات نبض التدفق، وتآكل التروس، وتسرب الهواء، وانسداد الأنابيب، والاختيار غير الصحيح للمضخة.
لحل هذه المشكلة، يمكن اتخاذ عدة إجراءات، مثل تركيب ممتصات الصدمات، واختيار مضخة مناسبة ، وإجراء صيانة دورية، ومنع دخول الهواء، والتحكم في سرعة المضخة، وتحسين تصميم الأنابيب. الاهتمام بهذه الجوانب لا يطيل عمر المضخة فحسب، بل يُحسّن أيضًا الكفاءة العامة للنظام.