كيف تعمل المضخات ذات الفص الدوار: دليل شامل

تعد المضخات ذات الفص الدوارة بالغة الأهمية في معالجة السوائل في مختلف الصناعات. تعمل هذه المضخات بشكل أفضل عند استخدامها في التطبيقات التي تنطوي على معالجة لطيفة للسوائل اللزجة. في قطاعات مختلفة مثل الأدوية والأغذية والمشروبات وإدارة مياه الصرف الصحي وغيرها; مضخات الفص الدوارة يتم الاعتماد عليها نظرًا لكفاءتها وموثوقيتها. يهدف هذا الدليل إلى توفير فهم شامل لكيفية عمل المضخة الفصية الدوارة بالإضافة إلى أهميتها وتطبيقاتها العملية.

المبدأ الذي يعملون على أساسه

آلية التشغيل

يتكون مبدأ عمل المضخة الفصية الدوارة من دوارين متعاكسين متشابكين. عندما تدور هذه الدوارات فإنها تخلق تجاويف متوسعة على جانب واحد (المدخل) وتقلص على الجانب الآخر (المخرج). ونتيجة لذلك تنشأ منطقة تفريغ تسحب السائل إلى المضخة ثم تدفعه للخارج مرة أخرى أثناء الدوران.

ديناميكيات التدفق

تعتمد ديناميكيات التدفق في هذه الأنواع من المضخات إلى حد كبير على تصميم الدوار وكذلك السرعة. ويضمن الدوران المتساوي للزوج معدل تدفق موحد بينما غرف الضخ الكبيرة تمكنها من التعامل مع المواد الصلبة دون أن تتضرر، أي أن التدفق سيكون دائمًا سلسًا مما يجعلها مناسبة لتطبيقات معالجة السوائل اللطيفة.

أنواع المضخات الفصية الدوارة

فص واحد

المضخات أحادية الفص مزودة بفص واحد فقط لكل دوار. تتميز هذه الأجهزة بالبساطة وسهولة الصيانة التي توفرها. ومع ذلك، قد يفتقر هذا التصميم إلى نفس المستوى من الكفاءة مثل تلك التي تحتوي على فصوص متعددة.

الفص المتعدد

من ناحية أخرى، تحتوي المضخات متعددة الفصوص على فصين أو أكثر لكل دوار. يزيد هذا النوع من الكفاءة مع تقليل النبض في تدفق السوائل. تعد مضخات الفص الدوارة من Boerger مثالاً على هذه الأنواع حيث أنها تتمتع ببنية قوية وموثوقية عالية. بالإضافة إلى ذلك؛ ففصوصها المتعددة تمكنها من التعامل مع تطبيقات مختلفة بما في ذلك تلك التي تتضمن مواد صلبة.

المواصفات الفنية

التصميم والبناء

المواد المستخدمة
يستخدم المصنعون مواد مختلفة أثناء بناء المضخات ذات الفص الدوار مثل الفولاذ المقاوم للصدأ أو الحديد الزهر أو السبائك وغيرها. يُستخدم الفولاذ المقاوم للصدأ لأنه يتمتع بمقاومة جيدة ضد التآكل وبالتالي يمكن استخدامه في صناعات معالجة الأغذية حيث تكون النظافة الصحية أكثر أهمية بينما يوفر الحديد الزهر المتانة بتكلفة معقولة للأغراض الصناعية. وعلاوةً على ذلك؛ تزيد السبائك من القدرة على التعامل مع المواد الكيميائية العدوانية.

اختلافات التصميم
تأتي المضخات الدوارة ذات الفص الدوار في أشكال مختلفة من التصميمات التي يمكن أن تناسب مختلف المهام أيضًا، ومن أمثلة هذه التصميمات المضخات ذات الفص الواحد أو الفصوص المتعددة لكل دوار حيث توفر المضخة الواحدة خيارات صيانة سهلة ولكنها تفتقر إلى الكفاءة العالية مثل المضخات متعددة الفصوص التي تتميز بنبضات أقل، وتتميز مضخات الفص الدوار من Börger بتصميمها القوي إلى جانب الموثوقية، كما أن الخيارات القابلة للتخصيص تجعل المستخدمين قادرين على اختيار ما يناسب احتياجاتهم بشكل أفضل.

قياسات الأداء

معدل التدفق
بالنسبة للمضخات ذات الفص الدوار، يعد معدل التدفق أحد أهم مقاييس الأداء. ويحدد ذلك حجم الدوار وسرعته وتصميمه. الدوارات الأكبر والسرعات الأعلى ستزيد من معدلات التدفق. يتم تحقيق ديناميكيات نقل ثابتة من خلال الحفاظ على تدفقات ثابتة. واعتمادًا على التطبيق، يمكنها التعامل مع نطاقات واسعة جدًا من التدفق.

قدرات الضغط
توصف القدرة على التغلب على مقاومة السوائل بقدرات الضغط للمضخات مثل المضخات ذات الفص الدوار. فهي تنتج الضغط عن طريق الدوارات التي تتشابك وتدور بشكل معاكس مع بعضها البعض. يتسبب ذلك في حدوث تفريغ يسحب السوائل إلى داخلها قبل دفعها للخارج مرة أخرى بضغط عالٍ من خلالها. وبالتالي يمكن استخدام هذه الوحدات في التطبيقات الصعبة حيث قد تكون هناك حاجة للضخ ضد مستويات عالية من المقاومة مثل مضخات الفص الدوار من Börger التي تتميز بخصائص مقاومة التآكل إلى جانب عمر خدمة طويل وبالتالي تضمن أداءً موثوقًا حتى في ظل الظروف القاسية.

الإيجابيات والسلبيات

المزايا

الكفاءة
المضخات ذات الفص الدوار فعالة عند نقل السوائل من مكان إلى آخر لأنها تستخدم طريقة الإزاحة الإيجابية. وهذا يعني أنها تضمن معدلات ثابتة بغض النظر عن اختلافات اللزوجة بين السوائل المختلفة التي يتم ضخها من خلالها في أي وقت، لذا فهي مفيدة لاحتياجات المناولة الدقيقة في بعض الصناعات التي قد لا تتلامس فيها المواد مع نفسها كثيرًا وبالتالي تقلل من البلى والتلف مع زيادة العمر الافتراضي على سبيل المثال تلك المصنوعة من قبل Börger المتينة تظهر الكفاءة طوال فترة استخدامها.

تعدد الاستخدامات:
يبرز عامل تعدد الاستخدامات بقوة هنا - يمكنها التعامل مع كل شيء بدءًا من السوائل منخفضة اللزوجة وحتى السوائل عالية اللزوجة التي تحتوي على جزيئات صلبة مما يجعلها مرشحة مناسبة حتى للاستخدام في قطاعات مثل صناعة معالجة الأغذية حيث يجب التعامل مع أنواع مختلفة من المنتجات بشكل متكرر وكذلك أنظمة إدارة مياه الصرف الصحي التي تتضمن الكثير من عمليات نقل الحمأة التي تتطلب غرف ضخ أكبر قادرة على التعامل دون أن تنسد بسهولة بالإضافة إلى أن أغلفة المواد القياسية لا تزال توفر حماية جيدة ضد التآكل في أماكن مثل الفولاذ المقاوم للصدأ قد لا تكون ضرورية نظرًا لأن بعض الفوائد تحتاج إلى متانة أكثر من غيرها لذلك يمكن لهذا الجهاز تلبية جميع هذه الاحتياجات.

الجوانب السلبية

التكلفة
عادة ما تكون التكاليف الأولية المرتبطة بشراء مضخات الفص الدوارة مرتفعة لأنها مصممة باستخدام تكنولوجيا متقدمة ومواد باهظة الثمن من بين عوامل أخرى. ومع ذلك، على المدى الطويل، عادةً ما تفوق الفوائد على المدى الطويل الاستثمارات التي يتم إجراؤها في البداية منها لأن معدلات استهلاك الطاقة تميل إلى أن تكون منخفضة وكذلك ممارسات الصيانة المطلوبة تصبح في حدها الأدنى وبالتالي توفير الكثير من المال في نهاية المطاف، لذلك يجب على المستخدمين دائمًا مراعاة التكلفة الإجمالية للملكية أثناء عملية تقييم هذه الأجهزة.

متطلبات الصيانة:

من أجل الحفاظ على أعلى مستويات الأداء، يُنصح بإجراء الصيانة المنتظمة لمضخة الفص الدوارة مثل التشحيم وفحص المكونات المختلفة التي تشكل جزءًا منها. عادةً ما تتآكل المحامل مع تروس التوقيت بسرعة وبالتالي تحتاج إلى إجراء فحوصات مستمرة بشكل وقائي ضد حدوث أي شكل من أشكال الأعطال التي قد تتداخل سلبًا على تشغيلها بينما يضمن تصميم الدوارات غير المتصلة أيضًا إجراء إصلاحات أقل تواترًا ولكن لا يزال ينبغي توخي الحذر المناسب من خلال إطالة العمر الافتراضي لهذه المعدات مع الحفاظ على كفاءتها أيضًا

المعالجة الكيميائية

وتستخدم هذه المضخات في مصانع المعالجة الكيميائية. ونظرًا لقدرتها على التعامل مع السوائل المسببة للتآكل، أصبحت المضخات الدوارة الفصية جزءًا أساسيًا من الصناعة. ويمكنها أيضًا التعامل مع أي مواد كيميائية عدوانية تأتي في طريقها. هذا ممكن لأنها مصنوعة من مواد قابلة للتخصيص وتأتي في العديد من التصميمات المختلفة التي تسمح لها بتلبية الاحتياجات المحددة لكل تطبيق. توفر مضخات Börger ذات الفص الدوار أداءً قويًا بالإضافة إلى كونها منخفضة الصيانة مما يجعلها مثالية لعمليات المعالجة الكيميائية المستمرة.

الصيانة واستكشاف الأعطال وإصلاحها

الصيانة الروتينية

التشحيم
تماشيًا مع الحفاظ على الكفاءة يلعب التشحيم دورًا حيويًا عند استخدام المضخات ذات الفص الدوار. إن تشحيم المحامل والتروس بانتظام سيضمن عملها بشكل صحيح دون حدوث أي مشاكل أثناء وقت التشغيل بسبب الجفاف أو الاحتكاك الذي يحدث لها. هناك زيوت تشحيم موصى بها من قبل الشركات المصنعة وفقًا لأرقام الطراز، لذا سيكون من الحكمة اتباع تلك التوصيات لأن الاستخدام الصحيح يقلل من التآكل وبالتالي يطيل عمر خدمة المضخة أكثر من المتوقع.
الفحص
لاكتشاف المشاكل المحتملة في وقت مبكر يجب إجراء الفحص الروتيني بشكل متكرر. تحتاج الدوارات، والأعمدة، وموانع التسرب إلى فحوصات منتظمة من قبل الفنيين الذين قد يرون علامات التآكل والتلف من خلال رؤيتها بصريًا وبالتالي القدرة على العناية بهذه الأجزاء قبل أن تؤدي إلى تحديات أكبر تؤثر على مستويات الأداء بشكل إيجابي. من المهم أيضًا فحص تروس التوقيت دائمًا لأن هذا يضمن المحاذاة المناسبة وبالتالي منع حدوث الأعطال الميكانيكية التي يمكن أن تسبب ضررًا دائمًا على الماكينة نفسها إذا لم تتم معالجتها على الفور بما فيه الكفاية. لذلك تساهم هذه المهام بشكل كبير في ضمان طول عمر المضخة المعنية.

المشكلات الشائعة والحلول

التسرب

من الشائع حدوث التسرب عند تآكل الأختام أو الحشيات. تساعد عمليات الفحص المنتظمة في تحديد المكونات المهترئة في وقت مبكر بما فيه الكفاية، لذلك يجب أن يتم الاستبدال فور ملاحظة أي شيء غير طبيعي حول تلك المناطق المعنية بإغلاق النقاط التي قد يتسرب منها السائل من جانب إلى آخر مما يسبب عدم الكفاءة داخل النظام تمامًا. من الضروري مراعاة الصرامة أثناء عملية التركيب بحيث يتم إحكام إغلاقها بإحكام دون أي احتمال لتركها بمجرد وضعها في موضعها وبالتالي تقليل فرص حدوث تسرب داخل هذه الأنظمة التي يتم استخدامها في أوقات مختلفة في ظل ظروف مختلفة.

الضوضاء والاهتزازات

عادةً ما تشير الضوضاء بالإضافة إلى الاهتزازات الصادرة من الآلات إلى وجود مشكلة ميكانيكية في مكان ما داخلها. تعد الدوارات غير المحاذاة أو المحامل المهترئة من المصادر الشائعة لهذه المشاكل، ومن ثم تنشأ الحاجة إلى ممارسات الصيانة المناسبة التي يمكن أن تساعد في تحديد المحاذاة الخاطئة في وقت مبكر بما فيه الكفاية قبل حدوث الكثير من الضرر على الأجزاء الأخرى بسبب الاهتزاز المفرط الناجم عن مثل هذه المشاكل الناشئة عنها. تعمل عمليات الفحص المنتظمة بشكل جيد في هذا الصدد لأن تلك المناطق التي قد لا تكون المحاذاة فيها صحيحة يمكن رؤيتها بسهولة من خلال العين المجردة عند النظر إليها من الخارج، لذلك يجب على المرء دائمًا الحرص ليس فقط على الفحص ولكن أيضًا استبدال المحامل القديمة بأخرى جديدة عند الضرورة مع ضمان المحاذاة المناسبة للدوارات أثناء عملية التثبيت نفسها وبالتالي الحفاظ على كل شيء يعمل بسلاسة طوال الوقت حتى أثناء الأحمال الثقيلة حيث قد يحدث الكثير من قوى الاحتكاك بين الأسطح المختلفة التي تحتك ببعضها البعض مما يؤدي إلى مزيد من الأضرار إذا تم تجاهلها تمامًا.

التلخيص

توفر المضخات الفصية الدوارة عددًا من المزايا المهمة عندما يتعلق الأمر بمناولة السوائل في مختلف الصناعات. وتوفر هذه الأنواع من المضخات معدلات تدفق ثابتة لأنها تعتمد على آليات الإزاحة الإيجابية التي تضمن الإمداد المستمر حسب ما يتطلبه النظام الذي يتم تزويده. ومن المزايا الأخرى المرتبطة بها تعدد الاستخدامات لأنها يمكن أن تتعامل مع مجموعة واسعة من السوائل بما في ذلك السوائل عالية اللزوجة مع جزيئات صلبة معلقة داخلها وبالتالي تصبح قابلة للتطبيق في العديد من المجالات حسب الحاجة في متناول اليد. بالإضافة إلى ذلك، تعمل الصيانة الدورية المقترنة بالفحص المناسب على زيادة عمرها الافتراضي أكثر مما هو متوقع. إن معرفة كيفية عمل المضخة الفصية الدوارة وأين يمكن استخدامها بشكل أفضل يساعد على تحسين مستويات الكفاءة في أماكن العمل.