ความแตกต่างระหว่างปั๊มเคมีแบบแรงเหวี่ยงและแบบแทนที่เชิงบวกคืออะไร?

โรงงานกระบวนการทางเคมีอาศัยปั๊มในการเคลื่อนย้ายของเหลวอย่างปลอดภัย แม่นยำ และมีประสิทธิภาพ กลุ่มผลิตภัณฑ์ปั๊มพื้นฐานสองกลุ่มครองอุตสาหกรรม: ปั๊มแรงเหวี่ยงและปั๊มการเคลื่อนที่เชิงบวก (PD) แต่ละตระกูลมีประเภทย่อยหลายประเภทและการออกแบบที่หลากหลาย แต่หลักการปฏิบัติงานหลักและขอบเขตประสิทธิภาพแตกต่างกันอย่างมาก บทความนี้ช่วยให้วิศวกรและทีมจัดซื้อมีการเปรียบเทียบเชิงปฏิบัติและละเอียดโดยเน้นที่กระบวนการทางเคมี โดยอธิบายหลักการทำงาน คุณลักษณะด้านประสิทธิภาพ ความเข้ากันได้ของวัสดุ การควบคุมและเครื่องมือ ข้อกังวลในการติดตั้ง โหมดความล้มเหลวทั่วไป และกฎการเลือกสำหรับการใช้งานในโลกแห่งความเป็นจริง

วิธีการทำงาน: หลักการพื้นฐาน

ปั๊มหอยโข่ง

ปั๊มหอยโข่ง แปลงพลังงานจลน์ในการหมุน (จากใบพัด) เป็นแรงดันและการไหลของของไหล ของไหลเข้าสู่ตาของใบพัดและถูกเหวี่ยงออกไปด้านนอกด้วยแรงเหวี่ยงผ่านใบพัดของใบพัดเข้าไปในรูปก้นหอยหรือตัวกระจาย ทำให้เกิดการไหลที่ขึ้นอยู่กับความเร็วและรูปทรงของใบพัด อุปกรณ์เหล่านี้เป็นอุปกรณ์ที่แปรผันการไหลโดยเนื้อแท้: สำหรับความเร็วใบพัดที่กำหนด การไหลจะเปลี่ยนไปตามส่วนหัวของระบบ และในทางกลับกัน โดยทั่วไปแล้ว ปั๊มหอยโข่งจะถูกระบุโดยเส้นโค้งของปั๊มที่ทำแผนที่ระหว่างส่วนหัวกับการไหลที่ความเร็วเฉพาะและขอบใบพัด

ปั๊มดิสเพลสเมนต์เชิงบวก

ปั๊มดิสเพลสเมนต์เชิงบวกจะเคลื่อนของเหลวโดยการกักปริมาตรคงที่ไว้ในห้องเพาะเลี้ยงและบังคับผ่านช่องจ่าย แต่ละรอบ (การหมุนของโรเตอร์ จังหวะลูกสูบ หรือจังหวะไดอะแฟรม) จะแทนที่ปริมาตรที่เกือบคงที่ ทำให้การไหลเกือบเป็นสัดส่วนกับความเร็วโดยไม่คำนึงถึงหัวจ่าย (จนกว่าจะถึงขีดจำกัดทางกลไกหรือของระบบ) ปั๊ม PD ประกอบด้วยประเภทลูกสูบ (ลูกสูบ ไดอะแฟรม) และประเภทโรตารี (เกียร์ กลีบ ช่องโปรเกรสซีฟ) มีค่าสำหรับการสูบจ่ายที่แม่นยำและความสามารถในการรับแรงดันสูง

ความแตกต่างของประสิทธิภาพ: การไหล ความดัน และความหนืด

ลักษณะการไหล

ปั๊มหอยโข่งสร้างการไหลแบบแปรผัน: เมื่อความต้านทานของระบบเพิ่มขึ้น การไหลจะลดลง และส่วนหัวจะเพิ่มขึ้น คาดเดาได้น้อยกว่าภายใต้โหลดที่เปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็วโดยไม่มีลูปควบคุม ปั๊ม PD สร้างอัตราการไหลตามปริมาตรเทียบกับแรงดันใกล้เคียงคงที่ ดังนั้นจึงเป็นเลิศในกรณีที่ต้องมีการจ่ายคงที่หรือการถ่ายโอนปริมาตรที่แม่นยำ

ความดันและความสามารถของศีรษะ

เครื่องหมุนเหวี่ยงสามารถบรรลุอัตราการไหลสูงที่หัวปานกลาง ความสามารถด้านหัวสูงถูกจำกัดด้วยการออกแบบและความเร็วของใบพัด ปั๊ม PD สามารถสร้างแรงดันจ่ายที่สูงมากที่อัตราการไหลต่ำ ทำให้เหมาะสำหรับการจ่ายสาร การฉีด หรืองานถ่ายโอนแรงดันสูงในช่วงการไหลน้อยถึงปานกลาง

การจัดการกับของเหลวที่มีความหนืดและไวต่อแรงเฉือน

ประสิทธิภาพของปั๊มแรงเหวี่ยงจะลดลงเมื่อมีความหนืดของของเหลวสูง เนื่องจากประสิทธิภาพของไฮดรอลิกลดลงและแรงบิดที่ต้องการเพิ่มขึ้น ต้องใช้เส้นโค้งปั๊มและการลดพิกัดที่ถูกต้อง ปั๊ม PD (แบบหมุนหรือแบบลูกสูบ) มีความไวต่อความหนืดน้อยกว่า และสามารถรองรับความหนา ไวต่อแรงเฉือน หรือของเหลวข้นได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น ในขณะที่ยังคงการไหลที่แม่นยำ

วัสดุ ซีล และความเข้ากันได้ทางเคมี

ตัวเลือกวัสดุ

ความเข้ากันได้ทางเคมีทำให้เกิดการเลือกใช้วัสดุสำหรับชิ้นส่วนที่เปียก ปั๊มหอยโข่งมีจำหน่ายในโลหะ (สแตนเลส ดูเพล็กซ์ โลหะผสมนิกเกิล) และพลาสติก (PP, PVDF, บุ PTFE) ปั๊ม PD สามารถสร้างจากวัสดุได้หลากหลายเช่นเดียวกัน แม้ว่าการออกแบบ PD บางอย่าง (เช่น โรเตอร์แบบโปรเกรสซีฟคาวิตี้ที่เปียกด้วยอีลาสโตเมอร์) จะมีข้อจำกัดเพิ่มเติม ประเมินการกัดกร่อน การกัดเซาะ และการบวมตัวของตัวทำละลายเมื่อเลือกใช้วัสดุ

ซีลและการควบคุมการรั่วไหล

ซีลเชิงกลเป็นเรื่องปกติในปั๊มแรงเหวี่ยง และต้องมีแผนการซีลของเหลว การบรรจุต่อม หรือการจัดเตรียมซีลสองชั้นสำหรับสารเคมีที่เป็นพิษ/ระเหยง่าย ปั๊ม PD มักใช้ซีลเชิงกล การบรรจุต่อม หรือแผงกั้นไดอะแฟรมที่คล้ายกัน ขึ้นอยู่กับการออกแบบ สำหรับการใช้งานที่เป็นอันตรายหรือสูบจ่าย ปั๊มหอยโข่งขับเคลื่อนด้วยแม่เหล็ก (ไม่มีซีล) และปั๊ม PD ไดอะแฟรมมีตัวเลือกที่ไม่มีการรั่วซึม

การควบคุม การวัดแสง และการเทิร์นดาวน์

การพลิกคว่ำและความแม่นยำ

ปั๊ม PD มีการควบคุมการหมุนกลับที่ดีเยี่ยม — การไหลเป็นสัดส่วนกับความเร็วในช่วงกว้างและสามารถทำซ้ำได้สูง ทำให้เหมาะสำหรับการจ่ายสารและการผสมที่แม่นยำ ปั๊มหอยโข่งต้องใช้ตัวขับเคลื่อนแบบปรับความเร็วได้ (VSD) หรือวาล์วควบคุมการไหลเพื่อควบคุมการไหล การควบคุมปริมาณจะส่งผลเสียต่อประสิทธิภาพและอาจทำให้เกิดความไม่เสถียรหากใช้งานห่างจากจุดประสิทธิภาพที่ดีที่สุด (BEP)

เริ่ม/หยุดและการเต้นเป็นจังหวะ

ปั๊ม PD แบบลูกสูบสร้างการไหลแบบเป็นจังหวะซึ่งต้องใช้ตัวหน่วงการกระเพื่อมหรือตัวสะสม ปั๊มหอยโข่งให้การไหลต่อเนื่องที่ราบรื่นยิ่งขึ้น แต่อาจเกิดโพรงอากาศและความไม่เสถียรได้หากสภาวะการดูดไม่ดี เครื่องมือที่เหมาะสม เช่น เกจวัดความดัน มิเตอร์วัดการไหล และการตรวจติดตามการดูด เป็นสิ่งสำคัญสำหรับทั้งสองครอบครัว

การบำรุงรักษา ความน่าเชื่อถือ และต้นทุนตลอดอายุการใช้งาน

โปรไฟล์การบำรุงรักษา

โดยทั่วไปปั๊มหอยโข่งจะมีชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหวน้อยกว่าและการบำรุงรักษาง่ายกว่าในหน่วยขนาดใหญ่ แต่ซีลและแบริ่งเชิงกลนั้นเป็นชิ้นส่วนที่สึกหรอ ปั๊ม PD สามารถมีระบบภายในที่ซับซ้อนมากขึ้น (เกียร์ ไดอะแฟรม ลูกสูบ) และต้องใช้ทักษะในการบำรุงรักษาที่แตกต่างกัน ชิ้นส่วนที่สึกหรอที่คาดการณ์ได้และการเข้าถึงได้ง่ายคือข้อพิจารณาที่สำคัญสำหรับทั้งคู่

ข้อพิจารณาด้านความน่าเชื่อถือ

เลือกตามการใช้งาน: สำหรับการถ่ายโอนของเหลวความหนืดต่ำจำนวนมากที่มีอัตราการไหลสูง ปั๊มหอยโข่งที่คัดสรรมาอย่างดีมีความน่าเชื่อถือสูง สำหรับการจ่ายที่แม่นยำ สารกัดกร่อนหรือของเหลวที่มีความหนืดสูง หรือเมื่อต้องการแรงดันจ่ายสูงที่การไหลต่ำ ปั๊ม PD มักจะให้ความน่าเชื่อถือในระยะยาวมากกว่า และต้นทุนรวมในการเป็นเจ้าของก็ต่ำกว่า แม้จะมีต้นทุนเริ่มแรกที่สูงขึ้นก็ตาม

ตัวอย่างการใช้งานและกฎการกำหนดขนาดของ Thumb

ตัวอย่างการใช้งานทำให้เกิดความแตกต่างอย่างเป็นรูปธรรม โดยทั่วไปแล้ว ปั๊มหอยโข่งจะใช้สำหรับน้ำหล่อเย็น การหมุนเวียน การไหลกลับของคอนเดนเสท และการถ่ายโอนปริมาณมาก โดยที่ปริมาณการไหลมีขนาดใหญ่และของไหลมีความหนืดต่ำ ปั๊ม PD ถูกเลือกสำหรับการฉีดสารเคมี การจ่ายสารโพลีเมอร์ การสูบจ่ายสารกัดกร่อน การถ่ายเทของเหลวที่มีความหนืด และสายการฉีดแรงดันสูง

• หากความแม่นยำในการไหลที่ต้องการคือ ±1–2% และการไหลไม่สม่ำเสมอหรือมีปริมาณน้อย แนะนำให้ใช้ PD (เช่น การสูบจ่ายเกียร์หรือไดอะแฟรม)
• หากการไหล > 50–100 ลบ.ม./ชม. ที่ส่วนหัวปานกลางและมีความหนืด <50 cP โดยทั่วไปแล้ว ปั๊มหอยโข่งจะประหยัดกว่า
• สำหรับของเหลวที่มีฤทธิ์กัดกร่อนหรือของเหลวที่ไวต่อแรงเฉือน ให้เลือกปั๊ม PD ที่ออกแบบมาสำหรับของแข็งหรือการถ่ายโอนที่มีแรงเฉือนต่ำ (ช่องแบบก้าวหน้า, การรีดท่อแบบรีดท่อ)

ตารางเปรียบเทียบด่วน

รายการตรวจสอบการคัดเลือกและเคล็ดลับการปฏิบัติ

เมื่อเลือกระหว่างปั๊มแบบแรงเหวี่ยงและปั๊ม PD สำหรับการบริการด้านเคมี ให้ปฏิบัติตามรายการตรวจสอบที่มีโครงสร้าง: กำหนดการไหลและความแม่นยำที่ต้องการ วัดปริมาณความหนืดและปริมาณของแข็ง กำหนดแรงดันปล่อยสูงสุด ระบุความเสี่ยงในการรั่วไหลที่ยอมรับได้ ประเมินวัสดุที่มีอยู่และตัวเลือกซีล และพิจารณากลยุทธ์การควบคุม (VSD การควบคุมระยะชัก หรือขับเคลื่อนด้วยมอเตอร์) ดูกราฟของปั๊ม ขอข้อมูล NPSH (หัวดูดสุทธิบวก) สำหรับการเลือกแรงเหวี่ยง และตรวจสอบประสิทธิภาพเชิงปริมาตร PD ภายใต้สภาวะที่คาดไว้เสมอ

• ดำเนินการทดสอบในห้องปฏิบัติการหรือนำร่องเมื่อคุณสมบัติของของไหลอยู่ในขอบเขตหรือการใช้งานมีความสำคัญ
• พิจารณาต้นทุนตลอดอายุการใช้งาน — ต้นทุน PD เริ่มต้นที่สูงขึ้นสามารถชดเชยได้ด้วยเวลาหยุดทำงานที่ลดลง และปรับปรุงความแม่นยำในการจ่ายสาร
• ใช้การตรวจสอบสภาพ (การสั่นสะเทือน การตรวจจับการรั่วไหลของซีล เซ็นเซอร์การเต้นเป็นจังหวะ) เพื่อตรวจจับสัญญาณความล้มเหลวตั้งแต่เนิ่นๆ

บทสรุป

ปั๊มหอยโข่งและปั๊มดิสเพลสเมนต์เชิงบวกแต่ละปั๊มมีจุดแข็งที่แตกต่างกัน โดยทั่วไปแล้วเครื่องหมุนเหวี่ยงจะดีที่สุดสำหรับการจัดการของเหลวที่มีแรงดันต่ำถึงปานกลางซึ่งมีปริมาณมากและมีการไหลต่อเนื่องที่ราบรื่นและใช้งานง่าย ปั๊มดิสเพลสเมนต์แบบบวกเป็นเลิศเมื่อต้องการความแม่นยำ แรงดันสูงที่อัตราการไหลต่ำ ความทนทานต่อความหนืด หรือการทำงานที่ปราศจากการรั่วไหล ตัวเลือก "ถูกต้อง" ขึ้นอยู่กับพารามิเตอร์เฉพาะการใช้งาน เช่น การไหล หัว คุณสมบัติของของไหล ข้อกำหนดด้านความแม่นยำ ความเข้ากันได้ของวัสดุ และความสามารถในการบำรุงรักษา ใช้รายการตรวจสอบการเลือก ปรึกษาเส้นโค้งและข้อมูลของผู้ผลิต และการทดสอบนำร่องเมื่อจำเป็นเพื่อให้แน่ใจว่าปั๊มที่เลือกตรงตามความต้องการของกระบวนการอย่างเชื่อถือได้และคุ้มต้นทุน