آب به عنوان اصلی‌ترین و مهم‌ترین ماده حیات نقش بزرگی در تمامی صنایع دارد از همین رو از تجهیزات مختلفی همچون پمپ‌ها برای تنظیم و کنترل میزان فشار آن استفاده می‌شود. هرچند که پمپ‌های آب می‌توانند کاربردهای متعددی داشته باشند اما در شرایطی که نیاز به فشار و آبدهی بیشتر باشد باید از بوستر پمپ‌ها استفاده کرد که در اصل مجموعه‌ای از چند پمپ هستند که به صورت موازی در کنار همدیگر قرار گرفته‌اند. بوستر پمپ‌ها نیز همچون پمپ‌های آب می‌توانند بر اساس فاکتورها و پارامترهای مختلفی دسته‌بندی شوند و استفاده‌های متعددی داشته باشند. در ادامه مطلب به بررسی و معرفی بوستر پمپ آب، انواع آن، تفاوت‌ها، کاربردها و مشخصات آن‌ها پرداخته خواهد شد.
بوستر پمپ چیست؟
همان‌طور که گفته شد بوستر پمپ در اصل به مجموعه‌ای از چندین پمپ گفته می‌شود که به صورت موازی و پشت سر هم قرار می‌گیرند. در حقیقت زمانی که در سیستم‌های پمپاژ ثابت شامل یک یا چند الکتروپمپ که دائماً میزان مشخصی آب به داخل لوله‌ها پمپاژ می‌شود امکان نوسان فشار آب وجود دارد و این نوسان می‌تواند باعث آسیب رساندن به شیرآلات و لوله‌ها شود و در نهایت جریان آب قطع شود به همین دلیل از بوستر پمپ‌ها استفاده می‌شود که میزان فشار آب تنظیم شود. بوستر پمپ‌ها توسط یک تابلوی کنترل سرعت کنترل شده و میزان دبی آب را در یک حد مشخص ثابت می‌کنند. در ساختمان‌های کوچک استفاده از یک پمپ آب ساده می‌تواند پاسخگوی نیاز بخش‌های مختلف باشد اما در ساختمان‌ها و مجموعه‌های بزرگ که مصرف‌کننده‌های زیادی دارد حتماً باید از بوستر پمپ‌ها استفاده کرد. در اصل زمانی که میزان آب مصرفی در یک مجموعه به حداکثر حد خود می‌رسد، بوستر پمپ‌ها از ظرفیت تمامی پمپ‌ها استفاده می‌کند و فشار، سرعت و دبی مورد نظر را تأمین می‌کند.
انواع بوستر پمپ‌ها
همان‌گونه که پمپ‌های آب می‌توانند بر اساس فاکتورهایی همچون نوع موتور محرک، تعداد مراحل کار، سرعت و قدرت، ابعاد و اندازه و … دسته‌بندی می‌شوند، بوستر پمپ‌ها نیز می‌توانند بر اساس فاکتورهای مختلفی تقسیم‌بندی شوند. یکی از مهم‌ترین فاکتورهای دسته‌بندی بوستر پمپ‌ها نوع تابلو برق است و بر این اساس این تجهیزات به دو دسته اصلی بوستر پمپ دور ثابت و بوستر پمپ دور متغیر تقسیم می‌شوند. مهم‌ترین دسته‌بندی بوستر پمپ‌ها بر اساس نوع کاربری و کاربردهای آن‌ها است و از این نظر این تجهیزات به سه دسته بوستر پمپ آبرسانی، بوستر پمپ آتش‌نشانی و بوستر پمپ آب آبیاری تقسیم می‌شوند. هر کدام از این بوستر پمپ‌ها می‌توانند از ویژگی‌ها، قابلیت‌ها و مشخصات منحصربه‌فردی برخوردار باشند و در تأمین فشار آب ساختمان‌های مرتفع، بیمارستان‌ها، استادیوم‌های ورزشی، صنایع کشاورزی و تغذیه ایستگاه‌های اطفاء حریق (بوستر آتش‌نشانی) و … استفاده شوند. بوستر پمپ‌ها می‌توانند شامل تجهیزاتی همچون پمپ سانتریفیوژ، منبع تحت فشار، Pressure Switch، مانومتر و اتصالات ورودی و خروجی باشند.
بوستر پمپ آبرسانی
بوستر پمپ آبرسانی یا خانگی (Water supply booster pump) به نوعی از پمپ‌های تقویت کننده فشار با آرایش استاندارد گفته می‌شود که با هدف رساندن آب در یک مسیر مشخص با بیشتر افت فشار و بالاترین مصرف کننده استفاده می‌شود. این بوستر پمپ وظیفه ثابت نگه داشتن فشار لازم برای تأمین شبکه مصرف با توجه به الگوی متغیر مصرف را بر عهده دارد و می‌تواند شامل یک یا چند پمپ باشد. تعداد پمپ‌ها بر اساس میزان تراکم مصرف مشخص می‌شوند.
نحوه عملکرد این بوستر پمپ به این صورت است که زمانی که کوچک‌ترین مصرف در ساختمان وجود داشته باشد (حتی به اندازه یک شیر سماور)، پمپ اول با توجه به سناریو تابلو برق وارد مدار می‌شود و دور آن نسبت به مصرفی که وجود دارد در ساختمان افزایش می‌یابد. زمانی که پیک مصرف وجود داشته باشد، پمپ دوم، سوم و … به عنوان پمپ کمکی وارد مدار شده و در صورت کاهش پیک مصرف به نوبت از مدار خارج می‌شوند.
بوستر پمپ آتش‌نشانی
بوستر پمپ آتش‌نشانی (Fire Booster Pump) نیز مجموعه‌ای از 2 یا چند پمپ است که به منظور تأمین فشار و دبی مورد نیاز برای شبکه اطفا حریق استفاده می‌شود. این بوستر پمپ‌ها هر چند که کم مورد استفاده قرار می گیرد اما اهمیت بسیار زیادی در سیستم آتش‌نشانی دارد. این بوستر پمپ‌ها هم بر اساس نوع پمپ به کار رفته در آن‌ها به دو دسته دور ثابت و دور متغیر تقسیم می‌شوند و بر اساس نوع پمپ‌های به کار رفته در آن‌ها به دو دسته بوستر پمپ گریز از مرکز (Centrifugal pump) و بوستر پمپ دنده‌ای (Positive displacement pump) تقسیم خواهند شد.
این بوستر پمپ‌ها از موتورهای برقی یا دیزلی استفاده می‌کنند و معمولاً در سیستم‌های اطفا حریق برای ساختمان‌هایی با بلندای بیشتر از 75 فوت (حدود 23 متر) استفاده می‌شوند. این سیستم‌ها علاوه بر ایجاد فشار بیشتر در شبکه‌های لوله‌کشی اطفا حریق، به عنوان یک سیستم پشتیبانی نیز عمل خواهند کرد. به دلیل کم کارکرد بودن بوستر پمپ‌های آتش‌نشانی، خطر گیرپاژ آن‌ها وجود دارد به همین دلیل از مدار فرمان برای استارت دوره‌ای آن‌ها در بازه‌های زمانی 15 روزه به مدت 15 ثانیه استفاده می‌شود.
نحوه آرایش پمپ‌ها در بوستر پمپ آتش نشانی بر اساس استاندارد NFPA خواهد بود و هر پمپ باید قادر به تأمین تمام دبی باشد (یک پمپ تأمین دبی و دیگری به عنوان رزرو) و تنها وقتی که دبی از GPM 5000 بیشتر باشد با تائیدیه مقام قانونی، می‌توان سه پمپ اصلی به کار برد. بر اساس استاندارد اروپایی (EN12845) بوستر پمپ‌های آتش نشانی هرگز نباید بیشتر از 3 پمپ اصلی داشته باشند. چیدمان پمپ‌های آتش نشانی می‌تواند به سه شیوه اصلی تک پمپه (یک الکترو پمپ و یک دیزل پمپ)، دو پمپه (دو الکترو پمپ، یک الکترو پمپ و یک دیزل پمپ و دو دیزل پمپ) و چند پمپه (یک الکتروپمپ و دو دیزل پمپ، سه دیزل پمپ و یک الکترو پمپ و یک دیزل و یک جوکی پمپ) باشد. در بوستر پمپ‌های چند پمپه حداکثر یک الکتروپمپ وجود دارد و سایر پمپ‌ها دیزلی خواهد بود. جوکی پمپ می‌تواند در کنار هر کدام از این انواع قرار بگیرد.
مهم‌ترین تفاوت‌های پمپ آب و بوستر پمپ
تامین آب مورد نیاز تمامی واحدهای یک ساختمان، خصوصاً در ساختمان‌ها و آسمان‌خراش‌های امروزی به سختی ممکن است و پمپ‌های عادی قادر به انجام این کار نخواهند بود به همین دلیل برای تامین فشار آب مصرفی تمامی واحدها از انواع مختلف پمپ آب خانگی استفاده می‌گردد. برای تأمین دبی مورد نیاز مجتمع‌های بزرگ تجاری و مسکونی می‌توان از چندین پمپ به جای یک پمپ استفاده کرد در حالی که این پمپ‌ها به صورت موازی به یکدیگر متصل شده‌اند. در این مجموعه هر پمپ به تنهایی قادر به تأمین تمام فشار مورد نیاز خواهد بود و دبی بین تمامی پمپ‌ها تقسیم می‌شود. استفاده از چند پمپ می‌تواند در کاهش مصرف انرژی، کاهش استهلاک و کاهش هزینه‌های نگهداری نقش مؤثری داشته باشد.
مهم‌ترین تفاوت‌های بوستر پمپ آبرسانی و بوستر پمپ آتش‌نشانی
به صورت کلی تمامی بوستر پمپ‌ها می‌توانند شباهت‌های متعددی داشته باشند اما تفاوت‌های ویژه‌ای نیز خواهند داشت که در عملکرد و کارایی آن‌ها مؤثر است. از جمله مهم‌ترین تفاوت‌های بوستر پمپ‌های آبرسانی و آتش‌نشانی می‌توان به موارد زیر اشاره داشت:
جنس بدنه بوستر پمپ‌ها
جنس بدنه یکی از مهم‌ترین فاکتورهای متمایزکننده بوستر پمپ‌ها است و بوستر پمپ‌های آتش‌نشانی از مواد باکیفیت‌تری (آلیاژهای مسی) تولید می‌شوند و بوستر پمپ‌های آبرسانی معمولاً از چدن ساخته می‌شوند. همچنین فناوری طراحی هر کدام از این بوستر پمپ‌ها متفاوت خواهد بود.
اجزای تشکیل دهنده
این بوستر پمپ‌ها از نظر اجزا و قطعات تشکیل دهنده متفاوت هستند به گونه‌ای که در بوستر پمپ‌های آبرسانی برخلاف بوستر پمپ‌های آتش‌نشانی از اینورتر و پرشر ترانسمیتر استفاده می‌شود. همچنین تابلو برق پمپ آتش‌نشانی از سافت استارتر استفاده نمی‌کند، درحالی‌که در تابلو برق پمپ آبرسانی از دور متغیر و اینورتر استفاده می‌شود. نحوه طراحی و قرارگیری پمپ‌ها در هر کدام از این بوستر پمپ‌ها نیز می‌تواند در عملکرد آن‌ها تأثیر داشته باشد.
میزان جریان آب
جریان مورد نیاز در بوستر پمپ‌های آبرسانی معمولاً ثابت است در حالی که بوستر پمپ‌های آتش‌نشانی بسته به مکانی که از آن‌ها استفاده می‌شود دارای دبی آب متفاوتی هستند. به طور معمول، دبی مورد نیاز برای بوستر پمپ‌های آبرسانی نسبتاً کمتر است.
مصرف برق
استفاده از تکنولوژی اینورتر در بوستر پمپ‌های آبرسانی باعث کاهش قابل توجه مصرف برق می‌شود در حالی که بوستر پمپ‌های آتش‌نشانی مصرف برق بالایی داشته و هزینه‌های نگهداری بیشتری نیز دارند به همین دلیل استفاده از بوستر پمپ‌های آتش نشانی فقط در شرایط خاص و استثنایی مقرون‌به‌صرفه می‌باشد.
قیمت و رنگبندی
بوستر پمپ‌های آتش‌نشانی به واسطه برخورداری از تکنولوژی‌های پیشرفته قیمت بیشتری دارند و از کیفیت ساخت بیشتری برخوردارند. این بوستر پمپ‌ها همچنین معمولاً با رنگ قرمز متمایز می‌شوند که نماد امنیت و اطلاعاتی حیاتی است و بوستر پمپ‌های آبرسانی معمولاً با رنگ آبی تولید می‌شوند
حفظ ایمنی
بوسترپمپ‌های آتش نشانی برای اطمینان از حجم و فشار مناسب آب در شرایط ضروری به کار می‌روند تا ایمنی افراد و حفاظت از اموال آن‌ها تضمین شود و با کارایی بالا و سرعت مناسبی کار می‌کنند و در زمان مناسب به کار افتند. بدنه این بوستر پمپ‌ها نیز کیفیت بالاتری دارد. بوسترپمپ‌های آبرسانی به دلیل استفاده بیشتر در و طولانی مدت نیاز به تعویض و تعمیر پیدا می‌کنند.
انواع بوستر پمپ‌ها از نظر تعداد پمپ
همان‌طور که گفته شد یکی از مهم‌ترین فاکتورهای دسته‌بندی بوستر پمپ‌ها، تعداد پمپ‌هایی است که به صورت موازی و پشت سر هم قرار می‌گیرند و بر این اساس بوستر پمپ‌ها می‌توانند شامل دو دسته بوسترپمپ‌های تک پمپ (دور ثابت، دور متغیر) و بوستر پمپ‌های چند پمپ (دور ثابت (همراه با پمپ پیشرو (جوکی پمپ) و بدون پمپ پیشرو (جوکی پمپ))، دور متغیر و دور ثابت و متغیر) باشند. بوستر پمپ تک پمپه برای مصارف کم و متوسط به کار می‌روند و کاملاً یکپارچه هستند و برای استفاده از آن کافی است که کلکتور ورودی آن به منبع تغذیه آب و کلکتور خروجی آن به شبکه مصرفی متصل شوند و برق مورد نیاز آن نیز از تابلوی کنترل فرمان تأمین می‌شود.
بوستر پمپ دور متغیر
همان‌طور که از نام آن مشخص است بوستر دور متغیر نوعی بوستر پمپ آب است که می‌تواند دبی‌های متفاوتی داشته باشد. در این بوستر پمپ‌ها به واسطه نوع تکنولوژی آن‌ها و با استفاده از اینورترهای تابلو فرمان امکان تنظیم سرعت گردش پمپ وجود خواهد داشت. از مهم‌ترین ایرادات و معایب این پمپ‌ها استارت آنی پمپ است که می‌تواند باعث کاهش عمر آن و افزایش لرزش‌های پمپ شود اما این مشکل در بوستر پمپ‌های دور متغیر رفع شده و به دلیل سیستم راه‌اندازی نرم الکتروپمپ از بین رفته است.
این بوستر پمپ‌ها از نظر شکل ظاهری با بوستر پمپ‌های دور ثابت شبیه و یکسان هستند و فقط در تابلو برق آن‌ها تغییراتی ایجاد شده و از اینورتر بهره برده شده است. در اصل اینورتر در این بوستر پمپ‌ها سیستم دبی و فشار مورد نیاز انتخاب شده را توسط تغییر سرعت الکتروموتور ایجاد خواهد کرد. در سیستم کنترل یک مجموعه بوستر پمپ آبرسانی دور متغیر، مدار فرمان بوستر پمپ و نقشه تابلو برق بوستر پمپ از مهم‌ترین بخش‌های آن به حساب می‌آیند و این بوستر پمپ‌ها دارای سیستم درایو فرکانس متغیر VDF بوده و می‌توانند با توجه به هد و دبی مورد نیاز میزان سرعت دوران پمپ را تغییر بدهند.
- سیستم اینورتر دارای فشار ثابت بوده و ضربات هیدرولیکی را حذف می‌کند و از قابلیت برنامه نویسی پشتیبانی می‌کند و می‌تواند از آن در شرایط و برنامه‌های مختلف استفاده کرد و در نهایت در مصرف برق، هزینه‌های نگهداری و کاهش استهلاک مؤثر است.
بوستر پمپ دور ثابت
در بوسترپمپ‌های دور ثابت مانند پمپ وکیوم یک پرشر سوئیچ رایج وجود دارد که می‌تواند به پمپ‌ها به صورت نوبتی دستور بدهد تا خطوط لوله را تامین کنند. در این بوستر پمپ‌ها هر کدام از پمپ‌ها دارای اختلاف بار 0.5 با پمپ‌های دیگر هستند و اختلاف برای تأمین دبی و فشار مدار بوستر پمپ است. در اصل مهم‌ترین و اصلی‌ترین تفاوت بوسترپمپ‌های دور متغیر و دور ثابت هوشمند بودن بوسترپمپ‌های دور متغیر است. این بوستر پمپ‌ها به واسطه برخورداری از اینورتر و سنسورهای مخصوص، پمپ‌ها شروع به کار می‌کنند.
در اصل زمانی که در یک ساختمان یک یا تعدادی مصرف کننده وجود داشتند، پمپ با حداکثر توان خود کار نمی‌کند و تجهیزات هوشمند گفته شده متناسب با میزان نیاز مصرف کننده‌ها اجازه فعالیت می‌دهند. با افزایش یا کاهش میزان مصرف، سنسور و اینورتر با انجام محاسبات دستورات لازم را به پمپ‌ها ارسال کرده و سرعت و قدرت پمپ و یا پمپ‌ها کاهش و یا افزایش خواهد یافت. چنین امکانی در بوسترپمپ‌های دور ثابت وجود ندارد و به همین دلیل این بوستر پمپ‌ها از استهلاک بیشتری برخوردارند.
بسیاری از بوستر پمپ‌های دور ثابت با اتوماتیک و منبع‌های تحت فشار معمولی طراحی و ساخته می‌شوند و فقط توسط یک تابلو فرمان نیمه هوشمند کنترل خواهند شد که می‌تواند مشکلاتی به همراه داشته باشد به شکلی که پمپ اول در حداکثر قدرت به کار افتاده و آب مورد نیاز را تأمین می‌کند و اگر این فشار کم بود پمپ بعدی نیز با حداکثر قدرت شروع به کار می‌کند.
مهم‌ترین مزیت‌های بوستر پمپ دور متغیر نسبت به بوستر پمپ دور ثابت
بوستر پمپ آب دور ثابت و متغیر هر کدام می‌توانند ویژگی‌ها و مشخصات منحصربه‌فردی داشته باشند و در پروژه‌های مختلفی مورد استفاده قرار بگیرند. به صورت کلی بوستر پمپ‌های دور متغیر به واسطه نحوه طراحی، سیستم عملکرد و ساختاری که دارند از مزیت‌های متعددی نسبت به بوستر پمپ‌های دور ثابت برخوردارند که مهم‌ترین آن‌ها شامل موارد زیر می‌باشند:
- فشار سیستم در بوسترپمپ‌های دور متغیر ثابت است در حالی که در بوسترپمپ‌های دور ثابت ممکن است فشار نوسان داشته باشد
- بوستر پمپ آب دور متغیر نیازی به منبع دیافراگمی ندارد چرا که به دلیل روشن و خاموش نشدن آنی الکترو پمپ‌ها، ضربه قوچ در شبکه مصرف حذف شده است، آب پمپاژ شده توسط بوستر پمپ با میزان آب مصرفی معادل خواهد بود و در نهایت این بوستر پمپ‌ها به دلیل فشار ثابت نیازی به ذخیره‌سازی آب ندارند.
- به دلیل حذف منبع دیافراگمی در این بوستر پمپ‌ها فضای موتورخانه‌ها کمتر اشغال می‌شود.
- بوسترپمپ‌های دور متغیر به واسطه فناوری‌ها و نوع طراحی و ساختاری که دارند استهلاک کمتری داشته و هزینه نگهداری کمتری دارند.
- بوستر پمپ دور متغیر دارای طول عمر مفید بیشتری بوده و اجزای تشکیل دهنده آن‌ها نیز کیفیت بهتری دارند.
- بوسترپمپ‌های دور متغیر مصرف برق کمتری نسبت به بوسترپمپ‌های دور ثابت دارند و به دلیل متناسب بودن شدت جریان برق مصرفی با دور الکتروموتور و حذف شدن جریان راه‌اندازی در مقایسه با بوستر پمپ‌های دور ثابت به هنگام روشن شدن آنی الکترو پمپ‌ها تا 30 درصد انرژی کمتری نیاز دارند.
- بوستر پمپ‌های دور متغیر در مقایسه با بوستر پمپ‌های دور ثابت سیستم حفاظتی یکپارچه و ایمن‌تری دارند.
اجزای اصلی تشکیل دهنده بوستر پمپ‌ها
بوستر پمپ آب همانند انواع تجهیزات صنعتی دیگر می‌توانند از اجزا و قطعات دیگری تشکیل شوند و هر کدام از قطعات آن از کارایی، مشخصات و ویژگی‌های منحصربه‌فردی برخوردارند. به صورت کلی بوستر پمپ از 4 جز اصلی پمپ‌ها، بخش مکش، بخش دهش و شاسی اصلی تشکیل می‌شوند هرچند که اجزای دیگری همچون تابلوی کنترل و فرمان، منبع دیافراگمی، پرشر سوئیچ، پرشر ترانسمیتر، الکتروپمپ و … نیز کاربردهای مختلفی در بوستر پمپ دارند
بخش مکش بوستر پمپ آب
این بخش از بوستر پمپ‌ها شامل یک کلکتور لوله‌ای بوده که توسط شیرآلات مورد نیاز به مکش الکتروپمپ‌ها خروجی مخزن ذخیره آب متصل می‌شود. از مهم‌ترین شیرآلات و اتصالات این بخش می‌توان به مواردی همچون شیر قطع و وصل، صافی، لرزه‌گیر، فلنج و مهره ماسوره اشاره داشت.
بخش دهش بوستر پمپ
این بخش نیز همچون بخش مکش می‌تواند از یک کلکتور لوله‌ای تشکیل شود که توسط شیرآلات و اتصالات لازم از خروجی الکتروپمپ به شبکه مصرف متصل می‌گردد و مهم‌ترین اتصالات و شیرآلات آن شامل شیر یکطرفه، لرزه‌گیر، فلنج مهره ماسوره و … هستند.
الکتروپمپ
الکتروپمپ بوسترپمپ در حقیقت مجموعه‌ای از الکتروموتور (سه فاز یا تک فاز 50 یا 60 هرتز)، واسطه و پمپ سانتریفیوژ (افقی یا عمودی طبقاتی) است که می‌تواند سیالات را از نقطه‌ای به نقطه دیگر جابجا کند.
مخزن دیافراگم
درصد تراکم آب بسیار نزدیک به صفر است و عملاً به عنوان یک سیال غیر قابل تراکم شناخته می‌شود و برای افزایش فشار و انتقال توسط پمپ باید همواره جریان داشته باشد. غیر قابل تراکم بودن آب باعث می‌شود که بخشی از سیستم پمپاژ به‌صورت ارتجاعی قابلیت جذب انرژی به‌صورت فشار یا کشش را داشته باشد. مخزن دیافراگمی این قابلیت را داشته که آب را تحت فشار معینی ذخیره کند و در صورت نیاز دوباره آن را به سیستم برگرداند. زمانی که سیستم برای همیشه تحت فشار باشد، عملکرد صحیح پرشر سوئیچ نیز تضمین می‌شود. در اصل مخازن دیافراگمی در بوستر پمپ‌ها می‌توانند از تنش‌های بزرگ ناشی از ضربات قوچی جلوگیری کنند.
هر چقدر مخزن دیافراگمی بوستر پمپ‌ها بزرگ‌تر از میزان مورد نیاز باشد می‌تواند از روشن و خاموش شدن‌های مکرر سیستم جلوگیری کرده و در نهایت استهلاک آن را کاهش بدهد. با انتخاب مخازن بزرگ و در صورت نیاز به آب در ابعاد کوچک دیگر نیازی به روشن شدن پمپ‌ها نبوده و آب مورد نیاز از مخازن تأمین می‌شود. البته این وظیفه را می‌توان به پمپ جوکی محول کرد که ظرفیت کمی داشته و می‌تواند پاسخگوی مصارف کم و کوچک باشد. همچنین استفاده از ترکیب پمپ جوکی و مخزن دیافراگمی می‌تواند در کاهش روشن و خاموش شدن‌های مکرر مؤثر باشد.
کنترلر
کنترل معمولاً در بوستر پمپ‌هایی به کار می‌رود که دارای حجم مخازن کمی هستند. کنترلر ها می‌توانند با یک برنامه‌ریزی صحیح عملکرد مخازن دیافراگمی را پوشش بدهند. البته کنترلرها فقط در بوسترپمپ‌های دور متغیر به کار می‌روند.
کلکتور مکش و دهش بوستر پمپ
کلکتور مکش قطعه‌ای است که به ورودی پمپ متصل می‌شود و سیال از طریق این کلکتور وارد پمپ‌ها خواهد شد. خروجی بوستر پمپ توسط اتصالات و شیرآلات و فلنج ها به کلکتور دهش متصل شده و سیال از طریق آن خارج خواهد شد. کلکتورها می‌توانند از مواد مختلفی تشکیل شوند و بهترین نوع آن‌ها برای مصارف آبرسانی گالوانیزه است. در سیستم‌های آتش‌نشانی باید از کلکتورهای بدون درز استفاده کرد که تحمل فشار بالایی دارند.
لرزه‌گیر بوستر پمپ
جهت عدم انتقال ارتعاش بوستر پمپ به شبکه لوله کشی، باید از لرزه‌گیر در کلکتور مکش و دهش استفاده کرد. هنگامی که دبی خروجی از پمپ‌ها زیاد باشد، ارتعاش در بوستر پمپ نیز زیاد می‌شود، به همین دلیل از لرزه‌گیر به‌صورت جداگانه در هر خط بوستر پمپ یعنی در ورودی و خروجی هر پمپ استفاده می‌شود.
شیر یک طرفه بوستر پمپ
شیر یکطرفه قطعه‌ای است که در بوستر پمپ‌ها به منظور جلوگیری از صدمات ناشی از ضربات قوچی استفاده می‌شود
صافی بوستر پمپ
یکی دیگر از قطعات و اجزای کاربردی و مهم بوستر پمپ‌ها صافی است که برای جلوگیری از ذرات و اجسام مختلف به داخل پمپ استفاده می‌شود. در اصل گاهی سیالات و آب می‌تواند حاوی ذرات و آلودگی‌های مختلفی باشد و برای آنکه به قطعات داخلی پمپ‌ها آسیبی وارد نکند باید از صافی عبور کند. در سیستم‌های آتش‌نشانی معمولاً برای هر کدام از پمپ‌ها یک صافی جداگانه قرار داده می‌شود تا در صورت بسته شدن یکی از خطوط سایر پمپ‌ها به کار خود ادامه بدهند.
مدار فرمان بوستر پمپ
مدار فرمان بوستر پمپ آب در کنار تابلوی برق از مهم‌ترین اجزای آن به شمار می‌رود. در حقیقت تابلوی برق سیستم مکانیکی و الکتریکی را هماهنگ کرده و تأثیر زیادی در کارکرد بوستر پمپ دارد. تابلوی برق و مدار فرمان باید الکتروموتورها و پمپ‌ها را از خطرات احتمالی مانند نوسانات شدید در شبکه برق و خشک کار کردن پمپ‌ها و … محافظت کرده و از آسیب دیدن آن‌ها جلوگیری کند. مدار فرمان می‌تواند به طور مستقیم بر روی کارایی، استهلاک، مصرف برق و عملکرد بوستر پمپ موثر باشد. مدار فرمان هر کدام از بوسترپمپ‌های آبرسانی و آتش‌نشانی متفاوت بوده و ویژگی‌های منحصر به فردی دارند. همچنین مدار فرمان بوسترپمپ‌های آبرسانی خود می‌توانند به دو دسته دور ثابت و دور متغیر تقسیم شوند که هر کدام عملکرد متفاوتی دارند.
پرشر سوئیچ بوستر پمپ
پرشر سوئیچ قطعه‌ای است که معمولاً در بوستر پمپ‌های دور ثابت وجود دارد و می‌تواند فشار حداقلی و حداکثری سیستم را کنترل کند. این قطعه مقدار محدوده فشار مجاز کاری بوستر پمپ را برای واحد کنترل مشخص می‌کند.
پرشر ترانسمیتر
این قطعه در بوستر پمپ‌های دور متغیر و به منظور کنترل و ثابت نگه داشتن فشار مورد استفاده قرار می گیرد.
مانومتر
مانومتر یک قطعه ساده و کاربردی است که در حقیقت نشان دهنده میزان فشار خروجی و فشار تک تک پمپ‌ها است.
اتصالات تبدیلی و فلنج ها
هر کدام از انواع بوستر پمپ‌ها از اتصالات و فلنج های مختلفی برخوردارند و هر کدام از این قطعات می‌توانند از طراحی و ساختار مختلفی برخوردار باشند.
شاسی بوستر پمپ
شاسی بوستر پمپ در حقیقت نظم دهنده مجموعه پمپ‌ها است و از آن به منظور یکپارچه‌سازی سیستم استفاده می‌شود. در اصل مجموعه الکتروپمپ‌ها، بخش مکش، بخش دهش و تابلوی کنترل و فرمان بر روی شاسی نصب می‌شوند که می‌تواند از جنس فولاد گالوانیزه باشد. شاسی می‌تواند مانع از ایجاد تنش‌ها، لرزش‌ها و ارتعاشات شود و مقاومت آن می‌تواند تحت تأثیر وزن و حجم الکتروموتورها و پمپ‌های مصرفی باشد.
کوپلینگ بوستر پمپ
کوپلینگ نیز قطعه‌ای است که وظیفه آن اتصال پمپ به الکتروموتور بوده و می‌تواند تحت تأثیر وزن و حجم الکتروموتورها و پمپ‌های مصرفی در بوستر پمپ باشد. این قطعه می‌تواند میزان فشار، عملکرد و تنش‌های سیستم بوستر پمپ آب را کنترل کند.
جوکی پمپ چیست؟
همان‌طور که گفته شد با توجه به آنکه بوسترپمپ‌های آتش‌نشانی همیشه مورد استفاده قرار نمی‌گیرند و با توجه به این که این سیستم‌ها در زمان شروع به کار انرژی زیادی مصرف می‌کنند ممکن است به مرور زمان استهلاک زیادی پیدا کنند به همین دلیل بهتر است که از سیستم‌های جایگزین استفاده شود. جوکی پمپ در اصل نوعی از الکتروپمپ‌های کوچکتر با فشار برابر با پمپ اصلی و دبی کمتر است که در صورت وجود نشتی و مصرف بسیار کم وارد مدار می‌شوند. زمانی که به دبی بیشتری نیاز باشد، پمپ اصلی آتش‌نشانی شروع به کار خواهد کرد. جوکی پمپ با نام‌های دیگری همچون پمپ پیشران، پمپ کمکی و پمپ یدکی نیز شناخته می‌شوند و می‌توانند کمک زیادی به عملکرد بوستر پمپ‌ها بکنند.
دبی و هد جوکی پمپ
جوکی پمپ یا پمپ‌های پشتیبان نیز همانند انواع پمپ‌های دیگر می‌توانند از مشخصات مختلفی برخوردار باشند و دبی مشخصی داشته باشند. محاسبه دبی این پمپ‌ها به نحوه سامانه لوله کشی بستگی دارد چرا که لوله‌کشی‌ها ممکن است روی زمین یا زیرزمین باشد.
- برای لوله کشی روی زمین مطابق NFPA20 دبی برابر با یک گالن در دقیقه و یا نرخ نشت در ده دقیقه می‌باشد و هر کدام که بیشتر باشد لحاظ می‌شود. البته باید توجه داشت که میزان دبی نباید از دبی یک اسپرینکلر با کمترین ضریب K و دورترین مسیر هیدرولیکی بیشتر باشد.
- در لوله کشی زیرزمینی و با توجه به آنکه احتمال نشتی بیشتر است، دبی جوکی پمپ باید بیشتر از بوستر پمپ‌های سیستم اسپرینکلر در نظر گرفته شود و به صورت کلی دبی جاکی پمپ در این لوله‌کشی‌ها معادل یک درصد دبی پمپ‌های اصلی در نظر گرفته خواهد شد.
برای محاسبه هد جوکی پمپ نیز باید توجه داشت که حداقل اختلاف فشار سوئیچ پمپ جوکی (پیشرو) با پمپ‌های اصلی باید 0.7 بار (10 پوند بر اینچ مربع) باشد تا از عملکرد خطای پمپ‌های اصلی اطمینان حاصل شود.
سری بستن پمپ‌های آتش نشانی و نکات نصب آن‌ها
در حقیقت سری کردن پمپ‌های آتش‌نشانی می‌تواند تأثیر بسیار زیادی در کاهش هزینه‌های خرید پمپ خصوصاً در ساختمان‌های چند طبقه داشته باشد اما نصب آن‌ها می‌تواند پیچیدگی‌های خاص خود را داشته باشند. در صورتی که نصب این پمپ‌ها به درستی انجام نشود عملکرد کل سیستم تحت تأثیر قرار گرفته و آسیب ها و خسارت‌های متعددی به آن وارد می‌شود. از مهم‌ترین نکات نصب سری پمپ می‌توان به موارد زیر اشاره داشت:
- در سری بستن پمپ‌های آتش‌نشانی هرگز نباید بیش از سه پمپ را به صورت سری به کار برد
- استفاده از شیرهای پروانه‌ای و تجهیزات کنترل فشار بین دو پمپ از سری پمپ‌های آتش‌نشانی مجاز نمی‌باشد.
- پمپ‌های سری و تمامی تجهیزات آن‌ها حتماً باید در محل (پمپ خانه) استقرار داشته باشند و فقط در شرایطی می‌توان آن‌ها را در محل‌های مختلف نصب کرد که شرایط زیر فراهم باشد
- استارت و استاپ همه پمپ‌ها از تمامی اتاق‌های پمپ خانه میسر باشد.
- امکان بررسی فشار مکش و رانش تمامی پمپ‌ها از کلیه اتاق‌های استقرار پمپ‌ها میسر باشد.
- سیم‌کشی پمپ‌های سری از محل امنی در طول ساختمان صورت گرفته باشد تا در صورت بروز حریق دچار آسیب نگردد.
کاربردها و مزایای بوستر پمپ‌ها
همان‌طور که گفته شد بوستر پمپ‌ها به منظور تنظیم و کنترل فشار و دبی سیالات به کار می‌روند و می‌توانند انواع مختلفی داشته باشند. از جمله مهم‌ترین کاربردهای این تجهیزات می‌توان به موارد زیر اشاره داشت:
- آبیاری مزارع بزرگ و سیستم‌های آتش‌نشانی و اطفا حریق
- آبرسانی ساختمان‌ها، مجتمع‌های مسکونی، شهر و شهرک‌ها، بیمارستان و فرودگاه‌ها
- آبرسانی مراکز صنعتی، کارخانه‌ها و هتل‌ها
- تامین فشار آب در ساختمان‌ها با تعداد طبقات و واحدهای زیاد
- تامین فشار آب در بیمارستان‌ها و استادیوم‌های ورزشی
- بوستر پمپ اطفا حریق قابل استفاده در آتش‌نشانی
- استفاده در مراکز تجاری و سیستم‌های کشت صنعتی
- مصارف کشاورزی و آبیاری گلخانه‌ها و آبیاری قطره‌ای و باران‌های مصنوعی در سیستم کشاورزی
استفاده از بوستر پمپ‌ها در مقایسه با پمپ‌های آب می‌تواند مزیت‌های متعددی داشته باشد که مهم‌ترین آن‌ها شامل موارد زیر هستند:
- بوستر پمپ آب می‌تواند محدوده وسیعی را از جهت تنوع مسیر پوشش بدهد.
- بوستر پمپ‌هایی که از پمپ‌های کوچک تشکیل شده می‌تواند چالش‌ها و مشکلات کمتری در مقایسه با پمپ‌های تکی بزرگ داشته باشد و استهلاک و مصرف انرژی کمتری دارند.
- حمل‌ونقل بوسترپمپ‌ها و استفاده از آن‌ها در محیط‌ها مختلف به دلیل تفکیک راحت اجزا ساده‌تر است.
- در صورت بروز مشکل در یکی از پمپ‌های بوستر پمپ، پمپ‌های رزرو و جایگزین فشار مورد نیاز را تامین کرده و از بروز مشکلات بیشتر جلوگیری می‌کنند. همچنین امکان سرویس و تعمیر اجزای مختلف بوستر پمپ در زمان کار کردن آن‌ها وجود دارد.
مکش پمپ‌های اطفا حریق
بر اساس NFPA مکش پمپ‌های آتش‌نشانی نباید منفی باشد و مخزن حتماً باید بر روی پمپ سوار شود و به این ترتیب اگر سطح آب پایین‌تر بود باید از پمپ‌های توربینی عمودی استفاده کرد. بر اساس استانداردهای اروپایی مکش منفی برای پمپ اطفا امکان‌پذیر است هر چند که بهتر است این مکش منفی وجود نداشته باشد. در صورتی که وجود مکش منفی حتمی بود باید شرایط و ضوابط زیر رعایت شوند.
- عمق مکش منفی نباید بیشتر از 320 سانتی‌متر باشد
- در مسیر مکش منفی نباید شیر کشویی یا شیر پروانه‌ای نصب شود
- هر پمپ باید دارای مسیر مکش جداگانه باشد و کلکتور در مکش مجاز نیست.
- برای جلوگیری از پدیده کاویتاسیون NPSHa باید حداقل یک متر از NPSHr بیشتر باشد.
مکش مثبت NFPA
آب مخزن بوستر پمپ همواره باید بیشتر از خط مرکز آن باشد و زمانی که پمپ در دبی 150% مشغول به کار است و سطح آب در مخزن روی حداقل است نباید گیج مکش فشاری کمتر از 0.2- بار (3- پوند بر اینچ مربع) را نشان دهد. زمانی که پمپ در دبی صفر به کار گرفته شود، هد آن نباید از 140% تجاوز کند. برای جلوگیری از ایجاد جریان گردابی در بوستر پمپ لازم است که در زمان اتصال مکش پمپ به مخزن، لوله مکش موجود در داخل مخزن باید به صفحه ضد گرداب مجهز باشد.
شیرآلات در مکش پمپ اطفا حریق
مطابق با استاندارد و دستورالعمل NFPA نصب شیر پروانه‌ای در مکش پمپ اطفا حریق ممنوع بوده و لازم است که از شیر کشویی ساقه متحرک (OS&Y) استفاده شود و حتماً به کنترل سوپروایزری مجهز شده باشد. در پمپ مکش اطفا همچون سایر بوستر پمپ‌ها از شیرآلات و اتصالات مختلفی استفاده می‌شود و هر کدام از آن‌ها می‌توانند کاربردهای متعددی داشته باشند. از جمله رایج‌ترین شیرآلات مکش پمپ اطفا حریق می‌توان به موارد زیر اشاره داشت:
- شیر جلوگیری از بازگشت جریان در مکش
- تبدیل برای جلوگیری از به دام افتادن هوا و ایجاد جریان دو بازی
- سوئیچ فشار پمپ اطفا حریق که به کمک یک خط سنجش فشار به یک خروجی مناسب بین شیر یکطرفه و شیر کنترل متصل می‌شود.
- خط سنجش فشار که نباید کوچکتر از 1.2 اینچ باشد
- شیر اطمینان گردشی پمپ اطفا حریق برای جلوگیری از بازگردش داخلی آب در داخل پمپ در دبی صفر پمپ‌های اطفا حریق و باید در مسیر رانش و قبل از شیر یکطرفه نصب شود. سایز این شیر تا پمپ با دبی 2500 گالن در دقیقه 4.3 اینچ و برای بزرگ‌تر از آن 1 اینچ است.
- شیر آزادسازی فشار (رلیف ولو) برای کنترل فشار و جلوگیری از افزایش فشار از حداکثر فشار اجزای سیستم که قبل از شیر یکطرفه نصب می‌شود و می‌تواند به صورت پایلوت دار یا فنردار استفاده شود.
- فلومتر برای اجرای تست پمپ اطفا که بر اساس استاندارد NFPA باید از نوع لیست شده (عملکرد ونچوری) باشد.
- شیر جلوگیری از برگشت جریان که به منظور حفظ سلامت و بهداشت آب در مکش و در رانش پمپ نصب می‌شود.
طراحی و محاسبه دبی و هد بوستر پمپ آتش نشانی
همان‌طور که گفته شد یکی از اصلی‌ترین و مهم‌ترین کاربردهای بوستر پمپ آب در صنعت آتش‌نشانی است اما برای محاسبه بوستر پمپ مناسب آتش‌نشانی باید به دو مولفه اصلی هد و دبی آن پرداخته شود. برای محاسبه هر یک از این مؤلفه‌ها می‌توان به شرح زیر عمل کرد.
دبی
ﺩﺑﯽ ﯾﮏ ﺟﻌﺒﻪ ﺁﺗﺶ ﻧﺸﺎﻧﯽ ﺩﺭ ﺣﺎﻝ ﮐﺎﺭ ﻣﻌﺎﺩﻝ 50gpm می‌باشد ﻭ ﺑﺎ ﺗﻮﺟﻪ ﺑﻪ ﺗﻌﺪﺍﺩ جعبه‌های ﻣﻮﺟﻮﺩ ﺩﺭ ﺳﺎﺧﺘﻤﺎﻥ ﺩﺑﯽ ﭘﻤﭗ ﺑﺮﺍﺑﺮ ﺍﺳﺖ ﺑﺎ: gpm = 50 × n
در رابطه بالا n ضریب همزمانی جعبه‌های آتش نشانی است. ظرفیت بوستر پمپ آب آتش‌نشانی می‌تواند تحت تأثیر ﻧﻮﻉ ﻭﺳﺎﻳﻞ ﺍﻃﻔﺎﻱ ﺣﺮﻳﻖ آبی مورد استفاده باشد و بر اساس استاندارد NFPA در ساختمان‌های ﻣﺠﻬﺰ ﺑﻪ ﺟﻌﺒﻪ ﺁﺗﺶ نشانی ﻇﺮﻓﻴﺖ ﺑﻮﺳﺘﺮﭘﻤﭗ ﺑﺮ ﻣﺒﻨﺎﻱ ﻣﺼﺮﻑ 50 ﮔﺎﻟﻦ ﺁﺏ ﺩﺭ ﺩﻗﻴﻘﻪ ﺑﺮﺍﻱ ﻫﺮ ﺟﻌﺒﻪ ﻭ ﺍﺳﺘﻔﺎﺩﻩ ﻫﻤﺰﻣﺎﻥ ﺍﺯ ﺩﻭ ﺟﻌﺒﻪ ﺁﺗﺶ ﻧﺸﺎنی ﺗﻌﻴﻴﻦ می‌شود. همچنین برای ﺍﻣﺎﻛﻦ ﻣﺠﻬﺰ ﺑﻪ ﻫﻴﺪﺭﺍﻧﺖ ﺁﺗﺶ ﻧﺸﺎنی ﺣﺪﺍﻗﻞ ﻇﺮﻓﻴﺖ ﺑﻮﺳﺘﺮﭘﻤﭗ آب 500 ﮔﺎﻟﻦ ﺩﺭ ﺩﻗﻴﻘﻪ ﺩﺭ ﻧﻈﺮ ﮔﺮﻓﺘﻪ خواهد شد.
ﻫﺪ
برای محاسبه هد بوستر پمپ آب آتش‌نشانی باید از رابطه Pt= P1 + P2 + P3 استفاده کرد که در این رابطه
ﺍﻓﺖ ﻣﺴﯿﺮ: P1= 1.5 × L × 0.04،L: ﻃﻮﻝ ﻣﺴﯿﺮ ﺭﻓﺖ ﺍﺯ ﺩﻫﺎﻧﻪ ﺑﻮﺳﺘﺮ ﭘﻤﭗ ﺗﺎ ﺑﺎﻻﺗﺮﯾﻦ ﺟﻌﺒﻪ ﺁﺗﺶ ﻧﺸﺎﻧﯽ ﺑﺮ ﺣﺴﺐ ﻣﺘﺮ، ﻓﺸﺎﺭ ﻣﻮﺭﺩ ﻧﯿﺎﺯ ﺩﺭ ﺳﺮ ﺷﻠﻨﮓ ﺑﺎﻻﺗﺮﯾﻦ ﺟﻌﺒﻪ P2= 42 m.H2O و P3 = ﺍﺭﺗﻔﺎﻉ ﻋﻤﻮﺩﯼ ﺑﺎﻻﺗﺮﯾﻦ ﺟﻌﺒﻪ ﺍﺯ ﺩﻫﺎﻧﻪ ﺑﻮﺳﺘﺮ پمپ بر حسب متر خواهد بود
- ﺑﺮﺍﯼ ﻣﺤﺎﺳﺒﻪ ﺣﺠﻢ ﻣﺨﺰﻥ ﺫﺧﯿﺮﻩ ﺁﺏ ﺁﺗﺶ ﻧﺸﺎﻧﯽ باید ﻋﺪﺩ ﺩﺑﯽ ﭘﻤﭗ ﺭﺍ ﺩﺭ ﻋﺪﺩ 30 ﺿﺮﺏ کرد ﺗﺎ ﺣﺠم مخزن ﺑﺮ ﺣﺴﺐ ﮔﺎﻟﻦ به دست ﺁﯾﺪ.
نحوه انتخاب بوستر پمپ
همان‌طور که گفته شد بوستر پمپ‌ها می‌توانند بر اساس فاکتورهای مختلفی دسته‌بندی شوند و از تنوع بالایی برخوردارند به همین دلیلی برای انتخاب، خرید و استفاده از آن‌ها لازم است که به فاکتورها و پارامترهای مختلفی توجه داشت. از جمله مهم‌ترین نکات انتخاب بوستر پمپ می‌توان به موارد زیر اشاره داشت:
- کاربری بوستر پمپ (آبرسانی، آتش‌نشانی، سیستم‌های آبیاری هوشمند، مصارف صنعتی و …)
- نحوه عملکرد بوستر پمپ (دورثابت یا دور متغیر بودن)
- مشخص کردن حداکثر میزان مصرف سیال (دبی مصرفی)
- مشخص کردن حداکثر فشار
- بررسی میزان برق مصرفی و تابلو برق
- فضای در دسترس برای نصب بوستر پمپ
- باید توجه داشت که پمپ‌های اصلی و رزرو هد و دبی یکسانی داشته باشند و هر پمپ به تنهایی توان ظرفیت سیستم را داشته باشد.
برای محاسبه سایز کلکتورهای مکش و دهش بوستر پمپ با استفاده از اندازه دهانه مکش و رانش باید از رابطه Q=Q1+Q2+⋯+Qn استفاده کرد. در این رابطه n تعداد پمپ‌های بوستر است و با توجه به آنکه به صورت موازی بسته می‌شوند، دبی بوستر برابر است با مجموع دبی پمپ‌ها.
همچنین با توجه به آنکه Q=AV (A سطح مقطع اتصالات و V سرعت جریان درون لوله) می‌توان گفت که AV=A1V1+A2 V2+⋯+AnVn. با فرض یکسان بودن سرعت جریان درون اتصالات و کلکتورها می‌توان گفت A=A1+A2+⋯+An
از A=(πd^2)/4 که d قطر دهانه مکش یا دهش و D قطر کلکتور مکش یا رانش است: D2=d12+d22+…+dn2
به عنوان نمونه یک بوستر پمپ آب آتش‌نشانی 3 خطه با دو پمپ با دهانه مکش 4 اینچ و یک پمپ با دهانه مکش 1.5 اینچ مفروض است، اندازه کلکتور ورودی یا مکش آن برابر با 6 است.
قیمت بوستر پمپ آب
بوستر پمپ‌ها همچون سایر تجهیزات صنعتی دیگر از تنوع بسیار زیادی برخوردارند و می‌توانند از ویژگی‌ها، مشخصات و قابلیت‌های متعددی برخوردار باشند. قیمت این سیستم‌ها می‌تواند تحت تأثیر فاکتورها و پارامترهای مختلفی باشد که مهم‌ترین آن‌ها شامل مواردی همچون نوع کاربردی و استفاده، تعداد پمپ‌ها، میزان مصرف انرژی و نوع موتور محرک، قدرت و توان بوستر پمپ، شرکت و برند تولید کننده، استانداردهای تولید و گارانتی، نحوه و محل نصب، نحوه طراحی و مشخصات سیستم، نرخ ارز و نوسانات آن، هزینه‌های حمل‌ونقل و نگهداری و … هستند.
جمع‌بندی نهایی
بوستر پمپ آب در اصل مجموعه‌ای از چندین پمپ است که به صورت موازی و پشت سر هم قرار می‌گیرند. این سیستم به منظور تأمین و کنترل میزان فشار و دبی سیالات در صنایع مختلف به کار می‌رود. بوستر پمپ‌ها بر اساس فاکتورهای مختلفی دسته‌بندی می‌شوند اما رایج‌ترین آن‌ها شامل بوستر پمپ‌های آبرسانی، آبیاری و آتش‌نشانی هستند که هر کدام ویژگی‌ها و قابلیت‌های منحصربه‌فردی دارند.
