دو سوم از سطح سیاره خاکی، از منابع آبی پوشیده شده است که صنایع مختلف برای اهداف متنوعی با آن سروکار دارند. بخش بزرگی از این منبع عظیم آب، ترکیبی از املاح و مواد معدنی را در خود دارد که خاصیت خورندگی، سایندگی و در برخی موارد، یونیزاسیون بالا در آب ایجاد میکنند.
از طرفی نمک زدایی یا تصفیه آب در چنین ابعاد گستردهای، امکان و توجیه اقتصادی ندارد و سیال را باید همانگونه که هست، به کار برد. در چنین شرایطی بایستی سراغ انتخاب پمپ آب شور دریایی مناسبی بروید که در تقابل با آب دریا، سریع دچار خوردگی و استهلاک نشود و عمر مفید قابل قبولی در بلندمدت داشته باشد.
برای انتخاب و خرید پمپ آب شور، نکات مهمی پیرامون متریال پمپ، کاربری و ویژگیهای فنی محصول وجود دارند که تا حدودی با پروسه خرید پمپهای آب صنعتی عادی متفاوتند.
در این راهنما، آتور صنعت نحوه انتخاب پمپ آب شور را بررسی میکند تا بدانید چه معیارهایی را برای مقایسه و خرید درنظر داشته باشید و در نهایت، تصمیم مناسبی بگیرید.
پمپ آب شور چیست و چه کاربردی دارد؟
پمپ آب شور یک پمپ تخصصی و اکثراً از نوع پمپ گریز از مرکز است که برای انتقال یا گردش آب شور به کار میرود. برخلاف پمپهای معمول، پمپ آب شور دریایی از مواد مقاوم در برابر خوردگی مثل برنز، استنلس استیل، استیل داپلکس یا آلیاژهای تیتانیوم ساخته میشود. مقاومت در برابر خوردگی، مهمترین ویژگی تمایز این پمپها با انواع استانداردی است که اغلب برای محیطهای شور مناسب نیستند.
پمپهای آب شور در کاربردهای مختلفی مورد استفاده قرار میگیرند که برخی از آنها عبارتند از:
- کشتیها و شناورها: برای سیستمهای خنککننده، انتقال بالاست، پمپاژ آب کف، اطفای حریق و شستوشوی عرشه؛
- سکوهای نفتی و دریایی: به عنوان پمپهای بالابر آب شور و پمپهای آتشنشانی؛
- کارخانههای آبشیرینکن: جهت گردش و انتقال آب شور برای فرآیند تصفیه؛
- مزارع پرورش ماهی و آبزیان: برای گردش آب و اکسیژنرسانی؛
- سیستمهای خنککاری صنعتی: در نیروگاهها و صنایع شیمیایی که به حجم بالایی از آب شور نیاز دارند.
نکات مهم در نحوه انتخاب پمپ آب شور
همانطور که گفتیم، پمپی که در سیستم هدایت و گردش آب شور به کار گرفته میشود در معرض خوردگی و فرسایش شدیدی قرار میگیرد. از همین رو، در نحوه انتخاب پمپ آب شور باید دقت مضاعفی به خصوصیات پمپ و مقاومت آن داشته باشید تا با مشکل استهلاک زودرس و افزایش هزینههای سرویس یا تعویض روبرو نشوید.
1. متریال پمپ، مهمترین معیار در راهنمای خرید پمپ آب شور دریایی
طبیعتاً در چنین شرایطی که احتمال خوردگی بالاست، جنس پمپ تأثیر مستقیمی بر عملکرد و دوام آن دارد. نمک موجود در آب شور میتواند تا پنج برابر سریعتر از آب شیرین، فلزات را دچار خوردگی کند. نمک موجود در هوا هم این سرعت را تا ده برابر افزایش میدهد. دلیل امر وجود یونهای آزادی در آب شور است که فلزات را به سمت حالت خنثی (یعنی زنگزدگی یا خوردگی) سوق میدهند. گذشته از معضل نمک، شن و ماسه معلق در آب هم میتواند در سرعت بالا باعث فرسایش بخشهای داخلی پمپ شود.
علاوه بر مقاومت در برابر خوردگی، متریال مناسب باید توان تحمل نوسانهای دمایی را داشته باشد. در کاربردهای مستغرق یا فشار بالا هم جنس بدنه باید به اندازه کافی مستحکم باشد. دوام کلی پمپ از این رو حائز اهمیت بسیار است که در دریا، امکان تعمیر یا جایگزینی قطعات محدود است و تا زمان بازگشت به بندر، دسترسی به خدمات تعمیرگاهی وجود ندارد.
برای انتخاب پمپ آب شور مناسب، محصولات ساخته شده از متریالهای زیر اغلب گزینههای معقولی هستند.
- پمپهای برنزی: برنز در صنعت دریایی بهعنوان استاندارد رایج پمپ آب شور شناخته میشود. این آلیاژ در برابر خوردگی مقاوم است و نوسانات دمایی را تحمل میکند. به همین دلیل در پمپهای کفکش آب شور یا سیستمهای حرارتی، در ساخت بدنه و ایمپلر پمپها متریال مطلوبی قلمداد میگردد. با اینکه پمپهای برنزی در صنایع دریایی رایج هستند، اما از نظر استحکام مکانیکی پایینتر از استنلس استیل یا فلزات سخت قرار میگیرند. در نتیجه، دوامشان کمتر است و اکثراً قیمت بالاتری دارند.
- استنلس استیل 304 و 316: این دو نوع استیل، پرکاربردترین انواع در صنعت پمپسازیاند. استیل ضدزنگ از نظر مقاومت مکانیکی و تحمل دما عملکرد بسیار خوبی دارد و در محیطهای دریایی و مواجهه با سیالات خورنده دوام مناسبی خواهد داشت.
- استنلس استیل داپلکس (CD4MCu): آلیاژهایی مانند Duplex 2205 و Super Duplex 2507 شکل پیشرفتهتری از استنلس استیل هستند که مقاومت بالاتری در برابر خوردگی دارند. تفاوت استیل داپلکس با نوع 304 در ترکیب شیمیایی آنهاست. آلیاژ داپلکس حدود 25٪ کروم، 5٪ نیکل، 0.04٪ کربن و عناصر دیگری مانند مس، منگنز و سیلیکون را در خود دارد. این ترکیب باعث دوام بیشتر و مقاومت بالاتر در مقایسه با استیلهای رایج میشود.
علاوه بر مواردی که نام بردیم، متریالهایی مثل آلیاژهای نیکل (مثل هستلوی و مونل) یا کامپوزیتهای غیرفلزی مثل پلی پروپیلن یا FRP هم وجود دارند که برای شرایط بسیار تهاجمی و ترکیبات شیمیایی خاص در آب دریا به کار میروند. این گزینهها گرانقیمتتر تمام میشوند اما مقاومت فوقالعادهای در برابر خوردگی دارند.
2. پرفورمنس کلی پمپ
بعد از تصمیم گیری درباره متریال، دومین معیاری که باید در نحوه انتخاب پمپ آب شور درنظر بگیرید عملکردی است که از آن انتظار دارید. اصولاً کارکرد پمپ را بر اساس میزان دبی و هد میسنجند که با توجه به محاسبات کاربرد موردنظر و منحنی پمپ تعیین میشوند.
دبی پمپ نشان دهنده حجم سیالی است که پمپ آب شور باید در بازه زمانی مشخص جابجا کند و با واحد واحد متر مکعب بر ساعت (m³/h) یا لیتر بر ثانیه (L/s) اندازهگیری میشود. در کاربردهای صنعتی، این مقدار باید با نیازهای فرایند هماهنگ باشد تا خللی در خنکسازی نیروگاه، در تأمین آب شیرینکنها یا جابهجایی آب توازن در کشتیهای بزرگ پیش نیاید.
اگر دبی پمپ آب شور را کمتر از نیاز سیستم انتخاب کنید، تأمین آب ناکافی خواهد بود و اگر بیش از حد بزرگ انتخاب شود، مصرف انرژی بالا میرود و مشکل سایش زودهنگام قطعات را به دنبال دارد.
معیار بعدی که در راهنمای انتخاب پمپ آب شور دریایی اهمیت دارد، ارتفاع دینامیکی کل (Total Dynamic Head – TDH) میباشد. این پارامتر، حاکی از کل ارتفاعی است که پمپ باید سیال را با در نظر گرفتن تمام مقاومتها، بالا ببرد. برای تعیین این ارتفاع باید اجزای زیر را محاسبه کنید:
- ارتفاع استاتیک: فاصله عمودی بین سطح سیال در نقطه مکش تا نقطه تخلیه؛
- افت اصطکاکی: انرژی ازدسترفته بهدلیل اصطکاک جریان آب درون لولهها، اتصالات (مانند زانویی و شیرها) و سایر اجزای سیستم. این افت با عواملی مانند قطر و جنس لوله، طول مسیر، گرانروی سیال و دبی ارتباط مستقیم دارد.
- فشار در نقطه خروجی: فشاری که در انتهای مسیر لازم است، مثلاً برای حفظ فشار در شبکه توزیع یا غلبه بر فشار برگشتی در یک مخزن؛
- انرژی ناشی از سرعت سیال (Velocity Head): گرچه معمولاً در سیستمهای صنعتی ناچیز است، اما برای تکمیل محاسبه TDH لحاظ میشود.
تولیدکنندگان پمپ معمولاً نمودارهای عملکردی ارائه میدهند که نشان میدهد پمپ در ارتفاعهای مختلف چه دبیای دارد و مهندسان میتوانند با کمک آن پمپی را انتخاب کنند که در نقطه کاری مشخص سیستم، با بیشترین بازدهی عمل کند.
3. آببندی
سیستم آببندی از نشت سیال در ناحیهای که شفت پمپ از محفظه خارج شده و به موتور متصل میشود جلوگیری میکند. در کاربردهای صنعتی مرتبط با آب شور، سیل مکانیکی رایجترین نوع است که از دو سطح صیقلی تشکیل شده که یکی ثابت و دیگری متحرک است و به کمک فشار، اتصال ضدنشتی ایجاد میکند. در پمپ آب شور، این آب بندی اغلب از موادی مانند کاربید سیلیکون یا کاربید تنگستن ساخته میشوند تا در برابر ذرات ساینده مثل شن یا گل و لای مقاومت داشته باشند.
4. منبع تغذیه
تأمین برق موتور پمپهای صنعتی آب شور نقشی کلیدی در عملکرد مؤثر پمپ و پایداری زیرساخت الکتریکی تأسیسات یا کشتیها دارد. این پمپها اغلب با برق سهفاز متناوب (AC) کار میکنند. ولتاژهای رایج شامل 380V، 400V، 480V و در مدلهای بزرگتر، ولتاژهای بالا مانند 6.6kV یا 11kV است. فرکانس نیز باید با استاندارد شبکه برق منطقه یا ژنراتور داخلی همخوانی داشته باشد (معمولاً 50Hz یا 60Hz).
الکتروموتورهای القایی بهدلیل دوام بالا و عملکرد مطمئن، گزینه غالب برای انتقال نیروی محرکه به پمپ آب شور هستند. در پمپهای بسیار بزرگ، موتورهای سنکرون برای بهرهوری بالاتر و اصلاح ضریب توان به کار میروند.
علاوه بر نوع موتور، کنترل جریان اولیه و حفاظت از شبکه برق هم برای سیستم پمپاژ آب شور دریایی ضروری است. روشهایی مثل راهاندازی مستقیم (DOL) برای پمپهای کوچک، استار-دلتا، سافتاستارتر یا درایو فرکانس متغیر (VFD) برای این اهداف مورد استفاده قرار میگیرند.
5. عمق عملکرد پمپ
در نحوه انتخاب پمپ آب شور، باید درنظر داشته باشید که فاصله عمودی بین محل ورودی پمپ تا سطح آب چقدر خواهد بود. این عمق بسته به نوع نصب پمپ، ممکن است شامل عمق قرارگیری پمپ در صورت غوطهور بودن یا میزان مکشی باشد که باید از سطح بالاتر انجام گیرد.
در عمق زیاد پمپهای مستغرق معمولاً گزینههای مناسبی هستند. این پمپها بهگونهای طراحی شدهاند که بهطور کامل در آب شور غوطهور شوند و از پایین به بالا آب را پمپاژ کنند. به این ترتیب، مشکلات مربوط به مکش و محدودیتهای فشار اتمسفری از بین میرود و راندمان مصرف انرژی نیز بالاتر میرود. با این حال، چنین پمپهایی نیازمند آببندی بسیار مقاوم در برابر نفوذ آب در فشارهای بالا هستند و اجزای الکتریکی آنها باید کاملاً ضدآب باشد. هرچه عمق عملکرد بیشتر باشد، فشار وارد بر بدنه و درزهای پمپ نیز بیشتر خواهد بود.
از سوی دیگر اگر پمپ روی کشتی یا در خشکی نصب شده باشد، باید توانایی مکش از عمق مشخصی را داشته باشد. برای اغلب پمپهای سانتریفیوژ، حداکثر ارتفاع مکش مؤثر معمولاً بین 6 تا 8 متر است که به دلیل محدودیت فشار هوا و خطر ایجاد کاویتاسیون نمیتوان از آن فراتر رفت. در عمقهای بیشتر، استفاده از پمپهای خودمکش یا سیستمهای کمکی برای راهاندازی اولیه ضروری خواهد بود.
6. دمای آب، فشار سیستم
توجه به حیطه دمایی عملکرد پمپ آب شور، نکته دیگری است که پیش از خرید باید به آن توجه داشته باشید. دمای آب شور بر چگالی و ویسکوزیته سیال تأثیر میگذارد. مهمتر از آن، دمای بالا میتواند نرخ خوردگی را افزایش دهد و روی عمر آببندها و کیفیت روانکاری بلبرینگها اثر منفی داشته باشد.
7. دسترسی آسان برای نگهداری و تعمیرات
دسترسی مناسب به پمپ برای انجام عملیات نگهداری و تعمیرات، هزینههای عملیاتی و سرویس سیستم را تعیین خواهد کرد. بسیاری از تأسیسات صنعتی مداوم و 24 ساعته فعالیت میکنند. پمپها مانند هر دستگاه مکانیکی دیگری نیاز به بازرسی دورهای، سرویس و در مواردی تعویض قطعات مصرفی مانند آب بندی، بلبرینگ یا پروانه دارند.
پمپ های آب شور صنعتی حرفهای معمولاً با درنظر گرفتن سهولت تعمیر طراحی میشوند. از جمله ویژگیهای مهم در این زمینه میتوان به طراحی Back Pull-Out اشاره کرد که اجازه میدهد موتور و پروانه بدون نیاز به جدا کردن لولهکشی از دستگاه جدا شوند. بهره گیری از اجزای ماژولار و قابلتعویض، نقاط روانکاری در دسترس، درگاههای بازرسی و قرارگیری پمپ در نزدیکی تجهیزات بالابر (برای مدلهای بزرگ) از دیگر ویژگیهایی هستند که پروسه نگهداری را سادهتر و سریعتر میکنند.
انواع پمپهای مناسب برای آب شور
پس از تعیین دقیق نیازمندیهای عملیاتی، انتخاب نوع پمپ مناسب برای پمپاژ آب شور ضروری است. بسته به نوع کاربری، میتوانید برای انتخاب پمپ آب شور مناسب تصمیم بگیرید.
پمپهای سانتریفیوژ
پمپهای سانتریفیوژ متداولترین نوع برای پمپاژ آب شور هستند و خصوصاً برای دبیهای بالا کاربرد دارند. این پمپها با استفاده از چرخش پروانه، انرژی جنبشی سیال را به فشار تبدیل میکنند. از جمله پمپهای رایج در این دسته، الکتروپمپ سانتریفیوژ لوارا سری SH است. این پمپ با پروانه، شافت و پوستهای از جنس استیل 316 ساخته شده و آب بندی مکانیکی آن از جنس سرامیک، کربن یا FPM تهیه میشود. این سری در سه مدل SHE (کوپله مستقیم)، SHS (کوپله شده با موتور) و SHF (پمپ تک قابل کوپل) موجود است.
مدل دیگر، الکتروپمپ سانتریفیوژ لوارا سری CA-CEA است. در سری CA، پمپها دو پروانهای با شافت و پوسته از استیل 304 هستند و در سری CEA، پمپها تک پروانهای با شافت از استیل 316 ساخته میشوند. پمپ سانتریفیوژ ابارا سری CD و CDX نیز در این دسته قرار میگیرد. پروانه و شافت هر دو از استیل 304 ساخته شدهاند و به آب بندی کربن یا سرامیک مجهزند.
پمپهای سانتریفیوژ افقی
پمپهای سانتریفیوژ افقی، اصول عملکردی مشابهی دارند. دارای شافت افقی هستند و در محلهای خشک نصب میشوند. مکش این پمپ های آب شور از طریق لولهای است که به داخل منبع آب وارد میشود. پمپ سانتریفیوژ استیل لوارا سری CO با بدنه و پروانهای از استیل 316 طراحی شده و قابلیت پمپاژ سیالات خورنده همراه با ذرات معلق را دارد. مدل دیگر در این دسته، الکترو پمپ سانتریفیوژ لئو سری XST است که دریچه ورودی و خروجی فلنجدار دارد. پروانه این مدلها از چدن ضد زنگ یا در برخی مدلها از استیل 304 ساخته شده و توانایی پمپاژ سیال تا دمای 85 درجه سانتیگراد را دارد.
پمپهای مگنتی
پمپ مگنتی یا پمپ مغناطیسی نوعی از پمپهای سانتریفیوژ هستند که بهجای آب بندی مکانیکی، از اتصال مغناطیسی برای انتقال نیرو استفاده میکنند و نشتی سیال در آنها تقریباً به صفر میرسد. این پمپها برای سیالات شیمیایی، اسیدی و آبهای خیلی شور کاربرد دارند. پمپ مگنتی کالمو سری MX و MD از جمله مدلهای پرکاربرد این دسته است که با بدنهای از پلیپروپیلن ساخته شده و در برابر خوردگی شیمیایی مقاومت زیادی دارد. این پمپ برای شرایطی که نیاز به ایمنی بالا در برابر نشت وجود داشته باشد، انتخاب مناسبی محسوب میشود.
پمپ مگنتی تراندین سری TMD هم از گزینههای پرکاربرد در محیطهای خورنده است که برای انتقال ایمن آبهای شور بدون تماس مستقیم قطعات فلزی استفاده دارد.
پمپهای طبقاتی افقی
در پمپ طبقاتی افقی، چند پروانه بهصورت پشت سر هم روی یک محور افقی قرار میگیرند که هم باعث افزایش فشار خروجی میشود و هم دسترسی برای تعمیر و نگهداری را آسانتر میکند.
پمپ طبقاتی لئو با پروانه و بدنهای از استیل 304 یا 316، برای کاربردهایی مانند اسمز معکوس، دیگ بخار و انتقال آب شور در فشار بالا ایدهآل است. سری EDH از برند لئو هم برای سیستمهای آبشیرینکن صنعتی و کاربردهای سنگین مناسب بوده و توان تحمل فشار بالا و عملکرد پایدار در شرایط کاری دشوار را دارد.
پمپهای طبقاتی عمودی
پمپ طبقاتی عمودی با شافت عمودی طراحی شدهاند که فضای کمتری در سطح اشغال میکند. پمپ طبقاتی پنتاکس سری ULTRA SV، SL و SLX از مدلهای محبوب در این دسته هستند. بدنه در سری SL از چدن و در سری SLX از استنلس استیل 304 ساخته شده است. تفاوت سری SV با بقیه در پروانههای استیل 304 آن است که مقاومت بیشتری در برابر خوردگی ایجاد میکند.
پمپ طبقاتی عمودی لئو سری LVR هم از استنلس استیل 304 یا 316 است. مدل LVR دارای کاور و پایه چدنی است و در مدل LVS، تمام قطعات از استیل ضدزنگ ساخته شدهاند. مدل LVB از استنلس استیل 316 ساخته شده و برای سیالات بسیار خورنده مناسب است.
پمپهای روتاری (Rotary Pumps)
پمپهای روتاری با حرکت پیوسته اجزای دوار، سیال را بهآرامی و یکنواخت جابجا میکنند. اگرچه آب شور ویسکوزیته پایینی دارد، اما در برخی کاربردهای خاص که نیاز به جریان پایدار و بدون نوسان باشد این پمپها انتخاب مناسبیاند.
پمپ دنده ای ریکمایر سری SHF با ساختار مقاوم، برای انتقال سیالات در محیطهای فرساینده کاربرد دارد و از دنده استیل همراه بدنه چدن ساخته میشود. اگر به دنبال نمونه ایرانی بهترین پمپ آب شور هستید، پمپ دنده ای نقش جهان سری SHF گزینه مناسبی است. این سری با بدنهای از استنلس استیل 316 ساخته شده و برای انتقال مواد خورنده و نیمهغلیظ در صنایع مختلف بهکار میرود.
جهت آشنایی بیشتر و تکمیل اطلاعات خود مقاله پمپ روتاری چیست و چرا در سیستمهای انتقال سیال اهمیت دارد؟ را نیز بخوانید.
قیمت خرید پمپ آب شور دریایی
قیمتگذاری انواع پمپ آب شور به عوامل متعددی مثل نوع پمپ، برند، جنس قطعات، توان موتور و کاربرد مورد نظر بستگی دارد. اصولاً پمپهای سانتریفیوژ استیل بهترین برندهای پمپ آب شور مثل لوارا و لیو در رده قیمتی متوسط تا بالا قرار دارند.
در زمان نگارش مقاله حاضر، پمپ افقی طبقاتی استیل لئو مدل LEO ECH2-30 سه فاز، از حدود 12 میلیون تومان قیمت میخورد و مدلهایی با توان بالاتر، مثلاً LEO ECH4-60S تمام استیل سه فاز میتواند بالای 25 میلیون قیمت داشته باشد.
جمعبندی
انتخاب پمپ آب شور مناسب در کاربردهای صنعتی، تصمیمی است که مستقیم بر بهرهوری عملیاتی، دوام تجهیزات و موفقیت کلی پروژه اثر میگذارد. برخلاف پمپهای معمولی که با سیالات نسبتاً تمیز و فاقد ذرات جامد سروکار دارند، پمپهای آب شور باید در محیطهایی با خاصیت خورندگی بالا، یونیزهشده و تنشهای فیزیکی شدید عملکرد بهینه داشته باشند. همین شرایط سبب میشود که این تجهیزات در بلندمدت مستعد فرسایش و آسیب باشند.
اگر عوامل فنی که در راهنمای انتخاب و خرید پمپ آب شور را درنظر بگیرید، میتوانید محصولی انتخاب کنید که هم با حجم کاری موردنیاز تطابق داشته باشد و هم برای شرایط محیطی پیشبینیشده مناسب باشد. درعینحال، هزینه اولیه خرید و نگهداری آن نیز از بودجه عملیاتی شما فراتر نرود.
برای خرید پمپ آب شور متناسب با نیازهای خاص صنعتی حتماً با کارشناسان ما مشورت کنید. متخصصان واحد پشتیبانی با بررسی دقیق مشخصات فنی، شرایط محیطی و گزینههای مربوط به جنس قطعات، شما را بهسوی بهترین انتخاب هدایت کنند.
سؤالات متداول انتخاب پمپ آب شور دریایی
- برای آب شور دریا چه نوع پمپی استفاده کنیم؟ برای آب شور دریا، باید از پمپهایی استفاده کنید که کاملاً در برابر خوردگی مقاوم باشند. پمپهای سانتریفیوژ ساخته شده از پلاستیکهای مهندسی (مانند پلیپروپیلن یا PVDF) یا استیل ضد زنگ گرید دریایی (مانند 316L) بهترین گزینهها هستند.
- مهمترین فاکتور در انتخاب پمپ آب شور چیست؟ مقاومت در برابر خوردگی و زنگزدگی مهمترین فاکتور در انتخاب هر پمپ برای کار با آب شور است. نمک موجود در آب دریا به سرعت میتواند فلزات معمولی را فرسوده کند. جنس بدنه پمپ، پروانه و سایر قطعات در تماس با آب باید از موادی باشد که در برابر این فرآیند مقاوم هستند.
- پمپ دریایی با چه منبع تغذیه ای کار میکند؟ اکثر پمپهای دریایی با برق 12 یا 24 ولت DC کار میکنند. برای کاربردهای خاص مانند پمپهای بزرگتر یا تجهیزات صنعتیتر روی شناورها، ممکن است از پمپهایی با برق AC (برق شهری یا ژنراتور) نیز استفاده شود.