انواع پمپ های تزریق یا دوزینگ پمپ ، ساختار و کاربرد های آن :

دوزینگ پمپ چیست ؟

از جمله تجهیزات مورد استفاده در انتقال دوز مشخصی از سیالات شیمیایی در صنایع مختلف، دوزینگ پمپ ها می باشند. این پمپ ها که با نام های مترینگ پمپ، پمپ اندازه گیری و پمپ تزریق هم شناخته می شوند، در واقع نوعی از پمپ های جا به جایی مثبت محسوب می شوند.

پمپ های دوزینگ که با نام مترینگ پمپ نیز شناخته شده اند، قادر می باشند تا دوز مشخصی از یک سیال را تزریق و جابجا نمایند، از این حیث به آنها پمپ تزریق Injection Pump  نیز گفته می شود. در این پمپ ها دبی قابل تنظیم می باشد و در نتیجه عمل تزریق با توجه به فشار خط صورت می گیرد.

نیروی محرکه دوزینگ پمپ به صورت برقی الکتروموتور، سلونوئیدی الکترومغناطیسی، هیدرولیکی و یا پنوماتیکی می باشد.

محدوده دبی و فشار دوزینگ پمپ :

اکثر دوزینگ پمپ های موجود در صنعت دارای دبی های پائینی می باشند. در موارد خاص بنا بر سفارش دوزینگ پمپ های با دبی بالا نیز تولید می شود.

معمولا دبی این پمپ ها بین 1 تا 10000 لیتر در دقیقه و فشار کاری بین ‌10 تا 2000 بار متغیر می باشد. دبی به طور دستی و یا اتوماتیک بین صفر تا حداکثر میزان خود قابل تنظیم می باشند. البته دقت عمل آنها با توجه به دقت های ساخت شركت سازنده، متفاوت می باشد. به عنوان مثال اگر سازنده دقت دستگاه را 1٪ اعلام کرده باشد بدین معناست که در هر نقطه بین دبی 1 تا 100 درصد، ‌دقت دوزینگ پمپ مربوطه يكسان مي باشد.

متریال دوزینگ پمپ :

استنلس استیل SS316

 تفلون PTFE

پلی پروپیلن PP

کاینار PVDF

پی وی سیPVC

تجهیزات جانبی و لوازم یدکی دوزینگ پمپ :

شیرهای اطمینان یا Safety Relief Valves

دمپرهای پالس جریان یا Pulsation Dampers

شیر Back Pressure

صافی Strainer

اجزای اصلی پمپ تزریق یا یک پکیج تزریق :

خط لوله اصلی

شیر تزریق

شیر یک طرفه جلوگیری از برگشت فشار

گیج فشار

شیر اطمینان

دوزینگ پمپ

مخزن ذخیره مایع

سوپاپ یک طرفه فیلتر دار

سوئچ کنترل کننده سطح مایع

ساختار دوزینگ پمپ :

محرکه: به طور کلی نیروی محرکه دوزینگ پمپ ها، یک الکتروموتور جریان متناوب AC دور ثابت می باشد. در موارد خاص از الکتروموتورهای دور متغییر، موتورهای پنوماتیکی یا هیدرولیکی نیز استفاده می شود.

مکانیزم حرکت: در این پمپ ها حرکت چرخشی میل لنگ تبدیل به حرکت رفت و برگشتی پیستون شده که باعث تراکم در کورس رو به جلو پیستون و انبساط در مرحله برگشت پیستون می شود.

تنظیم دبی: دبی دوزینگ پمپ ها، با تغییر طول موثر کورس و یا تغییر سرعت کورس تنظیم می گردد. اکثر دوزینگ پمپ ها از یک پیچ میکرومتر برای تنظیم دبی استفاده می کنند. علاوه بر میکرومتر می توان از یک عملگر پنوماتیکی یا الکترونیکی استفاده کرد که این عملگرها با سیگنالی که از سیستم دریافت می کند، دبی را به صورت اتوماتیک تنظیم می نماید.

گذرگاه سیال: با توجه به خصوصیات سیال و سرویس کاری پمپ گذرگاه سیال طراحی می شود. مواردی دیگر همچون دما، ویسکوزیته سیال، خورندگی سیال، دبی و غیره در طراحی موثر می باشند.

انواع دوزینگ پمپ ها :

به طور کلی پمپ های دوزینگ را بر اساس مکانیزم انتقال قدرت و مکانیزم تراکم سیال می توان تقسیم بندی کرد که در زیر به آنها اشاره می کنیم.

انواع دوزینگ پمپ ها بر اساس مکانیزم انتقال قدرت عبارتند از:

دوزینگ پمپ سلونوئیدی یا میترینگ پمپ سلونوییدی :

مکانیزم انتقال قدرت در این پمپ ها نیروی الکترومغناطیس می باشد. در دوزینگ پمپ های سلونوئیدی یک مگنت وجود دارد که با ورود جریان الکتریسیته به آن باردار می شود و سپس شفت پمپ را به سمت خود جذب می کند و با قطع جریان برق توسط نیروی فنر به حرکت در می آید. شفت پمپ متصل به دیافراگم، پیستون یا پلانجر می باشد و با حرکت رفت و برگشتی آن عمل مکش و پمپاژ اتفاق می افتد. معمولا از دوزینگ پمپ های سلونوئیدی برای فشار و دبی های کم استفاده می شود. ظرفیت این پمپ ها در مدل های آنالوگ توسط یک پیچ روی بدنه پمپ قابل تنظیم است. پمپ های دوزینگ سلونوئیدی دارای IP65 می باشند که برای استفاده در محیط های مرطوب بسیار مناسب هستند.

دوزینگ پمپ موتوری یا پمپ تزریق موتوری :

همانطور که از نام این دوزینگ پمپ ها مشخص است مولد قدرت در آن ها یک موتور الکتریکی می باشد. معمولا الکتروموتور این پمپ ها دارای کلاس حفاظتی IP55 به جهت جلوگیری از نفوذ گرد و غبار و رطوبت است. همچنین برای استفاده در محیط های حساس و قابل اشتعال می توان از الکتروموتورهای ضد انفجار استفاده کرد. در دوزینگ پمپ های موتوری از گیربکس جهت کاهش دور و افزایش گشتاور استفاده می شود. این پمپ ها معمولا برای ظرفیت های بالا مورد استفاده قرار می گیرند.

انواع دوزینگ پمپ ها بر اساس مکانیزم تراکم سیال عبارتند از :

دوزینگ پمپ های دیافراگمی :

در دوزینگ پمپ های دیافراگمی شفت پمپ متصل به دیافراگم است که با حرکت رفت و برگشتی باعث انقباض و انبساط دیافراگم و در نتیجه مکش و تزریق سیال می شود. مدل های دیافراگمی دوزینگ پمپ ها بیشترین استفاده را در استخرهای شنا، سیستم های تصفیه آب و تزریق مواد شیمیایی و خورنده دارند. از مزایای این پمپ ها عدم تماس سیال با قطعات مکانیکی پمپ و در نتیجه عدم خوردگی و آسیب به آنها می باشد. در این پمپ ها تنها قسمت هد پمپ، دیافراگم و شیر های ورود و خروج پمپ با سیال در تماس هستند که بهترین انتخاب برای تزریق مواد سمی، شیمیایی یا خورنده می باشند. همچنین از دیگر مزایای آنها آبندی کامل توسط دیافراگم و عدم نشتی سیال به قسمت موتور یا محرک پمپ می باشد که برای اطمینان بیشتر می توان از مدل های دبل دیافراگم استفاده کرد. جنس دیافراگم دوزینگ پمپ ها متناسب با نوع سیال می تواند از تفلون PTFE، پیرکس Pyrex، سرامیک Ceramic یا فلز انتخاب شود.

دیافراگم دیسکی :

حرکت رفت و برگشتی پیستون در دوزینگ پمپ دیافراگم دیسکی به سیال هیدرولیک وارد شده و سبب حرکت دیافراگم به جلو و عقب می شود. به دلیل یکسان بودن فشار در دو طرف دیافراگم، تنشی در دیافراگم به وجود نمی آید. دیافراگم به واسطه دو صفحه که کانتور نامیده می شود، احاطه شده و در این محفظه رفت و برگشت می کند. سیال از طریق سوراخ هایی که روی این صفحات تعبیه شده به محفظه وارد می شود. حجم سیال هیدرولیک به واسطه شیرهای موجود کنترل می شود و همینطور شیر تخلیه اتوماتیک هوا به طور پیوسته هوای موجود در محفظه را تخلیه می کند. این طرح برای سیالات مشتعل و سمی و خورنده مناسب می باشد و برای سیالات اسلاری انتخاب مناسبی نمی باشد. حداکثر فشاری که می تواند تحمل کند 3500PSI و حداکثر دمای سیال 250 درجه فارنهایت می باشد.

دیافراگم با عملکرد بالا HPD :

این طرح هیدرولیک دیافراگم نیز نامیده می شود. عملکرد این طرح مانند دیافراگم دیسکی می باشد، با این تفاوت که سیال مستقیما با دیافراگم در ارتباط بوده و صفحه کانتوری حذف شده است. سیال هیدرولیک دیافراگم را تحریک کرده و باعث حرکت رفت و برگشتی دیافراگم می شود.

دیافراگم فلزی :

این طرح مانند دیگر دیافراگم ها می باشد، با این تفاوت که به جای دیافراگم تفلونی از یک آلیاژ فلزی مخصوص استفاده می شود که تحمل فشار های بالا را دارد. این طرح بیشتر در صنایع نفت و گاز مورد استفاده قرار می گیرد.

دوزینگ پمپ های پیستونی :

دوزینگ پمپ های پیستونی گونه ای از پمپ های جابجایی مثبت می باشند، بنابراین در هنگام کارکرد پمپ برای جلوگیری از آسیب به سیستم لوله کشی و قطعات پمپ به هیچ عنوان شیر خروجی پمپ ها نباید بسته باشد. همچنین می توان برای جلوگیری از ازدیاد فشار، شیر اطمینان با مسیر بای پس در خط خروجی پمپ طراحی کرد. از پمپ های پیستونی برای ایجاد ظرفیت های بالا استفاده می شود. مکانیزم مکش و تراکم در دوزینگ پمپ های پیستونی توسط حرکت خطی پیستون صورت می پذیرد. نیروی محرک در این دوزینگ پمپ ها معمولا بواسطه یک موتور الکتریکی تامین می شود که حرکت دورانی موتور توسط قسمت گیربکس، بادامک خارج از مرکز و شاتون به حرکت خطی تبدیل می شود. در این پمپ ها از رینگ های فلزی برای آب بندی میان محفظه تراکم و قسمت موتور استفاده می شود، همچنین در ورودی و خروجی پمپ، شیرهای توپی یک طرفه عمل آب بندی را انجام می دهند، برای اطمینان بیشتر می توان از دو شیر یک طرفه استفاده کرد. قسمت هد پمپ و پیستون معمولا از جنس استیل ضد زنگ می باشد. از دوزینگ پمپ های پیستونی در واحد های فرآیندی، نفت و گاز و پتروشیمی ها، صنایع ماشین سازی، سیستم های تصفیه آب و فاضلاب، واحد های داروسازی و صنایع غذایی و تولید نوشیدنی و غیره استفاده می شود. در شکل زیر نمونه ای از دوزینگ پمپ های پیستونی نمایش داده شده است.

دوزینگ پمپ های پلانجری :

مکانیزم پمپ های پلانجری و پیستونی همانند یکدیگر می باشد با این تفاوت که پلانجرها عمدتا دارای قطر باریک تر و طول بیشتری نسبت به پیستون می باشند و در مواردی که نیاز به کنترل دقیق دبی در حجم کم می باشد، کارایی بهتری دارند. کنترل دبی در این پمپ ها با تغییر کورس رفت و برگشت پلانجر قابل تنظیم است. به طور کلی از پمپ های پلانجری برای تزریق دبی های کم و فشارهای بالا استفاده می شود. در این پمپ ها محرک می تواند از نوع سلونوئیدی یا موتوری باشد که با حرکت خطی پلانجر عمل مکش و تراکم انجام می شود. آب بندی در پمپ های پلانجری با توجه به قطر باریک پلانجر توسط پکینگ صورت می گیرد و مکانیزم ساده ای دارد اما در پمپ های پیستونی نیاز به رینگ های فلزی آب بندی می باشد که استهلاک آنها در مقایسه با پمپ های پلانجری بیشتر است. برخی از کاربردهای دوزینگ پمپ های پلانجری شامل تزریق دقیق مواد شیمیایی، روغن کاری قطره ای قطعات مکانیکی کمپرسور ها و پمپ های رفت و برگشتی پیستون، رینگ و پکینگ آبندی می باشند. در شکل زیر نمونه ای از پمپ های پلانجری نمایش داده شده است. آب بندی این طرح از نوع پکینگی می باشد و برای سیالات آتش زا و سمی مناسب نمی باشد. سایش بین پیستون و پکینگ سبب افزایش نشتی می شود. برای جلوگیری از مشکلات نشتی، باید از طرح دیفراگمی دوزینگ پمپ ها استفاده کرد.

انواع شیر دوزینگ پمپ :

توپی تک

توپی دوبل

سوپاپی

در دوزینگ پمپ ها از شیر یک طرفه استفاده می شود. با توجه به دبی پمپ شیر انتخاب می شود. در سیالاتی که ناهمگن هستند انتخاب شیر های سوپاپی مناسب نمی باشد و در زمان پمپاز اسلاری و یا مایعاتی که الیاف بلندی دارند مد نظر باشند، از شیرهای توپی دوبل استفاده می شود.

نحوه انتخاب دوزینگ پمپ ها :

انتخاب متریال مناسب هد پمپ از جنس، پلی پروپیلن PP ، پی وی سی PVC  پلی ونیل کلراید، پلی ونیل فلوراید کاینار PVDF ، استنلس استیل SS 316L با توجه به نوع سیال شیمیایی، سمی، خورنده، قابل اشتعال یا ضد عفونی کننده

فشار تزریق و دبی مورد نیاز

دمای سیال

انتخاب پمپ از نوع موتور دار یا سلونوئیدی

کلاس حفاظتی مناسب پمپ با توجه به شرایط محل نصب

موقعیت نصب دوزینگ پمپ به صورت عمودی یا افقی

انتخاب قطعات مناسب برای کنترل تزریق و کنترل سطح مایع

برق مصرفی دوزینگ پمپ تک فاز، سه فاز، جریان ثابت یا متناوب

کاربرد های دوزینگ پمپ :

سیستم های تصفیه آب و فاضلاب، در سیستم های تصفیه آب ورودی به بویلرها و دیگهای بخار و تزریق مواد جهت تنظیم PH و جلوگیری در برابر خوردگی، هیپوکلریت سدیمNaocl  آب ژاول یا وایتکس جهت تجهیزات مصرفی در صنعت آب و درون خطوط لوله، گندزدایی آب، آلومینیوم سولفات، هیدروکسید سولفات آلومینیوم کلراید جهت انعقاد، آنتی اسکالانت، جهت جلوگیری از رسوب در سیستم های RO، اسیدها و مواد قلیایی برای کنترل PH، پرمنگنات پتاسیم برای از بین بردن منگنز و آهن، پلی فسفات جهت گرفتن سختی آب، Lime Milk شیر آهک جهت کنترل PH، بیوسولفات سدیم برای از بین بردن اکسیژن محلول در آب، جوش شیرین یا سودسوز آور، کاستیک هیدروکسید سدیم Castic or NAOH  جهت حذف سیانید و مواد فلزی محلول در آب و تنظیم PH، دوزینگ پمپ صنایع غذایی، دوزینگ پمپ صنایع نیشکر، دوزینگ پمپ صنایع شیمیایی و دوزینگ پمپ پتروشیمی، دوزینگ پمپ صنایع چوب و دوزینگ پمپ کاغذ، دوزینگ پمپ صنایع دارویی، دوزینگ پمپ صنایع غذایی

پمپ تزریق های کاربرد های فراوانی در اکثر صنایع ها دارد که با تزریق دقیق کار خود را انجام می دهد. از کاربرد های دوزینگ پمپ ها می توان به موارد زیر اشاره کرد.

صنایع غذایی

ضد عفونی آب فرآیند

کاربردهای صنعتی شیمیایی

غذا و نوشیدنی

تمیز کردن در محل

اولترافیلتراسیون

آبیاری

ضد عفونی و تنظیم

صنایع شیمیایی و پتروشیمی