واحدهای پمپ بشکه ای: راهنمای کامل خریدار و اپراتور

واحد پمپ بشکه ای عملی ترین راه برای انتقال مایعات چسبناک یا خطرناک از درام است.

واحد پمپ بشکه ای - که به آن پمپ درام نیز می گویند - یک سیستم انتقال سیال مستقل است که برای استخراج مایعات از بشکه ها، درام ها، ظروف فله متوسط (IBC) و مخازن بدون کج کردن، تخلیه یا سیفون دستی ظرف طراحی شده است. واحد پمپ بشکه ای صحیح زمان انتقال را 60 تا 80 درصد در مقایسه با تخلیه دستی کاهش می دهد ، در حالی که به طور همزمان خطر نشت، آسیب کارگران و آلودگی محصول را کاهش می دهد.

این واحدها تجهیزات استاندارد در سراسر فرآوری شیمیایی، تولید مواد غذایی و آشامیدنی، تولید دارو، کشاورزی و کارگاه های خودرو هستند. اجزای اصلی همیشه یکسان هستند - یک موتور یا واحد محرک، یک لوله پمپ وارد شده در درام، یک شیلنگ تخلیه، و یک نازل کنترل جریان - اما مواد، انواع موتور و مکانیسم پمپ بسته به سیال منتقل شده و محیط کار به طور قابل توجهی متفاوت است.

درک این تفاوت ها قبل از خرید ضروری است. یک ناهماهنگ واحد پمپ بشکه ای - مواد اشتباه برای مواد شیمیایی، موتور اشتباه برای یک منطقه خطرناک، یا سرعت جریان اشتباه برای ویسکوزیته - یا به سرعت خراب می شوند یا خطر ایمنی جدی ایجاد می کنند.

چگونه یک واحد پمپ بشکه ای کار می کند

اصل عملکرد یک واحد پمپ بشکه ای ساده است. لوله پمپ - معمولاً 1000 میلی متر یا 1200 میلی متر طول دارد تا به کف یک درام استاندارد 200 لیتری برسد - از طریق دهانه بانگ به داخل ظرف پایین می آید. یک موتور متصل به بالای لوله، یک روتور یا پروانه را در انتهای پایینی لوله به حرکت در می آورد و مکشی ایجاد می کند که مایع را از طریق لوله به سمت بالا می کشد و از طریق یک درگاه تخلیه در بالا به بیرون می کشد.

مکانیسم پمپ در داخل لوله میزان جریان، حداکثر ویسکوزیته ای که واحد می تواند تحمل کند و نوع مایعاتی که می تواند ایمن حرکت کند را تعیین می کند. سه مکانیسم پمپ بر بازار تسلط دارند:

• پمپ های پروانه گریز از مرکز: برای سیالات نازک و کم ویسکوزیته مانند آب، روغن های سبک و حلال ها مناسب است. آنها نرخ جریان بالایی را ارائه می دهند - معمولاً 40 تا 200 لیتر در دقیقه - اما عملکرد به شدت بالاتر از 500 سانتی پویز (cP) کاهش می یابد.
• پمپ های پیچی غیرمرکز (حفره پیشرونده): ویسکوزیته های مایعات نازک تا 20000 cP یا بالاتر را کنترل کنید و آنها را برای عسل، چسب ها، رزین ها و خمیرها مناسب می کند. نرخ جریان بدون توجه به تغییرات ویسکوزیته پایین تر است اما بسیار سازگار است.
• پمپ های دنده ای: جریان دقیق و کم ضربان برای سیالات با ویسکوزیته متوسط ارائه دهید. معمولاً در کاربردهای روغن روانکاری و سیالات هیدرولیک که دوز اندازه گیری شده اهمیت دارد، استفاده می شود.

موتور همیشه بالای سیال قرار می‌گیرد و مکانیزم محرک را از محصول در حال انتقال دور نگه می‌دارد - یک ویژگی طراحی که تمیز کردن و سرویس موتور را بدون آلوده کردن مایع نیز ساده می‌کند.

انواع موتور و زمانی که هر کدام انتخاب مناسبی است

واحد محرک حیاتی ترین تصمیم انتخاب برای یک واحد پمپ بشکه ای است. سازگاری با محیط عملیاتی، منبع تغذیه موجود، و الزامات نظارتی برای مکان های خطرناک را تعیین می کند.

موتورهای الکتریکی (تک فاز و سه فاز)

واحدهای پمپ بشکه ای الکتریکی رایج ترین انتخاب برای کاربردهای صنعتی داخلی هستند که در آن برق اصلی در دسترس است و جو انفجاری وجود ندارد. موتورهای تک فاز 110 ولت یا 230 ولت برای مصارف کارگاهی و تجاری سبک استاندارد هستند. موتورهای سه فاز در محیط های تولید با چرخه کاری بالا به دلیل کارایی و دمای کار پایین تر ترجیح داده می شوند. واحدهای الکتریکی معمولاً قبل از نیاز به دوره استراحت به مدت 30 تا 60 دقیقه به طور مداوم کار می کنند اگرچه مدل های سنگین با حفاظت حرارتی می توانند چرخه های طولانی مدت را تحمل کنند.

موتورهای الکتریکی دارای رتبه بندی ATEX و ضد انفجار

هنگام انتقال حلال های قابل اشتعال، الکل ها، سوخت ها یا مایعات دیگر با نقطه اشتعال کمتر از 60 درجه سانتیگراد، یک موتور الکتریکی استاندارد خطر اشتعال ایجاد می کند. موتورهای دارای گواهینامه ATEX (در بازارهای اتحادیه اروپا) و موتورهای ضد انفجار فهرست UL (در آمریکای شمالی) از محفظه های مهر و موم شده و مهندسی سرکوب جرقه برای حذف منابع احتراق استفاده می کنند. اینها در مناطق طبقه بندی شده منطقه 1 و منطقه 2 تحت دستورالعمل اتحادیه اروپا 2014/34/EU غیرقابل مذاکره هستند. انتخاب یک موتور بدون گواهی در این محیط ها یک نقض انطباق و یک خطر ایمنی حاد است.

موتورهای پنوماتیک (هوا محور).

واحدهای پمپ بشکه ای با هوای فشرده ذاتاً در اتمسفرهای قابل اشتعال ایمن هستند زیرا هیچ جرقه الکتریکی تولید نمی کنند. آنها همچنین برای محیط های مرطوب یا شستشو که تجهیزات الکتریکی نیاز به اقدامات حفاظتی گسترده ای دارند بسیار مناسب هستند. موازنه این است که موتورهای پنوماتیک به یک منبع هوای فشرده معمولاً 4 تا 6 بار نیاز دارند و حجم هوای قابل توجهی - حدود 200 تا 400 لیتر در دقیقه با سرعت نامی - مصرف می کنند که هزینه های عملیاتی را در مقایسه با جایگزین های الکتریکی افزایش می دهد.

موتورهای باطری

واحدهای پمپ بشکه‌ای شارژی که توسط بسته‌های باتری لیتیوم یونی تغذیه می‌شوند، در دهه گذشته به میزان قابل توجهی در دسترس بوده‌اند. آنها برای استفاده در میدان، مکان های ذخیره از راه دور، یا امکاناتی که در آن کابل های برق از طریق یک انبار، خطر سفر را ایجاد می کند، مناسب هستند. واحدهایی که با باتری کار می‌کنند معمولاً به نرخ جریان کمتر و زمان‌های کار مداوم کوتاه‌تر محدود می‌شوند. اکثر واحدهای باتری 18 ولت یا 20 ولت، 15 تا 40 لیتر در دقیقه را به مدت 30 تا 45 دقیقه در هر بار شارژ تحویل می دهند. - آنها را برای استفاده متناوب بهتر از کاربردهای تولید مداوم مناسب می کند.

مواد خیس شده: چرا سازگاری شیمیایی انتخاب لوله پمپ را تعیین می کند

لوله پمپ، روتور، مهر و موم و شیلنگ تخلیه مستقیماً با سیال در حال انتقال تماس دارند. هر جزء در این مسیر سیال باید از نظر شیمیایی با محصول سازگار باشد - الزامی که گزینه های بیشتری را نسبت به آنچه که اکثر خریداران پیش بینی می کنند را کنار می گذارد.

رایج ترین مواد لوله و مشخصات کاربردی معمول آنها عبارتند از:

• پلی پروپیلن (PP): در برابر طیف وسیعی از اسیدها، بازها و مایعات مبتنی بر آب مقاوم است. مناسب برای کودها، مواد پاک کننده و کاربردهای غذایی. برای اسیدهای اکسید کننده قوی یا حلال های معطر مناسب نیست.
• پلی وینیل کلراید (PVC): مقاومت شیمیایی گسترده ای را با هزینه کمتر ارائه می دهد. معمولا برای شوینده ها، اسیدهای ملایم و محلول های آبی استفاده می شود. با کتون ها و استرها اجتناب کنید.
• پلی وینیلیدین فلوراید (PVDF): در برابر مواد شیمیایی تهاجمی از جمله اسیدهای غلیظ، هالوژن ها و هیدروکربن های معطر بسیار مقاوم است. ماده انتخابی برای کاربردهای پردازش شیمیایی. لوله های PVDF معمولاً 3 تا 5× بالاتر از معادل های پلی پروپیلن قیمت دارند. ، اما اغلب تنها گزینه ایمن برای سیالات بسیار خورنده هستند.
• فولاد ضد زنگ (316 لیتر): استاندارد برای برنامه های غذایی، نوشیدنی و دارویی که در آن بهداشت، تمیزی و سازگاری CIP (تمیز در محل) اولویت دارند. همچنین در برنامه های انتقال دمای بالا تا 130 درجه سانتی گراد استفاده می شود.
• آلومینیوم: برای روغن های معدنی، روان کننده ها و هیدروکربن های غیر خورنده استفاده می شود. سبک تر از فولاد ضد زنگ اما برای محصولات مبتنی بر آب یا اسیدی مناسب نیست.

مواد مهر و موم - معمولاً NBR، EPDM، FKM (Viton) یا PTFE - نیز باید با سیال مطابقت داشته باشند. مهر و موم FKM گسترده ترین گزینه سازگاری برای خدمات حلال و شیمیایی است، در حالی که EPDM برای آب، بخار و بسیاری از کاربردهای درجه غذایی مناسب است. مهر و موم های نامتناسب ظرف چند روز پس از تماس با مایع ناسازگار متورم، ترک خورده یا حل می شوند که منجر به نشت و آلودگی می شود.

ویسکوزیته کمترین برآورد در انتخاب پمپ بشکه ای است

مشخصات نرخ جریان ذکر شده در برگه اطلاعات پمپ بشکه تقریباً همیشه با آب اندازه گیری می شود (ویسکوزیته 1 cP). در عمل، بیشتر سیالات صنعتی به طور قابل توجهی ضخیم تر هستند و نرخ تحویل واقعی پمپ کمتر خواهد بود - گاهی اوقات به طور چشمگیری.

به عنوان یک مرجع کلی، سیالات صنعتی رایج در طیف وسیعی از ویسکوزیته قرار می گیرند:

• آب: 1 سی پی
• روغن ماشین سبک: 20-100 cP
• سیال هیدرولیک: 15-100 cP
• روغن موتور (SAE 30): 100-200 cP
• گلیسیرین: 1000-1500 cP
• عسل: 2000-10000 cP
• چسب و رزین: 10000-50000 cP

یک پمپ پروانه گریز از مرکز با سرعت 80 لیتر در دقیقه با آب ممکن است تنها 20 تا 30 لیتر در دقیقه با روغن 200 cP تولید کند و ممکن است به طور کامل بالای 1000 cP پر نشود. برای سیالات بالای 1000 cP، پمپ پیچی غیرعادی تقریبا همیشه انتخاب صحیحی است . برای محصولات به خصوص چسبناک - خمیرها، ژل‌ها و امولسیون‌های غلیظ شده - گرم کردن محتویات درام برای کاهش ویسکوزیته قبل از انتقال، یک تکنیک تولید رایج است که در کنار یک واحد پمپ بشکه‌ای حفره پیشرونده استفاده می‌شود.

سازگاری درام و IBC: تطبیق واحد با کانتینر

واحدهای پمپ بشکه ای به گونه ای طراحی شده اند که در دهانه های بانگ استاندارد موجود در درام های فولادی و پلاستیکی قرار بگیرند. بیشتر درام ها از استاندارد 2 اینچی NPT یا BSP bung 2 اینچی پیروی می کنند و تقریباً همه واحدهای پمپ بشکه ای با آداپتوری برای جا دادن هر دو عرضه می شوند. با این حال، چندین فاکتور سازگاری قبل از نصب شایسته توجه است:

ارتفاع درام و طول لوله

درام های فولادی استاندارد 200 لیتری (55 گالن) تقریباً 880 تا 900 میلی متر ارتفاع دارند. لوله های پمپ مشخص شده به طول 1000 میلی متر به روتور اجازه می دهد تا برای بازیابی محصول تقریباً کامل به پایه درام برسد. هنگام استفاده از ظروف کوتاهتر - درام های 30 لیتری یا 60 لیتری - یک لوله کوتاهتر یا یک مدل با طول قابل تنظیم از نشستن روتور در کف ظرف و سایش زودرس جلوگیری می کند.

سازگاری IBC Tote

ظروف فله متوسط معمولاً 1000 لیتر گنجایش دارند و دهانه بالایی دارند - معمولاً یک درب با قطر 150 یا 200 میلی متر. واحدهای پمپ بشکه ای که برای IBC ها طراحی شده اند دارای لوله های بلندتر (1200-1500 میلی متر)، قطر لوله پمپ گسترده تر و موتورهای با ظرفیت بالاتر برای مطابقت با حجم سیال بزرگتر هستند. انتقال یک IBC کامل 1000 لیتری با پمپ درام 200 لیتری کم حجم می تواند 4 تا 6 ساعت طول بکشد. - در مقایسه با 45 تا 90 دقیقه با یک واحد پمپ IBC با اندازه مناسب.

سیستم تهویه بسته

همانطور که مایع از یک درام مهر و موم شده پمپ می شود، خلاء در داخل ظرف ایجاد می شود مگر اینکه هوا بتواند برای جایگزینی حجم خارج شده وارد شود. اکثر واحدهای پمپ بشکه ای دارای یک آداپتور بانگ یکپارچه با یک سوراخ دریچه هستند که اجازه ورود هوا را می دهد. برای مواد شیمیایی فرار یا بدبو، یک خط دریچه حلقه بسته که به یک فیلتر کربن فعال هدایت می شود یا به ظرف دریافت کننده باز می گردد، از انتشار دود جلوگیری می کند - یک ملاحظات مهم برای ایمنی کارگران و رعایت مقررات.

مراحل نصب برای عملیات ایمن و کارآمد

نصب صحیح یک واحد پمپ بشکه ای فقط چند دقیقه طول می کشد، اما باید به روشی انجام شود تا از ریختن، آسیب موتور یا آسیب شخصی جلوگیری شود. روش استاندارد این است:

1. اطمینان حاصل کنید که مواد لوله پمپ، نوع آب بندی و رتبه بندی موتور برای سیال در حال انتقال و طبقه بندی منطقه مناسب است.
2. شیلنگ تخلیه و نازل را به خروجی پمپ وصل کنید و مطمئن شوید که همه اتصالات محکم هستند و مواد شلنگ با سیال سازگار است.
3. لوله پمپ را در دهانه درام قرار دهید و آداپتور بانگ را با دست محکم کنید. بیش از حد سفت نکنید - این می تواند رزوه های پلاستیکی بر روی درام های HDPE را ترک کند.
4. برای مایعات قابل اشتعال، قبل از روشن کردن موتور، یک سیم اتصال آنتی استاتیک را بین درام و ظرف گیرنده وصل کنید.
5. قبل از راه اندازی موتور، نازل تخلیه را در ظرف گیرنده قرار دهید. هرگز پمپ را با نازل باز به هوا روشن نکنید.
6. موتور را روشن کنید و بررسی کنید که جریان در 15 تا 30 ثانیه شروع شود. در صورت عدم وجود جریان، بررسی کنید که درام محصول کافی داشته باشد و لوله کاملاً در آب فرو رفته باشد.
7. هنگامی که درام خالی است، موتور را قبل از بیرون کشیدن لوله خاموش کنید تا پمپ خشک نشود و به روتور یا پروانه آسیب نرساند.

خشک کردن واحد پمپ بشکه ای تنها شایع ترین علت خرابی زودرس است. مهر و موم های مکانیکی و روتورهای پلاستیکی را می توان در کمتر از 30 تا 60 ثانیه کارکرد خشک از بین برد. با سرعت کامل موتور

تعمیر و نگهداری معمولی که عمر سرویس پمپ را افزایش می دهد

یک واحد پمپ بشکه ای که به طور منظم تمیز، بازرسی و به درستی ذخیره می شود، دوام بیشتری از واحدی خواهد داشت که در محیط های صنعتی معمولی با ضریب سه تا پنج نادیده گرفته شده است. نیازهای نگهداری بر اساس نوع سیال متفاوت است:

بعد از هر بار استفاده: شستشوی لوله پمپ

هر محصول باقی مانده در داخل لوله بسته به شیمی سیال خشک، کریستال، پلیمریزه یا اکسید می شود. شستشوی لوله پمپ بلافاصله پس از استفاده - با عبور یک حلال سازگار یا آب تمیز از طریق آن به مدت 30 تا 60 ثانیه - از تجمع آن جلوگیری می کند که جریان را محدود می کند و سایش روتور و آب بندی را تسریع می کند. برای تسهیلات چند محصولی، این مرحله همچنین از آلودگی متقاطع بین سیالات مختلف جلوگیری می کند.

بازرسی و تعویض دوره ای مهر و موم

مهر و موم اجزای مصرفی هستند. در صورت استفاده معمولی با سیالات سازگار، مهر و موم مکانیکی در واحد پمپ بشکه ای معمولاً 500 تا 1000 ساعت کار می کند قبل از اینکه نیاز به تعویض داشته باشد. نشتی قابل مشاهده در اطراف لوله پایین پمپ یا آداپتور بانگ، نشانگر اصلی خرابی یا خرابی آب‌بندها است. کیت های تعویض مهر و موم توسط اکثر سازندگان به طور جداگانه فروخته می شوند و می توانند بدون ابزار تخصصی در عرض 15 تا 30 دقیقه در محل نصب شوند.

تعمیر و نگهداری موتور و ذخیره سازی

سیم‌پیچ‌های موتور الکتریکی باید هنگام ذخیره‌سازی دستگاه خشک و عاری از بخارات شیمیایی باشند. خارج کردن موتور از لوله پمپ پس از استفاده و نگهداری آن به طور جداگانه در مکانی تمیز و خشک به طور قابل توجهی عمر موتور را در محیط های مرطوب یا خورنده افزایش می دهد. برای واحدهای پنوماتیک، روغن کاری دوره ای موتور هوا با چند قطره روغن ابزار پنوماتیک از طریق درگاه ورودی، از سایش پره ها جلوگیری می کند و سرعت ثابت را حفظ می کند.

بازرسی برنامه ریزی شده روتور و لوله

هر شش ماه - یا پس از هر رویدادی که شامل جریان خشک یا سیال ناسازگار باشد - لوله پمپ باید جدا شود و روتور، استاتور (برای پمپ‌های پیچی غیرمرکز) و پروانه (برای انواع گریز از مرکز) از نظر فرسایش، ترک خوردگی یا حمله شیمیایی به صورت بصری بازرسی شود. تعویض یک روتور فرسوده به طور فعال کسری از قیمت تعویض مجموعه کامل لوله پمپ پس از خرابی فاجعه بار هزینه دارد.

استانداردهای نظارتی و ایمنی حاکم بر واحدهای پمپ بشکه ای

واحدهای پمپ بشکه ای که در محیط های صنعتی استفاده می شوند باید با چندین چارچوب ایمنی همپوشانی بسته به کاربرد و جغرافیا مطابقت داشته باشند:

• دستورالعمل ATEX 2014/34/EU: بر تجهیزات مورد استفاده در جوهای انفجاری در سراسر کشورهای عضو اتحادیه اروپا نظارت می کند. واحدهای پمپ بشکه ای که برای استفاده با سیالات قابل اشتعال در نظر گرفته شده اند باید دارای گواهینامه ATEX با علامت های دسته بندی و گروهی مناسب باشند.
• OSHA 29 CFR 1910.106: استاندارد ایالات متحده برای جابجایی مایعات قابل اشتعال. برای جلوگیری از اشتعال تخلیه ساکن نیاز دارد که تجهیزات انتقال در مناطق مایع قابل اشتعال به هم متصل و زمین شوند.
• FDA 21 CFR و EC 1935/2004: برای تجهیزات تماس با مواد غذایی و تماس دارویی اعمال شود. واحدهای پمپ بشکه ای مورد استفاده در این صنایع باید از مواد تایید شده ساخته شده و قابلیت تمیزکاری معتبر را داشته باشند.
• REACH و RoHS: محدود کردن استفاده از مواد خطرناک در موادی که با غذا، آب آشامیدنی تماس می‌گیرند یا برای بازارهای تنظیم‌شده خاصی قرار دارند. اطمینان حاصل کنید که لوله پمپ و مواد آب بندی در هنگام تهیه منابع برای کاربردهای تنظیم شده مطابقت دارند.

اپراتورها باید اسناد - گواهی‌های انطباق، اعلامیه‌های مواد و سوابق تعمیر و نگهداری - را برای همه واحدهای پمپ بشکه‌ای مورد استفاده در محیط‌های تولیدی تنظیم‌شده حفظ کنند. در طول ممیزی ها، فقدان این مستندات به منزله عدم انطباق با استاندارد اساسی تلقی می شود.

کل هزینه مالکیت: نگاهی فراتر از قیمت خرید

قیمت خرید یک واحد پمپ بشکه ای از کمتر از 100 دلار برای یک مدل پایه با باتری تا بیش از 2000 دلار برای یک واحد پیچ غیرعادی فولاد ضد زنگ با گواهینامه ATEX با مهر و موم های درجه غذایی متغیر است. با این حال، قیمت خرید اغلب پیش بینی ضعیفی از هزینه کل در یک دوره عملیاتی سه تا پنج ساله است.

عوامل کلیدی که بر هزینه بلندمدت تأثیر می گذارند عبارتند از:

• فرکانس تعویض مهر و موم و روتور: یک پمپ ارزان قیمت با کیت های مهر و موم اختصاصی که هر کدام 80 دلار قیمت دارند و هر سه ماه یکبار نیاز به تعویض دارند، بیش از دو سال هزینه بیشتری نسبت به یک واحد با کیفیت بالاتر با سیل 30 دلاری که سالانه تعویض می شود، خواهد بود.
• نرخ بازیابی محصول: طراحی ضعیف پمپ که در هر تعویض 3 تا 5 لیتر محصول را در کف درام باقی می‌گذارد، مستقیماً منجر به از دست رفتن هزینه مواد می‌شود. بیش از 50 تغییر درام در سال، این کاهش حجم مرده می تواند از 5000 تا 10000 دلار در سال بیشتر شود برای مایعات با ارزش بالا مانند مواد شیمیایی ویژه یا روغن های درجه غذایی.
• مصرف انرژی: یک موتور بزرگ که با بار جزئی کار می کند، برق را هدر می دهد. تطبیق توان موتور با نیازهای جریان و ویسکوزیته واقعی، هزینه های عملیاتی را کاهش می دهد و عمر موتور را افزایش می دهد.
• هزینه خرابی: در تولید مداوم، خرابی غیرمنتظره پمپ که خط پرکن را به مدت چهار ساعت متوقف می کند، هزینه ای بسیار بیشتر از قیمت پمپ جایگزین دارد. در دسترس نگه داشتن مجموعه لوله پمپ یدکی یک روش استاندارد در محیط های با توان بالا است.