المضخات الطاردة المركزية متعددة المراحل: البنية الأساسية، خصائص الأداء، السلاسل الشائعة

تمثل المضخات الطاردة المركزية متعددة المراحل فئةً مهمةً من المضخات الطاردة المركزية ذات الدوارات. ومن خلال توصيل عدة دوارات في سلسلة على طول عمود المضخة، فإنها تحقق تراكمًا تدريجيًا للضغط في الوسط، مما يتيح إنتاجًا لارتفاع الرأس يفوق بكثير إنتاج المضخات الطاردة المركزية أحادية المرحلة. وتُستخدم على نطاق واسع في تطبيقات النقل ذات الضغط العالي. ويغطي الشرح التالي أربعة أبعاد: البنية الأساسية، خصائص الأداء، السلسلة الشائعة، ومعايير الاختيار:
الهيكل الأساسي
تشمل المكونات الأساسية للمضخة الطاردة المركزية متعددة المراحل المكره، وعمود المضخة، والريش التوجيهية، وغلاف المضخة، وجهاز التوازن المحوري.
الدفّاعات: تُوصَل دفّاعتان أو أكثر في سلسلة على نفس عمود المضخة، وتُعدّ المكونات الأساسية لضغط الوسط. وكلما زاد عدد الدفّاعات، ارتفع الرأس الكلي.
ريش التوجيه: تُصنَّف هذه المكونات على أنها ريش توجيه شعاعية أو محورية، وتقوم بتدفق السائل المنبثق من الدافعة السابقة نحو مدخل الدافعة التالية بشكل سلس، مما يقلل من الفقد الهيدروليكي إلى أدنى حد.
جهاز التوازن المحوري: نظرًا للقوى المحورية التراكمية الناتجة عن مكررات متعددة، فإن قرص التوازن أو الأسطوانة التوازنية ضروري لمعاكسة الدفع المحوري، مما يمنع حركة العمود وتآكل المحمل.
غلاف المضخة: عادةً ما تستخدم المضخات الأفقية متعددة المراحل أغلفة مجزأة (أقسام أمامية ووسطى وخلفية) لتسهيل الفك والصيانة. أما المضخات العمودية متعددة المراحل فغالبًا ما تتميز بأغلفة من قطعة واحدة، مما يقلل إلى أدنى حد من متطلبات مساحة الأرضية.
خصائص الأداء
الرأس العالي: الرأس الكلي ≈ رأس المكره ذات المرحلة الواحدة × عدد مراحل المكره. تحقق الطُرز القياسية رؤوسًا تتراوح بين 50 و1800 متر، مما يلبي متطلبات الضغط العالي مثل تصريف الآبار العميقة وتزويد المياه للمباني الشاهقة.
معدل التدفق المعتدل: تتراوح معدلات التدفق عادةً بين 5 و720 م³/ساعة. نظرًا للقيود المتعلقة بتكوين سلسلة الدوّار، فإن النماذج ذات التدفق العالي أقل شيوعًا، مما يجعلها مناسبة بشكل أفضل للتطبيقات ذات «الرأس العالي والتدفق المتوسط».
التشغيل المستقر: مزوّدة بأجهزة موازنة محورية ومحامل دقيقة، تُظهر هذه المضخات مستويات منخفضة من الاهتزاز والضجيج. مع ذلك، فإن تعقيدها الهيكلي يفوق تعقيد المضخات ذات المرحلة الواحدة، كما أن متطلبات الختم بين المراحل شديدة الدقة.
خصائص الكفاءة: نظرًا لتسربات بين المراحل والخسائر الهيدروليكية، فإن الكفاءة الكلية تكون أقل قليلًا من كفاءة المضخات الطاردة المركزية ذات المرحلة الواحدة التي لها معايير مماثلة. ويصبح تدهور الكفاءة أكثر وضوحًا مع زيادة عدد مراحل الدافع.