دراسة تطبيقية لأنظمة حث الماء بالضغط السلبي في الإنتاج الصناعي

يعتمد المبدأ الأساسي لنظام تحريض الماء بضغط سلبي على استخدام مضخة تفريغ (مثل مضخة تفريغ حلقية مائية) لسحب الهواء من المضخة وخط أنابيب مدخلها، مما يُحدث حالة فراغ (ضغط سلبي) أقل من الضغط الجوي. وبفضل هذا الفرق في الضغط، يُدفع الماء من المصدر (مثل بركة أو نهر) إلى المضخة، مُكملاً بذلك عملية تحضيرها. بمجرد امتلاء المضخة بالماء، تبدأ المضخة الرئيسية (مثل مضخة ذات غلاف منفصل أو مضخة طرد مركزي) بالعمل بشكل طبيعي وتنقل السائل.

وفيما يلي تطبيقاتها المحددة ومزاياها ومكوناتها الرئيسية في الإنتاج الصناعي:

I. مجالات التطبيق الأساسية

تحل أنظمة تحريض الماء بالضغط السلبي المشكلة الحرجة المتمثلة في عدم قدرة المضخات (وخاصة المضخات الطاردة المركزية) على التحضير الذاتي، مما يجعلها لا غنى عنها في العديد من السيناريوهات الصناعية التي تتطلب نقل المياه من نقطة منخفضة إلى نقطة أعلى أو لمسافات طويلة.

1. الحفاظ على المياه ومرافق المياه: استخراج المياه من الأنهار والبحيرات والخزانات ونقلها إلى محطات التنقية. تُستخدم في محطات الرفع لرفع المياه المتراكمة أو مياه الصرف الصحي من المناطق المنخفضة إلى خطوط الأنابيب الرئيسية الأعلى لنقلها إلى محطات معالجة مياه الصرف الصحي.

2. الصناعات الكيميائية والبترولية: نقل مياه العمليات، أو مياه التبريد، أو بعض المواد الخام الكيميائية السائلة من خزانات التخزين، أو أوعية التفاعل، أو الأحواض.

3. صناعة الطاقة (محطات الطاقة الحرارية/النووية): أنظمة التحضير بالضغط السلبي هي المعيار لبدء تشغيل مضخات المياه الدائرية الكبيرة. تستخدم لنقل مخاليط الخبث/الرماد والماء.

4. الصناعات التعدينية والمعدنية

5. الري والزراعة على نطاق واسع

الثاني. المكونات الرئيسية للنظام

يشتمل نظام تحريض الماء بالضغط السلبي عادةً على ما يلي:

١. المضخة الرئيسية: تتولى مهمة نقل المياه الأساسية، وغالبًا ما تكون مضخة عالية التدفق ذات شفط مزدوج مقسمة أو مضخة طرد مركزي. تفتقر هذه المضخة إلى خاصية التحضير الذاتي.

٢. مضخة التفريغ: جوهر النظام، تُستخدم لاستخراج الهواء وتوليد التفريغ. تُعد مضخات التفريغ الحلقية المائية شائعة الاستخدام بشكل خاص نظرًا لقدرتها الكبيرة على معالجة الهواء، وبنيتها البسيطة، وسلاسة تشغيلها (حلقة مانعة للتسرب، بدون احتكاك معدني).

3. فاصل الهواء والماء: يتم تركيبه عند مخرج مضخة التفريغ لفصل الهواء والماء المنقولين في سائل العمل في مضخة التفريغ، مما يحمي المضخة ويحسن الكفاءة.

٤. خزانة التحكم الكهربائية (E-مجلس الوزراء): تُعدّ بمثابة العقل المدبر للنظام، حيث تُؤتمت عملية التحضير بأكملها.

1) يتحكم تلقائيًا في بدء وإيقاف مضخة التفريغ.

2) مراقبة الضغط داخل المضخة والأنابيب عبر أجهزة استشعار الفراغ (مفاتيح الفراغ) لتحديد ما إذا كان التحضير قد اكتمل.

3) يتم تشغيل المضخة الرئيسية تلقائيًا وإيقاف مضخة التفريغ بمجرد نجاح التحضير.

4) يوفر حماية من الأخطاء لقضايا مثل التحميل الزائد وفقدان الطور والتسريبات.

ثالثًا: المزايا والأهمية

1. تمكين التحضير الذاتي لمضخات الطرد المركزي: يحل الضعف الأكثر أهمية في مضخات الطرد المركزي، ويحرر تطبيقها من قيود موقع التثبيت (أي، يجب أن يكون أسفل مستوى السائل).

2. الأتمتة والموثوقية العالية: يتيح نظام التحكم التشغيل التلقائي بالكامل، مما يلغي التحضير اليدوي ويمنع تشغيل المضخة بشكل جاف والتلف بسبب الخطأ البشري، مما يعزز بشكل كبير من موثوقية النظام وسلامته.

3. يحمي المضخة الرئيسية: يضمن أن تكون المضخة الرئيسية مليئة بالماء قبل بدء التشغيل، مما يمنع التشغيل الجاف بشكل فعال، مما يتجنب الأعطال الشديدة مثل احتراق الختم وتلف المحمل، وبالتالي إطالة عمر المضخة الرئيسية.

4. تحسين الكفاءة: يؤدي تكوين الفراغ السريع إلى تقصير وقت بدء تشغيل المضخة، مما يحسن الكفاءة التشغيلية الشاملة، خاصة في التطبيقات التي تتطلب دورات بدء وإيقاف متكررة.

5. المرونة: يمكن تصميم النظام في تكوين "one-ل-كثيردددد، حيث تخدم مجموعة واحدة من معدات التحضير الفراغي مضخات رئيسية متعددة، مما يوفر الاستثمار والمساحة.