● مقدمه
در حال حاضر بهره برداری از ایستگاه های پمپاژ در سامانه های آبیاری تحت فشار عمدتا با استفاده از پمپ دور ثابت انجام می شود. ثابت بودن دور و روشهای کنترلی محدود مرتبط با آن، منجر به کاهش انعطاف پذیری دربهره برداری سامانه های آبیاری شده است.
بدیهی است که عملکرد نامناسب ایستگاه پمپاژ در یک سامانه آبیاری تحت فشار از نظر فنی و عدم تناسب دبی و فشار جریان در طی دوره بهره برداری با مقدار واقعی موردنیاز، باعث مصرف بی مورد انرژی، کاهش بازده، فرسودگی تجهیزات و تحمیل هزینه های اقتصادی خواهد شد. از اینرو تطبیق شرایط بهره برداری در یک سامانه آبیاری تحت فشار، با شرایط ایستگاه پمپاژ امری ضروری است. با رشد فناوری و به‌کارگیری روشهای جديد در مديريت ايستگاه پمپاژ اين امكان وجود دارد كه نه تنها در مصرف انرژي صرفه جوئی شود بلكه از استهلاك شديد الكتروپمپها نیز جلوگيري و ضمن دستیابی به عملكرد بهتر ایستگاه های پمپاژ، طول عمر آنها نيز افزايش يابد.
قابلیت داشتن دورهای مختلف در یک ایستگاه پمپاژ و تبدیل یك پمپ دور ثابت به یك پمپ چند دور با سرعتهای دلخواه، امكان ایجاد فشار ثابت و یا امکان تطبیق با شرایط مختلف بهره برداری در یک سامانه آبیاری تحت فشار را فراهم می آورد، طراحی و بهره برداری اغلب ایستگاههای پمپاژ در سامانه های آبیاری در ایران، بر اساس کارکرد پمپ با دور ثابت صورت گرفته است و هنوز منافع استفاده از پمپهای دور متغیر برای طراحان و بهره برداران، حداقل در بخش کشاورزی، به طور کامل نمایان نشده است .
●دلايل به كارگيری پمپ دور متغير در سامانه های آبياری
در محاسبات متداول مهندسي، طراحي ايستگاه های پمپاژ با استفاده از نمودارهاي منحني مشخصه پمپها، منحني مشخصه سامانه و با در نظر گرفتن اين مسئله كه سيستم در حالت پايدار است صورت مي گيرد.
اين در حالی است كه سامانه های انتقال سيال متأثر از عوامل ديناميكي بسياري نظير شرايط متفاوت بهره برداری، موقعيت ايستگاه های پمپاژ و تعداد پمپ های در حال كار است (ويسی و شمشادی، 1387) از سوی ديگر متغير بودن فشار و دبی مورد نياز (نقطه كار )در محل ايستگاه پمپاژ با توجه به الگوی كشت، مساحت اراضی در حال بهره برداری، تغييرات نياز آبی در طول دوره فصل رشد، عدم تطابق ساعات آبياری كشتهای گوناگون و تعداد آب پاشهای فعال از ديگر مشكلات عمده در بهره برداری ايستگاههای پمپاژ در سامانه های آبياری می باشد.
برای رفع اين مشكل به طور معمول در بهره برداری از ايستگاههای پمپاژ روشهايی مانند شير كنترل، افزايش تعداد پمپها و استفاده از كنار گذر به كار گرفته شده است (نيك منش و زمان1386) بعضی از اين روش ها با معايبی همچون اتلاف انرژی بالا در دامنه تغييرات زياد دبی، محدود بودن دامنه عملكرد و فاصله گرفتن نقطه كاری پمپ از نقطه بهينه كاركرد، همراه می باشند. به طور مثال در صورتی كه فقط از يك پمپ استفاده شود، براي كاهش دبي سيال از طريق بستن شيرفلكه مقاومت هيدروليكي مسير سيال افزايش يافته و اصطكاك ايجاد شده در مسير سيال باعث اتلاف انرژي آن خواهد شد. همچنين با مسدود كردن مسير حركت سيال باعث باقي ماندن سيال در محفظه پمپ شده كه منجر به گردش بيهوده سيال در آن خواهد شد. بنابراين در زماني كه به دبي كمتر و در نتيجه به انرژي كمتري نياز است، انرژي مازاد توسط سيستم تلف مي شود.
●قابليت های پمپ دور متغير در سامانه های آبياری تحت فشار
داشتن دورهای مختلف موتور در يك ايستگاه پمپاژ و تبديل يك موتور دور ثابت به يك موتور با سرعت های دلخواه، امكان تطبيق با شرايط مختلف بهره برداری در يك سامانه آبياری تحت فشار را فراهم خواهد نمود.
در روشهای معمول بهره برداری وقتي پمپ در سرعت ثابت كار مي كند، دبی خروجي با استفاده از شيرها، كنترل شده و موتور صرف نظر از مقدار خروجي در نزديكي بار كامل كار كرده كه اين روش بهره برداری باعث اتلاف انرژي زيادي توسط مسدود كننده ها می شود. از سوی ديگر گزينه های مرسوم جهت تغيير عملكرد منحنی پمپ نظير تراش و يا تعويض پروانه پمپ، شير خفه كن، كنارگذر كردن جريان، توانايی كنترل لحظه به لحظه پمپ ها در پاسخ به متغيرهاي موجود را نخواهد داشت (نيكمنش و زمانی138) پمپ های دور متغير اغلب به عنوان يك جايگزين در صرفه جوئی مصارف انرژی در مقايسه با ساير روشهای كنترلی (شیر خفه كن و يا كنارگذر) پيشنهاد شده است و تأثيرگذاری آنها در كنترل جريان، شديداً وابسته به منحنی مشخصه پمپ (منحنی H-Q) و مشخصات منحنی سامانه است (Gibson,1994) درايوها با ايجاد تغيير فركانس ورودی در الكتروپمپ ها، علاوه بر تثبيت فشار در ايستگاه پمپاژ، يكی از مهمترين سامانه هايی است كه به صورت هوشمند اين قابليت را دارا است تا با تغييرات دبی، فشار كاركرد شبكه را مطابق منحنی كه از قبل برای سيستم تعريف شده است، تغيير دهند. نكته حائز اهميت در بهره برداری با پمپ دور متغير آن است كه مهمترين مزيت اين روش، افزايش قابليت برنامه ريزی و خودكار سازی سامانه، كاهش صدمات مكانيكی و هيدروليكی در مقايسه با ساير روشهای بهره برداری است و مباحث صرفه جوئی انرژی، به ويژه با توجه به تعرفه های برق كشاورزی در درجه دوم اهميت قرار خواهند گرفت.
شكل زیر نمايی از ايستگاه پمپاژ آب كشاورزی را نشان داده كه با پمپ های دور متغير مورد بهره برداری قرار گرفته است، پمپ های این ایستگاه پمپاژ از سری WKL پمپ های پمپیران می باشد.
نتیجه گیری
تغییرات نیاز آبی در طول دوره رشد، اختلاف ارتفاع در نقاط آبگیری، عدم تطابق ساعات آبیاری، تغییر الگوی کشت و سایر عوامل محیطی دیگر باعث شده عملکرد ایستگاههای پمپاژ، متأثر از عوامل دینامیکی متعددی باشد. از این رو کارکرد ایستگاههای پمپاژ عموما دینامیکی یا به عبارتی وابسته به زمان است. از سوی دیگر عملکرد یک ایستگاه پمپاژ علاوه بر موارد مذکور، تحت تأثیر پارامترهايی از جمله بازده پمپ و اجزاي وابسته، حد بالایی که سیستم براي آن طراحی شده، محدوده کنترل بازده پمپ، تغییرات بازده پمپ در اثر نوع بهره برداری خواهد بود.
با توجه به سیاستگذاری طرح تجمیع در ایجاد شبکه های آبیاری تحت فشار یکپارچه، لزوم بررسی قابلیت فنی و اقتصادی پمپهای دور متغیر امری ضروری به نظر میرسد. این تجهیزات به دلیل ماهیت عملکرد خود انقطاع دورهای پمپ و محدودیت دورهای پمپ را برطرف نموده و امکان بهره برداری از ایستگاه پمپاژ با طیفی از دور پمپهای مختلف را فراهم می کند.
این تغییر دور پمپ قابلیت تطبیق پذیری ایستگاه پمپاژ با تغییرات دینامیک بهره برداری را در بازه وسیع تری نسبت به پمپ دور ثابت، فراهم خواهد نمود. هرچند در کاربرد و توصیه این روش بهره برداری عوامل متعددی همچون نوع کشت، سطوح کشت، نحوه جانمائی شبکه، به ویژه شرایط توپوگرافی، نحوه مدیریت سامانه و محدوده تغییرات بازده پمپ، بسیار مؤثر است و یک رویکرد کلی به استفاده و یا عدم استفاده از این روش بهره برداری را نمی توان به کار برد.
منابع:
Wikipedia.org
Pumpiran.co
فصل نامه های پمپیران
