משאבת ביוב טבולה היא סוג של מוצר משאבה המחובר למנוע ופועל במקביל מתחת למים. בהשוואה למשאבות ביוב אופקיות או אנכיות כלליות, למשאבות ביוב טבולות יש את היתרונות הבאים:
1. מבנה קומפקטי וטביעת רגל קטנה. משאבות ביוב טבולות ניתנות להתקנה ישירה במיכלי ביוב עקב פעולתן התת מימית, ללא צורך בבניית חדרי משאבות ייעודיים להתקנת משאבות ומכונות, מה שיכול לחסוך בעלויות קרקע ותשתיות רבות.
2. התקנה ותחזוקה קלה. משאבות ביוב טבולות קטנות ניתנות להתקנה חופשית, בעוד משאבות ביוב טבולות גדולות מצוידות בדרך כלל בהתקני צימוד אוטומטיים להתקנה אוטומטית, מה שהופך את ההתקנה והתחזוקה לנוחות למדי.
3. זמן פעולה רציף ארוך. משאבות ביוב טבולות, בשל המשאבה והמנוע הקואקסיאלי שלהן, הציר הקצר והרכיבים המסתובבים קלים, נושאות עומסים רדיאליים קטנים יחסית על מסביהן ובעלות תוחלת חיים ארוכה בהרבה מהמשאבות הרגילות.
4. אין בעיות כגון נזקי קוויטציה או הזרקת מים. במיוחד הנקודה האחרונה הביאה נוחות רבה למפעילים.
5. רעש רטט נמוך, עליית טמפרטורת מנוע נמוכה, וללא זיהום לסביבה.
בדיוק בגלל היתרונות שלעיל, משאבות ביוב טבולות זכו להערכה רבה יותר והשתמשו בהן במגוון רחב יותר, החל מעצם הובלת מים נקיים ועד ליכולת כעת להוביל סוגים שונים של ביוב ביתי, שפכים תעשייתיים, ניקוז אתרי בנייה, הזנה נוזלית, וְכֵן הָלְאָה.
הוא ממלא תפקיד חשוב מאוד בתעשיות שונות כמו הנדסה עירונית, תעשייה, בתי חולים, בנייה, מסעדות ובנייה של שומרי מים.
אבל הכל מתחלק לשני חלקים, והנושא הקריטי ביותר עבור משאבות ביוב טבולות הוא נושא ההיתכנות, כי השימוש במשאבות ביוב טבולות הוא מתחת למים; המדיום המועבר הוא תערובת של נוזלים המכילים חומרים מוצקים; המשאבה קרובה מאוד למנוע; המשאבה מסודרת בצורה אנכית, ומשקל הרכיבים המסתובבים נמצא באותו כיוון של לחץ המים שנושא האימפלר. נושאים אלו הופכים את הדרישות לאיטום, כושר נשיאת המנוע, סידור המיסבים והבחירה של משאבות ביוב טבולות גבוהות יותר מאלה של משאבות ביוב כלליות.
על מנת לשפר את חיי השירות של משאבות ביוב טבולות, רוב היצרנים בארץ ובחו"ל עובדים כיום על מערכות מיגון משאבות, שיכולות להתריע ולהיכבות באופן אוטומטי לצורך תחזוקה במקרה של נזילת משאבה, עומס יתר, התחממות יתר ותקלות נוספות. אך אנו מאמינים כי יש צורך להתקין מערכת הגנה במשאבות ביוב טבולות, אשר יכולה להגן ביעילות על הפעולה הבטוחה של המשאבה החשמלית.
אבל זה לא הנושא המרכזי, מערכת ההגנה היא רק אמצעי מתקן לאחר תקלה במשאבה, שזו גישה פסיבית יחסית. המפתח לבעיה צריך להיות להתחיל מהשורש ולפתור ביסודיות את הבעיות של איטום משאבות, עומס ועוד. זוהי גישה פרואקטיבית יותר. לכן, יישמנו את טכנולוגיית האיטום ההידרודינמית של האימפלר המשני ואת טכנולוגיית התכנון ללא עומס יתר של המשאבה על משאבת הביוב הטבולה, תוך שיפור משמעותי באמינות האיטום ויכולת נשיאת העומס של המשאבה, והארכת חיי השירות של המשאבה. .
1, יישום של טכנולוגיית איטום הידרודינמית עבור אימפלר משני
החותם הדינמי של נוזל האימפלר המשני מתייחס להתקנה של אימפלר פתוח בכיוון ההפוך של אותו ציר ליד לוחית הכיסוי האחורית של אימפלר המשאבה. כאשר המשאבה פועלת, האימפלר המשני מסתובב יחד עם ציר המשאבה, וגם הנוזל באימפלר המשני מסתובב. הנוזל המסתובב יוצר כוח צנטריפוגלי כלפי חוץ, שמצד אחד מתנגד לנוזל הזורם לעבר האטם המכני ומפחית את הלחץ באטם המכני. מצד שני, הוא מונע מחלקיקים מוצקים בתווך להיכנס לזוג החיכוך של החותם המכני, מפחית את הבלאי של בלוק השחזה של החותם המכני ומאריך את חיי השירות שלו.
בנוסף לאיטום, האימפלר המשני יכול גם להפחית את הכוח הצירי. במשאבות ביוב טבולות, הכוח הצירי מורכב בעיקר מכוח הפרש הלחץ של הנוזל הפועל על האימפלר וכוח המשיכה של החלק המסתובב כולו. כיוון שני הכוחות הללו זהה, והכוח הנוצר הוא סכום שני הכוחות. ניתן לראות כי תחת פרמטרי ביצועים זהים, הכוח הצירי של משאבת הביוב הטבולה גדול מזה של משאבה אופקית טיפוסית, וקושי האיזון קשה יותר מזה של משאבה אנכית. אז במשאבות ביוב טבולות, הסיבה לכך שמיסבים נפגעים בקלות קשורה קשר הדוק גם לכוח הצירי הגדול.
אם מותקן אימפלר משני, כיוון כוח הפרש הלחץ שמפעיל הנוזל על האימפלר המשני מנוגד לכוח המשולב של שני הכוחות, מה שיכול לקזז חלק מהכוח הצירי ולהאריך את חיי המיסב. עם זאת, יש גם חיסרון לשימוש במערכת איטום אימפלרים משניים, שהוא שחלק מהאנרגיה נצרך על האימפלר המשני, בדרך כלל בסביבות 3%. עם זאת, כל עוד העיצוב סביר, ניתן למזער את ההפסד הזה.
2, יישום של טכנולוגיית עיצוב ללא עומס יתר עבור משאבות
במשאבה צנטריפוגלית טיפוסית, ההספק תמיד עולה עם עליית קצב הזרימה, כלומר, עקומת הכוח היא עקומה שעולה עם עליית קצב הזרימה. הדבר מהווה בעיה לשימוש במשאבה: כאשר המשאבה פועלת בנקודת ההפעלה המתוכננת, באופן כללי, הספק המשאבה קטן מההספק הנקוב של המנוע, והשימוש במשאבה זו בטוח; אך כאשר ראש המשאבה יורד, קצב הזרימה יגדל (כפי שניתן לראות מעקומת הביצועים של המשאבה), וגם ההספק יגדל בהתאם.
כאשר קצב הזרימה חורג מנקודת הפעולה המתכננת ומגיע לערך מסוים, הספק המבוא של המשאבה עלול לעלות על ההספק הנקוב של המנוע, ולגרום למנוע לעומס יתר ולצריבה. כאשר המנוע עמוס יתר על המידה, מערכת ההגנה תופעל כדי לעצור את סיבוב המשאבה; או שמערכת ההגנה נכשלת והמנוע נשרף.
המצב בו ראש המשאבה נמוך מראש נקודת ההפעלה העיצובית, נתקל לעתים קרובות בפועל. מצב אחד הוא שבבחירת המשאבה, ראש המשאבה גבוה מדי, אך בשימוש בפועל, ראש המשאבה מצטמצם; מצב נוסף הוא שקשה לקבוע את נקודת הפעולה של המשאבה במהלך השימוש, במילים אחרות, יש צורך להתאים את קצב הזרימה של המשאבה לעיתים קרובות; יש גם מצב שבו יש צורך להעביר את המשאבה לעיתים קרובות לשימוש. שלושת המצבים הללו עלולים להעמיס על המשאבה ולהשפיע על השימושיות שלה. ניתן לומר כי עבור משאבות ללא מאפייני ראש מלא (כולל משאבות ביוב טבולות), טווח השימוש בהן יהיה מוגבל מאוד.
מה שנקרא מאפיין ראש מלא (הידוע גם כמאפיין ללא עומס יתר) מתייחס לקצב האיטי מאוד שבו עקומת הכוח עולה עם עליית קצב הזרימה. באופן אידיאלי, כאשר קצב הזרימה מגיע לערך מסוים, ההספק לא רק שלא עולה שוב, אלא גם יורד. במילים אחרות, עקומת הכוח היא עקומה עם גיבנת. אם זה המקרה, כל עוד אנו בוחרים ערך הספק גבוה מעט מנקודת הדבשת של ההספק הנקוב של המנוע, אז בכל הטווח מקצב זרימה 0 לקצב זרימה מקסימלי, לא משנה באיזו נקודת פעולה אתה פועל בשעה, הספק המשאבה לא יעלה על הספק המנוע ויגרום לעומס יתר של המשאבה. עבור משאבות עם ביצועים אלה, גם הבחירה וגם השימוש יהיו מאוד נוחים ואמינים בנוסף, הספק המנוע לא צריך להיות גבוה מדי, מה שיכול לחסוך עלויות ציוד ניכרות.