पंप सक्शन पाइपिंग

सेंट्रीफ्यूगल पंपों में सक्शन पाइपिंग

पंपों में होने वाली खराबियाँ कई प्लांटों के लिए सीधी लागत होती हैं, और पंप की प्लांट में भूमिका के अनुसार, उत्पादन रुकने का कारण बनने वाली कोई भी खराबी दूसरी और कहीं बड़ी आर्थिक हानि पैदा करती है। चूँकि ये खराबियाँ पंप में होती हैं, इसलिए मुख्य ध्यान हमेशा पंप पर ही जाता है। लेकिन कई मामलों में समस्याओं का मूल कारण पंप की पाइपिंग संरचना होती है। आज हमने एक लेख लिखा है कि पंप पाइपिंग कैसी होनी चाहिए, पाइपिंग में की गई गलतियों का पंप पर क्या प्रभाव पड़ता है और इन गलतियों को कैसे रोका जा सकता है।

1. पर्याप्त NPSH मान सुनिश्चित करें

NPSH आज बहुत चर्चित विषय है, जिस पर कई अलग-अलग प्लेटफ़ॉर्म पर काफ़ी सामग्री उपलब्ध है। इसलिए इस लेख में NPSH का विस्तार से अध्ययन करने के बजाय, NPSH के पंप पाइपिंग पर प्रभावों की बात करना और संक्षेप में NPSH का परिचय देना पर्याप्त होगा।

सेंट्रीफ्यूगल पंपों में, पंप के कैविटेशन के बिना सुचारु रूप से चलने के लिए यह आवश्यक है कि पंप इम्पेलर तक पहुँचने वाला द्रव एक निश्चित दबाव पर हो। इस आवश्यक दबाव को हम NPSHp (पंप) या NPSHr (required) कहते हैं। साथ ही, हमारी पाइपिंग संरचना और ऑपरेटिंग परिस्थितियों के कारण पंप में प्रवेश करने वाले द्रव को हम एक निश्चित दबाव उपलब्ध करा पाते हैं। इस दबाव को हम NPSHm (उपलब्ध) या NPSHa (available) कहते हैं।

इसलिए, ऊपर बताई गई पंप की सुचारु कार्य-स्थिति के लिए NPSHm>NPSHp की शर्त पूरी होनी चाहिए। अन्यथा पंप में कैविटेशन होगा और पंप के पार्ट्स को क्षति पहुँचेगी।

पंप के लिए आवश्यक NPSHp मान पंप निर्माताओं की ज़िम्मेदारी है, और वे पंप डिज़ाइन में विभिन्न संशोधन और सुधार करके इस मान को यथासंभव न्यूनतम रखने का प्रयास करते हैं। लेकिन उपयोग में चल रहे किसी मौजूदा पंप का NPSHp मान घटाना बहुत कठिन और महँगा होता है, और आमतौर पर इसके लिए बहुत कम दक्षता वाले उपायों की आवश्यकता होती है। इसलिए NPSHp मान घटाने की कोशिश करने के बजाय NPSHm मान बढ़ाना अधिक आसान और कहीं कम खर्चीला होगा।

2. घर्षण हानि कम करें

घर्षण हानि ऊपर बताए गए NPSHm मान को घटाएगी और हमारी ऊर्जा लागत को भी बढ़ाएगी। इसलिए अन्य सभी सिस्टमों की तरह पंप सिस्टम में भी सक्शन और डिस्चार्ज, दोनों ओर घर्षण को न्यूनतम रखना अत्यंत महत्वपूर्ण है।

घर्षण को न्यूनतम रखने के लिए, सबसे पहले ऐसे मटीरियल और तकनीकी विशेषताओं वाले पाइपिंग घटक चुने जाने चाहिए जो प्रवाह को न्यूनतम प्रतिरोध दें। उपयोग होने वाले उपकरणों और मटीरियल का घर्षण गुणांक (द्रव जितनी अनुमति दे) कम होना चाहिए और उन्हें इस प्रकार लगाया जाना चाहिए कि पाइपिंग की डायनेमिक्स बाधित न हो। साथ ही, पंप इनलेट तक पहुँचने के लिए द्रव को जितना लंबा रास्ता तय करना होगा, घर्षण हानि के रूप में व्यर्थ जाने वाली ऊर्जा भी उतनी ही अधिक होगी। इसलिए पंप को उस स्रोत के यथासंभव निकट होना चाहिए जहाँ से वह सक्शन करता है। अंत में, पंप में प्रवेश करने वाले द्रव का वेग 1,5m/s से अधिक न होना सक्शन में अतिरिक्त घर्षण हानि को रोकेगा, क्योंकि द्रव का वेग बढ़ने के साथ पाइपलाइन और उपकरणों में होने वाली घर्षण हानि भी बढ़ती है।

3. एल्बो (बेंड)

एल्बो पाइपिंग सिस्टम के ऐसे घटक हैं, जिनका उपयोग हम द्रव की दिशा को अलग-अलग कोणों पर बदलने के लिए करते हैं। लेकिन दिशा का यह बदलाव द्रव की आंतरिक डायनेमिक्स में भी परिवर्तन लाता है और द्रव अनियमित रूप में बहने लगता है। आज विभिन्न सिमुलेशन और फ्लो एनालिसिस से हम जानते हैं कि एल्बो से गुज़रने वाला द्रव अनियमित प्रवाह बनाकर टर्बुलेंस पैदा करता है और पंप इम्पेलर को क्षति पहुँचाकर वाइब्रेशन का कारण बनता है। इम्पेलर की क्षति के अलावा पंप में होने वाला वाइब्रेशन पंप बेयरिंग और शाफ्ट सील को भी प्रभावित करेगा और इन बिंदुओं पर भी समस्याएँ पैदा करेगा।

इस स्थिति से बचने के लिए यह सुनिश्चित करना आवश्यक है कि पंप में प्रवेश करने वाला द्रव व्यवस्थित (समान) प्रवाह में हो। ऐसे में, यदि संभव हो, तो पाइपिंग में एल्बो का उपयोग न करना प्राथमिकता है। लेकिन यदि कई सिस्टमों की तरह एल्बो का उपयोग करना ही पड़े, तो पंप इनलेट पर यह व्यवस्थित प्रवाह प्राप्त करने के लिए एल्बो के बाद पंप इनलेट तक सक्शन पाइप व्यास के न्यूनतम 5 और अधिकतम 10 गुना लंबाई की सीधी पाइपलाइन लगानी चाहिए। इस प्रकार एल्बो से निकलने वाला द्रव इस लाइन में अपना प्रवाह व्यवस्थित कर लेगा और पंप में कोई समस्या पैदा नहीं करेगा।

4. पंप में द्रव जाना चाहिए, हवा नहीं!

पाइपिंग की संरचना के कारण पाइपलाइनों के कुछ ऊँचे (पीक) बिंदु ऐसी जगहें बनाते हैं, जहाँ पाइपिंग में प्रवेश करने वाली गैसें जमा हो सकती हैं। इन जगहों में जमा गैसों का एक साथ या अलग-अलग समय पर पंप में प्रवेश करना, पंप के भीतर दबाव अंतर के कारण कैविटेशन प्रभाव पैदा करता है और द्रव के संपर्क में आने वाले सभी पार्ट्स को क्षति पहुँचा सकता है। साथ ही, इन पॉकेट्स में समय के साथ हवा की मात्रा बढ़ने और जमा होने से द्रव का प्रवाह सीमित हो जाता है और पंप पर्याप्त सक्शन नहीं कर पाता। यह स्थिति भी पंप के सेवा-जीवन को कम करती है और खराबियों का कारण बनती है।

पाइपिंग में हवा की मात्रा को शून्य तक लाना संभव नहीं है, लेकिन उसे कम से कम ऐसे स्तर तक लाया जा सकता है जो हमारे लिए समस्या पैदा न करे। सबसे पहले, पाइपिंग पूरी होने पर लाइन के अंदर पहले से ही हवा भरी होती है। पाइपिंग में द्रव भेजने से पहले इस हवा को पूरी तरह निकालना अनिवार्य है। इसी प्रकार, सक्रिय रूप से उपयोग हो रहे सिस्टम में वाल्व और विभिन्न उपकरणों की गतिविधियों तथा द्रव में उतार-चढ़ाव से आंशिक निम्न दबाव बन सकते हैं। ये निम्न दबाव उन द्रवों में, जिनमें बहुत कम मात्रा में ही सही, घुली हुई हवा होती है, हवा के अलग होकर (वाष्पीकृत होकर) फिर से पाइपिंग के ऊँचे बिंदुओं पर जमा होने का कारण बनते हैं। इस हवा को भी नियमित अंतराल पर सिस्टम से बाहर निकालना आवश्यक है।

एयर पॉकेट्स से बचने के लिए सबसे पहले पाइपिंग में यथासंभव कम ऊँचे (पीक) बिंदु छोड़ने चाहिए। आवश्यकता होने पर ये ऊँचाइयाँ, पाइपिंग की लंबाई कुछ बढ़ाकर, कम कोण वाले ढलानों से बनाई जा सकती हैं। एक अन्य उपाय यह है कि पाइपिंग में विशेष रूप से उन बिंदुओं पर, जहाँ ढलान तेज़ी से बढ़ती या घटती है, एयर रिलीज़ वाल्व लगाए जाएँ। इस प्रकार आवश्यकता होने पर इन वाल्वों के माध्यम से पाइपिंग की हवा निकाली जा सकती है। अंत में, पंप सक्शन पर एयर पॉकेट को रोकने के लिए हमेशा एक्सेंट्रिक रिड्यूसर का उपयोग करना चाहिए और सक्शन पाइप को पंप की ओर ऊपर उठती ढलान में लगाना चाहिए।

5. पंप, पाइपिंग के लिए सपोर्ट पॉइंट नहीं है।

दुर्भाग्य से कई प्लांटों में पंप पाइपिंग को सही ढंग से सपोर्ट नहीं किया जाता। कुछ मामलों में तो पंपों को ही पाइपिंग के सपोर्ट के रूप में इस्तेमाल किया जाता है। लेकिन इसके पंप पर काफ़ी नकारात्मक परिणाम हो सकते हैं।

पंप ऐसी मशीनें हैं, जो द्रवों को एक बिंदु से दूसरे बिंदु तक ट्रांसफर करने के लिए बनाई गई हैं। चूँकि पंप द्रव पर दबाव अंतर पैदा करके यह ट्रांसफर करता है, इसलिए उत्पन्न दबाव से पंप स्वयं भी प्रभावित होता है और पार्ट्स पर रेडियल व एक्सियल बल उत्पन्न होते हैं। पंप का डिज़ाइन और उपयोग किए गए मटीरियल इस प्रकार बनाए जाते हैं कि वे इन बलों को सह सकें और नियमित रखरखाव के साथ पूरे जीवनकाल में पंप बिना किसी समस्या के अपना कार्य कर सके। लेकिन यदि पंप पाइपिंग को पर्याप्त सपोर्ट न दिया जाए और पाइपिंग का पूरा भार तथा समय-समय पर उत्पन्न होने वाले तनाव पंप पर आ जाएँ, तो पंप अनुमान से कहीं अधिक बल के तहत द्रव ट्रांसफर करने की कोशिश करता है। इसी प्रकार, यदि पाइपिंग ठीक से अलाइन न हो और पाइपिंग घटकों को एक-दूसरे से “ज़बरदस्ती” जोड़ा गया हो, तो पाइपिंग इस ज़ोर को भी पंप फ़्लैंज तक पहुँचाएगी और पंप फिर से बाहरी बल के तहत चलने की कोशिश करेगा।

पंप पर लगने वाले ये बाहरी बल पंप में वाइब्रेशन, शोरयुक्त संचालन और बार-बार खराबी का कारण बनते हैं। परिणामस्वरूप पंप का जीवनकाल काफ़ी कम हो जाता है और रखरखाव लागत बढ़ जाती है। विशेष रूप से उच्च तापमान वाले द्रवों की लाइनों में पाइपिंग का फैलना और सिकुड़ना ऊर्ध्वाधर और क्षैतिज, दोनों दिशाओं में रुक-रुक कर भार उत्पन्न करता है। ऐसे द्रवों वाले सिस्टमों में पाइपिंग को निश्चित रूप से अलग से सपोर्ट दिया जाना चाहिए, साथ ही पंप के सक्शन और डिस्चार्ज फ़्लैंज पर पाइपिंग भार को सोखने वाले एक्सपैंशन जॉइंट (कम्पेंसेटर) लगाए जाने चाहिए।

6. निष्कर्ष

• NPSH मानों की जाँच करें और NPSHm मान को ऊँचा रखें।
• पंप को उस स्रोत के यथासंभव निकट रखें जहाँ से वह सक्शन करता है।
• सक्शन में द्रव के वेग को 1,5m/s से अधिक न होने दें।
• सक्शन और डिस्चार्ज पाइप के व्यास सही निर्धारित करें।

• जहाँ तक संभव हो, एल्बो से बचें।
• यदि एल्बो का उपयोग अनिवार्य हो, तो एल्बो के बाद पंप इनलेट तक सक्शन पाइपलाइन (व्यास) के न्यूनतम 5 गुना लंबाई की सीधी लाइन सुनिश्चित करें।
• पाइपिंग में यथासंभव कम ऊँचे (पीक) बिंदु बनाएँ।
• पाइपिंग में जहाँ ढलान तेज़ी से बढ़ती या घटती है, उन बिंदुओं पर एयर रिलीज़ वाल्व लगाएँ।
• पंप सक्शन पाइपिंग में हमेशा एक्सेंट्रिक रिड्यूसर का उपयोग करें।
• सुनिश्चित करें कि पंप का सक्शन पाइप पंप इनलेट तक ऊपर उठती ढलान के साथ आए।
• पंप की सक्शन और डिस्चार्ज पाइपिंग को पंप से अलग, बाहरी रूप से सपोर्ट दें।
• सुनिश्चित करें कि पंप पाइपिंग अलाइन है और पार्ट्स की असेंबली के दौरान उन पर ज़ोर नहीं डाला गया है।
• विशेष रूप से उच्च तापमान वाले द्रवों के सिस्टम में पंप फ़्लैंज पर एक्सपैंशन जॉइंट (कम्पेंसेटर) का उपयोग करें।