پمپ‌های صنعت نفت و گاز (API) چه فرقی با پمپ‌های صنعتی معمولی دارند؟   پمپ‌های مورد استفاده در صنایع نفت و گاز معمولاً طبق استانداردهای مؤسسه نفت آمریکا (API) ساخته می‌شوند. استاندارد API 610 پمپ‌های سانتریفیوژ، API 674 پمپ‌های پیستونی، API 676 پمپ‌های روتاری، API 685 پمپ‌های سانتریفیوژ بدون سیل و API 682 سیل های مکانیکی برای پمپ‌های سانتریفیوژ و روتاری را پوشش می‌دهد. به‌طور کلی، پمپ‌های تحت پوشش این استانداردها جوابگوی الزاماتی هستند که به چالش‌های این صنعت، مانند دما و فشار بالا و قابلیت اطمینان و ایمنی بالا، مربوط است. این موضوع باعث می‌شود که پمپ‌های طراحی شده مطابق با این استانداردها از پمپ‌های عمومی صنعتی هزینه بیشتری داشته باشند. به عنوان مثال، پمپ‌های سانتریفوژ تک مرحله‌ای معمولاً به صورت OH2 (تصویر ۱) و BB2 (تصویر ۲) طراحی می‌شوند که خط جدایش پوسته در آن ها شعاعی (radially split casing) است تا بتواند فشار بالا را آب بندی کند. از طرف دیگر اتصال پوسته به شاسی بجای پایه از وسط پوسته انجام شده است (centerline mounted) تا در شرایط افزایش دما گسترش حرارتی یکنواختی داشته باشد.

یک پمپ API از مدل OH مربوط به صنعت نفت و گاز (سمت راست) در مقایسه با یک پمپ صنعتی معمولی (چپ)

  یک نمونه پمپ BB2 صنعت نفت و گاز

موتورهای القایی رایج‌ترین محرک های پمپ هستند. موتورها، انرژی الکتریکی را به انرژی مکانیکی به شکل گشتاور و سرعت چرخش شفت تبدیل می‌کنند که به پمپ متصل شده و آن را به حرکت در می‌آورد. تصویر ۱ برخی از اجزای مهم ساختار موتور را نشان می دهد. انرژی الکتریکی (ولتاژ) به اتصالات سیم‌پیچ استاتور با فرکانس مشخص اعمال می‌شود که باعث می‌شود جریان از طریق سیم‌پیچ‌های استاتور عبور کرده و بر روتور اثر بگذارد. این عمل یک میدان مغناطیسی القایی ایجاد می‌کند که گشتاور ایجاد کرده و شفت را روی بلبرینگ های تعبیه شده می‌چرخاند.

پمپ مغناطیسی پمپی است که هیچ نوع آب بندی ندارد و گشتاور را از موتور به پمپ از طریق ساختار مغناطیسی (آهنربایی) که توسط یک پوسته نگهدارنده جدا شده است، منتقل می‌شود. ویژگی عدم نیاز به آب بند، به ویژه در کاربردهایی که نیاز به جلوگیری از نشت مایعات وجود دارد، بسیار مهم است. به عنوان مثال، در صنایع شیمیایی، جایی که مایعات ممکن است خطرناک یا سمی باشند، پمپ‌های مغناطیسی یک گزینه ایده‌آل هستند.   به عنوان مثال، در تصویر ۱، مقطع یک پمپ مغناطیسی نمایش داده شده است. در این تصویر، آیتم ۲۳۰ و ۲۳۲ نشان‌دهنده مغناطیس‌هایی هستند که پمپ را به حرکت در می‌آورند و آیتم 231 پوسته نگهدارنده است. به این ترتیب قطعه 232 که به شفت موتور متصل است قطعه 230 که به شفت پمپ متصل است را به چرخش در می آورد و به این ترتیب پروانه می چرخد. پوسته 231 قطعات داخلی پمپ و مایع پمپ شونده را در درون خود حبس می کند بدون این که نیازی به اتصال به شفت موتور وجود داشته باشد.  

هر دو اصطلاح درایو فرکانس متغیر (VFD) و درایو سرعت متغیر (VSD) در صنعت پمپ رایج هستند VFD و VSD هر دو سرعت یک پمپ را تغییر می‌دهند و گاهی اوقات ممکن است به یک فناوری مشابه اشاره کنند، اما در مواقع دیگر برای اشاره به فناوری‌های متفاوت استفاده می‌شوند. کمی گیج‌کننده است، مگه نه؟ ت تصویر 1: یک پمپ سانتریفوژ که موتور آن به کمک VFD کنترل می شود. یک VFD با تغییر دادن فرکانس و ولتاژ ورودی به یک موتور الکتریکی (معمولاً یک موتور القایی سه‌فاز)، سرعت موتور الکتریکی را تغییر داده و عملکرد پمپ را کنترل می کند. با کنترل و تغییر ولتاژ و فرکانس تأمین‌شده به موتوری که در حال استفاده است، می‌توان سرعت چرخش موتور را بالاتر یا پایین‌تر از سرعت نامی آن برد. البته در اکثر موارد، VFDها برای کاهش سرعت موتور زیر سرعت نامی آن استفاده می‌شوند. قبل از راه‌اندازی تجهیزات بالاتر از سرعت نامی، لازم است با تولیدکنندگان پمپ، موتور و VFD مشورت کنید. تصویر2: درایو سرعت متغیر؛ توربین بخار، موتور احتراق داخلی و کوپلینگ جریان گردابی VSD یک اصطلاح کلی‌تر است که شامل هر VFD، یا سیستمی می‌شود که می‌تواند سرعت ماشین یا موتوری را که به آن متصل است کنترل کند. دو مثال از درایورهایی که به‌طور ذاتی سرعت متغیر دارند، توربین بخار و موتور احتراق داخلی (تصویر ۲) هستند. انواع دیگری از درایوها نیز وجود دارند که بین موتور و پمپ نصب می‌شوند و تنها سرعت شفت پمپ را در حالی که موتور الکتریکی با سرعت کامل کار می‌کند، کاهش می‌دهند. دو مثال از این درایوها، کوپلینگ‌های جریان گردابی (تصویر ۲) و کوپلینگ‌های هیدرولیکی هستند.  

به‌طور مفهومی، دبی معیاری از حجم (معمولاً به واحدهای متر مکعب ، لیتر یا گالن) یا جرم (معمولاً به واحدهای کیلوگرم یا پوند) یک مایع در واحد زمان است.   در صنعت پمپ، دبی حجمی (معمولاً به واحد مترمکعب در ساعت) برای نمایش عملکرد یک پمپ استفاده می‌شود که معمولاً به کمک یک فلومتر (دبی سنج) اندازه گیری می شود که سرعت عبور سیال را اندازه گرفته و دبی حجمی را محاسبه می‌کند. اندازه‌گیری دبی حجمی می‌تواند به سادگی با اندازه‌گیری تغییر حجم سیال در یک منبع بزرگ در یک بازه زمانی مشخص باشد که نشان دنده دبی متوسط در این بازه زمانی خواهد بود. البته، فلومترهایی که دبی لحظه‌ای را در حین حرکت سیال در لوله اندازه می گیرند، مانند فلومترهای اریفیس یا ونتوری که بر مبنای اندازه گیری افت فشار کار می کنند. یا فلومترهای الکترومغناطیسی و  اولتراسونیک که هر کدام شرایط نصب و محدوده خطایی مخصوص به خود را دارند. یک نمونه فلومتر اولتراسونیک پرتابل با قابلیت نصب موقت خارج از خط لوله یک مدل فلومتر مغناطیسی که در خط خروجی پمپ نصب شده است

پمپ‌های تغذیه بویلر که در صنایع مختلف از جمله نیروگاه ها یا پتروشیمی ها استفاده می‌شوند، به دلیل نیاز به تولید هد (فشار) بالا، معمولاً چند طبقه و بین یاتاقانی (multistage between bearing) هستند. در طراحی چندطبقه، اگر پروانه ها همگی در یک جهت باشند نیروی محوری بوجود آمده روی پروانه ها با یکدیگر جمع شده و باعث ایجاد یک نیروی محوری بزرگ خواهد شد که نیاز به طرحی برای محدود کردن آن می باشد. در طراحی روتور این نوع پمپ ها، چیدمان پروانه‌ها می­تواند بصورت روبروی یکدیگر باشد تا نیروی محوری حاصل از پروانه ها خنثی شده و بار محوری کلی روی شفت و بیرینگ ها کاهش یابد. با این حال، هنوز نیروی محوری باقی‌مانده‌ای وجود دارد که باید آن را خنثی کرد. تصویر 1: طراحی پروانه ها بصورت متقابل برای خنثی کردن نیروی محوری بالانس درام یا بالانس پیستون روشی برای متعادل‌کردن نیروی محوری است که در پمپ های سانتریفوژ طبقاتی استفاده می‌شود. در روش استفاده از بالانس درام (تصویر 2) پشت آخرین پروانه فضایی ایجاد شده که به قسمت مکش اولین پروانه راه پیدا کرده و در نتیجه کم فشار است. نیروی ایجاد شده روی بالانس درام (که روی شفت نصب شده است) خلاف جهت نیروی محوری پروانه ها بوده و آن را محدود می کند. برای کم کردن نشتی از سمت پرفشار بالانس درام به سمت کم فشار آن، از کم کردن فاصله و ایجاد یک لقی محدود در جهت شعاعی استفاده شده است. عدم وجود لقی در جهت محوری، حساسیت را به جابجایی محوری شفت، کم می کند. اگر چه این طراحی دارای نشتی و برگشت جریان به مکش پمپ می باشد، اما تحمل بیشتری در برابر راه اندازی و توقف پمپ و سایر شرایط گذرا دارد. تصویر 2: بالانس درام بالانس دیسک (تصویر 3) قابلیت خنثی کردن نیروهای محوری در دبی های مختلف پمپاژ را داراست. این امر از طریق کنترل دبی نشتی  و در نتیجه فشار در محفظه دارای لقی محوری متغیر انجام می شود. شفت تحت اثر نیروی محوری اندکی جابجا می شود و بسته به مقدار این جابجایی، لقی بالانس دیسک تغییر خواهد کرد. به این ترتیب  خنثی‌کردن نیروی محوری بصورت خودکار انجام شده و بر مبنای نیروی محوری و در نتیجه لقی بالانس دیسک تنظیم می شود. این روش نشتی داخلی کمتری ایجاد کرده و نسبت به بالانس درام مقدار نیروی بیشتری را جبران  می‌کند. با این حال، به دلیل وجود لقی  کم، این طراحی مستعد سایش و آسیب در مواقع عملیاتی گذرا (راه اندازی و توقف) است. تصویر 3: بالانس دیسک