مضخة التدفق الشعاعي (تُعرف أيضًا بمضخة الطرد المركزي) هي مضخة سرعة حيث تقوم الدوَّارة بإزاحة كميات متفاوتة من الماء لكل دورة اعتمادًا على سرعة الدوران، والتي ترمي الماء للخارج بزوايا قائمة على العمود. تُعد هذه المضخة مفيدة لجميع مراحل الطوارئ.السرعة أو المسافة التي يقطعها شيء ما بمرور الوقت.

تعمل مضخات التدفق الشعاعي عن طريق دفع الماء نحو الحافة الخارجية للدوَّارة، حيث يتم التقاط التفريغ بواسطة غلاف المضخة ويتم تحويل الطاقة الحركية إلى طاقة ضغط قبل مغادرة المضخة. عندما يحدث هذا، يتم إنشاء منطقة ضغط سلبي عند مدخل حجرة المضخة، والتي بدورها تسحب الماء إليها. يمكن تشغيل هذه المضخات بالكهرباء (الشبكة أو الطاقة الشمسية) أو مباشرة بواسطة محركات الديزل/ البنزين، ويمكن وضعها على مستوى الأرض (مضخات شفط) أو غاطسة.

اعتبارات التصميم

يمكن أن تعمل مضخات التدفق الشعاعي على نطاق من الأعماق يصل إلى حوالي 400 متر، مع معدلات تدفق تصل إلى 280,000 لتر/ ساعة عند الرؤوس السفلية. بشكل عام، تُعد جيدة لمتطلبات التدفق الأعلى، إذ تزداد كفاءتها الميكانيكية مع زيادة التدفقات. بالنسبة لمضخات بئر التنقيب، يتم تثبيت صمام غير رجعي بشكل عام بعد الدوارات. يتمثل أحد الاعتبارات المهمة في تصميم مضخات ال سرعة في أن تدفق المياه يمكن أن يختلف اختلافًا كبيرًا مع الاختلافات في الرأس، مما يعني أن هناك حاجة إلى تصميم دقيق لتلبية متطلبات التدفق. يستلزم ذلك إنشاء منحنى نظام بناءً على الارتفاع الكلي الذي يجب نقل المياه إليه بالإضافة إلى أي فقد إضافي للطاقة (الاحتكاك) في الماسورة بسرعات ضخ مختلفة (راجع S.7 ). بناءً على ذلك، يتم اختيار مضخة حيث يتقاطع منحنى المضخة مع منحنى النظام بمعدل التدفق المطلوب. يجب أن تكون نقاط تشغيل المضخة فعالة أيضًا. يمكن أن تتسبب المضخة التي تعمل بمعدل تدفق غير فعال في حدوث مشكلات متعددة تقلل من عمر المضخة (على سبيل المثال، البلى على السدادات والمحامل، أو التجويف). يجب أن يتطابق اختيار المضخة أيضًا مع مصدر الكهرباء في الموقع (أحادي أو ثلاثي الطور). إذا تم تشغيل هذا النوع من المضخات باستخدام الطاقة الشمسية، فستكون هناك حاجة إلى محرك متغير التردد (VFD، وفقًا لاختصاره بالإنجليزية) (راجع S.10 ). لذلك فإن البحث عن الخبرة الصحيحة في المضخة أمر ضروري لضمان اختيار المضخة بكفاءة.

تتوفّر مضخات ال دوّارة الأحادية (أحادية الطور)، حيث يتم تحديد رأس تشغيل المضخة حسب نوع ال دوّارة وال سرعة. عند الحاجة إلى الضخ إلى رؤوس أعلى، (على سبيل المثال في آبار التنقيب)، يجوز دمج العديد من الدوَّارات في سلسلة داخل مضخة واحدة (يُطلق عليها مُتعددة المراحل)، ويجوز أيضًا ربط المضخات أحادية المرحلة بسلسلة لمضاعفة رأس منحنى المضخة. من الممكن أيضًا إعداد المضخات بالتوازي، مع ضخ اثنتين أو أكثر في ماسورة واحدة. يتضاعف عندئذ تدفق منحنى المضخة، ما يزيد من الكم الذي سيتدفق اعتمادًا على المكان الذي يتقاطع فيه مع منحنى النظام. تحتوي مضخات آبار التنقيب على محرك يقع أسفل مدخل الماء، ويتم تبريد المحرك بقدرٍ من التدفق الذي يتجاوز المحرك. عند عدم حدوث ذلك (على سبيل المثال، المصافي السفلية في بئر التنقيب أو بئر ذات قطر كبير)، ينبغي استخدام غطاء لتوجيه المياه أولًا إلى ما بعد المحرك.

تُستخدم مضخات شفط التدفق الشعاعي التي تقترن مباشرةً على زلاقة بمحرك احتراق غالبًا كمضخة للأغراض العامة في حالات الطوارئ. أما تلك المضخات، فيوجد حد أقصى لارتفاع الماء الذي يرتفع إليه في الماسورة اعتمادًا على الضغط الجوي، والذي يختلف باختلاف الارتفاع (راجع A.2 ). تشمل الاعتبارات الأخرى لتصميم مضخات الشفط الآلية ضمان الحفاظ على ضغط كافٍ في منفذ الشفط لمنع التآكل المُبكر في المضخة بسبب التجويف (راجع A.5 ).

المواد والمستلزمات

تشمل المواد والمستلزمات اللازمة لمراحل المضخة، ومحرك المضخة أو المحرك، و مأخذ رئيسي صاعد (ربمّا تكون مواد مختلفة، ولكن يُستخدم الحديد المُجلفن غالبًا).

القابلية للتطبيق

تُستخدم مضخات التدفق الشعاعي غالبًا في حالات الطوارئ لأنها متوفرة على نطاقٍ واسعٍ، رغم أنها تتطلب تصميم ضخ أكثر تفصيلًا خاصةً لآبار التنقيب (راجع I.8 ). وهي مُناسبة لأنواع المياه المُختلفة اعتمادًا على تصميم المضخة. صُممت بعض المضخات أحادية المرحلة لضخ المواد الصلبة، بينما تميل مضخات آبار التنقيب متعددة المراحل إلى توافر مساحة أقل بين ال دوّارة والغطاء، لذلك قد تتسبب المواد الصلبة في إتلاف المضخة. تُستخدم في أعمال مياه الشرب وغيرها.

التشغيل والصيانة

من السهل صيانة مضخات التدفق الشعاعي المثبتة عند مستوى الأرض، حيث يسهل الوصول إلى كل شيء. إلا أن العديد من المضخات غاطسة، ما يعني ضرورة إزالة جميع المواسير لإصلاح المضخة ذاتها أو استبدالها. تزداد احتمالية الإصلاح والصيانة عند عدم ضبط حجم المضخات بشكل صحيح لنظام المواسير (مثل أوجه القصور التشغيلية) أو عندما لا يكون حجمها أو وضعها غير صحيح في بئر التنقيب (فمثلًا، تؤدي ال سرعة الزائدة عبر المصافي إلى سحب الجسيمات التي تؤدي إلى تدهور المضخة، راجع I.8 ). يجب إصلاح المضخة في ورشة عمل متخصصة، لذا توفر إستراتيجية التشغيل والصيانة مضخات احتياطية في حال حدوث مشكلة. يُستخدم المعدن لجزء من هذا النوع من المضخات؛ حيث تلامس تلك المكونات المياه الجوفية بالأس الهيدروجيني 6.5 أو أقل، فيُحتمل حدوث تآكل، ما يعني استبدال الأجزاء المتضررة بشكلٍ متكرر. أما في هذا النوع من المضخات، فتكون الرافعة الرئيسية المصنوعة من الحديد المُجلفن أكثر عُرضة للخطر من الأجزاء المعدنية الأخرى المصنوعة من الفولاذ المُقاوم للصدأ.

في حالات الطوارئ، تحدث المشكلات التشغيلية الرئيسية في مضخات شفط التدفق الشعاعي بسبب مشكلات في أنبوب الشفط الرئيسي. ليس بإمكان تلك المضخات ضخ الهواء، لذا فإن أي تسرب أو قفل هوائي في أنبوب الشفط الرئيسي قد يمنع عمل المضخة. عند بدء الضخ، يجب تحضير المضخات، مع التأكد من توصيل ماسورة الشفط بالمضخة بأداة غسل مطاطية (إذا لم يحدث ذلك، يتسرب الهواء إلى النظام) بالإضافة إلى عدم وجود ثقوب في ماسورة الشفط.

الصحة والسلامة

يجب ربط التوصيلات الكهربائية من المضخة إلى الكابل ربطًا صحيحً باستخدام راتنج مقاوم للماء لمنع حدوث صدمة كهربائية أو صعق كهربائي. يُعد ذلك ذا أهمية خاصة عند استخدام المضخات لنزح المياه من مبنى عند وجود أحد الأشخاص (على سبيل المثال، بئر محفورة محمية أثناء البناء). قد تُشكل جودة المياه الكيميائية أيضًا مشكلة في بعض المضخات المعدنية. عندما يكون الأس الهيدروجيني للمياه الجوفية 6.5 أو أقل، قد يتسبب ترشيح الحديد من المواسير في مخاطر صحية غير مباشرة، ويمكن أن يتسرب الرصاص من بعض اللحامات والوصلات دون النظر إلى الأس الهيدروجيني، ما يتسبب في حدوث مخاطر صحية مباشرة (راجع A.2 ).

التكاليف

مضخات التدفق الشعاعي غير مُكلفة نسبيًا، وتبدأ تكاليفها من 100 دولار أمريكي، وتوجد مجموعة كبيرة من العلامات التجارية والطرازات المنافسة. زيادة التكلفة مع زيادة التدفق أو متطلبات رفع الضخ.

الاعتبارات الاجتماعية والبيئية

بصفةٍ عامة، فإن تلك الأنواع من المضخات تلقى قبولًا كبيرًا لدى الناس. تجب مراعاة خطر الاستغلال المفرط لموارد المياه (الجوفية) عند استخدام هذا النوع من المضخات. أما المضخات التي تعمل بمحركٍ، فتتعلق الاعتبارات البيئية الرئيسية باستخدام المواد الاستهلاكية (التشحيم والزيوت والمواد الكيميائية) ومصادر الطاقة. ينبغي وضع خطة للاحتواء المناسب والتخلّص من المواد الاستهلاكية. يجوز أيضًا تشغيل المضخة بالطاقة الشمسية (راجع S.10 ) للحد من التأثير البيئي لتشغيلها.