BAB 5: Pam Air

 KEGUNAAN DAN BAHAGIAN UTAMA PAM AIR

5.1.1    KEGUNAAN PAM AIR

            Pam biasanya digunakan bagi meningkatkan tekanan sistem supaya bendalir

sistem tersebut dapat dipindahkan ke satu bahagian yang lain. Contohnya :

§  Dari perigi ke paras mukabumi

§  Dari sungai ke rumah

§  Lombong pam

Pam hanya digunakan bagi menghantar bekalan bendalir dari satu kawasan yang

rendah ke mana – mana kawasan yang lebih tinggi. Jika penggunaannya adalah dari kawasan tinggi ke kawasan yang lebih rendah, pam tidak perlu digunakan. Dalam erti kata lain, ia merupakan suatu peranti mekanikal yang digunakan untuk menambahkan tenaga cecair supaya bergerak.

            Pam biasanya dijalankan oleh dua punca yang asas iaitu :

1. Pacuan enjin
2. Pacuan terus ( Motor Elektrik Gabungan Terus)

1.         Digunakan untuk memindahkan cecair dari paras yang rendah ke paras yang lebih

  tinggi.

2.         Ia boleh menggerakkan cecair dari kawasan yang mempunyai tekanan yang rendah ke kawasan yang mempunyai tekanan yang tinggi.

3.         Lebih banyak cecair yang boleh digerakkan olehnya dalam satu sela masa yang ditentukan dan ia bergantung kepada kadar alir yang dikehendaki.

5.1.2    BAHAGIAN UTAMA PAM AIR

Bagi menghasilkan kecekapan yang baik, adalah penting bagi memastikan komponennya berada dalam keadaan yang elok. Jadi untuk itu, kita perlu mengenali secara lebih dekat lagi akan nama dan juga kendalian komponen – komponen.

            Secara umumnya pam air terdiri daripada :

• Perumah (casing)
• Impeller
• Stuffing atau seal box

Rajah 5.1.2.1 Bahagian utama pam air

a.       Perumah (casing)

· Ia terdiri daripada impeller

·         Impeller bertindak dengan memindahkan cecair ke dalam perumah.

·         Turus naik dan pemindahan cecair berlaku pada saluran keluar.

·         Arah aliran cecair bergantung kepada rekabentuk sesebuah perumah.

·         Jenis perumah :

- perumah membulat (circular casing)

·         Mempunyai ruang impeller yang seragam.

- perumah volute (volute casing)

·         Dinding berbentuk spiral menyebabkan ruang diantara impeller dan perumah semakin membesar.

b.      Impellar

·         Impeller merupakan satu cekera nipis yang mempunyai bilah-bilah yang besar dan merupakan bahagian yang paling penting dalam sebuah pam.

·         Ia berputar mengikut arah putaran jam(pandangan dari arah rotor).Bilahnya berbentuk melengkung ke belakang berfungsi untuk menolak cecair keluar daripada pam pada kadar yang telah disetkan.

·         Sekiranya impeller bergerak pada putaran lawan arah jam,bilahnya mudah tertanggal dan pam tidak berfungsi dengan baik.

·         Terdapat beberapa jenis impeller yang biasa dijumpai iaitu

a)      Shourded Impeller

b)      Impeller separa terbuka

c)      Impeller terbuka

d)     Impeller terusan

c.       Stuffing atau Seal Box

Rajah 5.1.2.2 Stuffing atau seal box

• Stuffing box ialah sebuah ruang berbentuk silinder yang mengelilingi aci di dalam perumah pam. Terdapat dua jenis seal yang digunakan iaitu:

-          packing seal

-          mechanical seal

1. Packing Seal

-  Ia mengelilingi aci bagi mengurangkan kebocoran cecair daripada pam.

- Sedikit cecair dibenarkan masuk di antara packing ring di aci untuk bertindak  sebagai pelincir.

            -  Ini dilakukan dengan cara melaras atau mengetatkan packing gland nut.

-  Terdapat juga lantern ring. Ia bertindak dan berfungsi sebagai penapis bahan-bahan berbahaya yang boleh mengakis seperti asid daripada memasuki ke komponen-komponen pam yang lain.

      ii.            Mechanical Seal

-  Terdapat dua jenis iaitu seal bahagian tetap dan seal bahagian berputar.

-  Kedua-dua permukaan seal ring diperbuat daripada bahan anti geseran. Seal ring tetap diperbuat daripada bahan karbon dan seal ring berputar diperbuat daripada bahan logam khas.

-  Mechanical seal bertindak mengasingkan bahan mengkakis dan menghakis.

5.2       PAM ANJAKAN POSITIF (Positive Displacement Pump)

Pam anjakan positif beroperasi dengan mengurangkan isipadu cecair atau bendalir yang dipam dan seterusnya memaksanya keluar dari pam. Ia merupakan pam yang menggerakkan sejumlah isipadu cecair secara sesaran.

5.2.1  PRINSIP AM

Rajah 5.2.1.1 Operasi pam salingan

Sebagai contoh, sewaktu suction stroke(penyedutan/penarikan cecair), piston akan di tarik ke kiri menyebabkan check valve di suction line diantara reservoir dan pam silinder terbuka dan menyebabkan cecair masuk melaluinya. Sewaktu discharge stroke(pelepasan/penolakan cecair), piston akan bergerak ke kanan, check valve di suction line akan tertutup manakala check valve  discharge line akan terbuka. Jumlah cecair yang dipindahkan oleh pam dalam satu kitaran / operasi (one suction stroke and one discharge stroke) adalah sama perubahan jumlah cecair yang di tarik ke arah kiri silinder dengan jumlah cecair yang ditolak kearah kanan silinder.

5.2.2  JENIS – JENIS PAM

Terdapat dua jenis pam anjakan positif utama iaitu :

1.      Pam Salingan (Reciprocating Pump)

Pam salingan mempunyai halaju (RPM) kendalian yang rendah. Tetapi ia mempunyai kapasiti yang tinggi untuk aliran / sesaran yang besar. Walaupun terdapat aliran bertentangan dalam pam, ia masih beroperasi dengan cekap kerana jumlah isipadu yang besar boleh dipindahkan.

2.      Pam berputar (Rotary Pump)

Pam ini lebih ringkas pembinaannya berbanding dengan pam salingan. Ia boleh beroperasi sehingga halaju 7000 rpm. Ia dibina dengan kapasiti yang tinggi untuk sesaran yang lebih banyak. Ruang operasinya lebih kecil berbanding dengan pam salingan tetapi kapasitinya yang boleh dimuat adalah sama. Ia boleh mengepam semua jenis cecair kecuali yang bersifat melelas. 

Jenis-jenis Pam Salingan

          i.            Jenis piston

Rajah 5.2.2.1 Pam jenis piston

• Pam ini memerangkap cecair dalam piston dan piston akan menyesarkannya juga.
• Ia mempunyai dua injap semakan iaitu injap sedutan dan injap aliran. Kedua-dua injap ini mengawal aliran cecair dengan kaedah perbezaan tekanan.
• Apabila piston ditarik, injap sedutan akan terbuka kerana takanan tekanan di bahagian bawah injap tersebut lebih tinngi dari bahagian atas. Sejumlah cecair dengan isipadu yang sama dengan isipadu yang tersesar akan mengalir ke dalam silinder.
• Apabila piston tertolak, tekanan dari dalam silinder akan memaksa injap aliran terbuka dan mengalirkan kuantiti isipadu dalam silinder keluar.
• Untuk pam piston kembar, apabila injap sedutan yang pertama terbuka, injap aliran kedua akan terbuka. Apabila injap aliran pertama terbuka, injap sedutan kedua akan tertutup. Dan proses ini berlaku dengan bersongsangan apabila injap sedutan kedua dan injap aliran kedua terbuka.

        ii.            Jenis plunger

Rajah 5.2.2.2 Pam jenis plunger

• Pam ini hampir sama dengan pam jenis piston. Bezanya ialah bahagian dinding plunger tidak menyentuh dinding selinder.
• Biasa ia digunakan pada keadaan yang memerlukan tekanan yang tinggi atau untuk mengepam cecair yang melekat atau melekit pada dinding silinder.
• Plunger bergerak secara salingan dalam perumah yang tetap dan tidak bergerak bagi mengelakkan kebocoran di antara bahagian plunger dan silinder.
• Plunger kembar mempunyai dua plunger yang disambung bersama dengan sambungan luaran dan rod melintang.

      iii.            Jenis gegendang

Rajah 5.2.2.3 Pam jenis gegendang

• Pam ini beroperasi dengan mengubah gerakan berputar kepada gerakan bentuk salingan untuk menggerakkan pam.
• Gegendang merupakan satu benda yang bersifat fleksibel atau elastic. Pada lejang sedutan, lapisan ini akan mengekalkan sedikit tekanan pada bahagian sedutan bagi membenarkan cecair masuk.
• Pada lejang mampatan, lapisan akan menolak cecair keluar daripada kebuk pam.
• Biasanya ia digunakan untuk mengepam cecair pekat dan mengakis.

Jenis-jenis Pam Berputar

          i.            Lobe Pump

Rajah 5.2.2.4 Pam Lobe

• Pam ini mempunyai dua rotor dan setiap rotor mempunyai lebih daripada dua lobe yang dipasang pada aci yang berbeza. Kedua-dua aci berputar dalam arah yang berbeza.
• Cecair memasuki bahagian sedutan dan terperangkap di antara dinding dan lobe berputar secara gelincir di dalam perumah.
• Kelegaan di antara bahagian lobe serta perumah menggelincirkan cecair yang terperangkap dan memindahkannya ke bahagian aliran.
• Gelinciran bertambah pada tekanan yang tinggi.

        ii.            Sliding Vane Pump

Rajah 5.2.2.5 Pam Sliding Vane

• Pam ini mempunyai satu set bilah yang menggelongsor keluar a min dalam rotor. Rotor ini dipasang secara longgar di bahagian tengah perumah.
• Semasa bilah berputar, cecair akan masuk dan terperangkap oleh dinding perumah, bilah gelongsor dan rotor .
• Semasa putaran diteruskan, cecair yang terperangkap akan terus disesarkan ke bahagian sesaran.
• Dinding perumah menyebabkan bilah gelongsor masuk dan menggelongsor ke dalam rotor dan menolak salah satu hujung bilah ini ke bahagian aliran dan salah satu lagi ke bahagian sedutan.

      iii.            Pam Gear

Rajah 5.2.2.6 Pam Gear

• Dalam pam ini, cecair dipindahkan oleh sepasang gear yang berputar pada arah yang berlawanan.
• Salah satu gear adalah pemacu dan satu lagi gear adalah gear bebas yang dipacu oleh gear pemacu tersebut.
• Semasa pemacu berputar, gear pemacu menggerakkan gear bebas dalam arah yang bertentangan. Pada bahagian sedutan, cecair akan masuk dan terperangkap di antara gigi gear dan perumah.
• Gear ini direkabentuk untuk menahan tekanan yang tinggi sehingga 1500 Psi.
• Disebabkan terdapat beberapa perbezaan tekanan yang tinggi dalam arah jejarian untuk gear pemacu, ia diletakkan untuk mengawal keadaan vakum daripada bahagian sedutan.
• Gear jenis herringbone digunakan untuk operasi yang melebihi 1750 rpm.

      iv.            Pam Skru

Rajah 5.2.2.7 Pam Skru

• Ia terdapat dalam beberapa saiz, pam skru yang bersaiz kecil digunakan untuk mengepam cecair yang pekat atau mempunyai benda asing di dalamnya.

Terdapat dua cara pam skru memindahkan cecair iaitu secara selari dengan atau secara serenjang dengan paksi batang skrunya.

5.2.3  FUNGSI KEBUK UDARA DALAM PAM ANJAKAN POSITIF

Kebuk udara adalah alat yang dipasang secara terus pada injap sedutan dan pada injap keluaran pada sesuatu pam anjakan positif. Dalam keadaan tertentu, ia ditempatkan di bahagian atas hujung pam. Kebuk udara pada bahagian sedutan bertindak sebagai Short-stroke pump.

Fungsi kebuk udara adalah untuk

• menyerap kejutan atau gelombang pada bahagian keluaran dan mengawal pam daripada ketegangan berlebihan .
• memastikan bekalan air yang mantap dan mengurangkan tekanan yang berlebihan.

Contoh kendalian :

Bahagian atas kebuk udara diisi dengan udara. Apabila air mengalir keluar dari pam, sebahagiannya akan memasuki kebuk udara dan secara tidak langsung akan memampatkan udara di dalamnya. Sewaktu omboh  bergerak, aliran air tetap mantap tetapi udara yang termampat akan mengembang yang seterusnya mengalir air keluar.

5.3   PAM EMPAR

Pam empar beroperasi menambahkan kelajuan cecair dengan menggunakan daya empar. Pam empar mempunyai satu impeller (pendesak) yang berputar untuk memperolehi tekanan dan halaju. Air akan mengalir dari bahagian tengah kemasukan ke tepi impeller dan seterusnya ke pembaur. Penggerakan air tadi dapat menukarkan tenaga kinetik kepada tekanan tekanan kerana kekurangan laju.

5.3.1        PRINSIP AM

Rajah 5.3.1.1 Pam empar

Pam empar ialah sejenis mesin yang menggerakan cecair dengan daya empar. Daya empar ini hihasilkan oleh jasad yang berputar di mana jirim-jirim cecair bergerak keluar menjauhi pusat putaran.  Dalam pam empar, cecair bergerak dari mata (pusat putaran) dan bergerak melalui bilah dan keluar dari impeller.  Jirim cecair ini mempunyai dua halaju iaitu halaju tangen dan halaju jejarian. Paduan kedua-dua halaju ini akan menghasilkan halaju paduan yang berarah di mana cecair bergerak keluar dari impeller ke perumah pam dan menjadi semakin kekurangan. Manakala cecair dari bakalan akan mengisi semula ruang yang kekurangan tersebut.  Sejumlah besar tenaga halaju ini akan ditukarkan kepada tenaga tekanan bagi menghasilkan tekanan yang lebih besar pada bahagian keluaran pam.

5.3.2        JENIS – JENIS PAM

Terdapat dua jenis pam empar iaitu :

1.      Pam Ufuk / Horizontal

§  Pam Servis Am Tenggelam

§  Pam Kimia

§  Pam Dua Sedutan

§  Pam Peringkat

§  Pam Pelbagai Peringkat

§  Pam Self – Priming

§  Pam Hampagas

2.      Pam Menegak / Vertical

§  Pam Separa

§  Pam Jenis Sump

§  Pam Inline

§  Pam Can

§  Pam Turbin

5.3.3        MAKSUD PENYEBUAN DALAM PAM EMPAR

Penyebuan bermaksud, keadaan di mana sejumlah air akan dimasukkan ke dalam ruang pendesak sedikit demi sedikit bagi mengelakkan udara terperangkap dalam sistemnya.  Tujuan air dimasukkan adalah bagi menghasilkan ‘seal’ yang baik antara bilah dan perumah.  Dengan adanya ‘seal’ yang baik, maka vakum yang lebih tinggi akan terhasil dan akan dapat menyedut air yang lebih banyak dari punca bekalan.  Ini akan dapat membolehkan kecekapan pam meningkat dan seterusnya berfungsi dengan baik.

Tekanan yang dihasilkan oleh impeller adalah berkadar terus dengan ketumpatan cecair di dalam perumah. Oleh itu, dalam keadaan kering, impeller hanya memusingkan udara dalam perumah dan tekanan yang dihasilkan adalah tidak mengcukupi untuk menyedut air dari bekalan. Dengan itu, cecair perlu terlebih dahulu diisi ke dalam pam (priming) untuk membolehkan ia beroperasi.

Bagi memastikan pam empar sentiasa dalam keadaan penyebuan dan tidak diselubungi gas, kebanyakan pam empar diletakkan atau ditempatkan bawah aras punca (air) di mana pam tersebut melakukan sedutan.

           

5.4  PERBEZAAN ANTARA PAM HIDROSTATIK DAN PAM HIDRODINAMIK

Pam Hidrodinamik (Pam Empar)	Pam HidroStatik (Pam Salingan)
Pembinaan mudah.	Pembinaan lebih rumit.
Sesuai untuk kadar aliran yang besar.	Sesuai untuk kadar aliran yang kecil.
Memerlukan luas lantai kecil dan tapak yang mudah.	Memerlukan luas lantai dan tapak yang kuat / kukuh.
Kos senggaran kurang.	Kos senggaran lebih tinggi.
Sesuai untuk kelajuan tinggi.	Sesuai untuk kelajuan rendah.
Penghantaran dalam bentuk terus-menerus.	Penghantaran dalam bentuk denyutan.
Kecekapan kurang.	Kecekapan tinggi.
Perlu penyebuan.	Tidak perlu penyebuan.

5.5  FAKTOR PEMILIHAN PAM

Berikut merupakan faktor-faktor pemilihan pam:

• Tekanan maksimum bagi pengendalian yang dikehendaki.
• Kadar penghantaran maksimum yang dikehendaki.
• Jenis, kebisingan dan kelajuan pam.
• Kecekapan pam dan kerintangan haba tinggi.
• Kos pam dan penyenggaraan.
• Keupayaan menahan lebihan bebanan dan kerja mengejut.
• Alat ganti mudah didapati dan senang ditukar.
• Jenis-jenis cecair dan kerja yang hendak dilakukan.