Memoir ฉบับนี้ไม่ได้มีวัตถุประสงค์เพียงแค่ให้ความรู้สำหรับผู้ที่กำลังจะไปฝึกงานเท่านั้น แต่ต้องการให้ทุกคนที่กำลังจะไปทำงานหรือหางานได้มีความรู้ความเข้าใจอุปกรณ์ที่สำคัญและมีการใช้งานกันมากที่สุดตัวหนึ่งในโรงงาน ซึ่งก็คือ "ปั๊ม" นั่นเอง ผมไม่ทราบว่าพวกคุณเคยเรียนเรื่องที่ผมจะเล่าต่อไปนี้กันมาในห้องเรียนบ้างหรือเปล่า แต่เรื่องต่าง ๆ ที่จะเล่าต่อไปนี้มาจากเอกสารอ้างอิงใด ๆ อย่ามาถามผม เพราะผมเขียนขึ้นจากความทรงจำของประสบการณ์ที่ผ่านมา ทั้งจากการสัมผัสโดยตรงในการทำงาน การฟังวิศวกรรุ่นพี่สอน และการอ่านหนังสือ และนำความรู้ที่ได้รับมาทั้งหมดมาประมวลเข้าด้วยกัน
ตอนจบมาใหม่ ๆ นั้น ระหว่างที่ได้ไปอบรมการเดินเครื่องโรงงานที่ญี่ปุ่น ต้องไปนั่งฟังรุ่นพี่ที่เป็น วิศวกรไฟฟ้า วิศวกรเคมี และวิศวกรเครื่องกล นั่งเถียงกันว่าเวลาเริ่มเดินเครื่องปั๊มหอยโข่ง (centrifugal pump) นั้นวาล์วด้านขาออก (discharge valve) ควรต้องปิดสนิทหรือเปิดไว้เพียงเล็กน้อย เพราะเวลาที่ช่างเทคนิคญี่ปุ่นสอนเดินเครื่องนั้น ก็บอกว่าสำหรับปั๊มตัวนี้ต้องปิดวาล์วขาออกให้สนิท สำหรับปั๊มตัวนี้ให้เปิดวาล์วขาออกไว้เล็กน้อย และสำหรับปั๊มตัวนี้ให้เปิดท่อไหลวนกลับ (return line หรือ minimum flow line) ให้เต็มที่ ซึ่งช่างเทคนิคนั้นก็ไม่สามารถให้เหตุผลอธิบายได้ ได้แต่จำต่อ ๆ กันมา
แต่ในความเป็นจริงแล้ว วาล์วด้านขาออกจะต้องอยู่ในตำแหน่งใดเมื่อเริ่มเดินเครื่องปั๊มหอยโข่งนั้น มันมีเหตุผลอธิบาย และมันเกี่ยวข้องกับอุณหภูมิของเหลวที่ไหลเข้าปั๊มและการทำงานของมอเตอร์ไฟฟ้า เพียงแต่ว่าเราเข้าใจพื้นฐานมันดีหรือเปล่า
เรื่องที่จะเล่าต่อไปนี้ไม่รู้ว่าเคยมีเขียนไว้ในตำราเล่มไหนหรือเปล่า เพราะผมเองก็ไม่เคยเห็นว่ามีการเขียนเป็นลายลักษณ์อักษรที่ไหน ถ้าหากว่ามันไม่เคยมีการเขียนเปิดเผยไว้ที่ไหน ก็ถือว่าพวกคุณโชคดีก็แล้วกันที่ได้มีคำอธิบายเป็นลายลักษณ์อักษรเป็นพวกแรก เรื่องที่จะเล่านั้นเป็นกรณีที่สูบของเหลวจากถังเก็บที่ความดันต่ำไปส่งยังถังเก็บอีกระบบซึ่งอาจมีความดันสูงกว่า หรือเป็นเพียงแค่การถ่ายของเหลวจากถังหนึ่งไปยังอีกถังหนึ่ง ไม่ใช่แบบสูบของเหลวจากที่หนึ่งฉีดพ่นออกไปสู่ความดันบรรยากาศ (แบบโรงสูบน้ำที่สูบน้ำจากคลองทิ้งลงสู่แม่น้ำ)
รูปที่ 1 ตัวอย่างระบบ piping ของปั๊มหอยโข่งที่สูบของเหลวจากถังเก็บส่งไปยังหน่วยอื่น (ไม่รวมปั๊มสำรอง)
รูปที่ 1 ข้างบนนั้นเป็นตัวอย่างระบบ piping ของปั๊มหอยโข่งที่สูบของเหลวจากถังเก็บส่งไปยังหน่วยอื่น ซึ่งแต่ละระบบนั้นไม่จำเป็นต้องเหมือนกัน และไม่จำเป็นต้องมีอุปกรณ์เหมือนกับที่แสดงไว้ในรูปทุกชิ้น แต่ก็มีอุปกรณ์บางชิ้นที่จำเป็นต้องมี การจัดวางลำดับอุปกรณ์ในรูปนั้นเป็นไปตามลำดับที่ควรจะต้องเป็น (ไม่ใช่วางสลับกันอย่างใดก็ได้) ส่วนเหตุผลว่าทำไมจึงต้องจัดวางในตำแหน่งนั้น คำอธิบายอยู่ในช่วงท้าย
เพื่อที่จะทำให้เข้าใจและมองเห็นภาพได้ง่าย จะขอกล่าวถึงเรื่องลำดับการและเหตุผลของการกระทำต่าง ๆ ในการเริ่มเดินเครื่องปั๊มเป็นข้อ ๆ ดังนี้
เริ่มจากสมมุติให้ระบบอยู่ในสภาพดังนี้
- วาล์วด้านขาเข้าปั๊ม (inlet valve) เปิดเต็มที่
- วาล์วของเกจวัดความดันเปิดอยู่ และ
- วาล์วตัวอื่นอยู่ในตำแหน่งปิด
ข้อ ๑ ถ้าคุณให้กระไฟฟ้าแก่มอเตอร์ มอเตอร์ไฟฟ้าก็จะหมุน ในทางกลับกันถ้าคุณทำให้มอเตอร์หมุน (อาจจะโดยการต่อเพลามอเตอร์เข้ากับเครื่องยนต์หรือโดยใช้พลังงานกลอะไรก็ตามแต่) มอเตอร์ก็จะทำหน้าที่เป็นเครื่องกำเนิดไฟฟ้าจ่ายไฟฟ้าออกมาได้ ยิ่งทำให้มอเตอร์หมุนเร็วมากขึ้นก็จะได้กระแสไฟฟ้าออกมามากขึ้น
ข้อ ๒ ถ้ายังจำกันได้ (น่าจะเป็นจากวิชาฟิสิกส์ม.ปลาย เรื่องเกี่ยวกับไฟฟ้ากระแสตรง) ทิศทางการไหลของกระแสไฟฟ้าที่จ่ายเข้าขดลวดแล้วทำให้ขดลวดหมุน กับทิศทางการไหลของกระแสไฟฟ้าที่เกิดจากการหมุนของขดลวดนั้น เมื่อขดลวดหมุนในทิศทางเดียวกัน ทิศทางการไหลของกระแสไฟฟ้าทั้งสองจะสวนทางกัน
ข้อ ๓ โครงสร้างของมอเตอร์ที่ให้กระแสไฟฟ้าไหลผ่านนั้น (ระหว่างจุดต่อขั้วไฟฟ้าสองจุดที่คุณต่อสายไฟฟ้าเข้าไป) เป็นเพียงแค่ขดลวดทองแดงที่มีความต้านทานต่ำมาก ดังนั้นเมื่อคุณจ่ายกระแสไฟฟ้าเข้าไปยังมอเตอร์ที่หยุดนิ่ง จะเป็นเสมือนการลัดวงจรไฟฟ้า ในขณะนี้จะมีกระแสไฟฟ้าในปริมาณมากไหลผ่านขดลวดของมอเตอร์
ข้อ ๔ ในระบบไฟฟ้านั้น ปริมาณกระแสที่ไหลผ่านขดลวดนั้นคำนวณได้จากสมการ V = I/R เมื่อ V คือความต่างศักย์ I คือกระแส และ R คือความต้านทาน ส่วนพลังงานไฟฟ้าที่จ่ายเข้าไปคือผลคูณระหว่างกระแสกับความต่างศักย์ (P = IV) แต่พลังงานไฟฟ้าที่สูญเสียไปเป็นความร้อนนั้นเป็นผลคูณระหว่างกระแสไฟฟ้ายกกำลังสองกับความต้านทาน (P = I2R) จะเห็นว่าความร้อนเพิ่มตามปริมาณกระแสไฟฟ้ายกกำลังสอง ยิ่งมีกระแสไฟฟ้าไหลผ่านมากเท่าใด ก็จะเกิดความร้อนมากเท่านั้น
ยังจำได้ไหมในวิชาไฟฟ้ากำลัง (คิดว่าคงเคยเรียนกันมานะ) ที่เวลาเริ่มเดินเครื่องมอเตอร์ไฟฟ้าที่ใช้ไฟ 3 เฟส นั้นต้องเริ่มด้วยการต่อวงจรแบบวาย (Y) ก่อน จากนั้นจึงค่อยเปลี่ยนมาเป็นแบบเดลต้า (สามเหลี่ยมนั่นแหละ) เพราะในช่วงที่ต่อวงจรแบบ Y จะมีความต่างศักย์คร่อมขดลวดเพียงแค่ 220 V (แรงดันสายที่วัดเทียบกับกราวน์) แต่ถ้าต่อวงจรแบบเดลต้าจะมีความต่างศักย์คร่อมขดลวดถึง 380 V (แรงดันเฟส) ดังนั้นการต่อแบบ Y เมื่อเริ่มเดินมอเตอร์จะทำให้มีกระแสไฟฟ้าไหลเข้ามอเตอร์น้อยกว่าการต่อแบบเดลต้า โอกาสที่มอเตอร์จะไหม้ก็ต่ำกว่าด้วย
ข้อ ๕ แต่เมื่อกระแสไฟฟ้าไหลผ่านขดลวด จะทำให้มอเตอร์เริ่มหมุนและเริ่มจ่ายกระแสไฟฟ้าย้อนออกมา ทำให้ปริมาณกระแสไฟฟ้าที่จ่ายเข้ามอเตอร์เมื่อมอเตอร์เริ่มหมุนนั้นลดน้อยลง
ข้อ ๖ กระแสไฟฟ้าที่มอเตอร์ดึงเข้าเพื่อทำให้มันหมุนได้นั้น ยังขึ้นอยู่กับโหลด (load) หรือภาระงานที่มอเตอร์ต้องทำงานด้วย ถ้ามอเตอร์มีโหลดมาก ก็จะดึงกระแสไฟฟ้าให้ไหลเข้ามากด้วย ดังนั้นเพื่อให้การเริ่มเดินเครื่องมอเตอร์เป็นไปอย่างปลอดภัย (ต่อตัวมอเตอร์) จึงควรเริ่มเดินเครื่องมอเตอร์ในภาวะที่มอเตอร์มีโหลดต่ำสุด
ข้อ ๗ สำหรับปั๊มหอยโข่งที่ขับเคลื่อนด้วยมอเตอร์ไฟฟ้านั้น มอเตอร์จะมีโหลดต่ำสุดเมื่ออัตราการไหลออกมีค่าเป็น "ศูนย์" (ดู memoir ฉบับวันจันทร์ที่ ๑๕ กุมภาพันธ์ ๒๕๕๓ เรื่อง pump curve รูปที่ ๑ กราฟเส้น motor input) ซึ่งเหตุการณ์นี้จะเกิดขึ้นก็ต่อเมื่อท่อด้านขาออกนั้นถูกปิดเอาไว้หมด
ข้อ ๘ แต่เนื่องจากพลังงานจลน์สามารถเปลี่ยนเป็นพลังงานความร้อนได้ ดังนั้นถ้าไม่มีของเหลวไหลผ่านปั๊ม ของเหลวที่อยู่ในตัวปั๊มที่ถูกใบพัดของปั๊มหมุนปั่นกวนตลอดเวลาก็จะร้อนจนเดือดเป็นไอได้
ข้อ ๙ ไอที่เกิดขึ้นจากการเดือดของของเหลวในตัวเรือนปั๊ม เมื่อมีความดันสูงขึ้นก็จะควบแน่นกลายเป็นของเหลวใหม่ (ปริมาตรหดลดลงทันที) การควบแน่นของไอกลายเป็นของเหลวใหม่นั้นเป็นปรากฏการณ์ที่เรียกว่า cavitation ซึ่งจะทำให้เกิดแรงกระแทก ณ บริเวณที่ไอนั้นควบแน่น แรงกระแทกดังกล่าวรุนแรงพอที่จะทำให้เนื้อโลหะบริเวณนั้นสึกกร่อนได้
ข้อ ๑๐ เพื่อป้องกันไม่ให้เกิดปรากฏการณ์ cavitation ดังกล่าว ดังนั้นเมื่อเริ่มเดินเครื่องปั๊มแล้ว จะต้องไปเปิดวาล์วด้านขาออก (discharge valve) เพื่อให้ของเหลวร้อนที่เกิดจากการปั่นกวนของใบพัดที่อยู่ในปั๊มนั้นไหลออกไป และของเหลวเย็นจากถังเก็บไหลเข้ามาแทนที่
สำหรับกรณีที่ของเหลวที่ทำการปั๊มนั้นมีอุณหภูมิต่ำกว่าจุดเดือดของของเหลวนั้นมาก (อย่างเช่นการปั๊มน้ำที่อุณหภูมิห้อง) ระยะเวลาที่ต้องใช้ระหว่างที่เริ่มเดินเครื่องปั๊มไปจนถึงเวลาที่เปิดวาล์วด้านขาออกเพื่อให้ของเหลวไหลผ่านไปนั้น (เปิดปั๊มเสร็จแล้วเดินไปเปิดวาล์วเลยนะ ไม่ใช่แวะไปทำธุระอย่างอื่นก่อนแล้วค่อยมาเปิดวาล์ว) ไม่นานเพียงพอที่จะทำให้ของเหลวในปั๊มเดือดได้ ดังนั้นก่อนที่จะเริ่มเดินเครื่องปั๊ม เราก็สามารถปิดวาล์วด้านขาออกไว้ก่อน เพื่อป้องกันความเสียหายแก่มอเตอร์ และเมื่อกดปุ่มเดินเครื่องมอเตอร์แล้วก็ค่อยเดินมาเปิดวาล์วด้านขาออกก็ยังทัน
ข้อ ๑๑ แต่ถ้าเป็นการปั๊มของเหลวที่อุณหภูมิของเหลวนั้นสูงใกล้กับจุดเดือด (เช่นปั๊มของเหลวที่มีอุณหภูมิสูง หรือปั๊มของเหลวที่อุณหภูมิห้องแต่เป็นของเหลวที่มีจุดเดือดต่ำ) การกดปุ่มเดินเครื่องปั๊มแล้วค่อยไปเปิดวาล์วด้านขาออกอาจจะไม่ทันการ ดังนั้นเพื่อไม่ให้เกิด cavitation ขึ้นในตัวปั๊ม ก่อนที่จะกดปุ่มเดินเครื่องปั๊มจึงต้อง
(ก) เปิดวาล์วด้านขาออกไว้เล็กน้อย (ในกรณีที่ระบบไม่มีท่อไหลย้อนกลับหรือ minimum flow line) เพื่อให้ของเหลวเย็นไหลเข้ามาแทนที่ของเหลวที่ร้อนจากการปั่นกวนของใบพัดในตัวเรือนปั๊ม หรือ
(ข) ถ้าระบบมีท่อไหลย้อนกลับ (minimum flow line) ก็สามารถปิดวาล์วด้านขาออก (discharge valve) ให้สนิท และเปิดวาล์วของท่อไหลย้อนกลับ เพื่อให้มีของเหลวเย็นจากถังเก็บไหลผ่านตัวปั๊มและกลับคืนไปยังถังเก็บใหม่
ข้อ ๑๒ เมื่อมอเตอร์ของปั๊มเดินเครื่องเต็มที่แล้ว ก็ให้เปิดวาล์วด้านขาออกจนสุดได้
ทีนี้เราลองมาดูว่า ระบบท่อแต่ละท่อ อุปกรณ์แต่ละชิ้นนั้นจำเป็นต้องมีหรือไม่ และทำหน้าที่อะไรบ้าง
ส่วนที่ ๑ ท่อจากถังเก็บของเหลวมาจนถึงวาล์วด้านขาเข้าปั๊ม
ท่อส่วนนี้เป็นท่อนำของเหลวจากถังเก็บมายังปั๊ม ถ้าระบบนั้นมีปั๊มสำรอง ก็จะมีท่อแยกเพื่อแยกการไหลไปยังปั๊มสำรองได้ แต่ถ้าระบบนั้นไม่มีปั๊มสำรองก็จะเป็นท่อเดียวตรงมายังวาล์วด้านขาเข้าปั๊มเลย
ปรกติท่อนี้มักจะมีขนาดใหญ่กว่าท่อด้านทางออกและใหญ่กว่าท่อทางเข้าปั๊ม ทั้งนี้เพื่อลด NPSHR (net positive suction head required) เรื่อง NPSH (net positive suction head) นี้กะว่าจะเขียนเป็นเรื่องพิเศษต่างหาก (ติดค้างอีกแล้ว)
ส่วนที่ ๒ วาล์วด้านขาเข้าปั๊ม (inlet valve)
วาล์วตัวนี้ทำหน้าที่เพียงแค่เปิด-ปิด "เปิด" ในที่นี้หมายถึงเปิดเต็มที่ และ "ปิด" ในที่นี้หมายถึงปิดสนิท ใช้ประโยขน์ในการตัด (isolate) ตัวปั๊มออกจากระบบเมื่อต้องการซ่อมแซมปั๊มหรืออุปกรณ์อื่น เช่น ตัวกรอง (strainer) หรือวาล์วป้องกันการไหลย้อนกลับ (check valve) วาล์วที่ใช้ทำหน้าที่นี้จะเป็นวาล์วที่เมื่อเปิดแล้วจะมีความต้านทานการไหลที่ต่ำ ซึ่งได้แก่ gate valve ball valve และ butterfly valve ส่วนจะเลือกใช้แบบไหนนั้นขึ้นอยู่กับแต่ละระบบ
ส่วนที่ ๓ ตัวกรอง (strainer)
ตัวกรองนี้จะอยู่หลังวาล์วด้านขาเข้าปั๊ม ตัวกรองทำหน้าที่กรองของแข็งที่อาจมีปนอยู่ในของเหลว ถ้าหากมั่นใจว่าของเหลวที่จะทำการสูบนั้นสะอาด ไม่มีของแข็งปนเปื้อน ก็ไม่ต้องติดตั้งตัวกรองนี้ก็ได้
เมื่อใช้งานไปเรื่อย ๆ ตัวกรองจะเกิดการอุดตัน ต้องมีการถอดออกมาทำความสะอาด ทำให้ต้องมีการหยุดเดินเครื่องปั๊มและไปใช้ปั๊มสำรองแทน ดังนั้นการติดตั้งตัวกรองจึงต้องอยู่ถัดจากวาล์วด้านขาเข้าดังแสดงในรูป
ส่วนที่ ๔ เกจวัดความดัน (pressure gauge)
เกจวัดความดันจะอยู่ทางท่อด้านขาออกจากปั๊ม โดยจะอยู่ก่อนถึงตำแหน่งวาวล์กันการไหลย้อนกลับ เกจวัดความดันเป็นอุปกรณ์บอกความดันด้านขาออก ถ้าเป็นการสูบน้ำทิ้งแบบสูบน้ำจากคลองออกแม่น้ำเวลาฝนตกน้ำท่วม ก็ไม่จำเป็นต้องมีเกจวัดความดัน เพราะไม่รู้เหมือนกันว่าในกรณีนี้จะมีไว้เพื่ออะไร
ส่วนที่ ๕ วาล์วกันการไหลย้อนกลับ
วาล์วกันการไหลย้อนกลับ (อเมริกาเรียก check valve ส่วนอังกฤษเรียก non return valve) ติดตั้งอยู่ก่อนถึงวาล์ด้านขาออก (discharge valve) และอยู่ถัดจากทางแยกของท่อไหลย้อนกลับ (return line หรือ minimum flow line) ที่มันต้องติดตั้งอยู่ระหว่างปั๊มกับวาล์วด้านขาออกก็เพื่อให้สามารถถอดมันออกมาซ่อมแซมได้ และการที่ต้องติดตั้งมันอยู่ถัดจากทางแยกของท่อไหลย้อนกลับก็เผื่อเกิดเหตุการณ์ที่แรงดันด้านขาออกสูงมาก จนปั๊มไม่สามารถปั๊มไปข้างหน้าได้ ในกรณีนี้วาล์วป้องกันการไหลย้อนกลับจะปิด แต่ของเหลวจะยังมีช่องทางไหลจากปั๊มผ่านทางท่อไหลย้อนกลับ กลับไปยังถังเก็บ ซึ่งเป็นการป้องกันไม่ให้ของเหลวในตัวเรือนปั๊มเดือด
หน้าที่ของวาล์วป้องกันการไหลย้อนกลับคือไม่ให้ของเหลวด้านความดันสูงไหลย้อนกลับสู่ถังเก็บผ่านตัวปั๊มหรือท่อไหลย้อนกลับเมื่อปั๊มหยุดทำงาน (เช่นตอนปิดปั๊ม) เพราะระบบต่าง ๆ ด้านขาเข้าปั๊มนั้นอาจไม่ได้ออกแบบมาเพื่อรับความดันสูง และถ้าหากของเหลวไหลผ่านปั๊มก็จะทำให้ใบพัดของปั๊มหมุนกลับทิศจนใบพัดอาจเกิดความเสียหายได้ (ชิ้นส่วนที่มีรูปทรงที่ออกแบบให้หมุนไปในทิศทางใดทิศทางหนึ่งนั้น โครงสร้างมันจะมีความแข็งแรงที่จะรองรับความเค้นที่เกิดขึ้นในระหว่างการหมุนในทิศทางที่ออกแบบได้ แต่ถ้าหมุนกลับทิศเมื่อใด แม้ว่าจะด้วยความเร็วรอบเดียวกันก็ตาม โครงสร้างนั้นก็อาจไม่สามารถรับความเค้นที่เกิดขึ้นได้)
วาล์วกันการไหลย้อนกลับนี้ "ไม่ได้" ออกแบบมาเพื่อทำหน้าที่ป้องกันการไหลย้อนกลับอย่างสมบูรณ์ มันทำเพียงแค่ป้องกันการไหลย้อนกลับทิศในปริมาณมากเท่านั้น (อาจมีการรั่วซึมได้) ดังนั้นเมื่อปิดเครื่องปั๊มหรือปั๊มหยุดทำงาน จึงจำเป็นต้องไปปิดวาล์วด้านขาออกด้วย อย่าไว้วางใจว่าวาล์วกันการไหลย้อนกลับจะทำหน้าที่ป้องกันการรั่วไหลย้อนกลับได้อย่างสมบูรณ์ เคยอ่านบันทึกในหนังสือของต่างประเทศว่า เคยมีกรณีที่ผู้ปฏิบัติงานไม่ยอมไปปิดวาล์วด้านขาออก ทำให้ของเหลวด้านความดันสูงไหลผ่านตัวปั๊มจนกระทั่งใบพัดของตัวปั๊มหมุนกลับทิศอย่างรวดเร็วจนแตกออกเป็นชิ้น ๆ
ส่วนที่ ๖ วาล์วด้านขาออก
วาล์วด้านขาออกมักจะเป็นวาล์วที่ทำหน้าที่เปิด-ปิดเช่นเดียวกันกับวาล์วด้านขาเข้า หน้าที่ของวาล์วตัวนี้ใช้เมื่อต้องการหยุดเดินเครื่องปั๊ม ป้องกันไม่ให้ของเหลวด้านความดันสูงไหลย้อนกลับทาง และใช้เมื่อต้องการถอดชิ้นส่วนต่าง ๆ ของตัวปั๊มไปซ่อมแซม แต่ในบางกรณีอาจใช้ globe valve ทำน้าที่เป็นวาล์วปิด-เปิดด้านขาออกก็ได้ การใช้ globe valve ก็เพื่อเอาไว้ปรับอัตราการไหลออก หรือในกรณีที่ความดันด้านขาออกนั้นสูงมาก globe valve จะเปิดได้ง่ายกว่า gate valve (เคยเล่าไว้แล้วใน memoir ฉบับ จันทร์ ๒๗ เมษายน ๒๕๕๒ เรื่องวาล์วและการเลือกใช้ (ตอนที่ ๑)
ถ้าหากมีการติดตั้งปั๊มสำรอง (spare pump) ท่อขาออกของแต่ละปั๊มจะมาบรรจบกันในช่วงหลังวาล์วด้านขาออกไปแล้ว (ดังรูปที่ 1)
ส่วนที่ ๗ วาล์วควบคุมการไหล
การปรับอัตราการไหลนั้นทำได้โดย (ก) ปรับความเร็วรอบการหมุนของใบพัดของปั๊ม และ (ข) ใช้การเปิด-ปิดวาล์วเพื่อควบคุมขนาดช่องว่างให้ของเหลวไหลผ่าน
การปรับความเร็วรอบการหมุนนั้นค่อนข้างยุ่งยาก เพราะมอเตอร์ไฟฟ้าที่ใช้ขับเคลื่อนปั๊มนั้นมักเป็นมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสสลับ ซึ่งความเร็วรอบการหมุนขึ้นอยู่กับความถี่ของกระแสไฟฟ้า ถ้าคุณต้องการปรับความเร็วรอบก็ต้องหาทางปรับความถี่ หรือไม่ก็ต้องไปใช้ระบบเฟืองทดรอบ
ดังนั้นการปรับอัตราการไหลจึงมักใช้วิธีการติดตั้งวาล์วควบคุมอัตราการไหล (ซึ่งโครงสร้างอาจเป็นแบบ globe valve ball valve หรือ butterfly valve ก็แล้วแต่ว่าของเหลวนั้นเป็นอะไร) และโดยการปรับช่องว่างให้ของเหลวไหลผ่านตัววาล์ว เราก็จะสามารถปรับอัตราการไหลได้
ถ้าจำเป็นต้องติดตั้งวาล์วควบคุมการไหล ก็จำเป็นต้องเดินท่อการไหลย้อนกลับเอาไว้ด้วย ซึ่งเป็นการป้องกันไม่ให้ของเหลวในตัวปั๊มเดือดถ้าหากว่าวาล์วควบคุมการไหลเกิดปิดตัวเต็มที่ขึ้นมา (ซึ่งอาจเกิดขึ้นจากการปรับการไหลเองหรือระบบมีปัญหาทำให้วาล์วปิดตัวเองอัตโนมัติ)
ส่วนที่ ๘ ท่อไหลย้อนกลับและวาล์วท่อไหลย้อนกลับ
ท่อไหลย้อนกลับนี้บางทีก็เรียกว่า return line หรือไม่ก็เรียกว่า minimum flow line ท่อนี้ทำหน้าที่แบ่งของเหลวบางส่วนที่ออกมาจากปั๊มให้ไหลย้อนกลับไปยังด้านขาเข้า (ถังเก็บ) ใหม่ ขนาดของท่อนี้ถูกกำหนดโดยอัตราการไหลที่ต่ำที่สุดของของเหลว ที่ทำให้ของเหลวที่ไหลผ่านปั๊มนั้นไม่เดือด (หรือเกิด cavitation) ท่อนี้ทำให้มั่นใจได้ว่ามีของเหลวไหลผ่านปั๊มตลอดเวลาแม้ว่าวาล์วต่าง ๆ ด้านขาออกจะปิดสนิท ท่อไหลย้อนกลับนี้จะเป็นท่อที่มีขนาดเล็กกว่าท่อด้านขาเข้าและท่อด้านขาออก
ท่อไหลย้อนกลับถือเป็นระบบความปลอดภัยระบบหนึ่งของปั๊ม แต่การมีท่อไหลย้อนกลับก็มีข้อเสียคือเป็นการสูญเสียพลังงานไปส่วนหนึ่ง เพราะปั๊มต้องมีการสูบของเหลวส่วนหนึ่งไหลวนกลับมายังที่เดิม ในบางครั้งอาจมีการตัดสินใจที่จะลดการสูญเสียตรงนี้โดยการปิดวาล์วท่อไหลย้อนกลับลงบ้าง เพื่อให้ปริมาณของเหลวที่ไหลเวียนกลับไปยังที่เดิมลดลง (หรือบางครั้งก็อาจปิดไปเลย) ดังนั้นวาล์วที่อยู่บนท่อไหลย้อนกลับนี้จึงมักเป็น globe valve แต่การกระทำดังกล่าวก็ทำให้เกิดความเสี่ยงถ้าหากว่าปั๊มไม่สามารถจ่ายของเหลวให้ไหลไปด้านขาออกได้
ก่อนเริ่มเดินเครื่องปั๊มนั้นควรเติมของเหลวให้เข้าไปเต็มตัวปั๊มก่อน การเติมของเหลวเข้าไปในปั๊มต้องเปิดวาล์วระบายอากาศออกจากตัวปั๊มด้วย ปั๊มมักจะมีวาล์วระบายอากาศออกอยู่ที่ตำแหน่งบนสุดของปั๊ม แต่ถ้าหากท่อด้านขาออกอยู่ที่ตำแหน่งบนสุดแล้วก็จะไม่มีวาล์วระบายอากาศตัวนี้
ในกรณีที่ระดับของเหลวจากแหล่งที่จะทำการสูบนั้นสูงกว่าตำแหน่งที่ตั้งปั๊ม (ดังเช่นที่แสดงในรูปที่ 1) การเปิดวาล์วด้านขาเข้าก็จะทำให้ของเหลวไหลเข้าไปเต็มปั๊มได้เลย แต่ถ้าหากตัวปั๊มอยู่สูงกว่าระดับผิวบนสุดของของเหลวที่ต้องการสูบ (ดังแสดงในรูปที่ 2) ในกรณีนี้จะมีการติดตั้งวาล์วกันการไหลย้อนกลับเข้าไปที่ปลายท่อด้านข้าเข้า (วาล์วตัวนี้เป็น check valve แบบหนึ่ง ซึ่งมักเรียกว่า foot valve) และต้องเติมของเหลวเข้าไปในตัวปั๊มให้เต็มก่อนเริ่มเดินเครื่อง ตัวอย่างเช่นในการสูบน้ำจากบ่อน้ำ ตัวปั๊มจะตั้งอยู่บนปากบ่อ โดยมีท่อด้านขาเข้าปั๊มจุ่มลงไปในบ่อน้ำ ก่อนเดินเครื่องปั๊มต้องทำการเติมน้ำเข้าไปในท่อด้านขาเข้าและตัวปั๊มให้เต็มก่อน ถ้าเป็นปั๊มขนาดเล็กก็จะใช้วิธีการตักน้ำมาเทลงไปในช่องเปิดด้านบนปั๊ม foot valve ที่ติดไว้ที่ปลายท่อด้านที่จุ่มอยู่ในบ่อน้ำจะป้องกันไม่ให้น้ำที่เติมเข้าไปในท่อด้านขาเข้าไหลลงไปในบ่อ การทำเช่นนี้ภาษาชาวบ้านเรียกว่า "การล่อน้ำ" แต่ถ้าเป็นปั๊มขนาดใหญ่มากเช่นปั๊มที่สูบน้ำหล่อเย็นจากฐานของ cooling tower (หอทำน้ำเย็น) ซึ่งอาจมีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 24 นิ้วหรือใหญ่กว่า จะมีการเดินท่อน้ำต่อเข้าไปยังท่อด้านขาเข้าเลย เพราะจะให้ค่อย ๆ ตักน้ำเติมเข้าไปก็คงจะไม่ไหว
รูปที่ 2 การสูบน้ำขึ้นมาจากแหล่งที่อยู่ต่ำกว่าตัวปั๊ม ต้องมีการติดตั้ง foot valve ไว้ที่ปลายท่อด้านที่จุ่มลงในบ่อน้ำ (รูปนี้ละการแสดงรายละเอียดพวกวาล์วต่าง ๆ) เพื่อให้น้ำคงค้างอยู่ในท่อด้านขาเข้าเมื่อเติมน้ำเข้าไปก่อนเริ่มเดินเครื่องปั๊ม
ส่วนเหตุผลที่ว่าทำไมต้องมีการล่อน้ำนั้น คอยอ่านในเรื่อง NPSH ที่จะออกตามมาก็แล้วกัน แต่ไม่รู้เหมือนกันนะว่าจะออกได้เมื่อไร ขอให้หายจากหวัดและตรวจข้อสอบเสร็จก่อน แต่ก็จะพยายามเขียนให้อ่านกันก่อนออกไปฝึกงาน
ไม่มีความคิดเห็น:
แสดงความคิดเห็น