วันพฤหัสบดีที่ 4 เมษายน พ.ศ. 2556

ความรู้เบื้องต้นเกี่ยวกับปั๊ม ตอนที่ ๔ MO Memoir : Thursday 4 April 2556

เอกสารฉบับนี้เตรียมขึ้นเพื่อปูพื้นฐานให้กับผู้ที่มีพื้นความรู้ทางวิทยาศาสตร์ทั่วไป ที่ไม่ได้เรียนและทำงานสายวิศวกรรม เนื้อหาใน Memoir นี้แก้ไขเพิ่มเติมจากเอกสารที่ใช้ในโครงการอบรม Cosmetic Engineering and Production Planning (CEPP) สำหรับสมาคมผู้ผลิตเครื่องสำอางไทย เมื่อวันเสาร์ที่ ๑๖ มีนาคม ๒๕๕๖ ที่ผ่านมา แต่เนื่องจากเห็นว่าน่าจะพอให้ประโยชน์แก่บุคคลทั่วไปได้บ้าง จึงนำมาเผยแพร่ใน blog นี้ ฉบับนี้เป็นตอนสุดท้ายโดยเป็นส่วนเพิ่มเติมจากที่ได้บรรยายไป

โดยปรกติปั๊มหอยโข่ง (centrifugal pump) จะหมุนตามความเร็วรอบของมอเตอร์ที่ใช้ เพราะจะต่อเพลามอเตอร์เข้ากับเพลาของใบพัด (impeller) ดังนั้นที่ความเร็วรอบค่า ๆ หนึ่ง ความดันที่ปั๊มผลิตได้จะขึ้นกับขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางของใบพัด ถ้าใบพัดใหญ่ก็จะได้ความดันด้านขาออกที่สูงขึ้น ในทางกลับกันถ้าใบพัดเล็กลงความดันด้านขาออกก็จะลดลง
  
ข้อดีของปั๊มหอยโข่งคือให้การไหลที่เรียบ แต่ข้อเสียสำหรับปั๊มหอยโข่ง single stage (สำหรับปั๊มที่เพลามอเตอร์ต่อตรงเข้ากับเพลาใบพัด) คือไม่สามารถทำความความดันได้สูงในขั้นตอนการอัดเพียงขั้นตอนเดียว ดังนั้นถ้าต้องการความดันด้านขาออกที่สูงเกินกว่าที่ปั๊มที่ใช้การอัดเพียงขั้นตอนเดียวจะทำได้ ก็ต้องหันไปใช้ปั๊มหอยโข่งที่มีขึ้นตอนการอัดหลายขึ้นตอน (multistage centrifugal pump) หรือเพิ่มความเร็วรอบการหมุนของใบพัดให้สูงขึ้นด้วยการใช้เฟืองทด

รูปที่ ๑ เป็นตัวอย่างของปั๊มหอยโข่งชนิดวางตัวในแนวดิ่งที่มี 10 ขั้นตอนการอัดของบริษัท Grundfos ของเหลวจะไหลเข้าสู่ตรงกลางใบพัดใบล่างสุด ก่อนจะถูกเหวี่ยงออกทางด้านข้างและไหลวนกลับเข้าตรงกลางใบพัดใบที่สอง เป็นอย่างนี้ไปเรื่อย ๆ จนถึงใบพัดใบบนสุด ก็จะไหลออกทางท่อทางออกที่อยู่ระหว่างตัวเรือนด้านนอกกับตัวเรือนด้านใน ก่อนที่จะไหลออกทางท่อทางออกด้านล่าง ตอนไปเยี่ยมชมโรงงานผลิตเครื่องสำอางผมเห็นเขาใช้ปั๊มแบบนี้กับระบบผลิตน้ำบริสุทธิ์ด้วยวิธี reverse osmosis เพราะต้องใช้ความดันสูงในกระบวนการผลิต

อีกบริษัทหนึ่งที่มีชื่อเสียงในการผลิตปั๊มหอยโข่งความดันสูงคือ Sundyne ปั๊มของบริษัทนี้จะเป็น stage เดียวแต่ใช้เฟืองทดรอบทำให้ใบพัดหมุนด้วยความเร็วขึ้นไปสูงกว่า 20,000 รอบต่อนาที (แล้วแต่ความดันที่ต้องการ ดูรูปที่ ๒) ตัวเฟืองทดรอบเองก็ต้องมีระบบหล่อลื่นด้วย (ไม่เช่นนั้นระบบเฟืองทดรอบพังได้ง่าย ๆ)
  
โดยปรกติเวลาเริ่มเดินเครื่องปั๊มหอยโข่งทั่วไปนั้นเรามักจะปิดวาล์วด้านขาออกและเปิดเส้นทางท่อไหลย้อนกลับ (ถ้ามี) แต่สำหรับ syndyne pump ต้องมั่นใจว่ามีของเหลวไหลผ่านปั๊มอย่างเพียงพอตลอดเวลา ผมเคยยืนดู operator เริ่มเดินเครื่องปั๊มตัวนี้เพื่อใช้ฉีดไอน้ำที่ควบแน่น (condensate) เข้าไปใน superheated steam เพื่อลดอุณหภูมิลงให้เป็น saturated steam ในระหว่างการเริ่มเดินเครื่อง operator ต้องเปิดวาล์วด้านขาออกเอาไว้ครึ่งหนึ่ง เพื่อป้องกันไม่ให้ของเหลวในตัวปั๊มเกิดการเดือดเนื่องจากการปั่นกวนที่ความเร็วที่สูงมาก แต่ถึงขนาดเปิดวาล์วด้านขาออกไว้ครึ่งหนึ่ง ความดันด้านขาออกก็ขึ้นไปสูงถึง 70 barg

Memoir ฉบับนี้เป็นการแนะนำให้รู้จักปั๊มบางชนิดที่มีการใช้ในกระบวนการผลิต ส่วนเรื่องที่ว่าการปิดวาล์วด้านขาออกในตอนเริ่มเดินเครื่องนั้นสำคัญอย่างไรสำหรับปั๊มหอยโข่ง ไปอ่านได้จาก memoir ปีที่ ๒ ฉบับที่ ๑๒๒ วันพฤหัสบดีที่ ๑๘ กุมภาพันธ์ ๒๕๕๓ เรื่อง "ฝึกงานภาคฤดูร้อน ๒๕๕๓ ตอนที่ ๖ ระบบ piping ของปั๊มหอยโข่ง"


รูปที่ ๑ Multistage centrifugal pump ชนิดวางตัวในแนวดิ่ง ปั๊มในรูปมีใบพัด 10 ใบอยู่บนเพลาเดียวกัน โดยมอเตอร์ขับเคลื่อนอยู่ทางด้านบนของตัวปั๊ม รูปนี้เอามาจาก Grundfos data booklet CR, CRI, CRN, CRE, CRIE, CRNE vertical multistage centrifugal pump ของบริษัท Grundfos

รูปที่ ๒ Syndyne pumpเป็นปั๊มของบริษัท Syndyne บริษัทนี้ผลิตปั๊มหอยโข่งที่มีขั้นตอนการอัดเพียงขั้นตอนเดียวแต่ให้ความดันด้านขาออกสูงมาก (ขึ้นไปได้เกือบ 200 barg) ซึ่งทำโดยการใช้เฟืองทดทำให้ความเร็วรอบใบพัดเพิ่มมากขึ้น จากข้อมูลในตารางจะเห็นว่าในบางรุ่นนั้นใบพัดจะหมุนเร็วถึง 25,000 รอบต่อนาที (ที่ความถี่ 50 Hzมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสสลับที่มี 2 ขั้วหมุนได้เร็วมากสุดก็ 3,000 รอบต่อนาที) รูปนี้เอามาจากเอกสาร Sundyne single stage integrally geared API pump

ไม่มีความคิดเห็น: