Piping and Instrumentation Diagram (P&ID) ของอุปกรณ์ ตอน Rotary pump (ปั๊มโรตารี) MO Memoir : Monday 9 January 2560

ปั๊มตระกูล positive displacement ทำงานด้วยการดึงของเหลวเข้ามาในที่ว่างระหว่างตัวเรือนปั๊ม (ที่เป็นส่วนที่อยู่กับที่) กับชิ้นส่วนเคลื่อนที่ (เช่นในกรณีของปั๊มลูกสูบ ตัวเรือนปั๊มที่เป็นส่วนที่อยู่กับที่ก็คือกระบอกสูบ (cylinder) และชิ้นส่วนเคลื่อนที่ก็คือลูกสูบ (piston)) จากนั้นก็ทำการผลักดันของเหลวที่ดึงเข้ามานั้นออกไปทางช่องทางไหลออก แต่การที่จะผลักดันของเหลวให้ไปข้างหน้าได้ดีนั้นจำเป็นที่ "ช่องว่าง (หรือ clearance)" ระหว่างชิ้นส่วนที่อยู่กับที่กับชิ้นส่วนเคลื่อนที่นั้นต้องมีขนาดเล็ก (ไม่มีเลยก็ยิ่งดี แต่จะไปมีปัญหาเรื่องการเสียดสีและการหล่อลื่นแทน) ข้อดีข้อหนึ่งของปั๊มตระกูลนี้ก็คือให้อัตราการไหลที่ค่อนข้างคงที่แม้ว่าความดันด้านขาออกจะมีการเปลี่ยนแปลงมาก
 

ปั๊มโรตารี (rotary pump) เป็นรูปแบบหนึ่งของปั๊มตระกูล positive displacement ปั๊มตระกูลนี้ชิ้นส่วนที่เคลื่อนที่ที่ทำหน้าที่ผลักดันของเหลวนั้นเคลื่อนที่ด้วยการหมุน และด้วยรูปแบบและจำนวนของชิ้นส่วนที่หมุน (rotor) นี้ทำให้ปั๊มตระกูลนี้แบ่งออกไปเป็นหลายรูปแบบ เช่น gear pump, screw pump, peristaltic pump, vane pump หรือ lobe pump เป็นต้น อย่างเช่นในกรณีของ gear pump (ภาษาไทยมีการเรียกทับศัพท์โดยตรงว่า เกียร์ปั๊ม หรือแปลว่า ปั๊มเฟือง) ที่ประกอบด้วยเฟืองที่หมุนได้สองตัวขบกันอยู่ เฟืองตัวหนึ่งได้รับการขับเคลื่อนจากมอเตอร์โดยตรง และเฟืองอีกตัวหนึ่งจะหมุนตามเฟืองขับเคลื่อนนี้ ของเหลวจะถูกดึงเข้ามาอย่างต่อเนื่องเข้าไปในช่องว่างระหว่างฟันเฟืองกับผนังตัวเรือน (casing หรือ housing) และถูกผลักออกไปอย่างต่อเนื่องทางด้านขาออก ด้วยโครงสร้างที่ไม่จำเป็นต้องมีวาล์วกันการไหลย้อนกลับในการป้องกันไม่ให้ของเหลวที่ถูกดึงเข้ามาในช่องว่างระหว่างฟันเฟืองนั้นไหลย้อนออกไป ทำให้การติดตั้งปั๊มชนิดนี้จำเป็นต้องมีการติดตั้งวาล์วกันการไหลย้อนกลับด้านขาออก (รูปที่ ๑ และ ๒)
 

จุดเด่นจุดหนึ่งของปั๊มเฟืองที่เหนือกว่าปั๊มลูกสูบก็คือมันทำงานได้ดีกับของเหลวที่มีความหนืดสูง ซึ่งถ้าเป็นกรณีของปั๊มลูกสูบแล้วของเหลวที่หนืดจะไหลผ่านวาล์วกันการไหลย้อนกลับเข้ามาในช่องว่างภายในกระบอกสูบได้ยาก ของเหลวบางพวกเช่นน้ำมันปิโตรเลียมหนักนั้น เมื่อร้อนจะมีความหนืดลดลง ดังนั้นของเหลวพวกนี้ก็สามารถในปั๊มลูกสูบได้ถ้าหากว่ามันมีอุณหภูมิสูงพอและไม่มีปัญหาเรื่องการสลายตัวเนื่องจากความร้อน แต่ถ้าเป็นกรณีของของเหลวที่หนืดและไม่ต้องการให้ได้รับความร้อน (ด้วยเกรงว่ามันจะสลายตัวหรือไม่อยากมีหน่วยให้ความร้อนของเหลวเพิ่มเติมเข้ามาให้ยุ่งยาก) ปั๊มเฟืองก็เป็นตัวเลือกตัวหนึ่ง ผมเองเคยมีโอกาสได้ไปเยี่ยมชมโรงงานรับผลิตผลิตภัณฑ์สุขอนามัยใช้กับร่างกาย (พวก แชมพู สบู่เหลว ยาสีฟัน โลชัน ครีมทาผิว อะไรทำนองนี้) โรงหนึ่ง ก็เห็นเขาใช้ปั๊มเฟืองในการสูบส่วนผสมที่เป็นของเหลวหนืดจากถังเก็บเข้าสู่ถังผสม
 

ข้อควรคำนึงข้อหนึ่งในการใช้งานปั๊มที่ทำหน้าที่สูบจ่ายของเหลวหลากหลายชนิดคือ การปนเปื้อนจากของเหลวที่ทำการสูบจ่ายก่อนหน้าที่ค้างอยู่ในตัวปั๊ม (เช่นในโรงงานรับผสมสารตามสั่งที่กล่าวมาข้างต้น) ถ้าเป็นของเหลวที่ไม่หนืดมันก็ล้างออกง่ายหน่อย แต่ถ้าเป็นของเหลวที่หนืดก็คงต้องมีการล้างกันน่าดู ดังนั้นในกรณีนี้การติดตั้งปั๊มก็ควรคำนึงถึงขั้นตอนการล้างภายในตัวปั๊มซึ่งถือได้ว่าเป็นขั้นตอนการทำงานปรกติที่ต้องทำเป็นประจำด้วย ว่าต้องมีท่อระบบสาธารณูปโภคใดเพิ่มเติมเข้ามาอีกนอกเหนือจากท่อของเหลวที่ต้องการสูบจ่าย
 

ฉบับนี้คงขอจบเพียงแค่นี้
 

รูปที่ ๑ ตัวอย่าง P&ID ของปั๊มโรตารี (สัญลักษณ์ในรูปเหมือนจะเป็นปั๊มเฟือง) รูปบนและล่างเป็นรูปเดียวกันเพียงแต่สลับซ้าย-ขวา พึงสังเกตว่าแม้ว่าจะเป็นปั๊มชนิด positive displacement เหมือนปั๊มลูกสูบ แต่ในกรณีนี้จำเป็นต้องมีวาล์วป้องกันการไหลย้อนกลับด้านขาออก (ในรูปเป็นชนิด swing check valve) เพราะด้วยโครงสร้างของตัวปั๊มนั้นมันไม่จำเป็นต้องใช้วาล์วกันการไหลย้อนกลับในการผลักดันให้ของเหลวไหลไปข้างหน้า ในรูปนี้ไม่มีเกจวัดความดันแสดงเอาไว้ ซึ่งไม่ได้หมายความว่าไม่ต้องมี

รูปที่ ๒ ตัวอย่าง P&ID ของปั๊มโรตารีสองตัว ที่ตัวหนึ่งเป็นตัวทำงานหลักในขณะที่อีกตัวหนึ่งเป็นตัวสำรอง ของเหลวที่ออกทางวาล์วระบายความดันจะถูกส่งกลับไปยังท่อด้านขาเข้าหรือถังจ่ายของเหลวให้ปั๊ม รูปบนและล่างเป็นรูปเดียวกันเพียงแต่สลับซ้าย-ขวา พึงสังเกตตำแหน่งติดตั้งเกจวัดความดัน ที่อยู่ระหว่างด้านขาออกจากปั๊มกับวาล์วกันการไหลย้อนกลับ ในตำแหน่งเดียวกับกรณีของปั๊มหอยโข่ง