ตอนไปฝึกงานที่โรงกลั่นน้ำมันที่
อ.
ฝาง
จ.
เชียงใหม่
เมื่อหน้าร้อนปีพ.ศ.
๒๕๓๐
นั้น ก็เห็นโรงกลั่นดังกล่าวใช้ปั๊มลูกสูบขับเคลื่อนด้วยไอน้ำ
(อิ่มตัว)
ทั้งโรงงาน
ทั้งนี้คงเป็นเพราะในตอนตั้งโรงกลั่นนั้น
บริเวณดังกล่าวมีปัญหาเรื่องแหล่งพลังงานไฟฟ้า
ก็เลยทำให้ทางโรงกลั่นใช้ไอน้ำเป็นแหล่งพลังงานขับเคลื่อนปั๊มต่าง
ๆ
ปั๊มชนิด
Positive
displacement มีด้วยกันหลากหลายรูปแบบ
เช่น ปั๊มลูกสูบ (อาจเป็นชนิด
piston
หรือ
plunger
ก็ตามแต่
ที่ลูกสูบนั้นผลักดันของเหลวโดยตรง)
ปั๊มไดอะแฟรม
(ที่ลูกสูบกดดันแผ่นไดอะแฟรมที่ทำจากวัสดุยืดหยุ่น
แล้วแผ่นไดอะแฟรมไปผลักดันของเหลวอีกที)
ปั๊มชนิดสกรู
(แบบเดียวกับเครื่องบดเนื้อตามตลาดสด)
ปั๊มรีดท่อ
(หรือที่ห้องแลปเรียก
peristaltic
pump
ที่ใช้กันในห้องปฏิบัติการและใช้ในโรงพยาบาลในเครื่องให้น้ำเกลือผู้ป่วย)
ปั๊มชนิดโรตารี
และปั๊มชนิดเกียร์
เรื่องปั๊มเหล่านี้เคยเล่าเอาไว้นานหลายปีแล้ว
คงไปค้นดูบทความเก่า ๆ ใน
blog
ในหัวข้อเรื่องความรู้เบื้องต้นเกี่ยวกับปั๊มดูได้
ปั๊มพวก
positive
displacement แต่ละชนิดมีจุดเด่นที่แตกต่างกันออกไป
บางชนิดเหมาะสำหรับงานที่ต้องการปรับปริมาตรการไหลต่ำ
ๆ ที่ละเอียด (เช่นปั๊มลูกสูบขนาดเล็กที่เรียกว่า
syringe
pump)
หลากหลายชนิดสามารถเพิ่มความดันได้สูงด้วยขั้นตอนการอัดเพียงขั้นตอนเดียว
การให้อัตราการไหลที่คงที่ที่ไม่ขึ้นกับความดันต้านทานด้านขาออก
(ถ้าเป็นปั๊มหอยโข่งหรือ
centrifugal
pump เมื่อความดันต้านทานด้านขาออกเพิ่มขึ้น
อัตราการไหลจะลดลง)
การทำงานได้ดีกับของเหลวที่มีความหนืดสูงหรือข้นหนืด
(เช่นพวกน้ำมันหนัก
ยาสีฟัน)
เป็นต้น
ปั๊มที่ใช้ลูกสูบเป็นตัวผลักดันของเหลว
(เช่นชนิด
piton
หรือ
plunger
หรือ
diaphragm)
จะมีวาล์วกันการไหลย้อนกลับติดตั้งมากับตั้งปั๊มทั้งด้านขาเข้าและขาออก
วาล์วกันการไหลย้อนกลับด้านขาเข้ามีไว้เพื่อป้องกันไม่ให้ของเหลวที่กำลังถูกอัดนั้นไหลย้อนกลับ
ส่วนวาล์วกันการไหลด้านขาออกนั้นมีไว้เพื่อป้องกันไม่ให้ของเหลวที่อัดส่งออกไปจากตัวปั๊มแล้วไหลย้อนกลับในขณะที่กำลังดูดของเหลวจากแหล่งต้นทางเข้ามา
ปั๊มน้ำขนาดเล็กที่ใช้กันตามบ้านเรือนที่ใช้เพิ่มแรงดันให้น้ำแม้ว่าในปัจจุบันจะเห็นชนิดหอยโข่งเป็นหลัก
แต่ก็มีชนิดลูกสูบอยู่เหมือนกัน
สำหรับบ้านเรือนที่ตั้งอยู่ในตัวเมืองที่มีน้ำประปาใช้
ที่ใช้การติดตั้งถังน้ำรองรับน้ำประปา
แล้วใช้ปั๊มน้ำชนิดปั๊มหอยโข่งที่ติดตั้งอยู่ข้างถังเก็บโดยมีระดับต่ำกว่าระดับน้ำในถังเก็บ
รูปแบบการติดตั้งแบบนี้ปั๊มหอยโข่งสามารถทำงานได้ดี
ไม่มีปัญหาอะไร
แต่ถ้าเป็นการสูบน้ำจากบ่อบาดาลขึ้นมาใช้
ปั๊มลูกสูบจะมีข้อดีกว่าปั๊มหอยโข่งตรงที่ปั๊มลูกสูบนั้นสามารถทำการ
"ล่อน้ำ"
ด้วยตนเองได้
(คือมันสามารถทำสุญญากาศในท่อด้านขาเข้าได้สูงมากพอจนความกดอากาศภายนอกท่อสามารถดันน้ำขึ้นมาจนถึงตัวปั๊มได้)
ไม่จำเป็นต้องทำการล่อน้ำเมื่อต้องการเริ่มเดิมเครื่องเหมือนปั๊มหอยโข่ง
(ถ้าสงสัยว่าการ
"ล่อน้ำ"
คืออะไร
สามารถไปอ่านได้ใน Memoir
ปีที่
๔ ฉบับที่ ๔๖๕ วันเสาร์ที่
๑๖ มิถุนายน ๒๕๕๕ เรื่อง
"ปั๊มน้ำดับเพลิงในอาคาร")
แต่ปั๊มลูกสูบก็มีข้อเสียตรงที่มันมีรูปแบบการไหลที่ไม่ราบเรียบ
มีการกระเพื่อมเป็นจังหวะตามจังหวะการอัดของลูกสูบ
การลดการกระเพื่อมนี้ทำได้ด้วยการใช้ปั๊มที่มีหลายลูกสูบทำงานเหลื่อมจังหวะกัน
(หรือเป็นลูกสูบเดียวที่ทำหน้าที่ทั้งอัดและดูดไปพร้อมกัน)
หรือติดตั้งถังลมแรงดัน
(air
chamber) เข้ากับระบบท่อน้ำ
(คือความดันอากาศในถังจะช่วยดูดซับความแรงสูงสุดของการไหลในรูปความดันอากาศ
และใช้ความดันอากาศที่สะสมไว้นี้เป็นตัวผลักดันให้น้ำไหลในจังหวะที่ปั๊มทำการดูดน้ำเข้ามาใหม่)
รูปที่
๑ ตัวอย่าง Data
Sheet ของ
Positive
displacement pump หน้า
๑
เราลองมาดูตัวอย่าง
data
sheet ของ
positive
displacement กันหน่อยดีกว่า
เริ่มจากหน้าแรกในรูปที่
๑ (ภาพต้นฉบับนั้นมันไม่ชัด
คือด้านซีกซ้ายแหว่งไปหน่อย)
โดยเริ่มจากการระบุว่ารายละเอียดของปั๊มใน
data
sheet นี้เป็นการแสดงรายละเอียดเพื่อ
เป็นข้อเสนอ (proposal)
จัดซื้อ
(purchase)
หรือติดตั้งจริง
(as
built) ตามด้วยชื่อปั๊มและหน่วยที่จะนำไปใช้งาน
และวิธีการขับเคลื่อนที่ใช้ว่าเป็น
มอเตอร์ไฟฟ้า (motor)
กังหัน
(turbine)
หรือวิธีการอื่น
(เช่นใช้ไอน้ำขับเคลื่อนลูกสูบโดยตรง)
ถัดมาก็เป็นการระบุชนิดว่าเป็น
piston,
plunger, metering (ปรับอัตราการไหลได้),
diaphragm, direct acting steam/gas, rotary, gear, screw หรือชนิดอื่น
ชื่อผู้ผลิตปั๊ม รุ่นและขนาด
ตรงนี้ขอขยายความตรงชนิด
piston
และ
plunger
นิดนึง
ปั๊มทั้งสองชนิดเป็นปั๊มแบบลูกสูบทั้งคู่
แตกต่างกันตรงที่ตัวปะเก็นหรือ
seal
ที่ทำหน้าที่ป้องกันการรั่วไหลระหว่างลูกสูบและกระบอกสูบนั้นติดตั้งอยู่คนละที่กัน
โดยปั๊มแบบ piston
นั้นตัว
seal
ดังกล่าวจะอยู่ที่ตัวลูกสูบ
(piston)
และเคลื่อนที่ไปกับตัวลูกสูบ
(ลูกสูบไม่จำเป็นต้องมีความยาวมากตามความยาวช่วงชัก)
ทำนองเดียวกับแหวนลูกสูบที่ใช้กับลูกสูบของเครื่องยนต์รถ
แต่ปั๊มชนิด plunger
นั้นตัว
seal
ดังกล่าวจะอยู่ที่กระบอกสูบ
ไม่ได้เคลื่อนที่ไปพร้อมกับตัวลูกสูบ
ตัวลูกสูบจะมีความยาวมากกว่าช่วงชัก)
ปั๊มชนิด
plunger
จะใช้งานในช่วงความดันที่สูงกว่าปั๊มชนิด
piston
ถ้ดมาในส่วนของคอลัมน์ด้านซ้าย
เป็นข้อมูลเกี่ยวกับสภาวะการทำงาน
(operating
conditions) ซึ่งเป็นข้อมูลเกี่ยวกับคุณสมบัติของของเหลวที่ทำการปั๊ม
(ความหนืด
การกัดกร่อน ความเป็นพิษ
ความไวไฟ)
ความดันและอุณหภูมิการใช้งาน
ถัดลงมาอีกก็เป็นรายละเอียดชนิดข้อต่อท่อ
(connections)
ทั้งด้านขาเข้าและด้านขาออก
ส่วนคอลัมน์ทางด้านขวานั้นเป็นข้อมูลจากผู้ผลิต
ไม่ว่าจะเป็นความดันและอุณหภูมิที่ใช้ในการออกแบบ
อัตราการไหลที่ออกแบบ
ประสิทธิภาพ มีการหล่อเย็นหรือให้ความร้อนหรือไม่
เป็นต้น และยังมีข้อมูลเกี่ยวกับความดันที่กำหนดให้
"relief
valve" เปิด
ปั๊มลูกสูบนั้นช่องว่างระหว่างลูกสูบและกระบอกสูบนั้นต่ำมาก
(หรือถือว่าแทบจะไม่มีก็ได้)
ไม่เหมือนปั๊มหอยโข่ง
ในกรณีของปั๊มหอยโข่งที่ใช้การหมุนเหวี่ยงนั้น
ถ้าหากท่อด้านขาออกถูกปิด
ของเหลวไหลออกไม่ได้
ของเหลวก็จะถูกหมุนเหวี่ยงวนอยู่ในตัวปั๊ม
ในขณะนี้ความดันภายด้านขาออกจะมีค่าสูงสุดที่ระดับหนึ่ง
แต่ในกรณีของปั๊มลูกสูบนั้นใช้การดัดให้ของเหลวเคลื่อนที่ไปข้างหน้า
ถ้าหากของเหลวไม่สามารถระบายออกไปได้
ความดันในตัวปั๊มจะเพิ่มสูงขึ้นมาก
ก่อให้เกิดความต้านทานการเคลื่อนที่ไปข้างหน้าของลูกสูบ
(เหมือนกับพยายามฉีดน้ำออกจากกระบอกฉีดที่อุดปลายกระบอกเอาไว้)
ถ้าหากไม่มีทางระบายของเหลวที่ถูกอัดออกไป
ความเสียหายก็จะเกิดขึ้นกับชิ้นส่วนที่มีความแข็งแรงต่ำที่สุด
(อาจเป็นตัวมอเตอร์ที่ขับเคลื่อนที่อาจไหม้ได้เนื่องจากไม่สามารถหมุนได้
ตัวก้านสูบที่ใช้ผลักลูกสูบ
ตัวปั๊ม หรือท่อด้านขาออก)
ดังนั้นเพื่อป้องกันความเสียหายที่จะเกิดขึ้นจากเหตุการณ์ดังกล่าว
การติดตั้งปั๊มลูกสูบจึงต้องมีการติดตั้งวาล์วระบายความดัน
(relief
valve) ไว้ทางด้านขาออกด้วยเสมอ
ซึ่งวาวล์วระบายความดันนี้อาจเป็นอุปกรณ์ที่มาพร้อมกับตัวปั๊ม
หรือต้องติดตั้งเข้ากับระบบท่อด้านขาออก
แต่ในกรณีของปั๊มหอยโข่งนั้นจะไม่มีความจำเป็นที่จะต้องติดตั้งวาล์วดังกล่าว
(จะใช้การติดตั้งท่อให้ของเหลวไหลวนกลับแทน)
ถัดมาทางคอลัมน์ด้านซ้ายเป็นข้อมูลเกี่ยวกับโรงงาน
(site
conditions) เช่นน้ำหล่อเย็น
ไอน้ำ และกระแสไฟฟ้าที่มีให้
อุณหภูมิสภาพอากาศแวดล้อม
การติดตั้งภายนอกหรือภายในอาคาร
ถัดลงมาก็เป็นข้อมูลเกี่ยวกับการทดสอบสมรรถนะของปั๊มและการตรวจสอบ
(tests
and inspection) เช่นการรับความดัน
สภาพขณะเดินเครื่อง
ความถูกต้องของการควบคุมอัตราการไหลและการทำซ้ำได้
จำเป็นต้องมีการแยกชิ้นส่วนออกมาตรวจสอบหรือไม่
(dismantle
and inspection)
ส่วนคอลัมน์ด้านขวาก็เป็นเรื่องเกี่ยวกับอุปกรณ์ประกอบต่าง
ๆ (accessories)
เช่น
ฐานรอง เฟืองทดรอบ
ระบบขับเคลื่อนที่สามารถปรับความเร็วรอบได้
วาล์วระบายความดัน
การหุ้มฉนวนกระบอกไอน้ำ
(lagging
เป็นคำเรียกแบบอังกฤษ
(U.K.)
หมายถึงการหุ้มฉนวน
ที่แปลกคือเอกสารฉบับนี้เป็นของอเมริกาที่น่าจะใช้คำ
insulating
มากกว่า)
รูปที่
๒ Data
Sheet ของ
Positive
displacement pump หน้า
๑ (ต่อจากรูปที่
๑)
ในภาษาอังกฤษแบบ
Ameircan
English นั้น
เวลาพูดถึง "relief
valve" จะหมายถึงวาล์วระบายความดันที่ใช้กับ
"ของเหลว"
ถ้าพูดถึง
"safety
valve" จะหมายถึงวาล์วระบายความดันที่ใช้กับแก๊ส
และถ้าพูดถึง "safety-relief
valve"
จะหมายถึงวาล์วระบายความดันที่ใช้ได้กับระบบที่มีทั้งของเหลวและแก๊ส
แต่ถ้าเป็นภาษาอังกฤษแบบ
British
English นั้นทั้งสามคำจะมีความหมายกลาง
ๆ คือวาล์วระบายความดันโดยไม่มีการจำเพาะเจาะจงไปว่าเป็นระบบของเหลว
แก๊ส หรือมีทั้งสองเฟสอยู่ร่วมกัน
มาต่อในหน้าที่
๒ ที่เริ่มด้วยการแยกออกเป็น
๓ คอลัมน์ โดยคอลัมน์ทางซ้ายสุดเป็นปั๊มแบบ
reciprocating
(มีการเคลื่อนที่กลับไปมาแบบลูกสูบ
ที่ผลักดันของเหลวด้วยการดันไปตรง
ๆ)
คอลัมน์กลางเป็นแบบ
rotary
ที่ใช้การเคลื่อนที่แบบหมุน
(คือกลไกผลักดันของเหลวทำงานด้วยการหมุนชิ้นส่วนผลักดัน
ไม่ใช่การดันโดยตรงแบบกรณีของลูกสูบ)
ส่วนคอลัมน์ด้านขวาเป็นส่วนที่เกี่ยวกับการควบคุมปริมาตรการไหล
ในคอลัมน์ของ
reciprocating
pump นั้น
ปั๊มแบบ simplex
คือปั๊มที่มีเพียงกระบอกสูบเดียว
ปั๊มแบบ duplex
คือปั๊มที่มีกระบอกสูบสองกระบอก
ส่วน multiplex
คือปั๊มที่มีกระบอกสูบมากกว่าสามกระบอก
บรรทัดถัดลงมา
single
acting หมายถึงการทำงานที่มีของเหลวไหลเข้า-ออกทางด้านเดียวของลูกสูบ
ส่วน double
acting
หมายถึงการทำงานที่มีของเหลวไหลเข้า-ออกทั้งทางด้านหน้าและด้านหลังลูกสูบ
กล่าวคือในจังหวะที่ลูกสูบเคลื่อนที่ไปข้างหน้าเพื่อผลักดันของเหลวที่อยู่ทางด้านหน้าให้ไหลออกจากปั๊ม
ก็จะทำการดูดเอาของเหลวเข้ามาทางด้านหลังลูกสูบ
และเมื่อลูกสูบเคลื่อนที่ถอยหลังเพื่อดูดของเหลวใหม่เข้ามาทางด้านหน้าลูกสูบ
ก็จะทำการผลักดันของเหลวที่อยู่ทางด้านหลังลูกสูบให้ไหลออกไป
liner
ในที่นี้คือถ้าเป็นศัพท์เกี่ยวกับเครื่องยนต์เขาจะเรียกว่า
"ปลอกสูบ"
(ในที่นี้ก็คงจะขอยืมเอามาใช้ได้เพราะมันทำหน้าที่แบบเดียวกัน)
คือแทนที่จะใช้ตัวเรือนของปั๊มทำหน้าที่เป็นกระบอกสูบที่มีขนาดพอดีกับเส้นผ่านศูนย์กลางของลูกสูบ
(คือลูกสูบกับตัวเรือนของปั๊มที่ทำหน้าที่เป็นกระบอกสูบจะเสียดสีกันโดยตรง)
ก็จะทำรูที่ตัวเรือนปั๊มให้ใหญ่ว่าขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางลูกสูบ
และมีปลอกโลหะทรงกระบอก
(ปลอกสูบ)
สอดเข้าไปในรูนั้นอีกที
โดยเส้นผ่านศูนย์กลางภายในของปลอกทรงกระบอกนั้นจะรับเข้ากับขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางของลูกสูบ
การขัดสีจึงเกิดขึ้นระหว่างตัวปลอกสูบกับลูกสูบ
ถ้าใช้ปลอกสูบแบบถอดเปลี่ยนได้
(removable
liner) ก็จะสามารถทำการเปลี่ยนปลอกสูบดังกล่าวได้เมื่อเสื่อมสภาพ
timing
gear (ในส่วนของปั๊มที่ผลักดันของเหลวด้วยการเคลื่อนที่แบบหมุน)
เป็นเกียร์ที่ควบคุมจังหวะการทำงาน
เช่นในกรณีของ lobe
หรือ
screw
ที่มีชิ้นส่วนหมุนสองชิ้นหมุนขบกันนั้น
การหมุนของชิ้นส่วนทั้งสองต้องเข้าจังหวะกันพอดี
(คือขบกันพอดีแต่ต้องไม่เกิดการตีกระแทกกัน)
ช่วงกลางถัดลงมาเป็นข้อมูลชนิดวัสดุที่ใช้ทำชิ้นส่วนต่าง
ๆ ของตัวปั๊ม
(ตรงนี้คงต้องขอให้ไปหารูปแยกส่วนปั๊มแต่ละชนิดมาดูเอง
จะได้เห็นภาพว่ามันคืออะไร)
แถวถัดลงมาอีกก็เป็นเรื่องของซีลและปะเก็นป้องกันการรั่วซึม
ถัดลงมาอีกก็จะเป็นเรื่องของรองลื่นหรือแบริ่ง
(bearing)
ที่แยกออกเป็น
radial
bearing ที่ทำหน้าที่รับแรงในแนวรัศมีของเพลา
(รับน้ำหนักเพลาถ้าเพลาวางนอน)
และ
thrust
bearing
ที่ทำหน้าที่รับแรงตามแนวแกนของเพลาเพื่อไม่ให้เพลามีการเคลื่อนตัวตามนวความยาว
(ภาษาไทยเรียกว่า
"แบริ่งกันรุน"
ถ้าเป็นเพลาที่วางในแนวนอน
มันก็จะไม่รับน้ำหนักเพลา
แต่ถ้าเป็นเพลาที่วางตัวในแนวดิ่งหรือวางเฉียง
มันจะต้องทำหน้าที่รับน้ำหนักเพลาด้วย)
และปิดท้ายด้วยส่วนของข้อกำหนดตามมาตรฐาน
API
(ย่อมาจาก
American
Petroleum Institiute)
ว่าจะให้ปั๊มมีคุณสมบัติเป็นไปตามมาตรฐานใดเป็นพิเศษอีกหรือไม่
สำหรับฉบับนี้ก็คงจะจบเพียงแค่นี้
ไม่มีความคิดเห็น:
แสดงความคิดเห็น
หมายเหตุ: มีเพียงสมาชิกของบล็อกนี้เท่านั้นที่สามารถแสดงความคิดเห็น