ช่องว่างระหว่างผิวนอกของเพลาใบพัดปั๊มหอยโข่งที่ยื่นออกมาข้างนอกตัวเรือนปั๊ม
กับตัวเรือนปั๊มนั้น
จำเป็นต้องได้รับการปิดกั้นเพื่อป้องกันไม่ให้ของเหลวในระบบรั่วซึมออกมาข้างนอก
แต่ในขณะเดียวกันจะต้องยอมให้เพลานั้นหมุนได้สะดวก
ไม่ติดขัด
ด้วยการนี้จึงได้มีการคิดค้นวิธีการป้องกันการรั่วซึมดังกล่าวขึ้นมา
ซึ่งมีอยู่ด้วยกันหลายวิธี
ในกรณีที่ของเหลวด้านในปั๊มนั้นเป็นสารที่ไม่อันตราย
(ซึ่งก็คงมีแต่น้ำเท่านั้นมั้งครับ)
การใช้
stuffing
box ร่วมกับ
gland
packing ก็เป็นทางเลือกหนึ่ง
ตัวอย่างโครงสร้างของ
stuffing
box แสดงไว้ในรูปที่
๑ ข้างล่าง
รูปที่
๑ ภาพตัดขวางโครงสร้างของ
Stuffing
box ที่ใช้เป็นที่บรรจุ
gland
packing (ปะเก็นเชือก)
ป้องกันการรั่วไหลจากด้าน
process
มายังภายนอก
(รูปจากเอกสารยื่นขอจดสิทธิบัตร
US2012030106A1
Sootblower stuffing box and seal)
gland
packing ซึ่งเป็นส่วนที่อยู่กับที่จะทำจากวัสดุที่มีความลื่น
(เช่นวัสดุผสมแกรไฟต์)
เพื่อลดแรงเสียดทานกับตัวเพลาที่หมุน
ในทางปฏิบัตินั้นจะยอมให้ของเหลวด้าน
process
รั่วออกมาข้างนอกได้เล็กน้อยเพื่อช่วยหล่อลื่นและระบายความร้อนออก
คือเห็นรั่วซึมเล็กน้อยถือว่าเป็นเรื่องปรกติ
แต่ถ้าไม่มีการรั่วซึมเลยอาจมีปัญหาเรื่องการหล่อลื่นและการระบายความร้อนได้)
แต่พอใช้ไปได้ระดับหนึ่งการเสื่อมสภาพของ
gland
seal จะทำให้มีการรั่วมากขึ้น
ก็ให้ทำการขันนอตอัดเข้าไปเพื่อลดการรั่วไหล
แต่พอถึงจุดหนึ่งก็ต้องทำการเปลี่ยน
gland
seal
อันที่จริงการป้องกันการรั่วซึมตรงช่องว่างระหว่างเพลาหมุนกับตัวเรือนที่อยู่กับที่นี้ไม่ได้จำกัดเฉพาะกับปั๊มหอยโข่ง
หรือคอมเพรสเซอร์อัดแก๊ส
พวกใบพัดกวนที่ใช้กับถังกวนภายใต้ความดันก็จำเป็นต้องป้องกันการรั่วซึมของแก๊สออกมาภายนอกเช่นกัน
และก็อย่าเอา stuffing
box ไปสับสนกับ
journal
bearing เพราะ
stuffing
box ไม่ได้ทำหน้าที่รับน้ำหนักเพลา
การป้องกันการรั่วด้วย
gland
packing นั้นมันมีข้อดีตรงที่
เวลาที่ packing
เสื่อมสภาพการใช้งานนั้น
เราจะเห็นการรั่วซึมเพิ่มมากขึ้นอย่างช้า
ๆ แต่ถ้าเป็นงานที่ไม่ต้องการให้ของเหลวรั่วออกมาเลย
(หรือน้อยมาก)
เช่นใช้กับของเหลวที่ติดไฟได้
ในการนี้ก็จะหันไปใช้
mechanical
seal แทน
ซึ่งป้องกันการรั่วออกมาภายนอกได้ดีกว่ามาก
แต่ถ้ามันพังเมื่อใดเมื่อใด
จะเกิดการรั่วไหลอย่างมากทันที
รูปที่
๒ ปั๊มน้ำสูบส่งน้ำขึ้นอาคาร
ความดันด้านขาออก 150
psi ตรงลูกศรสีเขียวชี้คือ
stuffing
box ที่มีน้ำรั่วไหลออกมาตลอดเวลา
รูปที่
๓ ส่วนขยายตรง stuffing
box ของรูปที่
๒ นอตตัวตรงลูกศรชี้คือตัวที่ใช้ขันอัด
gland
seal
หลักการทำงานของ
mechanical
seal นั้นใช้การกดหน้าสัมผัสสองชิ้นให้แนบชิดติดกัน
โดยหน้าสัมผัสหนึ่งเป็นหน้าสัมผัสที่อยู่กับที่
และอีกหน้าสัมผัสหนึ่งจะหมุนไปพร้อมกับเพลา
ดังนั้นพื้นผิวหน้าสัมผัสทั้งสองควรต้องมีความลื่นเช่นกัน
และเช่นเดียวกันกับกรณีของ
gland
packing ที่การเสียดสีหรือความร้อนของของเหลวที่ทำการสูบ
และของแข็งที่แขวนลอยอยู่ในของเหลวที่ทำการสูบนั้น
สามารถทำให้อายุการใช้งานของ
mechanical
seal สั้นลงได้
ดังนั้นเพื่อที่จะระบายความร้อนและ/หรือป้องกันไม่ให้ของแข็งเข้ามาสะสมตรงบริเวณตัว
mechanical
seal จึงมีการออกแบบให้ตัวปั๊มมีระบบ
"flush"
(หรือชะล้าง)
บริเวณตัว
mechanical
seal ด้วยการใช้ของเหลวฉีดอัดเข้าไปตรงบริเวณ
mechanical
seal ที่มาของของเหลวที่จะทำการ
flush
เข้าไปตรงตัว
mechanical
seal และรูปแบบการ
flush
นี้มีอยู่ด้วยกันหลายรูปแบบ
ดังตัวอย่างที่ยกมาให้ดูในรูปที่
๔-๖
ที่นำมาจาก API
682 2nd edition 2002 (ปัจจุบันเป็น
4th
edition แล้ว)
"Pumps - Shaft sealing systems for centrifugal and rotary pumps"
ในส่วนของ
Annex
D (normative) Standard flush plan and auxiliary hardware ตัวอย่าง
P&ID
ในรูปที่
๗-๙
นั้นมีมาก่อนมาตรฐาน API
682 เกิดขึ้น
ส่วนรูปที่ ๑๐ นั้นเป็นส่วนที่เข้า
jacket
หรือบริเวณรอบ
ๆ แบริ่งเพื่อการระบายความร้อนออกแบริ่งและตัวปั๊ม
รูปที่
๔ และ ๕
นั้นเป็นรูปแบบที่ดึงเอาของเหลวด้านขาออกจากตัวปั๊มมาส่วนหนึ่งเพื่อใช้
flush
กลับเข้าไปตรงตัว
mechanical
seal
และในกรณีที่ของเหลวนั้นมีของแข็งปนอยู่ก็ควรต้องติดตั้งตัวกรองก่อน
แต่ในความเป็นจริงนั้นของเหลวที่นำมา
flush
นั้นไม่จำเป็นต้องใช้ของเหลวด้านขาออกจากตัวปั๊ม
อาจเป็นของเหลวชนิดเดียวกันที่สะอาดจากแหล่งอื่นก็ได้
เช่นในกรณีของปั๊มที่ใช้กับ
slurry
ที่มีของแข็งแขวนลอยอยู่มากนั้นในตัวทำละลายนั้น
การติดตั้งตัวกรอง (strainer)
เพื่อดักเอาของแข็งออกก่อนนั้นมันไม่เหมาะสมในทางปฏิบัติเพราะตัวกรองมันจะอุดตันเร็ว
วิธีการที่เหมาะสมกว่าคือการใช้ตัวทำละลายที่สะอาดจากแหล่งอื่นทำหน้าที่เป็น
flushing
fluid อัดเข้าไปตรงช่องนั้นแทน
(รูปที่
๗)
ในความเป็นจริงนั้น
mechanical
seal ก็ยังมีการรั่วซึมอยู่
แต่น้อยมากเมื่อเทียบกับ
gland
packing ในรูปที่
๔ และ ๕ นั้นเป็นการ flush
ทางด้าน
process
fluid ของ
mechanical
seal ซึ่งทำไปเพื่อป้องกันไม่ให้มีของแข็งเข้ามาสะสมและระบายความร้อน
ในกรณีที่เป็นของเหลวที่ร้อนและ/หรือต้องการลดการรั่วซึมของ
process
fluid ผ่านผิวสัมผัสด้านนี้ออกมา
ก็สามารถทำการอัดของเหลวเข้าไปทางด้านหลัง
(ด้านออกสู่บรรยากาศ)
ได้
(รูปที่
๖)
ความดันที่เกิดขึ้นทางช่องว่างด้านหลังนี้
(ที่สูงกว่าความดันบรรยากาศ)
จะช่วยลดการรั่วไหลของ
process
fluid ออกมาด้านนอก
และยังสามารถใช้เป็นตัวระบายความร้อนออกไปได้ด้วย
ผมเคยเห็นรูปแบบการ
seal
ที่คล้ายคลึงกับแบบ
plan
52 ในรูปที่
๖ ในโรงงานแห่งหนึ่ง
แต่เป็นสำหรับเพลาใบพัดกวนที่ใช้กับถังความดัน
ในกรณีนี้เพลาใบพัดกวนสอดลงมาจากด้านบนของถัง
ดังนั้นด้าน process
fluid นั้นจะเป็นแก๊ส
เพื่อป้องกันการรั่วไหลของแก๊สผ่าน
seal
ออกมาข้างนอกจึงมีการใช้น้ำมันที่เรียกว่า
seal
oil อัดเข้าไปทางช่องดังกล่าว
น้ำมันนี้ไม่เป็นเพียงช่วยป้องกันการรั่วของแก๊ส
แต่ยังช่วยหล่อลื่นและระบายความร้อนออกจากบริเวณดังกล่าวด้วย
เนื่องจากโรงงานนี้มีต้องทำการ
seal
ระบบใบพัดกวนดังกล่าวหลายหน่วย
จึงมีการตั้งถังเก็บ seal
oil กลาง
และจ่าย seal
oil จากถังเก็บนั้นไปยังใบพัดกวนตามถังต่าง
ๆ แล้วไหลเวียนกลับมายังถังเก็บใหม่
จะว่าไปแล้วผมเองก็ยังไม่เคยเห็นการทำ
process
simulation ใด
ๆ
ที่คิดรวมระบบเสริมเหล่านี้ในกรณีที่จำเป็นต้องมีเพื่อให้อุปกรณ์ทำงานได้นั้น
(เช่นระบบ
seal
oil และ
flushing
fluid ที่กล่าวมาข้างต้น)
เข้าไปในโปรแกรม
เพราะจะว่าไปมันก็มีนัยสำคัญในการคำนวณต้นทุนค่าใช้จ่ายและพลังงานที่ต้องใช้ในกระบวนการด้วย
การที่ไม่มีการรวมเอาสิ่งนี้เข้าไปอาจเป็นเพราะความไม่รู้ว่าเพื่อให้อุปกรณ์ทำงานได้จริงนั้นต้องมีหน่วยเสริมอะไรบ้าง
โปรแกรม simulation
จึงคิดเพียงแค่พลังงานที่จำเป็นต้องใช้ในการทำให้
process
fluid มีความดันตามต้องการเท่านั้นเอง
ในส่วนของเรื่องราวเกี่ยวกับปั๊มนั้น
ตอนนี้เป็นตอนที่ ๖
และเป็นตอนสุดท้าย
เรื่องต่อไปในบทความชุดนี้จะเป็นเรื่องเกี่ยวกับคอมเพรสเซอร์
รูปที่
๔ ตัวบนเป็นการใช้ของเหลวด้านขาออกของปั๊ม
(ด้านมีความดัน)
มาอัดกลับเข้าไปตรง
mechanical
seal วิธีการนี้ทำได้ถ้าของเหลวนั้นสะอาด
แต่ถ้ามีของแข็งแขวนลอยอยู่ก็ควรที่จะติดตั้งตัวกรอง
(strainer)
เพื่อดักเอาของแข็งออกก่อน
restriction
orifice (RO) มีไว้เพื่อจำกัดปริมาณของเหลวที่นำมา
flush
นั้นไม่ให้มากเกินไป
รูปที่
๕ รูปแบบนี้เป็นแบบเดียวกับในรูปที่
๔
เพียงแต่มีการติดตั้งอุปกรณ์ระบายความร้อนเพิ่มเติมเพื่อลดอุณหภูมิของเหลวที่จะนำมา
flush
เข้าไปตรงตัว
mechanical
seal เท่านั้นเอง
รูปที่
๖ รูปนี้เป็นระบบระบายความร้อนออกจากตัว
mechanical
seal (พึงสังเกตว่าเข้าคนละด้านของ
seal)
และของเหลวตัวนี้ยังช่วงลดการรั่วไหลของ
process
fluid ผ่าน
seal
ชั้นในออกมาด้วย
รูปที่
๗ ตัวอย่าง P&ID
ของระบบ
flushing
fluid ที่ใช้ของเหลวจากแหล่งจ่ายภายนอกป้อนเข้าไปยัง
mechanical
seal โดยของเหลวที่จ่ายเข้าไปนั้นจะผสมเข้าไปกับ
process
fluid ทางด้านในของปั๊ม
การ flush
ลักษณะนี้น่าจะเป็นแบบเดียวกับรูปที่
๔ และ ๕ แตกต่างกันเพียงแค่ของเหลวที่นำมา
flush
นั้นมาจากแหล่งจ่ายภายนอก
ไม่ได้ใช้ process
fluid เป็นตัวflush
รูปที่
๘ ตัวอย่าง P&ID
ของระบบ
flushing
fluid ที่ใช้ของเหลวจากแหล่งจ่ายภายนอกป้อนเข้าไปยัง
mechanical
seal โดยของเหลวที่จ่ายเข้าไปนั้นจะไหลออกมา
มีการใฃ้ globe
valve เป็นตัวปรับอัตราการไหล
กรณีนี้น่าเป็นแบบในรูปที่
๖ โดยของเหลวที่ใช้ flush
ที่ไหลออกมานั้นไม่จำเป็นต้องทิ้งไป
แต่สามารถนำมาหมุนเวียนใช้ใหม่ได้
โดยอาจต้องมีการปรับสภาพเช่นกรองเอาสิ่งสกปรกออกหรือลดความร้อนก่อนนำกลับมาใช้ใหม่
รูปที่
๙ รูปนี้เป็นตัวอย่าง P&ID
สำหรับระบบท่อ
drain
ดูจากรูปแล้วน่าจะเป็นท่อรองรับของเหลวที่ระบายออกจากตัวเรือนปั๊ม
เช่นก่อนที่จะทำการถอดปั๊มออกจากตำแหน่งติดตั้งไปซ่อม
(เช่นอาจระบายน้ำมันที่ค้างอยู่ในปั๊มไปยังระบบกำจัดน้ำมัน)
รูปที่
๑๐ รูปนี้แสดงตัวอย่างของท่อน้ำระบายความร้อนที่ไหลเข้าส่วน
jacket
ของตัวปั๊ม
ซึ่งใช้กับปั๊มที่ทำงานกันของเหลวที่ร้อนเพื่อลดความร้อนให้กับตัวแบริ่ง
เส้นประในรูปเป็นส่วนของ
process
fluid
ไม่มีความคิดเห็น:
แสดงความคิดเห็น
หมายเหตุ: มีเพียงสมาชิกของบล็อกนี้เท่านั้นที่สามารถแสดงความคิดเห็น