Piping and Instrumentation Diagram (P&ID) ของอุปกรณ์ ตอน Metering pump (ปั๊มปรับอัตราการไหล) MO Memoir : Friday 6 January 2560

"Metering pump" จะให้แปลเป็นไทยว่าปั๊มอะไรดีล่ะ เห็นบางคนก็แปลว่าเป็นปั๊มสูบจ่ายสารเคมี บางคนก็บอกว่าเป็น "Dosing pump" (แล้วคำถามก็ตามมาอีกว่า dosing pump คืออะไร) แต่ถ้าจะให้ตรงกับความหมายของมันแล้ว Metering pump คือปั๊มที่สามารถปรับเปลี่ยนอัตราการไหลได้อย่างต่อเนื่อง ส่วนจะเอาคุณสมบัติข้อนี้ไปใช้ทำอะไรนั้นมันเป็นอีกเรื่องหนึ่ง เช่นนำไปใช้ในงานจ่ายสารเคมีในปริมาณที่แน่นอนให้กับระบบ ในกรณีนี้ก็เรียกได้ว่ามันทำหน้าที่เป็น dosing pump หรือปั๊มจ่ายสารเคมีก็ได้
 

การควบคุมอัตราการจ่ายของเหลวของปั๊มที่เห็นทำกันก็มีอยู่ ๒ วิธี วิธีแรกคือใช้การปรับระดับการปิด-เปิดวาล์วควบคุมที่ท่อด้านขาออก วิธีการนี้เป็นวิธีการปรกติที่ใช้กันทั่วไปกับปั๊มหอยโข่ง คือเราไม่ไปยุ่งอะไรกับตัวปั๊ม ให้ปั๊มหอยโข่งมันหมุนของมันไปเรื่อย ๆ แล้วใช้การปรับระดับการเปิดวาล์วด้านขาออกแทนว่าจะให้ไหลมากไหลน้อย โดย ในบางครั้งก็อาจต้องช่วยด้วยการเปลี่ยนความเร็วรอบการหมุนของปั๊มด้วยการเปลี่ยนไปใช้มอเตอร์ที่มีจำนวนขั้วเปลี่ยนไป ที่เคยเจอคือกรณีที่พบว่าต้องเปิดวาล์วเพียงเล็กน้อยเพื่อให้ได้อัตราการไหลตามต้องการอันเนื่องมาจากปั๊มมีขนาดใหญ่เกินไป เขาก็แก้ปัญหาด้วยการเปลี่ยนไปใช้มอเตอร์ที่มีจำนวนขั้วเพิ่มขึ้น ปั๊มจะได้หมุนช้าลง ทำให้วาล์วควบคุมอัตราการไหลทำงานได้ดีขึ้น และจะว่าไปผมเองก็ยังไม่เคยเห็นหรือเคยได้ยินการใช้ปั๊มหอยโข่งกับระบบที่ต้องการอัตราการไหลต่ำ ๆ ในปริมาตรที่แน่นอน วิธีการควบคุมอัตราการไหลด้วยการปรับระดับการปิด-เปิดวาล์วด้านขาออกนี้นี้ไม่นิยมทำกับปั๊มพวก positive displacement เพราะถ้าวาล์วด้านขาออกเปิดน้อยเมื่อใด จะส่งผลต่อความดันด้านขาออกมาก 
  

วิธีการปรับอัตราการไหลวิธีที่สองใช้การปรับการทำงานที่ตัวปั๊ม วิธีการนี้ไม่ค่อยนิยมทำกับปั๊มหอยโข่ง แต่จะเห็นเป็นเรื่องปรกติสำหรับปั๊มแบบ positive displacemnt เพราะโดยปรกติแล้วสำหรับปั๊มหอยโข่งส่วนใหญ่ ตัวมอเตอร์ไฟฟ้าจะไปหมุนใบพัดของปั๊มหอยโข่งโดยตรง การปรับอัตราการไหลต้องไปปรับรอบการหมุนของใบพัด ในกรณีของมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสสลับ การปรับอัตราการหมุนของมอเตอร์ทำได้ด้วยการปรับ "ความถี่" ของกระแสไฟฟ้า กล่าวคือไฟฟ้าบ้านเราที่ความถี่ปรกติ 50 Hz ถ้าต้องการให้มอเตอร์หมุนเร็วขึ้นก็ต้องปรับความถี่ให้สูงขึ้น ในทางกลับกันถ้าต้องการให้มอเตอร์หมุนช้าลงก็ต้องปรับความถี่ให้ต่ำลง การเปลี่ยนความถี่ของกระแสไฟฟ้านี้แต่เดิมเป็นเรื่องยาก แต่ในปัจจุบันที่การพัฒนาการทางด้านอิเล็กทรอนิกส์กำลังมีมากขึ้น ทำให้อุปกรณ์ปรับความถี่ไฟฟ้ากระแสสลับเริ่มแพร่หลายมากขึ้น ทำให้ต่อไปเราอาจจะเห็นการปรับอัตราการไหลของปั๊มหอยโข่งด้วยการปรับความเร็วรอบการหมุนของมอเตอร์
  

ปั๊มตระกูล positive displacement นั้น มอเตอร์ไฟฟ้าไม่ได้ไปขับเคลื่อนชิ้นส่วนที่ทำหน้าที่ผลักดันของเหลวโดยตรง แต่ส่งผ่านกำลังการหมุนของมอเตอร์ผ่านกลไกต่าง ๆ เพื่อไปขับเคลื่อนชิ้นส่วนที่ทำหน้าที่ผลักดันของเหลว ดังนั้นการปรับอัตราการจ่ายของเหลวของปั๊มจึงมักทำด้วยการปรับการทำงานของชิ้นส่วนกลไกเหล่านี้ เช่นในกรณีของปั๊มลูกสูบที่ต้องมีกลไกเปลี่ยนการหมุนของเพลามอเตอร์ให้เป็นการเคลื่อนที่เชิงเส้นเพื่อไปขับเคลื่อนลูกสูบ ระยะช่วงชักของลูกสูบในกระบอกสูบจะเป็นตัวกำหนดปริมาตรของเหลวที่จ่ายในการอัดแต่ละครั้ง การปรับระยะการเดินทางของระยะช่วงชักนี้ก็จะทำให้ปริมาตรของเหลวที่จ่ายออกในการอัดแต่ละครั้งเปลี่ยนไปด้วย ส่วนวิธีการทำได้อย่างไรบ้างนั้น ลองค้นดูตัวอย่างโดยใช้ google และคำสำคัญ "crank stroke adjustment mechanism" นี้ดูก็ได้

รูปที่ ๑ ตัวอย่าง P&ID ของ metering pump เดี่ยว แม้ว่าในรูปนี้จะเห็นเสมือนว่าถังเก็บของเหลวต้องอยู่สูงกว่าตัวปั๊ม แต่ในความเป็นจริงมันไม่จำเป็นต้องเป็นเช่นนั้น ถังเก็บสารเคมีก็ไม่จำเป็นต้องมีใบพัดกวน ขึ้นอยู่กับสารที่ต้องการจ่าย เช่นกรณีที่เป็นสเรอรี่ (slurry คือของเหลวที่มีของแข็งแขวนลอยอยู่) จำเป็นต้องมีการปั่นกวนให้ของแข็งแขวนลอยกระจายตัวให้สม่ำเสมอทั่วทั้งถังก่อน จากนั้นจึงค่อยทำการสูบจ่าย

รูปที่ ๒ ตัวอย่าง P&ID ของ metering pump ๒ ตัวที่ตัวหนึ่งทำงานและอีกตัวหนึ่งเป็นตัวสำรอง จุดหนึ่งที่ต้องคำนึงในที่นี้ก็คือปรกติแล้วท่อด้านข้าออกของวาล์วระบายความดันไม่ควรจะมีของเหลวค้างอยู่ เพราะน้ำหนักของเหลวด้านขาออกจะกดลิ้นวาล์วเอาไว้ทำให้วาล์วเปิดที่ความดันสูงขึ้น ดังนั้นในกรณีที่เป็นของเหลวจึงมักวางแนวท่อด้านขาออกของวาล์วระบายความดันให้ของเหลวด้านขาออกนั้นไหลออกไปจากตัววาล์ว (เช่นวางท่อให้ลาดเอียงลงต่ำ)

รูปที่ ๓ ตัวอย่าง P&ID ของ metering pump ๒ ตัวที่ตัวหนึ่งทำงานและอีกตัวหนึ่งเป็นตัวสำรอง รูปนี้จะว่าไปแล้วก็เหมือนกับรูปที่ ๒ เพียงแต่เป็นตัวอย่างกรณีที่การปรับช่วงชักของ metering pump ใช้ระบบควบคุมอัตโนมัติเท่านั้น และเนื่องจากใช้ระบบควบคุมอัตโนมัติก็สามารถใช้ระบบดังกล่าวป้องกันความเสียหายในกรณีที่ความดันด้านขาออกสูงมากเกินไปด้วยการหยุดการทำงานของปั๊ม แทนการใช้วาล์วระบายความดัน รูปนี้เป็นตัวอย่างกรณีสมมุติของอุปกรณ์เป็นชุดประกอบสำเร็จซื้อมาติดตั้งทั้งระบบ ส่วน donut float คืออะไรนั้นต้องขอยอมรับว่าไม่รู้ เพราะเพิ่งเคยเจอคำนี้เป็นครั้งแรก

รูปที่ ๔ รูปนี้เขาบอกว่าเป็นปั๊มจ่ายสารเคมี แต่จะว่าไปแล้วรูปแบบก็เหมือนกับรูปที่ ๒ และอย่างที่กล่าวไว้ในรูปที่ ๑ ว่าแม้ว่าในรูปนี้จะเห็นเสมือนว่าถังเก็บของเหลวต้องอยู่สูงกว่าตัวปั๊ม แต่ในความเป็นจริงมันไม่จำเป็นต้องเป็นเช่นนั้น นอกจากนี้รูปนี้ยังมีอีกจุดหนึ่งที่อยากเตือนให้ระวังคือเส้นด้านขาออกจากวาล์วระบายความดันที่ในรูปนั้นวาดกลับเข้าไปใกล้ก้นถัง ซึ่งอาจทำให้เข้าใจผิดได้ว่าท่อดังกล่าวต้องย้อนกลับไปที่ก้นถัง ทั้งที่ในความเป็นจริงนั้นท่อด้านขาออกจากวาล์วระบายความดันไม่ควรมีของเหลวค้างอยู่ เพราะแรงกดของของเหลวที่ค้างอยู่จะทำให้วาล์วเปิดที่ความดันสูงขึ้น
  

ในโรงงานอุตสาหกรรม แม้ว่าจะเป็นโรงงานขนาดใหญ่ แต่ก็มีบางหน่วยเหมือนกันที่ต้องการการป้อนของเหลวในปริมาตรน้อย ๆ ในปริมาณที่แน่นอน ซึ่งจุดนี้เป็นจุดที่ทำให้ metering pump เข้ามามีบทบาทในกระบวนการผลิต ที่ผมเคยเจอก็มีที่หอทำน้ำเย็น (cooling tower) ที่ต้องมีการเติมสารเคมีหลายชนิดเพื่อปรับสภาพน้ำ (เช่นสารละลายกรดกำมะถันเพื่อลดค่าพีเอช สารเคมีลดการเกาะติดของคราบสกปรก เป็นต้น) หรือในกระบวนการพอลิเมอร์ไรซ์แบบสเรอรี่ที่ต้องป้อนสเรอรี่ตัวเร่งปฏิกิริยาเข้าสู่ถังปฏิกรณ์ในปริมาณที่ถูกต้องสำหรับการผลิตพอลิเมอร์แต่ละเกรด ในกรณีที่ต้องการปริมาตรการไหลที่ต่ำและไม่ต้องการความดันที่สูงอะไร (เช่นการเติมสารเคมีเข้าบ่อน้ำ) ก็อาจใช้ปั๊มสารเคมีเล็ก ๆ พวก peristaltic pump (ที่ภาษาไทยมีคนแปลว่าปั๊มรีดท่อ) แต่ในกรณีที่ต้องการอัตราการไหลที่มากขึ้นและเป็นระบบที่มีความดัน (เช่นปั๊มป้อนสเรอรี่ตัวเร่งปฏิกิริยาที่กล่าวมาข้างต้น) ก็จะใช้พวก piston pump

ปิดท้ายที่ว่างหน้ากระดาษด้วยภาพบรรยากาศภายในมหาวิทยาลัยในช่วงสายของวันนี้ก็แล้วกันครับ วันที่ฟ้าเต็มไปด้วยเมฆ ตั้งแต่เช้านี้ยังไม่เห็นแสงแดดเลย

Piping and Instrumentation Diagram (P&ID) ของอุปกรณ์ ตอน Reciprocating pump (ปั๊มลูกสูบ) MO Memoir : Thursday 5 January 2560

คงปฏิเสธไม่ได้ว่ามอเตอร์ไฟฟ้ากระแสสลับชนิดเหนี่ยวนำ (induction motor) เป็นอุปกรณ์ต้นกำลังที่ใช้กันมากที่สุดในการขับเคลื่อนเครื่องจักรต่าง ๆ ในโรงงาน โดยมอเตอร์ไฟฟ้าจะเปลี่ยนพลังงานจากกระแสไฟฟ้าให้เป็นการหมุน จากนั้นจึงค่อยว่ากันอีกทีว่าจะขับเคลื่อนเครื่องจักรให้มีการเคลื่อนที่แบบหมุน เช่นใบพัดของปั๊มหอยโข่ง (centrifugal pump) หรือให้มีการเคลื่อนที่แบบเส้นตรง เช่นลูกสูบของปั๊มแบบลูกสูบ (piston pump หรือ reciprocating pump)
 

ความรู้วิชาฟิสิกส์ในระดับมัธยมปลายสอนให้เรารู้ว่า ถ้าเรามีขดลวดอยู่ในสนามแม่เหล็ก แล้วเราผ่านไฟฟ้ากระแสตรงเข้าไปในขดลวดนั้น จะมีแรงกระทำต่อขดลวด ทำให้ขดลวดนั้นหมุนได้ และในทางกลับกันถ้าเราทำให้ขดลวดนั้นหมุนตัดผ่านสนามแม่เหล็ก ก็จะมีกระแสไฟฟ้าจ่ายออกมาจากขดลวดนั้น แต่ในทิศทางที่กลับกัน แบบแรกคือหลักการทำงานของมอเตอร์ไฟฟ้า แบบหลังคือการทำงานของเครื่องกำเนิดไฟฟ้า ดังนั้นในความเป็นจริงในขณะที่เราจ่ายไฟฟ้าให้กับมอเตอร์ไฟฟ้านั้น มอเตอร์ไฟฟ้าก็จะทำหน้าที่เป็นเครื่องกำเนิดไฟฟ้าจ่ายไฟฟ้าสวนออกมาด้วย แต่ด้วยในปริมาณที่ต่ำกว่า ภาพรวมก็คือมอเตอร์นั้นยังต้องการกระแสไฟฟ้าอยู่เพื่อทำให้มันหมุนได้
 

เส้นทางเดินไฟฟ้าของแกนขดลวดของโรเตอร์ของมอเตอร์เป็นเพียงลวดทองแดงความต้านทานไม่สูง ดังนั้นถ้าเราจ่ายความต่างศักย์ไฟฟ้าให้กับมันเต็มที่ กระแสที่ไหลเข้าแกนขดลวดจะสูงมากจนทำให้ขดลวดมอเตอร์ไหม้ได้ แต่พอมอเตอร์เริ่มหมุนแล้วจะมีกระแสไฟฟ้าจ่ายสวนหักล้างกับที่จ่ายเข้าไป ทำให้ปริมาณกระแสไฟฟ้าที่มอเตอร์ต้องการนั้นลดลง ด้วยเหตุนี้เวลาที่จะเริ่มเดินเครื่องมอเตอร์ไฟฟ้า 3 เฟสขนาดใหญ่จึงมักต่อวงจรแบบ "วาย (Y)" ก่อน เพื่อให้ความต่างศักย์คร่อมขดลวดลดลง กระแสจะได้ไม่เข้ามาก และเมื่อมอเตอร์เริ่มหมุนจนได้ระดับแล้วจึงค่อยเปลี่ยนการต่อวงจรจ่ายไฟฟ้ามาเป็นแบบ "เดลต้า (∆)" ที่ให้ความต่างศักย์คร่อมขดลวดเต็มที่ ปริมาณกระแสที่ใช้ในการทำงานจะได้ไม่สูง (ไฟสามเฟสในบ้านเรา การต่อวงจรแบบวายจะให้ความต่างศักย์คร่อมขดลวด 220V ส่วนการต่อวงจรแบบเดลต้าจะให้ความต่างศักย์คร่อมขดลวด 380V)
 

ที่ยกเอาเรื่องมอเตอร์ขึ้นมาก่อนก็เพราะว่าเคยมีคนสับสนว่าทำไปเวลาเริ่มเดินเครื่องปั๊มหอยโข่งจึงมักต้องปิดวาล์วด้านขาออก (ปิดสนิทหรือเปิดเอาไว้เล็กน้อย หรือเปิด minimum flow line เอาไว้) แต่ถ้าเป็นปั๊มลูกสูบกลับต้องเปิดวาล์วด้านขาออกเอาไว้ (ห้ามปิด) เหตุผลของการกระทำดังกล่าวมันมาจากการป้องกัน "มอเตอร์" ไม่ให้ไหม้ ในกรณีของปั๊มหอยโข่งนั้นมอเตอร์กินกระแสน้อยสุดเมื่อมีโหลดต่ำสุด คือที่อัตราการไหลเป็นศูนย์ (แต่ใบพัดยังคงหมุนได้อยู่) ส่วนในกรณีของปั๊มลูกสูบที่ใช้การเปลี่ยนการเคลื่อนที่แบบหมุนเป็นการผลักดันลูกสูบให้เคลื่อนที่ไปข้างหน้าด้วยกลไกทางกล ถ้าลูกสูบไม่สามารถเดินไปข้างหน้าได้ (เช่นวาล์วด้านขาออกปิดอยู่ ทำให้ของเหลวในกระบอกสูงไหลออกไปไม่ได้) มอเตอร์ก็จะหมุนไม่ได้ กระแสก็จะไหลเข้ามอเตอร์สูง (ถ้าอยากรู้ว่าถ้ามอเตอร์หมุนไม่ได้แล้วจะเป็นอย่างไร ก็ทดลองได้ง่าย ๆ ด้วยการหาอะไรไปขัดใบพัดพัดลมที่บ้านเอาไว้ไม่ให้หมุน จากนั้นก็ลองเปิดพัดลมดู แล้วก็เตรียมตัวรับเหตุการณ์ไฟไหม้บ้านให้ดีก็แล้วกัน)
 

ด้วยเหตุนี้ปั๊มแบบลูกสูบวาล์วจึงต้องมีระบายความดันอยู่ทางระบบท่อด้านขาออก โดยวาล์วตัวนี้อาจติดมาโดยเป็นส่วนหนึ่งของตัวปั๊มหรือทางผู้ใช้ปั๊มต้องไปหาติดตั้งเพิ่มเติมเอาเองกับระบบท่อของตัวเอง ก็ขึ้นอยู่กับชนิดของปั๊มที่ใช้ เรื่องของวาล์วระบายความดันและหลักการทำงานของมัน (ความแตกต่างระหว่างวาล์วที่ใช้ระบายความดันจากระบบที่เป็นแก๊สกับระบบที่เป็นของเหลว) เคยเล่าไว้ใน Memoir ปีที่ ๔ ฉบับที่ ๓๔๘ วันอาทิตย์ที่ ๔ กันยายน ๒๕๕๔ เรื่อง "วาล์วและการเลือกใช้ ตอนที่ ๓" เอาไว้แล้ว

รูปที่ ๑ ตัวอย่าง P&ID ของปั๊มลูกสูบเดี่ยว ถ้าปั๊มเป็นชนิดที่มีวาล์วระบายความดัน (relief valve ในรูป) และวาล์วกันการไหลย้อนกลับอยู่ในตัว อุปกรณ์ทั้งสองชิ้นก็จะไม่ปรากฏใน P&ID ตัว drain valve ด้านขาเข้าก็ไม่จำเป็นต้องติดเอียงแบบในรูป พึงสังเกตอีกจุดว่ามีการติดตั้ง drain valve ทั้งด้านขาเข้าและขาออก ทั้งนี้เพราะถ้าปั๊มไม่ทำงาน ของเหลวจะไม่สามารถไหลผ่านตัวปั๊มได้ (ตรงนี้ไม่เหมือนกับกรณีของปั๊มหอยโข่งที่ถ้าเรากรอกของเหลวเข้าด้านขาเข้าหรือขาออก ของเหลวจะไหลไปยังอีกฟากหนึ่งได้)
 

ภาษาอังกฤษแบบ UK นั้นไม่มีการแยกว่า safety valve, relief valve และ safety and relief valve นั้นใช้กับของเหลวหรือแก๊ส แต่ในภาษาอังกฤษแบบ US ที่เคยเรียนมานั้นมีการแยกว่าถ้าเป็น safety valve จะใช้กับแก๊ส relief valve จะใช้กับของเหลว และ safety and relief valve ใช้ได้กับระบบที่มีทั้งของเหลวและแก๊ส โดยวาล์วที่ใช้กับของเหลวและแก๊สนั้นมีวิธีการเปิด-ปิดที่ไม่เหมือนกัน ที่ผมแปลกใจคือเอกสารที่เอามาให้ดูนี้เป็นของอเมริกัน แต่ทำไมสำหรับปั๊มลูกสูบที่ใช้กับของเหลว จึงใช้คำ safety valve ไม่ใช่คำ relief valve
 

อีกจุดหนึ่งที่พึงสังเกตคือปั๊มลูกสูบจะไม่มี minimum flow line เหมือนปั๊มหอยโข่ง เพราะใช้เส้นทางผ่านตัววาล์วระบายความดันทำหน้าที่ดังกล่าว เหตุผลอีกข้อหนึ่งอาจเป็นเพราะในกรณีของปั๊มหอยโข่งนั้นจะปรับอัตราการไหลด้วยการติดตั้งวาล์วควบคุมอัตราการไหล (flow control valve) ทางท่อด้านขาออกโดยให้ตัวใบพัดปั๊มหมุนด้วยอัตราเร็วคงที่ตลอดเวลาไม่ว่าอัตราการไหลจะเป็นเท่าใด ดังนั้นถ้าอัตราการไหลออกต่ำเกินไปจะทำให้ของเหลวที่ค้างอยู่ในตัวปั๊มถูกปั่นกวนจนร้อนได้ จึงต้องมีการระบายของเหลวส่วนนี้ออกไปแล้วรับของเหลวใหม่ที่เย็นกว่าเข้ามาแทน ส่วนตัวปั๊มลูกสูบนั้นใช้การควบคุมระยะชัก (ระยะทางการเคลื่อนที่กลับไปมาของลูกสูบ) หรืออัตราเร็วในการชักของลูกสูบ จึงไม่เกิดปัญหาที่ของเหลวที่ค้างอยู่ในกระบอกสูบจะร้อนขึ้นเมื่ออัตราการไหลออกต่ำลง
 

ปั๊มลูกสูบนั้นรับของเหลวเข้ามาด้วยการทำให้เกิดที่ว่างขึ้นภายในกระบอกสูบด้วยการเคลื่อนตัวถอยหลังของลูกสูบ เพื่อให้ของเหลวด้านความดันต่ำไหลเข้ามาในกระบอกสูบ ในการนี้จึงต้องป้องกันไม่ให้ของเหลวด้านความดันสูงไหลย้อนเข้ามา จึงจำเป็นต้องมีการติดตั้งวาล์วกันการไหลย้อนกลับเอาไว้ทางด้านขาออกของปั๊ม และในขณะที่ลูกสูบทำการอัดของเหลวในกระบอกสูบให้ไหลออกไปทางด้านขาออก ก็ต้องป้องกันไม่ให้ของเหลวที่กำลังถูกอัดนั้นไหลย้อนออกทางด้านขาเข้าด้วย จึงจำเป็นต้องมีวาล์วป้องกันการไหลย้อนกลับด้านขาเข้าด้วย ด้วยโครงสร้างเช่นนี้ ถ้าเราทดลองกรอกของเหลวเข้าทางท่อด้านขาเข้า ของเหลวนั้นจะไหลออกไปทางท่อด้านขาออกไม่ได้ และทำนองเดียวกันถ้าเราทดลองกรอกของเหลวเข้าทางท่อด้านขาออก ก็จะไม่มีของเหลวไหลออกทางท่อด้านขาเข้า ด้วยลักษณะเช่นนี้จึงทำให้ระบบ piping รอบปั๊มหอยโข่งนั้นจำเป็นต้องมี drain valve อยู่ทั้งท่อทางด้านขาเข้าและขาออก ไม่เหมือนกับกรณีของปั๊มหอยโข่ง (ใน Memoir ฉบับเมื่อวาน) คือติดตั้งตรงตำแหน่งท่อที่อยู่ต่ำสุดก็พอ (หรือไม่ก็ระบายผ่าน casing ของตัวปั๊มเลย)
 

ปั๊มลูกสูบเป็นปั๊มที่ให้อัตราการไหลด้านขาออกค่อนข้างคงที่ ไม่ขึ้นกับความดันด้านขาออก ไม่เหมือนปั๊มหอยโข่งที่เมื่อความดันต้านทานด้านขาออกสูงขึ้น อัตราการไหลจะลดลง และปั๊มลูกสูบยังสามารถให้ความดันด้านขาออกที่สูงได้ด้วยขั้นตอนการอัดเพียงครั้งเดียว ในขณะที่ถ้าเป็นปั๊มหอยโข่งต้องใช้หลายขั้นตอนการอัดหรือต้องเพิ่มความเร็วรอบการหมุนใบพัดเป็นระดับหมื่นรอบต่อนาที (ดูตัวอย่างปั๊มแบบนี้ได้ใน Memoir ปีที่ ๕ ฉบับที่ ๖๐๑ วันพฤหัสบดีที่ ๔ เมษายน ๒๕๕๖ เรื่อง "ความรู้เบื้องต้นเกี่ยวกับปั๊ม ตอนที่ ๔") ข้อดีอื่น ๆ ของปั๊มลูกสูบก็เช่นมันสามารถทำสุญญากาศได้สูงจนสามารถทำการล่อน้ำได้เอง (ปัญหาที่ต้องคำนึงเวลาที่ต้องการสูบของเหลวที่ผิวของเหลวอยู่อยู่ระดับต่ำกว่าตัวปั๊ม เช่น น้ำจากบ่อน้ำ) รับปัญหาการเกิด cavitation ได้ดีกว่า ส่วนข้อเสียหลัก ๆ ของมันเห็นจะได้แก่อัตราการไหลที่ไม่ราบเรียบ (กระเพื่อมไปตามจังหวะอัด) และยังต้องการการหล่อลื่นระหว่างตัวลูกสูบกับกระบอกสูบ
 

รูปแบบการไหลของปั๊มลูกสูบที่มีการกระเพื่อมยังส่งผลต่อการทำงานของเกจวัดด้านขาออกด้วย แม้ว่าในรูปทั้งสามที่นำมาแสดงเป็นตัวอย่างนั้นจะไม่มีเกจวัดความดัน แต่ในความเป็นจริงนั้นก็สามารถติดตั้งได้ เพียงแต่ต้องเลือกประเภทให้เหมาะสม โดยเป็นชนิดที่มีระบบหน่วงการเต้นไปมาของกลไกเกจวัดความดัน ตัวอย่างของเกจวัดความดันประเภทนี้ได้แก่ liquid filled pressure gauge ที่มีการบรรจุของเหลว (เช่น กลีเซอรีน น้ำมันซิลิโคน) เอาไว้ในตัวเกจวัดความดันเพื่อให้ของเหลวที่บรรจุอยู่นั้นหน่วงการเคลื่อนไหวของกลไกวัดความดันไม่ให้เต้นเร็วตามจังหวะการเปลี่ยนแปลงความดัน
 

Memoir ฉบับนี้คงจะขอจบเพียงแค่นี้ก่อน

รูปที่ ๒ ตัวอย่าง P&ID ของการติดตั้งปั๊มลูกสูบสองตัว โดยตัวหนึ่งเป็นตัวทำงานหลักและอีกตัวหนึ่งเป็นตัวสำรอง ตรงนี้คงต้องขอตั้งข้อสังเกตไว้หน่อยตรงชนิดวาล์วกันการไหลย้อนกลับ ในรูปที่นำมาให้ดูนั้นแสดงเป็นชนิด swing check valve แต่วาล์วกันการไหลย้อนกลับชนิดนี้ไม่ค่อยเหมาะกับระบบที่อัตราการไหลแกว่งไปมาแบบที่เรียกว่า pulsating flow (เช่นด้านขาออกของปั๊มลูกสูบ) เท่าใดนัก ในกรณีแบบนี้การใช้วาล์วกันการไหลย้อนกลับแบบ lift check valve จะเหมาะสมกว่า

รูปที่ ๓ ตัวอย่าง P&ID ของปั๊มลูกสูบสองตัวที่ใช้ปั๊มสำรองร่วม (common spare pump)

ทำความรู้จัก Data Sheet สำหรับ Positive Displacement Pump MO Memoir : Tuesday 6 December 2559

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

นานาสาระเรื่องการเริ่มเดินเครื่องปั๊มและคอมเพรสเซอร์ MO Memoir : Tuesday 18 November 2557

หลังจากที่นำเรื่องการเริ่มเดินเครื่องปั๊มหอยโข่งลง blog ไปเมื่อวาน ก็มีการร้องขอมาทาง facebook ว่าขอเรื่องเกี่ยวกับ positive displacement pump บ้าง ซึ่งผมก็ได้ตอบเขาไปทาง facebook แล้วแต่เห็นว่ามันน่าจะมีประโยชน์กับคนอื่นอีกด้วย ก็เลยขอนำเอาคำตอบที่ตอบเขาไปนั้นมาเรียบเรียงใหม่ใน Memoir ฉบับนี้
  

เรื่อง positive displacement pump นี้ผมต้องขอยอมรับว่าค่อนข้างอ่อนประสบการณ์ เพราะไม่ค่อยจะได้เจอ และมันก็มีอยู่หลากหลายชนิดด้วย (เช่น piston pump, gear pump, screw pump) ที่ผมเคยเจอและเรียนมาก็มีแต่ปั๊มลูกสูบที่ปรับระยะช่วงชักได้ที่เขาเรียก metering pump

แต่โดยหลักแล้วจะเริ่มเดินเครื่องอย่างไรก็มักจะเริ้นต้นดูที่ "ตัวขับเคลื่อนหรือ driver" เป็นหลักก่อน

ปั๊มหอยโข่ง (หรือ centrifugal pump) มันอาศัยการเพิ่มพลังงานจลน์ให้กับของเหลวงด้วยแรงเหวี่ยงของใบพัด (หรือเรียกว่าเพิ่ม velocity head) จากนั้นพลังงานจลน์ดังกล่าวก็จะเปลี่ยนไปเป็นความดัน (หรือ pressure head) ทางด้านขาออกของปั๊ม ช่องว่าง (หรือ clearance) ระหว่างตัวใบพัดเองกับตัวเรือน (casing หรือ housing) ของปั๊มนั้นก็มาก ดังนั้นถ้าของเหลวถูกเหวี่ยงออกไปจากตัวปั๊มไม่ได้ มันก็จะถูกปั่นกวนวิ่งวนอยู่ตัวเรือนของปั๊ม
  

พวก positive displacement นั้นอาศัยการสร้างความดัน (pressure head) ให้กับของเหลวโดยตรง ช่องว่างระหว่างส่วนที่ทำหน้าที่ผลักดันของเหลว เช่นลูกสูบ (ในกรณีของ piston pump) เฟือง (ในกรณีของ gear pump) หรือสกรู (ในกรณีของ screw pump) นั้นจะน้อยกว่า (หรือแทบไม่มี) กรณีของ centrifugal pump มาก เพราะถ้ามีช่องว่างมากเมื่อใด แทนที่ของเหลวจะถูกผลักดันไปข้างหน้า มันจะรั่วไหลย้อนกลับแทน

มอเตอร์ไฟฟ้ากระแสสลับทั่วไปจะกินกระแสมากที่สุดตอนที่มันไม่หมุน ตอนนั้นมันจะเหมือนกับเราลัดวงจรไฟฟ้าด้วยขดลวดทองแดง แต่พอมันเริ่มหมุนแล้วจะกินกระแสลดลง ส่วนจะกินกระแสมากน้อยเท่าใดนั้นก็ขึ้นอยู่กับload ดังนั้นเพื่อความปลอดภัยของมอเตอร์ในการเริ่มเดินเครื่องจึงต้องให้มันมี load น้อยที่สุดและให้มันหมุนจนได้ความเร็วรอบการทำงานของมันอย่างรวดเร็วที่สุด
  

(มอเตอร์ไฟฟ้ากระแสสลับที่ใช้กันมากที่สุดในโรงงานเห็นจะได้แก่มอเตอร์เหนี่ยวนำ (หรือ induction motor) ซึ่งมันจะมี slip ทำให้ความเร็วในการหมุนของมันแตกต่างจากความเร็วซิงโครนัส แต่ถ้าอยากได้มอเตอร์ไฟฟ้ากระแสสลับที่หมุนด้วยความเร็วเดียวกับความเร็วซิงโครนัสก็ต้อไปใช้ synchronus motor ซึ่ง synchronus motor นี้ผมเองก็ยังไม่เคยได้สัมผัสกับตัวจริงสักที)

ในกรณีของ centrifugal pump มอเตอร์จะมีโหลดน้อยที่สุดก็ตอนที่ flow เป็นศูนย์ (แต่ในขณะนี้ความดันด้านขาออกจะมากที่สุด เพราะ velocity head ทั้งหมดถูกเปลี่ยนไปเป็น pressure head) นั่นคือเหตุผลว่าทำไมตอนเริ่มเดินเครื่องปั๊มหอยโข่งเราจึงปิด discharge valve แต่ถ้าหากมีปัญหาเรื่องอุณหภูมิของของเหลวที่ใกล้จุดเดือดด้วย เราเลยต้องยอมให้มีของเหลวบางส่วนไหลผ่านตัวปั๊มเพื่อไม่ให้มีของเหลวค้างอยู่ในปั๊ม ไม่เช่นนั้นมันจะเดือดในปั๊ม และนั่นคือเหตุผลที่ว่าทำไปจึงต้องมี minimum flow line หรือต้องเปิด discharge valve เอาไว้เล็กน้อยตอน start up
  

หลักการเดียวกันนี้ก็ใช้กับ centrifugal compressor ด้วย แต่ในกรณีของ centrifugal compressor นั้น load จะต่ำสุดที่ค่า ΔP หรือผลต่างระหว่างความดันด้านขาออกและด้านขาเข้าเป็นศูนย์ นั่นคือทางด้านขาออก แก๊สที่ถูกอัดความดันจะต้องไหลออกได้ง่ายโดยไม่มีความต้านทานใด ๆ ดังนั้นถ้าเป็นกรณีของการอัดอากาศก็จะเป็นการดูดอากาศจากภายนอกเข้ามาอัด แล้วปล่อยออกสู่อากาศภายนอกอีกที พอความเร็วรอบมอเตอร์ได้ที่ก็ค่อยปิดช่องทางระบายอากาศทิ้ง ให้อากาศที่ถูกอัดนั้นไหลเข้าระบบแทน (รูปที่ ๑ ซ้าย)
  

แต่ถ้าเป็นแก๊สอันตรายตัวอื่นก็จะใช้วิธีการ recycle แก๊สด้านขาออกกลับไปทางด้านขาเข้า 100% เรียกว่าท่อวนกลับก็ขนาดพอ ๆ กับท่อจ่ายออกก็ได้ แถมเปิดวาล์วท่อวนกลับนี้ไว้เต็มที่อีก (ซึ่งตรงจุดนี้ต่างจากปั๊ม เพราะท่อวนกลับของปั๊มจะเล็กว่าท่อจ่ายออก หรือไม่ก็มีวาล์วควบคุมการไหลอีกที ให้ไหลวนกลับเพียงเล็กน้อยเท่านั้น) พอมอเตอร์หมุนได้ความเร็วรอบก็ลดอัตราการไหลวนกลับ (หรือปิดท่อวนกลับเลย) และจ่ายเข้าสู่ระบบแทน (รูปที่ ๑ ขวา)

 

รูปที่ ๑ ในกรณีของคอมเพรสเซอร์นั้นมอเตอร์จะมี load ต่ำสุดเมื่อแก๊สถูกอัดตัวน้อยที่สุด หรือผลต่างระหว่างความดันด้านขาออกและด้านขาเข้าเป็นศูนย์ ถ้าเป็นการอัดอากาศ (ซ้าย) ในกรณีที่ด้าน downstream ของวาล์ว V1 ไม่มีความดันใด ๆ (กล่าวคือเป็นความดันบรรยากาศ) อาจจะปิดวาล์วระบายทิ้ง V2 และเปิด V1 เพื่อจ่ายอากาศเข้าระบบเลยก็ได้ แต่ถ้าด้าน downstream ของวาล์ว V1 นั้นมีความดันสูง ก็จะเปิดวาล์วระบาย V2 และปิดวาล์ว V1 (เพื่อกันไม่ให้อากาศด้านความดันสูงไหลย้อนเข้าคอมเพรสเซอร์) พอมอเตอร์ขับคอมเพรสเซอร์หมุนได้ความเร็วรอบก็ค่อยปิดวาล์ว V2 และเปิดวาล์ว V1 เพื่อจ่ายอากาศความดันเข้าระบบ แต่ถ้าเป็นระบบแก๊สอันตรายหรือไม่ควรปล่อยทิ้งออกสู่อากาศโดยตรง (ขวา) ก็จะให้แก๊สที่ออกจากคอมเพรสเซอร์ทั้งหมดไหลเวียนกลับมายังด้านขาเข้าใหม่ แล้วพอมอเตอร์ขับคอมเพรสเซอร์หมุนได้ความเร็วรอบก็ค่อยปิดวาล์ว V2 และเปิดวาล์ว V1 เพื่อจ่ายแก๊สอัดความดันเข้าระบบ

แต่ถ้าใช้ steam turbine ในการขับเคลื่อน (ไม่ว่าปั๊มหรือคอมเพรสเซอร์) จะต้องค่อย ๆ เพิ่มความเร็วรอบการหมุนขึ้นอย่างช้า ๆ เพื่อให้อุปกรณ์มีเวลา "ขยายตัว" เนื่องจากความร้อนที่รับมาจากไอน้ำที่ใช้ขับเคลื่อน ซึ่งตรงนี้ผมถึงเขียนทิ้งไว้ในบทความฉบับที่แล้วด้วยว่า ถ้าเอาปั๊มที่มีอุณหภูมิอยู่ที่อุณหภูมิห้องนั้นไปใช้กับของเหลวที่ร้อนมากนั้น อาจต้องรอสักพักจึงค่อยเริ่มเดินเครือง เพื่อให้ปั๊มได้อุ่นขึ้นและชิ้นส่วนต่าง ๆ ขยายตัวเนื่องจากจากความร้อนของเหลวร้อนนั้นก่อน

ในกรณีของปั๊มหอยโข่งนั้น แม้ไม่มีของเหลวไหลออก แต่มันก็ไหลวนอยู่ในปั๊ม ตัวใบพัดเองมันก็หมุนได้ แต่ถ้าเป็นปั๊มลูกสูบนั้น เนื่องจากเราไม่สามารถอัดของเหลวให้มีปริมาตรเล็กลงได้ ดังนั้นถ้าของเหลวไหลออกไปจากกระบอกสูบไม่ได้ ลูกสูบก็เคลื่อนที่ไปข้างหน้าไม่ได้ มอเตอร์ก็จะหมุนไม่ได้ (มันใช้มอเตอร์ขับเคลื่อนผ่านระบบเฟืองหรือกลไกที่เปลี่ยนการเคลื่อนที่แบบหมุนเป็นการเคลื่อนที่เชิงเส้น) มันจะเหมือนกับเราเอาอะไรไปขัดใบพัดพัดลมไว้ไม่ให้หมุน แล้วก็เปิดพัดลม รับรองได้ว่ามอเตอร์พัดลมไหม้แน่ ดังนั้นในกรณีของปั๊มลูกสูบเราจึงต้อง "เปิด" discharge valve หรือไม่ก็ต้องมีการติดตั้ง relief valve ไว้ทางด้านขาออกของปั๊ม (ปั๊มลูกสูบมันจะมี check valve ในตัวมันเองอยู่แล้ว) เผื่อเกิดปัญหาด้านวาล์วด้าน discharge ปิดสนิท (เช่นด้าน discharge มีการติดตั้ง control valve)

ที่ผมเคยเจอคือกรณีของปั๊มลูกสูบแบบปรับระยะช่วงชักได้ ก่อนที่จะเริ่มเดินเครื่องปั๊มก็จะตั้งระยะช่วงชักให้เป็นศูนย์ก่อน คือให้อัตราการไหลเป็นศูนย์ก่อน (มอเตอร์จะเริ่มหมุน แต่ไม่ไปขับกลไกที่ทำหน้าที่ผลักดันลูกสูบให้เครื่องที่) ซึ่งจะทำให้มอเตอร์กินไฟตอน start up ต่ำสุด พอเริ่มเดินเครื่องได้แล้วจึงค่อย ๆ เพิ่มระยะช่วงชักเพื่อให้ได้อัตราการไหลที่ต้องการ

 

รูปที่ ๒ การทำงานของปั๊มลูกสูบ (piston pump) ที่เป็น positive displacement ปั๊มแบบหนึ่ง รูปนี้นำมาจาก memoir ปีที่ ๕ ฉบับที่ ๕๙๕ วันเสาร์ที่ ๒๓ มีนาคม ๒๕๕๖ เรื่อง "ความรู้เบื้องต้นเกี่ยวกับปั๊มตอนที่ ๒"

 

สิ่งที่อยากจะฝากทิ้งท้ายไว้ก็คือการเขียนคู่มือการปฏิบัติงานหรือ operation manual นั้นควรคำนึงถึงความปลอดภัยของผู้ปฏิบัติงานและอุปกรณ์เป็นหลัก และคำนึงถึงการปฏิบัติได้จริงด้วย การนำเอาวิธีการจากระบบที่ "คล้ายคลึง" กันมาใช้โดยไม่มีการตรวจสอบว่าสามารถใช้ได้เลยกับระบบที่เราทำงานอยู่นั้นอาจก่อให้เกิดปัญหาได้ บ่อยครั้งที่ปัญหาที่เกิดนั้นมันไม่ได้ทำความเสียหายให้กับอุปกรณ์ทันทีที่เราใช้วิธีการที่ไม่เหมาะสม แต่มันไปลด "อายุการใช้งาน" ของอุปกรณ์ดังกล่าวให้หดสั้นลง

ความรู้เบื้องต้นเกี่ยวกับปั๊ม ตอนที่ ๒ MO Memoir : Saturday 23 March 2556

Memoir ฉบับนี้เป็นตอนที่ ๒ ของเอกสารที่เตรียมขึ้นเพื่อปูพื้นฐานให้กับผู้ที่มีพื้นความรู้ทางวิทยาศาสตร์ทั่วไป ที่ไม่ได้เรียนและทำงานสายวิศวกรรม เนื้อหาใน Memoir นี้แก้ไขเพิ่มเติมจากเอกสารที่ใช้ในโครงการอบรม Cosmetic Engineering and Production Planning (CEPP) สำหรับสมาคมผู้ผลิตเครื่องสำอางไทย เมื่อวันเสาร์ที่ ๑๖ มีนาคม ๒๕๕๖ ที่ผ่านมา แต่เนื่องจากเห็นว่าน่าจะพอให้ประโยชน์แก่บุคคลทั่วไปได้บ้าง จึงนำมาเผยแพร่ใน blog นี้
  

ฉบับนี้เป็นตอนต่อจากฉบับ ปีที่ ๕ ฉบับที่ ๕๘๙ วันศุกร์ที่ ๑๕ มีนาคม ๒๕๕๖ เรื่อง "ความรู้เบื้องต้นเกี่ยวกับปั๊ม ตอนที่ ๑"

๑. ประเภทของปั๊ม

ในทางวิศวกรรมเราแบ่งปั๊มออกเป็น ๒ ประเภทใหญ่ คือ positive displacement pump กับ centrifugal pump

อันที่จริงยังมีอุปกรณ์อีกประเภทหนึ่งที่สามารถทำงานได้เหมือนปั๊ม แต่มักจะใช้กับแก๊สมากกว่าคือ ejector ที่ใช้เป็นอุปกรณ์ทำสุญญากาศ (ในระดับที่ไม่ต่ำมาก) เรื่องหลักการทำงานของ ejector นี้เคยเล่าไว้แล้วใน Memoir ปีที่ ๒ ฉบับที่ ๑๑๐ วันอังคารที่ ๒ กุมภาพันธ์ ๒๕๕๓ เรื่อง "ฝึกงานภาคฤดูร้อน ๒๕๕๓ ตอนที่ ๓ อธิบายศัพท์"

พวกปั๊มในตระกูล positive displacement pump เป็นพวกที่เพิ่มความดันให้กับของเหลวโดยตรง ปั๊มในตระกูลนี้ได้แก่
  

- ปั๊มลูกสูบ (reciprocating pump)

- ไดอะแฟรมปั๊ม (diaphragm pump)

- เกียร์ปั๊ม (gear pump)

- โรตารีปั๊ม (rotary pump)

- สกรูปั๊ม (screw pump)

- ปั๊มรีดท่อ/ปั๊มรีดสายยาง (peristaltic pump)

ปั๊มในตระกูล centrifugal pump เป็นพวกที่เพิ่มพลังงานจลน์ให้กับของเหลว โดยทั่วไปจะใช้แรงเหวี่ยง ซึ่งพลังงานจลน์นั้นจะเปลี่ยนไปเป็นพลังงานศักย์อีกทีหนึ่ง ปั๊มในตระกูลนี้ได้แก่ปั๊มหอยโข่ง (centrifugal pump) เป็นปั๊มที่มีการใช้งานกันมากที่สุดในงานทั่วไปและในโรงงาน และอาจจัดเป็นปั๊มที่มีชิ้นส่วนเคลื่อนที่ (moving part) น้อยที่สุด และมีชิ้นส่วนที่ขัดสีกันน้อยที่สุดด้วย คือมีแต่ใบพัดที่หมุนเท่านั้น และก็ไม่จำเป็นต้องมีระยะช่องว่าง (clearance) ที่แคบระหว่างใบพัด (impeller) กับตัวเรือนปั๊ม (housing) เหมือนพวกเกียร์ปั๊มหรือโรตารีปั๊มด้วย

๒. Positive displacement pump

๒.๑ ปั๊มลูกสูบ (Piston pump)

ปั๊มลูกสูบเป็นปั๊มที่สามารถสร้างความดันได้สูงด้วยการอัดเพียงขั้นตอนเดียว ให้อัตราการไหล "เฉลี่ย" ถือได้ว่าคงที่โดยไม่ขึ้นกับความต้านทานด้านขาออก แต่การไหลจะไม่ราบเรียบ คือจะไหลเป็นจังหวะตามการอัดของลูกสูบ แต่ก็พอจะทำให้การไหลราบเรียบขึ้นมาบ้างได้โดยการใช้ระบบปั๊มที่มีหลายลูกสูบหรือการติดตั้ง gas chamber ทางด้านขาออก
  

รูปแบบการทำงานของปั๊มลูกสูบแสดงไว้ในรูปที่ ๑ ข้างล่าง

รูปที่ ๑ การทำงานของปั๊มลูกสูบ (reciprocating pump) รูปซ้ายเป็นจังหวะดูด ลูกสูบเคลื่อนที่ไปทางซ้าย วาล์วกันการไหลย้อนกลับด้านขาเข้าจะเปิดให้ของเหลวไหลเข้ากระบอกสูบ วาล์วกันการไหลย้อนกลับด้านขาออกจะปิด รูปขวาเป็นจังหวะอัด วาล์วกันการไหลย้อนกลับด้านขาเข้าจะปิด ส่วนวาล์วกันการไหลย้อนกลับด้านขาออกจะเปิดให้ของเหลวไหลออกไปจากกระบอกสูบ

การปรับอัตราการไหลของระบบที่ใช้ปั๊มลูกสูบมักจะกระทำโดยการปรับช่วงชักของลูกสูบ การติดตั้งปั๊มชนิดนี้ต้องระวังไม่ให้มีโอกาสที่ท่อด้านขาออกปิดตาย (ของเหลวไหลผ่านไม่ได้) เพราะถ้ามอเตอร์ขับเคลื่อนปั๊มไม่สามารถผลักดันลูกสูบให้ไปข้างหน้าได้ มอเตอร์ก็จะหยุดหมุนและไหม้ได้ หรือไม่ก็ท่อด้านขาออกจะเกิดความเสียหายจากความดันที่สูงขึ้น การป้องกันจึงกระทำโดยการติดตั้งวาล์วระบายความดัน (relief valve) ไว้ทางด้านขาออกของปั๊ม
  

ปั๊มลูกสูบจะมีการขัดสีกันระหว่างลูกสูบกับกระบอกสูบ บริเวณนี้อาจต้องมีการหล่อลื่น สำหรับปั๊ม "บางแบบ" นั้น (เช่นปั๊มน้ำ) อาจจะให้ของเหลวที่ทำการปั๊มนั้นทำหน้าที่เป็นสารหล่อลื่น ดังนั้นจะต้องมีของเหลวรั่วไหลออกมาในปริมาณเล็กน้อยเพื่อหล่อลื่นและระบายความร้อนออกจากบริเวณที่มีการเสียดสี
  

จุดเด่นอีกข้อหนึ่งของปั๊มชนิดนี้คือความสามารถในการ "ล่อน้ำ" ด้วยตนเอง (self priming)

๒.๒ ไดอะแฟรมปั๊ม (Diaphragm pump)

การทำงานของไดอะแฟรมปั๊มเหมือนกับปั๊มลูกสูบ เพียงแต่ลูกสูบไม่มีการสัมผัสกับของเหลวโดยตรง แต่มีการติดตั้งแผ่นวัสดุที่มีความยืดหยุ่นคั่นเอาไว้ระหว่างลูกสูบกับของเหลว ดังนั้นสามารถป้องกันการรั่วไหลของสารที่ทำการปั๊มและป้องกันไม่ให้สารที่ใช้หล่อลื่นระหว่างลูกสูบกับกระบอกสูบเข้าไปปนเปื้อนสารที่ทำการปั๊มด้วย ปั๊มพวกนี้บางชนิดสามารถทำงานกับของเหลวที่สามารถกัดกร่อนโลหะได้เพราะตัวลูกสูบและกระบอกสูบที่ทำจากโลหะนั้นไม่ได้มีการสัมผัสกับของเหลวโดยตรง ในกรณีที่ของเหลวที่ทำการปั๊มนั้นมีของแข็งแขวนลอยอยู่ โอกาสที่ของแข็งที่แขวนลอยจะเข้าไปแทรกอยู่ในช่องว่างระหว่างกระบอกสูบและลูกสูบจะไม่มี ปั๊มพวกนี้ก็ให้พฤติกรรมการไหลเป็นจังหวะเช่นเดียวกับปั๊มลูกสูบ ตัวอย่างของปั๊มชนิดนี้แสดงไว้ในรูปที่ ๒
  

ข้อจำกัดของปั๊มพวกนี้อยู่ตรงที่วัสดุที่ใช้ทำแผ่นไดอะแฟรม ทำให้ไม่สามารถผลิตความดันได้สูงมาก และต้องคำนึงถึงของเหลวที่ใช้ในการปั๊มด้วยว่าจะเข้าไปทำลายวัสดุที่ใช้ทำแผ่นไดอะแฟรมหรือไม่ด้วย

รูปที่ ๒ ตัวอย่างไดอะแฟรมปั๊ม 2-stroke (2-stroke diaphragm pump) และโครงสร้าง (ขับเคลื่อนด้วยอากาศความดัน) ในภาพนี้ของเหลวถูกดูดเข้าทางช่องซ้ายและถูกอัดจ่ายออกไปทางช่องขวา

รูปจาก http://www.eninepump.com/diaphragmpump_2.html

๒.๓ เกียร์ปั๊ม (Gear pump)

เกียร์ปั๊มทำงานโดยอาศัยการขบกันของเฟืองสองตัว (ดูรูปที่ ๓) ของเหลวถูกกวาดไปตามช่องว่างระหว่างฟันเฟืองกับผนังปั๊ม ดังนั้นระยะห่างระหว่างผนังปั๊มกับขอบปลายสุดของฟันเฟืองนั้นส่งผลถึงความสามารถในการทำงานของปั๊ม เพราะถ้าช่องว่างนี้มากเกินไป ของเหลวจะรั่วไหลย้อนกลับแทนที่จะถูกกวาดไปข้างหน้า
  

เกียร์ปั๊มจะให้การไหลที่ราบเรียบกว่าปั๊มลูกสูบ และทำงานได้ดีกับของเหลวที่มีความหนืดสูง (พวกปั๊มหอยโข่งทำงานไม่ได้กับของเหลวความหนืดสูง) อัตราเร็วในการไหลของเกียร์ปั๊มขึ้นอยู่กับความเร็วรอบในการหมุนของเฟือง

รูปที่ ๓ การทำงานของเกียร์ปั๊ม (gear pump) รูปจาก http://bin95.com/ebooks/pump_types_ebook.htm

๒.๔ โรตารีปั๊ม (Rotary pump)

โรตารีปั๊มมีหลายรูปแบบ การทำงานนั้นคล้ายคลึงกับเกียร์ปั๊ม หรือเปรียบได้กับเกียร์ปั๊มที่ใช้ฟันเฟืองที่มีจำนวนฟันน้อยกว่า เช่นโรตารีปั๊มชนิด lobe ที่แสดงในรูปที่ ๔ จะคล้ายคลึงกับการทำงานของเกียร์ปั๊มที่แต่ละเฟืองมีฟันเฟืองแค่ ๓ ซี่
  

การทำงานของ Root blower ที่เคยเล่าไว้ใน Memoir ปีที่ ๕ ฉบับที่ ๕๕๓ วันพุธที่ ๒๖ ธันวาคม ๒๕๕๕ เรื่อง "Root blower" เหมือนกับการทำงานของโรตารีปั๊มชนิด lobe เพียงแต่ root blower นั้นใช้เพิ่มความดันให้กับแก๊ส

รูปที่ ๔ โรตารีปั๊มชนิด lobe (rotary lobe pump) รูปจาก http://www.megator.com/RotaryLobePump.xml

รูปที่ ๕ โรตารีปั๊มชนิด vane (rotary vane pump) รูปจาก http://en.wikipedia.org/wiki/Rotary_vane_pump ในขณะที่โรเตอร์ (2) หมุนไปนั้น ของเหลวจะไหลเข้ามาทางช่องทางด้านซ้าย (ลูกศรสีฟ้า) ตัว vane (3) จะถูกสปริง (4) ดันออกมาให้สัมผัสกับตัวเรือน (1) ตลอดเวลา ของเหลวที่ทำการปั๊มจะอยู่ในช่องว่างระหว่างโรเตอร์ (2) vane (3) และตัวเรือน (1) จนกระทั่งถูกกวาดออกไปทางช่องทางออกทางด้านขวา (ลูกศรสีแดง)

๒.๕ สกรูปั๊ม (Screw pump)

สกรูปั๊มอาศัยการหมุนของแท่งสกรูในท่อทรงกระบอก (cylinder) ซึ่งอาจมีสกรูเพียงตัวเดียวหมุนอยู่ในกระบอก หรือมีสกรูสองตัวขบกับและหมุนอยู่ในกระบอกเดียวกัน การปั๊มด้วยสกรูนี้ใช้ได้ตั้งแต่ของเหลวที่มีความหนืดสูง (เช่นพลาสติกหลอมเหลวในเครื่อง extruder หรือเครื่องฉีดพลาสติก) วัตถุของแข็งที่เป็นผงละเอียดหรือชิ้นอ่อนนุ่ม (เช่นวัสดุผง หรือเนื้อบด) ไปจนถึงการอัดแก๊ส (มักเป็นแบบสกรูคู่ - twin screw compressor)
  

สกรูปั๊มใช้งานได้ดีกับของเหลวที่มีความหนืดสูงและต้องการปั๊มให้มีความดันสูง และยังให้การไหลที่ราบเรียบกว่าปั๊มลูกสูบ

รูปที่ ๖ สกรูปั๊ม (screw pump) รูปจาก http://tpypump.en.made-in-china.com

เกียร์ปั๊ม โรตารีปั๊มชนิด lobe และสกรูปั๊ม ให้การไหลที่ราบเรียบมากกว่าปั๊มลูกสูบ แต่จะให้ความดันในการอัดตัวที่ต่ำกว่า ปั๊มพวกนี้ทำงานกับของเหลวที่หนืดได้ดี และยังสามารถใช้กับพวกของเหลวกึ่งของแข็ง (เช่นครีม เจล) ของแข็งที่ผลักดันให้ไหลได้ (เช่นพวกผงอนุภาค เนื้อบด ฯลฯ ได้ดี)
  

๒.๖ ปั๊มรีดท่อ/ปั๊มรีดสายยาง (Peristaltic pump)

ปั๊มรีดท่อหรือปั๊มรีดสายยางนั้นเป็นปั๊มขนาดเล็ก การทำงานใช้ลูกกลิ้งกดรีดท่อที่ทำจากวัสดุพอลิเมอร์ที่มีความยืดหยุ่นในการผลักดันให้ของเหลวไหลไปข้างหน้า ดังนั้นความสามารถในการผลิตแรงดันของปั๊มจึงขึ้นอยู่กับวัสดุพอลิเมอร์ที่ใช้ทำท่อ การปรับอัตราเร็วในการปั๊มจะใช้การปรับความเร็วรอบการหมุนของลูกกลิ้งกดรีดท่อเป็นหลัก 
   

ปั๊มพวกนี้มักใช้ในงานขนาดเล็ก เช่นในห้องปฏิบัติการวิทยาศาสตร์ อุปกรณ์ทางการแพทย์ หรือใช้กับระบบที่ต้องการเติมสารในปริมาณน้อย ๆ แต่ต้องการความแม่นยำสูง เช่นระบบเติมสารเคมีเพื่อปรับสภาพน้ำ

รูปที่ ๗ ปั๊มรีดท่อ/ปั๊มรีดสายยาง (peristaltic pump)

รูปจาก http://www.bluwhite.com/images/per_pumphead.jpg

๓. ปั๊มหอยโข่ง (Centrifugal pump)

ปั๊มหอยโข่งเป็นปั๊มที่ใช้งานกันมากที่สุดในการใช้งานทั่วไปและในอุตสาหกรรม ปั๊มประเภทนี้ทำงานโดยใช้ใบพัดดูดของเหลวเข้ามาตรงบริเวณแกนกลางใบพัด และเหวี่ยงออกไปทางขอบใบพัด ดังนั้นความดันที่ผลิตได้จะขึ้นอยู่กับรอบการหมุนและขนาดของใบพัด กล่าวคือรอบการหมุนที่สูงและขนาดใบพัดที่ใหญ่ก็จะทำให้ได้ความดันด้านขาออกมากขึ้น แต่ถ้าเทียบกับการอัดเพิ่มความดันในจังหวะเดียวแล้ว พวกปั๊มหอยโข่งจะสร้างความดันได้น้อยกว่าพวก positive displacemnet pump ดังนั้นถ้าต้องการผลิตความดันสูงโดยใช้ปั๊มหอยโข่ง จะต้องเลือกใช้ปั๊มชนิดที่มีขั้นตอนการอัดหลายขั้นตอน (multi stage) หรือใช้ปั๊มที่หมุนด้วยอัตราเร็วรอบที่สูง ข้อดีของปั๊มหอยโข่งคือจะให้รูปแบบการไหลที่ราบเรียบ
  

ปั๊มหอยโข่งไม่เหมาะกับของเหลวที่มีความหนืดสูง การใช้ปั๊มหอยโข่งในการสูบของเหลวที่มีอุณหภูมิใกล้จุดเดือดก็ต้องระวัง (เช่นใช้ในการสูบน้ำที่ได้จากการควบแน่นของไอน้ำเพื่อส่งกลับไปยังหม้อน้ำใหม่ หรือสูบของเหลวที่เดือดจากการต้ม) เพราะของเหลวนั้นอาจเกิดการเดือดเป็นไอขึ้นในตัวปั๊มในจังหวะที่ถูกดูดเข้า และไอนั้นเกิดการควบแน่นเป็นของเหลวได้ใหม่อีกครั้งในตัวปั๊มในจังหวะที่ถูกอัดตัว ปรากฏการณ์นี้เรียกว่า cavitation แรงกระแทกที่เกิดจากการที่ไอควบแน่นเป็นของเหลวสามารถทำให้โลหะที่ใช้ทำตัวปั๊มสึกหรอได้ (ดู Memoir ปีที่ ๒ ฉบับที่ ๑๒๘ วันพฤหัสบดีที่ ๔ มีนาคม ๒๕๕๓ เรื่อง "ฝึกงานภาคฤดูร้อน ๒๕๕๓ ตอนที่ ๗ Net Positive Suction Head (NPSH)")

ในจังหวะที่ของเหลวไหลผ่านใบพัดนั้นของเหลวจะถูกปั่นกวนอย่างรุนแรง ในกรณีที่ใช้ปั๊มชนิดนี้สูบของเหลวที่ไม่ละลายเข้าเป็นเนื้อเดียวกันผสมกันอยู่เช่นใช้สูบน้ำทิ้งที่มีน้ำมันปนอยู่จากบ่อหนึ่งไปยังอีกบ่อหนึ่ง แรงตีจากใบพัดอาจทำให้น้ำที่ไหลผ่านปั๊มนั้น มีหยดน้ำมันเล็ก ๆ ที่เกิดจากการตีกวนของใบพัด กระจายตัวแขวนลอยอยู่ในน้ำได้เป็นเวลานาน โดยไม่มีการลอยแยกตัวขึ้นมาได้
  

ถ้าพิจารณาความสัมพันธ์ระหว่างอัตราการไหลด้านขาออกกับความต้านทานการไหลด้านขาออก จะพบว่าปั๊มตระกูล positive displacement จะให้การเปลี่ยนแปลงอัตราการไหลที่ไม่มากเมื่อความต้านทานการไหลด้านขาออกเปลี่ยนไป แต่สำหรับปั๊มหอยโข่งแล้วอัตราการไหลจะตกลงได้มากถ้าแรงต้านด้านขาออกเพิ่มสูงขึ้น (ดูตัวอย่างความสัมพันธ์ระหว่างอัตราการไหลและความดันด้านขาออกของปั๊มหอยโข่งได้ใน Memoir ปีที่ ๒ ฉบับที่ ๑๒๑ วันจันทร์ที่ ๑๕ กุมภาพันธ์ ๒๕๕๓ เรื่อง "ฝึกงานภาคฤดูร้อน ๒๕๕๓ ตอนที่ ๕ Pump curve")

รูปที่ ๘ ภาพตัดขวางของปั๊มหอยโข่ง (centrifugal pump) รูปจาก http://en.wikipedia.org/wiki/Centrifugal_pump ของเหลวจะถูกดูดเข้าตรงกลางใบพัด และถูกเหวี่ยงออกไปในแนวรัศมีโดยทำมุมฉากกับทิศทางการไหลเข้ามา มุมระหว่างการไหลเข้าและการไหลออกส่งผลต่อความดันที่ได้ ใบพัดที่เป็นพวก axial flow (เช่นใบพัดเรือ หรือพัดลมที่ใช้ตามบ้าน) จะให้อัตราการไหลในแนวแกนสูงสุด แต่จะให้ความดันต่ำสุด ในขณะที่พวกที่เป็น radial flow (ไหลออกในแนวรัศมีเช่นในรูป) จะให้ความดันสูงสุด แต่ให้อัตราการไหลต่ำสุด

รูปที่ ๙ ปั๊มหอยโข่ง (centrifugal pump) ขับเคลื่อนด้วยมอเตอร์ไฟฟ้าต่อตรงเข้ากับใบพัดปั๊ม (รูปแบบปรกติของการขับเคลื่อน) ของเหลวเข้ามาทางท่อแนวนอนขวาและออกทางท่อแนวดิ่งด้านบน

รูปที่ ๑๐ ปั๊มหอยโข่ง (centrifugal pump) ขับเคลื่อนด้วยเครื่องยนต์ดีเซล สำหรับปั๊มน้ำดับเพลิงในอาคาร น้ำไหลเข้าทางท่อแนวราบด้านซ้าย ออกทางท่อแนวราบด้านขวา

รูปที่ ๑๑ self priming centrifugal pumpสำหรับจ่ายน้ำประปาให้อาคาร น้ำไหลเข้าทางท่อสีเหลืองแนวราบทางด้ายซ้าย ไหลออกในท่อแนวดิ่งทางด้านบน ปั๊มตัวนี้ขับเคลื่อนด้วยมอเตอร์ไฟฟ้าผ่านสายพาน แต่พอไปดูข้างหลังปรากฏว่าไม่มีสายพานเชื่อมต่อระหว่างเพลามอเตอร์กับเพลาขับปั๊ม

ยังมีตอนที่ ๓ ต่ออีก ซึ่งเกี่ยวกับระบบขับเคลื่อนปั๊ม