Pump Guru

เงื่อนไขการติดตั้งท่อฝั่งขาเข้าของปั๊ม Pump Suction Condition [22 December 2021]

เงื่อนไขการติดตั้งท่อฝั่งขาเข้าของปั๊ม Pump Suction Condition

"เริ่มต้นดี มีชัยไปกว่าครึ่ง" กฏ 6 ข้อ ในการติดตั้งท่อฝั่งขาเข้าของปั๊ม

ในบทความนี้เราจะขอกล่าวถึง อีกเรื่องหนึ่งที่สำคัญไม่แพ้ไปกว่าการเลือกปั๊มที่ดี ที่เหมาะสมกันเลยทีเดียว สำหรับการติดตั้งท่อฝั่งขาเข้าของปั๊ม เพราะถ้าหากว่า เราไม่สามารถนำพาสารเข้าสู่ปั๊มได้อย่างที่ปั๊มต้องการ ต่อให้ปั๊มที่เรามีอยู่จะดี หรือแพงแค่ไหน ก็เสียหายตั้งแต่ตัวอุปกรณ์ไปจนถึงกระบวนการผลิตเลยก็ยังได้

เพราะฉะนั้นแล้ว วันนี้เราจึงมีกฎทั้งหมด 6 ข้อสำคัญ ให้เพื่อน ๆ ได้นำไปตรวจสอบกันว่าระบบของเรานั้นเป็นระบบที่ส่งต่อสารเข้าตาใบพัดของปั๊มด้วยความดันและลักษณะของการไหลที่เหมาะสมในการทำงานของอุปกรณ์หรือไม่

กฎข้อที่ 1 มีค่า NPSH ที่เพียงพอ

ที่มา: Goulds Pump Manual, Technical Data Section, TECH-A-5 Net Positive Suction Head (NPSH) and Cavitation

สำหรับค่า NPSH หรือ Net Positive Suction Head ในบทความนี้จะขออธิบายไว้สั้น ๆ เนื่องจากเนื้อหาจริง ๆ นั้นค่อนข้างเยอะเลย แต่หากอธิบายง่าย ๆ แล้ว ค่า NPSH จะแบ่งเป็น ค่าแรงดันขั้นต่ำที่ใบพัดของปั๊มต้องการ (NPSH Required หรือ NPSHr) ซึ่งเป็นค่าที่ได้จากการทดลองเท่านั้น ทางผู้ผลิตปั๊มจะต้องเป็นผู้บอก และ ค่าแรงดันที่เกิดจากระบบ (NPSH Available หรือ NPSHa) ซึ่งเป็นค่าที่สามารถคำนวณได้จากลักษณะการเดินท่อที่ฝั่งขาเข้าของปั๊ม โดย NPSHa จะต้องมีค่ามากกว่า NPSHr เสมอ

ข้อผิดพลาดทั่วไปที่เรามักพบเจอ ก็คือการคำนวณที่ความต้องการต่ำสุดของระบบที่จุดใช้งานเท่านั้น แต่ไม่ได้เผื่อค่า (Margin) เกี่ยวกับข้อผิดพลาดในการดีไซน์ ข้อผิดพลาดของปั๊ม หรือของระบบ ซึงก็ต้องยอมรับว่ามีโอกาสเกิดขึ้น และเมื่อเกิดขึ้นก็ทำให้เราเสียหายได้มากมายเลยทีเดียว (แนะนำให้เผื่อค่า NPSHa เอาไว้ให้มากกว่า NPSHr เอาไว้อย่างน้อย 1 – 1.5 m)

กฎข้อที่ 2 ลดค่าความสูญเสียจากแรงเสียดทานในท่อ

ปั๊มควรจะตั้งให้อยู่ใกล้กับแทงค์หรือแหล่งจ่ายสารให้มากที่สุด ทั้งนี้เพื่อลดผลของแรงเสียดทานภายในท่อ (จะไปแสดงในค่า NPSHa ที่มากขึ้น) แต่ก็ควรจะมีระยะทางที่มากพอสำหรับการวางท่อให้ถูกต้องตามหลักการของการติดตั้งท่อ การเพิ่มขนาดของท่อก็เป็นอีกวิธีหนึ่งที่จะช่วยลดค่าความสูญเสียนี้ได้ โดยขนาดของท่อก็ควรจะสัมพันธ์กับความเร็วที่เหมาะสมของสารที่ปั๊ม ซึ่งแต่ละสารก็จะมีค่าเฉพาะ เป็นคุณสมบัติของสารนั้น ๆ

กฎข้อที่ 3 ไม่มีข้องอติดกับท่อฝั่งขาเข้าของปั๊ม

การไหลที่ไม่สม่ำเสมอมักจะเกิดขึ้นที่บริเวณข้อต่อข้องอที่ติดตั้งระหว่างทางก่อนเข้าปั๊มเสมอ และเมื่อการไหลที่ไม่สม่ำเสมอนี้ไหลเข้าสู่ใบพัดของปั๊ม สิ่งที่ตามมาก็คือมันจะสร้างการไหลแบบปั่นป่วน (Turbulence) และอากาศ (Air Entrainment) ซึ่งนำไปสู่ปัญหาใบพัดเสียหายและสั่นสะเทือนตามมา

วิธีการที่มีการใช้งานกันอย่างมีประสิทธิภาพในการทำให้การไหลก่อนถึงตัวปั๊มมีความนิ่งที่สุดคือการให้มีท่อที่วิ่งตรง ๆ เข้าสู่ตัวปั๊ม โดยให้มีระยะเท่ากับประมาณ 5 – 10 เท่าของเส้นผ่านศูนย์กลางท่อ (ตัวคูณขึ้นอยู่กับขนาดของท่อและชนิดของข้อต่อข้องอสุดท้ายก่อนถึงปั๊ม)

                กฎข้อที่ 4 ห้ามให้มีอากาศ หรือ ไอ เข้าสู่ท่อฝั่งขาเข้าของปั๊ม

ที่มา: http://www.modernhydraulics.net/non-pressurized-hydraulic-reservoir.html

                การอนุญาตให้มีอากาศหรือไอของสารเข้าไปในปั๊มจะส่งผลให้เกิดผลคล้าย ๆ กับปรากฏการณ์คาวิเตชั่น และนำไปสู่จุดจบในแบบเดียวกัน โดยอากาศเหล่านี้อาจมาจาก การดูดอากาศเข้าสู่ระบบโดยตรง, การทำงานของเครื่องสูบที่ติดตั้งในลักษณะดูดยก (Suction Lift), การใช้งานข้อลดที่เป็นแบบร่วมศูนย์ (Concentric Reducer) ซึ่งการใช้งานข้อลดที่บริเวณหน้าปั๊มควรจะเป็นข้อลดแบบคางหมู (Eccentric Reducer) หรือการดูดสารออกจากถังหรือบ่อ ที่มีการก่อตัวของน้ำวนหรือฟองอากาศ ก็ควรมรการออกแบบให้มีระยะห่างจากแหล่งกำเนิดเหล่านี้ที่เหมาะสม หรือเพิ่มแผ่นกั้น (Baffles) เพื่อกันไม่ให้ฟองอากาศเข้าสู่ท่อดูด

ที่มา: https://www.enggcyclopedia.com/2011/12/pumps-suction-piping-eccentric-reducers-straight-lengths-piping/

                กฎข้อที่ 5 การวางแนวท่อ (Piping Alignment)

ที่มา: Pump User’s Handbook, Chapter3 – Piping, Baseplate, Installation, and Foundation Issues

                จะต้องมีการวางแนวหน้าแปลนท่ออย่างแม่นยำก่อนการขันสกรูให้แน่น และจะต้องมีการเสริมแรงตลอดแนวท่อ, วาล์ว และ ข้อต่อข้องออื่น ๆ โดยจะต้องไม่มีความเค้น หรือความเครียดใด ๆ เกิดขึ้นที่ท่อของปั๊มเลย หรือในบางเงื่อนไขทางผู้ผลิตปั๊มจะระบุค่าแรงและโมเมนต์ที่สูงที่สุดที่อนุญาตให้เกิดขึนได้

                ในงานที่มีอุณหภูมิสูง การเคลื่อนออกจากแนว (Misalignment) ของแนวท่ออาจไม่สามารถหลีกเลี่ยงได้ การใช้งาน Thermal Expansion Joint มักเป็นที่นิยม เพื่อลดค่าความเค้นที่จะเกิดขึ้นกับท่อจากการขยายตัวเนื่องจากความร้อนได้ แต่ก็ควรติดตั้งเพื่อไม่ให้ส่งผลใด ๆ ไปยังปั๊มได้ด้วย

                กฎข้อที่ 6 ถ้าหากไม่เป็นไปตามกฎ 5 ข้อที่กล่าวมา ก็จัดการแก้ไขให้ตรงตามกฎทั้ง 5 ข้อ

                งานเดินท่อมักเป็นจุดพื้นฐานที่หลาย ๆ คนมองข้ามไป อันเป็นผลให้เกิดความไม่เสถียรทางไฮดรอลิค แรงกระทำต่อเพลาที่เพิ่มขึ้นและการสั่นสะเทือน นำไปสู่ความล้มเหลวก่อนกำหนดของทั้งซีลและแบริ่ง โดยสิ่งที่เกิดขึ้นก็อาจเป็นไปได้ทั้งในรูปแบบที่เห็นได้ชัดเจน เกิดขึ้นทันทีทันใดที่ปั๊มเริ่มทำงาน หรืออาจจะค่อย ๆ เกิด ค่อย ๆ กัดกร่อนทำลายอุปกรณ์โดยที่เรามองไม่เห็น

                ทั้งนี้ทั้งนั้น จะเห็นว่าท่อฝั่งขาเข้าของปั๊มนั้น มีความสำคัญมากกว่าท่อฝั่งขาออกของปั๊มมาก ถ้าหากมีความผิดปกติใด ๆ เกิดขึ้นที่ท่อฝั่งขาออกของปั๊ม เราก็ยังพอทดแทนได้ด้วยการเพิ่มความสามารถในการทำงานของปั๊ม อย่างไรก็ตาม ปัญหาในท่อฝั่งขาเข้าของปั๊ม อาจเป็นบ่อเกิดของปัญหาไม่รู้จบ และค่าใช้จ่ายมหาศาลได้ …