วิธีเพิ่มประสิทธิภาพการทำงานของปั๊มให้สูงสุด

1. ปั๊มคืออะไร?

ปั๊มเป็นอุปกรณ์ที่ใช้พลังงานภายนอกเพื่อส่งแรงเชิงกลให้กับของไหล เช่น ของเหลวและก๊าซ

แรงทางกลที่กระทำต่อของไหลจะถูกแปลงเป็นความเร็ว แรงดัน และพลังงานศักย์ และใช้กันอย่างแพร่หลายในการขนส่ง ปั๊ม และกวนของเหลว

การเลือกและใช้งานปั๊มที่เหมาะสมกับวัตถุประสงค์ของคุณมากที่สุด คุณจำเป็นต้องเข้าใจตัวบ่งชี้ที่แสดงถึงประสิทธิภาพของปั๊มและวิธีการใช้งาน เราจะอธิบายรายละเอียดในบทต่อไป

2. ดัชนีประสิทธิภาพปั๊ม

ประสิทธิภาพของปั๊มสามารถแสดงได้โดยใช้ตัวบ่งชี้หลักสี่ตัว ได้แก่ อัตราการไหล เฮดรวม กำลังขับ (กำลังเพลา) และประสิทธิภาพปั๊ม ลองมาดูตัวบ่งชี้แต่ละตัวเหล่านี้กัน

■ ①． อัตราการไหล

อัตราการไหล หรือที่รู้จักกันในชื่อปริมาตรการระบาย หรือปริมาตรการยก หมายถึงปริมาณของเหลวที่สามารถระบายออกได้ในช่วงระยะเวลาหนึ่งขณะที่ปั๊มทำงาน โดยทั่วไปจะใช้หน่วยต่อไปนี้:

L/min: ปริมาณของเหลวที่สามารถระบายออกได้เป็นลิตรต่อนาที
m³/นาที: ปริมาณของเหลวที่สามารถระบายออกได้ในหนึ่งนาที แสดงเป็นลูกบาศก์เมตร
m³/h: ปริมาณของเหลวที่สามารถระบายออกได้ในหนึ่งชั่วโมง แสดงเป็นลูกบาศก์เมตร

■ ②． หัวรวม

แรงดันรวม (total head) คือพลังงานที่จ่ายให้กับของเหลว โดยแปลงเป็นความสูง (คอลัมน์น้ำ) ที่น้ำสามารถยกขึ้นได้ แรงภายนอกประกอบด้วย ความเร็ว ความดัน และพลังงานศักย์ และมีของไหลหลายประเภทที่เกี่ยวข้อง แต่ในการแสดงแรงดันรวม แรงดันจะแสดงในรูปของน้ำเสมอ

หน่วยวัดคือ "m" แต่บางครั้งก็เขียนเป็น "mAq" เพื่อเน้นย้ำว่าเป็นหน่วยเทียบเท่าน้ำ เมื่อแปลงความสูงเป็นความดัน (MPa) 10 เมตรจะมีค่าประมาณ 0.1 MPa

สามารถคำนวณเฮดรวมเมื่อสูบน้ำได้จากสูตรต่อไปนี้

ระยะยกรวม (H)
= หัวดูดรวม + หัวปล่อยรวม
= (หัวดูดจริง [Hsa] + ความต้านทานท่อดูด [Hsf]) + (หัวจ่ายจริง [Hds] + ความต้านทานท่อจ่าย [Hdf])

■ ③． เอาต์พุต (กำลังเพลา)

พลังงานที่หมุนมอเตอร์เรียกว่าพลังงานเอาต์พุตหรือพลังงานเพลา และพลังงานเอาต์พุตนี้สามารถหมุนปั๊มและปั๊มน้ำได้
หน่วยที่ใช้คือกิโลวัตต์

■ ④. ประสิทธิภาพปั๊ม

ประสิทธิภาพปั๊มคือค่าที่บ่งชี้ถึงอัตราการแปลงกำลังส่งออกเป็นพลังงานไฮดรอลิก ประสิทธิภาพปั๊มสามารถคำนวณได้จากสูตรต่อไปนี้

หน่วยวัดประสิทธิภาพปั๊มคือ "η (eta)" แต่ถึงจะเป็นปั๊มตัวเดียวกัน ประสิทธิภาพก็อาจผันผวนได้ ขึ้นอยู่กับการชนและแรงเสียดทานระหว่างของไหลและสภาวะการทำงาน

Eta [η] = พลังงานน้ำ [Pw]/พลังงานขาออก [P] × 100%
* พลังงานไฮดรอลิก (Pw): พลังงานที่ปั๊มจ่ายให้กับน้ำในช่วงระยะเวลาหนึ่ง

3. ประเด็นสำคัญสำหรับการใช้ประโยชน์สูงสุดจากประสิทธิภาพของปั๊ม

เราควรใส่ใจอะไรบ้างเพื่อให้ใช้งานปั๊มได้โดยไม่กระทบประสิทธิภาพ? มาดูจุดสำคัญในการใช้ประโยชน์จากปั๊มให้ได้มากที่สุดกันดีกว่า

■ เติมของเหลวลงในปลอกและท่อดูด

ปั๊มแบบปริมาตรไม่บวกถูกออกแบบมาเพื่อใช้งานโดยที่ตัวเรือนปั๊มและท่อดูดบรรจุของเหลวอยู่ หากใช้งานขณะที่ปั๊มว่างเปล่า ปั๊มอาจทำงานแบบแห้งและไหม้ได้ ซึ่งเรียกว่าการทำงานแบบแห้ง

หากเกิดภาวะน้ำแห้ง ปั๊มจะไม่สามารถทำงานได้อย่างถูกต้อง เพื่อป้องกันภาวะน้ำแห้ง ให้ติดตั้งเพลาปั๊มให้ต่ำกว่าระดับของเหลวในถัง และดำเนินการเพื่อให้ของเหลวไหลเข้าได้เองตามธรรมชาติ

หากจำเป็นต้องติดตั้งเพลาปั๊มให้สูงกว่าระดับของเหลว จะต้องใช้มาตรการ เช่น การเตรียมและไล่อากาศ หรือใช้ลิ้นเพื่อป้องกันการไหลย้อนกลับของของเหลว

■ จัดวางท่อให้อากาศไม่เข้าไปในท่อ

หากอากาศเข้าไปในท่อ ประสิทธิภาพการลำเลียงจะลดลงตามไปด้วย เพื่อให้ได้แรงดันและอัตราการไหลสูงสุด ควรติดตั้งท่อในลักษณะที่อากาศไม่เข้าไป

การผสมอากาศสามารถลดลงได้โดยการหลีกเลี่ยงการใช้ท่อ Torii และท่อที่มีความลาดลง ซึ่งทำให้อากาศระบายออกได้ยาก บนท่อด้านดูด และโดยการติดตั้งวาล์วระบายอากาศบนท่อด้านปล่อย

■ ป้องกันแรงดันตกในท่อดูด

เมื่อเกิดความแตกต่างของแรงดันภายในท่อ ฟองอากาศอาจปรากฏขึ้นและหายไปซ้ำๆ ในช่วงเวลาสั้นๆ ปรากฏการณ์นี้เรียกว่า โพรงอากาศ (cavitation) และเมื่อเกิดขึ้น ภายในท่อจะได้รับแรงกระแทกมหาศาล ซึ่งอาจทำให้เกิดความเสียหายภายในท่อได้

ตามธรรมชาติแล้ว หากปั๊มได้รับความเสียหาย ประสิทธิภาพจะลดลง ดังนั้นเพื่อรักษาประสิทธิภาพและใช้งานต่อไป จึงควรใช้มาตรการป้องกันการเกิดโพรงอากาศโดยป้องกันการลดลงของแรงดันในท่อดูด

วิธีแก้ปัญหาที่เป็นไปได้ ได้แก่ การติดตั้งปั๊มในตำแหน่งที่ต่ำกว่า การใช้อุปกรณ์และวาล์วที่มีค่าสัมประสิทธิ์ความต้านทานต่ำ และการทำงานของของเหลวที่อุณหภูมิต่ำกว่า

■ เริ่มและหยุดปั๊มอย่างช้าๆ

เช่นเดียวกับการเกิดโพรงอากาศ การเกิดค้อนน้ำก็สามารถสร้างความเสียหายให้กับท่อได้เช่นกัน ค้อนน้ำเป็นปรากฏการณ์ที่เกิดจากการเปลี่ยนแปลงความดันอย่างฉับพลันภายในท่อ และอาจลดประสิทธิภาพของปั๊มลงอย่างมาก

อาการกระแทกน้ำอาจเกิดขึ้นได้เมื่อปั๊มหรือวาล์วทำงานกะทันหัน ดังนั้นมาตรการรับมือที่มีประสิทธิภาพจึงได้แก่ การใช้วาล์วที่สามารถเปิดและปิดได้ช้า เช่น วาล์วโลกหรือวาล์วประตู และติดล้อหมุน (ล้อเฉื่อย) เข้ากับปั๊มเพื่อหยุดปั๊มให้ช้าที่สุด

■ เลือกปั๊มแบบไม่มีซีลตามของเหลว

เนื่องจากบทบาทเชิงโครงสร้าง ปั๊มจึงส่งกำลังของมอเตอร์ไปยังใบพัดภายในตัวเรือน ซึ่งทำให้เกิดช่องว่างระหว่างเพลาและตัวเรือน การรั่วไหลของของเหลวจากช่องว่างนี้เรียกว่าการรั่วของซีลเพลา

ซีลเพลาที่รั่วอาจทำให้ปั๊มกัดกร่อน ดังนั้นจึงใช้ปั๊มที่ไม่มีซีลเมื่อสูบของเหลวไวไฟ วัตถุระเบิดได้ หรือของเหลวที่เป็นพิษ รวมถึงกรดและด่างที่เข้มข้น หรือของเหลวอื่นๆ ที่ห้ามปล่อยสู่สิ่งแวดล้อม

ปั๊มแบบไม่มีซีล ได้แก่ ปั๊มแม่เหล็กและปั๊มมอเตอร์กระป๋อง และได้รับการออกแบบมาเพื่อป้องกันไม่ให้ของเหลวรั่วไหลออกจากตัวเรือน

4. ข้อควรระวังในการเดินท่อรอบปั๊ม

การบำรุงรักษาประจำวันเป็นสิ่งสำคัญเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการทำงานของปั๊มให้สูงสุดและเพื่อให้มั่นใจถึงการทำงานที่เสถียร ด้วยเหตุนี้ จึงต้องติดตั้งท่อโดยให้มีพื้นที่เพียงพอสำหรับการบำรุงรักษา

โดยเฉพาะปั๊มที่มีขนาดใหญ่ คุณจึงต้องเผื่อพื้นที่ไว้สำหรับการบำรุงรักษา นอกจากนี้ คุณควรพิจารณาพื้นที่เหนือศีรษะที่จำเป็นสำหรับการยกและพื้นที่ทำงานสำหรับรถยก ฯลฯ ด้วย