การ ลด ขนาด ท่อ suction pump กับ แรง ดัน

ท่อดูดและอุปกรณ์

ถ้าจะเปรียบเทียบกันแล้วท่อดูด (Suction Pipe) มีความสำคัญต่อการทำงานของปั๊มมากกว่าท่อส่งทั้งนี้เพราะว่าจะต้องไหลจากท่อดูดเข้าไปสู่ปั๊ม ปัญหาต่างๆที่เกิดขึ้นทางท่อดูด เป็นต้นว่าขนาดเล็กเกินไปมีรอยรั่วตามข้อต่อ หรือปัญหาอื่นๆ ต่างก็มีผลไปถึงประสิทธิภาพการทำงานของปั๊มทั้งสิ้น ในการออกแบบระบบสูบน้ำ สิ่งที่จะต้องพิจารณาทางด้านดูดของปั๊มก็มีลักษณะและขนาดของท่อ อุปกรณ์ที่ปลายท่อดูดและการติดตั้งท่อดูดและอุปกรณ์

ก.      ลักษณะและขนาดของท่อดูด

กฎเกณฑ์โดยทั่วๆไปสำหรับกำหนดลักษณะและขนาดของท่อดูดมีดังนี้คือ

1.จะต้องเป็นท่อแข็ง หรือปลาสติกที่มีการเสริมกำลังหรือแข็งแรงพอที่จะไม่แบนตีบเนื่องจากความกดดันของบรรยากาศในขณะที่ปั๊มกำลังทำงาน

2.จะต้องมีขนาดไม่เล็กกว่าขนาดหน้าจานทางด้านดูดของปั๊ม  และถ้าหากเป็นไปได้ควรจะมีขนาดโตกว่า 2 ขนาดมาตรฐาน เช่น ขนาดท่อมาตรฐาน 100,125,150,200 และ 250 มิลลิเมตร ถ้าขนาดหน้าจานทางดูดของปั๊มเท่ากับ 100 มม. ก็ควรจะใช้ท่อดูดขนาด 150 มม.หรือโตกว่าเป็นต้น ไม่ใช้ท่อดูดที่มีขนาดเล็กกว่าขนาดของหน้าจานทางดูดของปั๊มอย่างเด็ดขาด

ในกรณีที่ใช้ท่อดูดโตกว่าหน้าจานทางดูด ข้อลด(Reducer) ที่ใช้เชื่อมต่อต้องเป็นข้อลดแบบคางหมู (Eccentric Reducer) เพื่อป้องกันไม่ให้เกิดโพรงอากาศในบริเวณที่มีการลดขนาดนั้น

3.ความเร็วของการไหลในท่อดูดจะต้องไม่เกินกว่าที่กำหนด 1 เช่น ท่อดูดที่มีขนาด 250 มม. (10 นิ้ว) ความเร็วของน้ำในท่อจะต้องไม่เกินประมาณ 0.90 เมตรต่อวินาที (3 ฟุตต่อวินาที) หรือถ้าจะใช้ท่อดูดขนาด 250 มม. อัตราการสูบจะต้องไม่เกินประมาณ 45 ลิตรต่อวินาทีเป็นต้น

4.การเปลี่ยนทิศทางของท่อดูดควรจะใช้อุปกรณ์ที่มีรัศมีความโค้งโต และการต่ออุปกรณ์ท่อต่างๆจะต้องแน่นสนิท  อากาศจากภายนอกซึ่งมีความดันประมาณ 1 บรรยากาศไม่สามารถผ่านเข้าไปได้

ข.  อุปกรณ์ที่ปลายท่อดูด

อุปกรณ์ที่ปลายท่อดูดนั้นมีไว้เพื่อวัตถุประสงค์อย่างใดอย่างหนึ่งหรือหลายอย่างรวมกัน คือ

1.เพื่อช่วยให้ของเหลวไหลเข้าไปในท่อดูโอย่างสม่ำเสมอ มีการสูญเสียพลังงานน้อย อุปกรณ์

รูปที่ 11  ปลายท่อดูดและอุปกรณ์ (a) ไม่มีอุปกรณ์ใช้งานชั่วคราว (b) กะโหลกกรองน้ำซึ่งมีฟุตวาล์ว  ภายใน (c) ปากแตร ช่วยให้การไหลเข้าท่อดีขึ้น

รูปที่ 12  ลักษณะของกะโหลกกรองน้ำพร้อมฟุตวาล์ว(a) เมื่อประกอบเสร็จเรียบร้อย (b) ชิ้นส่วนภายในของรูป (a)(c) กะโหลกกรองน้ำซึ่งมีฟุตวาล์วภายใน 2 ชุด (d) กะโหลกกรองน้ำที่มีฟุตวาล์วอีกแบบหนึ่งซึ่งเรียกว่า Poppet Valve

ที่ทำหน้าที่เช่นที่ กล่าวนี้คือปากแตร(Belled – type Intake)

2.เพื่อป้องกันไม่ให้สิ่งแปลกปลอมไหลปนกับน้ำเข้าไปในท่อดูด ซึ่งอาจจะเข้าไปอุดตันในใบพัดได้ อุปกรณ์ที่ทำหน้าที่ดังกล่าวคือ กะโหลกกรองน้ำ (Strainer)

3.เพื่อป้องกันไม่ให้น้ำในท่อดูดและในเรือนปั๊มรั่วออกไปเมื่อปั๊มหยุดทำงาน เพื่อจะได้ไม่ต้องเติมน้ำใหม่ทุกครั้งที่เริ่มต้นสูบน้ำใหม่ อุปกรณ์ที่ทำหน้าที่ดังกล่าวคือฟุตวาล์ว(Foot Vave)

อุปกรณ์ที่ปลายท่อดูดทั้งสามอย่างอาจจะประกอบรวมมาเป็นชุดหรือเป็นชิ้นๆแบบใดแบบหนึ่งก็ได้ดังรูปที่11 และ 12

รูปที่ 11  a  เป็นปลายท่อดูดที่ไม่มีอุปกรณ์อะไรเลย ไม่เหมาะสมที่จะใช้ในลักษณะนี้เป็นการถาวร  เพราะว่าจะมีการสูญเสียพลังงานในการไหลเข้าท่อสูงมาก ควรจะมีกะโหลกกรองน้ำพร้อมฟุตวาล์วดังเช่นในรูป 11 หรือ 12 เพื่อป้องกันมิให้มีสิ่งแปลกปลอมเข้าไปในท่อดูดซึ่งอาจจะไปอุดตันในใบพัดได้ นอกจากนั้นฟุตวาล์วจะช่วยเก็บรักษาน้ำไว้จะได้ไม่ต้องเติมน้ำใหม่ทุกครั้งที่เดินเครื่องใหม่ ปากแตรในรูป 6.11 c อาจจะมีฟุตวาล์วอยู่ภายในด้วยหรือไม่ก็ได้ อุปกรณ์ชิ้นนี้จะช่วยลดการสูญเสียพลังงานที่ปลายท่อดูดลงได้มาก นอกจากนั้นปากแตรยังช่วยลดโอกาสที่จะเกิดวังน้ำวน(Vortex) ซึ่งทำให้อากาศเข้าไปในท่อดูด ทำให้เสียการเป็นสูญญากาศในห้องสูบและสูบน้ำไม่ขึ้น และอาจเป็นสาเหตุให้ปั๊มชำรุดได้เพราะไม่มีน้ำเป็นตัวถ่ายเทความร้อน

ที่มา จากหนังสือ ปั๊มและระบบสูบน้ำ รศ.ดร.วิบูลย์ บุญยธโรกุล ภาควิชาวิศวกรรมชลประทาน,คณะวิศวกรรมศาสตร์,มหาวิทยาล้ยเกษตรศาสตร์

NPSH(Net Positive Suction Head)
คือ ค่าที่มีไว้เพื่อแสดงถึงสมรรถนะการดูดน้ำของปั๊มน้ำ NPSH จะมี 2 ค่า

1. NPSHa (Net Positive Suction Head Available) คือค่าที่แสดงถึงความเอื้อต่อการดูดน้ำของระบบ เป็นค่าที่สามารถเปลี่ยนแปลงได้ตามการติดตั้งปั๊มและท่อ เช่น ท่อที่มีขนาดใหญ่ปั๊มจะสามารถดูดน้ำได้ดีกว่าท่อดูดที่มีขนาดเล็ก นั้นหมายความว่าท่อขนาดใหญ่จะส่งผลทำให้ค่า NPSHa สูงขึ้น
2. NPSHr (Net Positive Suction Head Require) คือค่าสมรรถนะการดูดของปั๊ม จะแสดงให้เห็นถึงแรงดันที่ต้องการนำเข้ามาโดยเครื่องสูบ ในการไหลที่กำหนด เพื่อหลีกเลี่ยงการเกิดโพรงอากาศในของเหลว โดยปกติค่า NPSHr ผู้ใช้งานปั๊มจะไม่สามารถปรับแก้ค่านี้ได้เหมือนกับ NPSHa เพราะเป็นค่าที่ถูกกำหนดมาจากผู้ผลิตปั๊ม ซึ่งค่านี้เป็นค่าที่ส่งผลมาจากการออกแบบปั๊ม เช่น รูปแบบของใบพัด ชนิดของวัสดุ รอบหรือกำลังของมอเตอร์ เป็นต้น

ทั้งนี้ หัวใจสำคัญของการคำนวณ NPSH คือ NPSHa จะต้องมีค่ามากว่า NPSHr เสมอ ถ้าหาก NPSHr มีค่ามากกว่า NPSHa จะส่งผลให้เกิดโพรงอากาศในปั๊ม (Cavitation)

หากค่า NPSHa น้อยกว่าค่า NPSHr จะส่งผลอย่างไร (ความดันทางด้านดูดที่มีอยู่ ณ จุดติดตั้ง น้อยกว่าความดันทางด้านดูดที่ปั๊มต้องการ)

• ปั๊มดูดน้ำไม่ขึ้น
• กรณีดูดน้ำขึ้น ประสิทธิภาพการทำงานจะลดลงอย่างมาก ปั๊มจะสั่น มีเสียงดัง เนื่องจากการเกิดโพรงอากาศ (Cavitation) ภายในห้องปั๊ม และเกิดการกัดกร่อนเสียหายในบริเวณห้องสูบ และใบพัดของปั๊มน้ำ

ข้อควรระวังในการใช้งานเพื่อป้องกันความเสียหายจาก Cavitation

• ติดตั้งปั๊มน้ำโดยคำนวณให้ค่า NPSHa > NPSHr + 0.5m
• ใช้ความเร็วรอบไม่สูงกว่าที่ผู้ผลิตกำหนด
• หลีกเลี่ยงการจ่ายน้ำในปริมาณมากกว่าที่ผู้ผลิตกำหนดใน Performance Curve
• หลีกเลี่ยงการใช้งานกับของเหลวที่มีอุณหภูมิสูง

ดังนั้นในการเลือกปั๊มน้ำให้เหมาะสมกับการใช้งาน จึงควรปรึกษาผู้แทนจำหน่าย เพื่อให้สามารถเลือกใช้ประเภท และรุ่นปั๊มได้ตรงตามการใช้งานจริง และเกิดประสิทธิภาพสูงสุด