ระบบ Valve Interlock System สำหรับวาล์ว PSV

-

19 กุมภาพันธ์ 2020

เราคงจะปฏิเสธไม่ได้เลยว่า ในหลายๆโรงงานอุตสาหกรรมต่างๆ ที่มีเครื่องจักร รวมถึงงานท่อทาง และถังแรงดันต่างๆ ที่มีการรับแรงดันอย่างมหาศาลจากสารเคมีด้านใน จุดที่สามารถรั่วออกมาได้มากที่สุดจุดหนึ่ง นั้นคือ “รอยเชื่อม (Weld)” ครับ.

งานเชื่อมโลหะคืออะไร?

กระบวนการเชื่อมโลหะ หรือ Welding คือ กระบวณการต่อวัสดุเข้าด้วยกัน ทั้งวัสดุที่เป็นโลหะ และเทอร์โมพลาสติก โดยเนื้อวัสดุจะรวมตัวเข้าด้วยกัน โดยปกติจะใช้วิธีสร้างบ่อหลอมละลายโดยให้ความร้อนแก่ชิ้นงาน และทำการเติมเนื้อวัสดุ (ที่มีความสามารถรวมตัวเข้ากันได้) เข้าไปในบ่อหลอมนั้น เมื่อเย็นตัวแล้วชิ้นงานที่นำมาต่อกันก็จะติดกันครับผม

ประเภทต่างๆของงานเชื่อม

งานเชื่อมก็จะแบ่งได้มากมายหลายประเภทมาก แต่ที่เป็นที่นิยมจะแบ่งตามลักษณะของงานเชื่อม จะแบ่งได้ 5 แบบหลักๆ

แต่ที่นิยมใช้ในหน้างานบ่อยๆ จะมี 2 แบบหลักๆครับ นั้นคือ

1) งานเชื่อมไฟฟ้า หรือ SMAW (Shield Metal Arc Welding)

เป็นกระบวนการเชื่อมอาร์คแบบหนึ่ง (Arc welding) ซึ่งจะหลอมละลายชิ้นงานจากศักย์ไฟฟ้า สร้างให้เกิดความร้อนของชิ้นงานหลอมละลาย จนชิ้นงานเกิดบ่อหลอม หลังจากนั้นก็จะเติมลวดโลหะในลวดเชื่อมลงไป
ทำให้บ่อหลอมรวมกับลวดเชื่อม และทำให้ชิ้นงานต่อเข้าด้วยกัน

และในขณะเวลาเชื่อมก็จะมีก๊าซปกคลุมที่มาจากการสารเคลือบของลวดเชื่อม ปกคลุมแนวเชื่อมไม่ให้ทำปฏิกิริยากับอากาศแล้วเกิดความไม่ต่อเนื่องในรอยเชื่อม และคัดแยกสารมลทิลหรือ Slag ออกมา ซึ่งเมื่อเชื่อมเสร็จก็จะเคาะออกไป

งานเชื่อมไฟฟ้าข้อดีหลักๆ สามารถเชื่อมเติมเนื้อได้ลวดเร็ว ง่าย สะดวก แต่ความร้อนที่ส่งเข้าไปจะมีปริมาณสูงมาก และเกิด Slag ในแนวเชื่อมครับ

ภาพตัดด้านข้างของงานเชื่อมซึ่งแสดงถึงบ่อหลอม และการเติมเนื้อโลหะ (ลวดเชื่อม) เข้าไป

1. สารเคลือบลวดเชื่อม (Coating Flow) ซึ่งจะทำหน้าที่เป็นทั้งก๊าซคลุม และสารเติมบ่อหลอม
2. เนื้อโลหะในลวดเชื่อม (Rod)
3. ก๊าซปกคลุมแนวเชื่อม (Shield Gas) เพื่อป้องกันอากาศไปทำปฏิกิริยา และทำให้รอยเชื่อมไม่ต่อเนื่อง (เป็นรู)
4. บ่อหลวม (Fusion) ซึ่งเกิดจากการให้ความร้อนแก่ชิ้นงานจนหลอมละลาย
5. ชิ้นงาน (Base metal)
6. รอยเชื่่อม (Weld metal)
7. สแลก (Solidified Slag) หรือขี้ตะกรัน ตัวนี้เคาะออกหลังเชื่อมเสร็จ

2) งานเชื่อม TIG หรืออาร์ก้อน (GTAW: Gas Tungsten Arc Welding)

แต่จริงๆมาจากชื่อเต็มว่า GTAW หรือ Gas Tungsten Arc Welding หรืออาจจะเรียกสั้นๆว่า เชื่อม TIG: Tungsten Inert Gas welding ซึ่งก็คือความหมายเดียวกันหมดครับ

การเชื่อม TIG เป็นการเชื่อมไฟฟ้ารูปแบบหนึ่ง ในการเชื่อมจะมีกระแสไฟฟ้า เป็นตัวกระตุ้นให้แก๊สที่ปลายทังสเตนอิเล็กโทรดกลายเป็นไอออน และทำให้กระแสไฟฟ้าไหลผ่านระหว่างทังสเตนอิเล็กโทรดและบ่อหลอมเห็นเป็นลำพลาสมาออกมาที่หัวเชื่อม

และจะใช้แก๊สเฉื่อยคือ แก๊ส Argon ปกคลุมบ่อหลอมเวลาเชื่อมไม่ให้ไปปะปนกับสิ่งเจือปน หรือทำปฏิกิริยากับอากาศ

โดยการเชื่อมวิธีนี้จะได้แนวเชื่อมที่สวย และปราศจาก slag ทำให้นิยมเชื่อมในแนว root ในงานท่อใน layer ชั้นแรกๆ

ประวัติของงานเชื่อมโลหะ

งานเชื่อมถ้านับตามนิยามจะถูกคิดค้นตั้งแต่สมัยดึกดำบรรพ์ ตั้งแต่ยุคเหล็กและสำริด ยุคที่สมัยชาวอิยิปต์เรียนรู้การหลอมเหล็ก เพื่อทำเครื่องใช้งาน หรือมีด ดาบต่างๆ ตั้งแต่ 2,000 ปีมาแล้วที่ถือว่าเป็น forge welding แบบหนึ่ง

ชาวอียิปต์เรียนรู้การตีดาบ หรือการเชื่อมแบบ forge welding เมื่อ 2,000 ปีที่แล้ว

แต่อย่างไรก็ตามในปี 1800 Sir Humphry Davy ได้ค้นพบหลักการแบบ “Short-pulse” ได้ประดิษฐ์เครื่องเชื่อมอาร์คแบบไฟฟ้าเครื่องแรกออกมา ที่ใช้ด้วยลวดเชื่อมแบบคาร์บอน (Carbon arc welding) ซึ่งสามารถเชื่อมแผ่นเหล็กสองแผ่นเข้าด้วยกันได้

และได้มีการพัฒนามาเรื่อยๆเช่น การเติมสารเคลือบ สารเติมเนื้อโลหะ มาเรื่อยๆ และถือว่าเป็นการปฏิวัติ และพัฒนางานอุตสาห์กรรมในยุคนั้นแบบไวมากๆเลยครับ

220px-Davy_Humphry_desk_color_Howard ภาพของ Sir Humphry Davy พ่อแห่งวงการงานเชื่อม — ภาพของ Sir Humphry Davy พ่อแห่งวงการงานเชื่อม

จบกันไปแล้วสำหรับหัวข้อ Welding chapter 1 นะครับ ฝากเพื่อนติดตามตอนต่อๆไปด้วยนะครับ
แล้วพบกับสาระดีๆในงานช่าง กับเพจนายช่างมาแชร์นะครับ.

แล้วพบกับสาระดีๆแบบนี้ทางด้านงานช่าง งานวิศวกรรม และอุตสาหกรรมได้ที่ นายช่างมาแชร์ นะครับ

Website: www.naichangmashare.com
Facebook: https://www.facebook.com/naichangmashare/
Youtube: https://www.youtube.com/channel/UCmIPiSeg-uy4k8JYSmknp_g
Instragram: https://www.instagram.com/naichangmashare/
Twitter: https://twitter.com/naichangmashare

#นายช่างมาแชร์

ปรากฏการณ์ CAVITATION ภัยร้ายต่ออุปกรณ์

โดย

-

18 กุมภาพันธ์ 2020

figs_fig711 CAVITATION ภัยร้ายต่ออุปกรณ์ 2

สวัสดีครับเพื่อนๆ หลายๆโรงงานมักจะมีการถามเสมอว่า Cavitation (คา-วิ-เต-ชั่น) คืออะไร….แล้วมันสำคัญยังไง วันนี้เพจนายช่างมาแชร์ขอมาเล่าละกันนะครับ

Cavitation effect หรือภาษาไทยที่เราเรียกว่าโพรงอากาศครับ แต่ปรากฏการณ์นี้เป็นปรากฏการณ์ที่มักจะสร้างความเสียหายให้กับอุปกรณ์จำพวก ปั้ม (Pump) และ วาล์วควบคุม (Control valve) และอุปกรณ์อื่นๆที่มีส่วนเกี่ยวข้องกับของเหลว ความดัน และอุณหภูมิ.

ซึ่งลักษณะของความเสียหายจะมีลักษณะคล้ายเป็นรูพรุน เหมือนโดนเข็มเจาะด้านล่าง ว่าแต่ เข็มอะไรที่แข็งขนาดเจาะเหล็กได้เลยทีเดียวกันครับ?

แล้วเข็มแหลมๆที่สามารถเจาะเหล็กให้เป็นรูได้ ต้องแข็งขนาดไหนกันครับ เราจะมาอธิบายหลักการทางวิทยาศาสตร์เบื้องต้นกันนะครับ อย่างที่เราทราบว่าการต้มน้ำให้เดือนเราจะมีสองวิธีหลักๆ คือ

1. เพิ่มอุณหภูมิ (อันนี้เหมือนเราต้มน้ำในหม้อน้ำทั่วๆไปครับ)
2. ลดความดัน (ตัวนี้อาจจะไม่ค่อยคุ้น แต่เป็นเหมือนการลดความดัน ที่เปรียบเสมือนแรงกดพื้นผิวของไหลไม่ให้กลายตัวเป็นไอครับ การลดความดันก็มีหลายแบบอาจใช้ vacuum pump ซึ่งคล้ายๆกับเราเอาหลอดดูดของเหลวนี้แหละครับ)

วีดีโอแสดงการทำให้น้ำกลายเป็นไอโดยการลดความดันที่อุณหภูมิห้อง

การเกิดของ Cavitation

Cavitation คือ การเกิดโพรงอากาศในของเหลว จะเกิดขึ้นเมื่อแรงดันในของเหลวที่อุณหภูมิคงที่ลดลงต่ำกว่าจุดแรงดันไอน้ำอิ่มตัว (จุดเดือด) และเกิดการเดือดเป็นไอ จากนั้นของเหลวที่กลายเป็นไอกลับกลายเป็นของเหลวอีกครั้งครับ (ซึ่งความดันที่เปลี่ยนไปอาจจะเกิดจากการเปลี่ยนแปลงของความเร็วตามหลักการณ์ของสมการของแบร์นูลลี หรือ Bernoulli’s equation)

ซึ่งเข็มที่เราได้กล่าวมาเกิดจากการที่ช่วงของเหลวเป็นไอ และกลับกลายเป็นของเหลว จะเกิดปรากฏการณ์ที่เราเรียกว่า “Single cavitation bubble”

ถ้าให้อธิบายง่ายๆคือ การที่หยดของเหลวเกิดการยุบตัว โดยหยดของเหลวมีเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 3.3 mm แล้วส่วนหนึ่งกลายสภาพเป็นของเหลวที่เป็นก๊าซแล้ว จะเกิด Shear flow ทำให้ดูดก๊าซเกิดเป็นปรากฏการณ์ microjet พุ่งเข้าทำลายเนื้อชิ้นงานเกิดเป็นความเสียหายแบบรูพรุน (Pitting)

1-s2.0-S0043164818308044-fx1 ปรากฏการณ์ Single cavitation bubble ที่ทำให้เกิดความเสียหายต่อเนื้อชิ้นงาน — ปรากฏการณ์ Single cavitation bubble ที่ทำให้เกิดความเสียหายต่อเนื้อชิ้นงาน

สำหรับตัวอย่างขอยกอุปกรณ์ปั้มมานะครับ ในกรณีของปั้มการที่จะเกิด Cavitation ได้ จะเกิดจากการที่ความดันด้านขาดูดไม่เพียงพอต่อปั้มต้องการ หรือ (NPSHa < NPSHr); NPSH = Net Possitive Suction Head

main-qimg-a8c3741fef7bf1215b3b72ade80aa7c5 กราฟความดัน และทางเดิน ของ cavitation flow — กราฟความดัน และทางเดิน ของ cavitation flow

โดยหากเราสังเกตุทิศทางเข้าของปั้มจะพบว่าช่วงขาดูดปั้มจะเกิดการลดลงของความดันของของเหลว หากความดันที่ถูกดูดลดลง (Suction pressure)น้อยกว่าความดันไอ (Vapor pressure) สถานะของของเหลวจะถูกเปลี่ยนเป็นก๊าซ

แล้วเมื่อของเหลววิ่งเข้าไปในตัวปั้มเรื่อยๆ ปั้มจะสร้างความดันกลับมา ของเหลวในสถานะก๊าซจะกลับไปเป็นของเหลวอีกครั้ง และเกิด Cavitation effect เข้าไปทำลายชิ้นส่วนด้านในอุปกรณ์ของตัวปั้มและมีความเสียหายเป็นรูพรุน

ความดันของของเหลวน้อยกวาความดันไอจึงเกิดการเปลี่ยนสถานะเป็นก๊าซ

cavitation-in-condensate-pumps1 Cavitation effect ทำให้เกิดรูพรุนที่ชิ้นส่วนด้านใน เช่นใบพัด (impeller) ของปั้ม — Cavitation effect ทำให้เกิดรูพรุนที่ชิ้นส่วนด้านใน เช่นใบพัด (impeller) ของปั้ม

ดังนั้นในการป้องกันไม่ให้เกิดเหตุการณ์ดังกล่าว ปั้มจะต้องมีความดันด้านขาดูดที่มากกว่าความดันที่ปั้มต้องการ เช่น ระยะความสูงของถังน้ำ ความดันภายในถัง เป็นต้น

ไม่ใช่แค่ปั้มที่เกิด Cavitation

ในกรณีที่พบได้บ่อยอาจจะเป็นกรณีวาล์วในการที่วาล์วถูกหรี่มากๆ เกินกว่าที่ออกแบบจะทำให้ของเหลวที่ผ่านหน้าวาล์วมีความเร็วสูง เมื่อของเหลววิ่งผ่านด้วยความเร็วสูง ความดันก็จะลด และทำให้เกิดการเปลี่ยนสถานะกลายเป็นไอ และเมื่อผ่านหน้าวาล์วไปความเร็วลดลงความดันเพิ่มขึ้นก็กลับมาเป็นของเหลวอีกครั้งทำให้เกิด Cavitation effect ทำให้ด้านในวาล์วเกิดความเสียหายครับ

ความเสียหายของวาล์วเนื่องจาก Cavitation effect

ในกรณีที่พบได้บ่อยอาจจะเป็นกรณีวาล์วในการที่วาล์วถูกหรี่มากๆ เกินกว่าที่ออกแบบจะทำให้ของเหลวที่ผ่านหน้าวาล์วมีความเร็วสูง เมื่อของเหลววิ่งผ่านด้วยความเร็วสูง ความดันก็จะลด และทำให้เกิดการเปลี่ยนสถานะกลายเป็นไอ และเมื่อผ่านหน้าวาล์วไปความเร็วลดลงความดันเพิ่มขึ้นก็กลับมาเป็นของเหลวอีกครั้งทำให้เกิด Cavitation effect ทำให้ด้านในวาล์วเกิดความเสียหายครับ

จบกันไปสำหรับ Cavitation effect นะครับ หากเพื่อนๆสงสัย หรือมีคำถามสามารถ inbox เข้ามาถามในเพจนายช่างมาแชร์ได้โดยตรงเลยนะครับ แล้วพบกับสาระดีๆได้ในโพสถัดๆไปกันนะครับ

แล้วพบกับสาระดีๆแบบนี้ทางด้านงานช่าง งานวิศวกรรม และอุตสาหกรรมได้ที่ นายช่างมาแชร์ นะครับ

Website: www.naichangmashare.com
Facebook: https://www.facebook.com/naichangmashare/
Youtube: https://www.youtube.com/channel/UCmIPiSeg-uy4k8JYSmknp_g
Instragram: https://www.instagram.com/naichangmashare/
Twitter: https://twitter.com/naichangmashare

#นายช่างมาแชร์ #Cavitation #Pump #Valve

Coupling [EP.1] – อุปกรณ์ส่งกำลังระหว่างเพลา

โดย

-

18 กุมภาพันธ์ 2020

สวัสดีครับ วันนี้เราจะมาแนะนำอุปกรณ์ที่อยู่กึ่งกลาง ระหว่างตัวขับและตัวตาม ไม่ว่าจะเกิดปัญหาที่ฝั่งตัวขับ หรือฝั่งตัวตาม มันก็จะได้รับความเสียหายตลอดเรียกว่าโดนทั้งขึ้นทั้งร่องเลยครับ นั่นคือ คัปปลิง (Coupling) ครับ

Coupling เป็นอุปกรณ์ที่ใช้สำหรับส่งถ่ายกำลัง (Power Transmission) ระหว่าง ตัวขับ (Driver) และ ตัวถูกขับ (Driven) นอกจากนั้นข้อดีอื่นๆคือ สามารถให้เพลารับการเยื้องศูนย์ได้บ้าง, ป้องกันการเสียหายจากเครื่องจักรโดยตรง (ออกแบบให้ Coupling พังก่อน)

ยกตัวอย่างที่เราเห็นกันบ่อยๆนะครับ ตัวขับก็เป็นเครื่องจักรต้นกำลังเช่น มอเตอร์ (Motor), เครื่องยนต์ (Engine) หรือ Steam turbine เป็นต้น หรือ ตัวถูกขับก็เป็นเครื่องจักรที่เราใช้งานเช่น ปั้ม(Pump), คอมเพลสเซอร์ (Compressor), Blower เป็นต้น

motor-with-pump-coupling1 — Motor (ตัวขับ Driver)
Pump (ตัวตาม Driven)
ส่งกำลังผ่าน Coupling (สีแดง)

โดยสองฝั่งจะต่อด้วย Coupling โดยมีการตั้งค่าระยะ alignment ที่เที่ยงตรงและยอมรับได้ตามมาตรฐาน หรือ Standard สากล มาในส่วนของ Coupling จะมีมากมายหลายแบบ แต่จะแบ่งออกใหญ่ๆ เป็น

ประเภทของ Coupling

คัปปลิงสามารถแบ่งประเภทออกได้ 2 แบบใหญ่ๆคือ

1) คัปปลิงแข็งเกร็ง (Rigid coupling)

คัปปลิงแข็งเกร็ง (Rigid coupling) ใช้ระยะห่างระหว่างเพลาปลายเพลาคงที่และศูนย์ของเพลาต้องตรงกัน เช่น flange coupling เป็นต้น

2) คัปปลิงอ่อนตัว (Flexible coupling)

คัปปลิงอ่อนตัว (Flexible coupling) มีความยืดหยุ่นให้ได้เล็กน้อยประมาณ 1-2 mm และยังช่วยลดแรงสั่นสะเทือน (อันนี้ก็เป็นเหตุผลว่าทำไม misalignment แล้วเราวัดค่า vibration ไม่ขึ้น) ตัวอย่างที่เจอบ่อยๆคือ Gear coupling, flexible disc coupling

disc-coupling-components-by-lovejoy ภาพของ Flexible coupling แบบ disk — ภาพของ Flexible coupling (แบบ disk)

การเรียกชื่อตามมาตราฐาน

โดยการเรียกชื่อตามมาตราฐานคือ เลขมาตราฐาน ตามด้วยขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางนอกของหน้าแปลน

” (Hub OD) x ขนาดเส้นศูนย์กลางของเพลา”

และจะวงเล็บด้วยวัสดุนั้น เช่น JIS B1451 140×35 (FC20)

Torque ของ Coupling (การคำนวณ)

ในส่วนของการคำนวณ coupling ส่งโมเม้นต์โดยหลักการจากความเสียดทานระหว่างหน้าแปลนซึ่งเกิดจาก สลีกเกลียวที่ใช้ยึดหน้าแปลนให้สัมผัสกัน

T = Fb x n x f x (Db/2)

โดยที่

Fb คือ แรงกดที่หน้าสัมผัสซึ่งเท่ากับแรงดึงขั้นต้นของสลักเกลียว Fi ; Fb = Fi = 0.8 x σy x As โดยที่ σy คือค่า yeild stress ของสลัก As เป็นพื้นที่รับความเค้นของสลักเกลียวและ As >= Fi/σtd
n คือ จำนวนเกลียว
f คือ สัมประสิทธิ์ความเสียดทาน
Db คือ ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางวงกลมพิตซ์ของสลักเกลียว

แล้วพบกับสาระดีๆแบบนี้ทางด้านงานช่าง งานวิศวกรรม และอุตสาหกรรมได้ที่ นายช่างมาแชร์ นะครับ

Website: www.naichangmashare.com
Facebook: https://www.facebook.com/naichangmashare/
Youtube: https://www.youtube.com/channel/UCmIPiSeg-uy4k8JYSmknp_g
Instragram: https://www.instagram.com/naichangmashare/
Twitter: https://twitter.com/naichangmashare

#นายช่างมาแชร์ #Coupling #คัปปลิง #อุปกรณ์ส่งถ่ายกำลัง

Electrical Motor [EP.1] : มอเตอร์ไฟฟ้า คืออะไร ?

โดย

-

18 กุมภาพันธ์ 2020

มอเตอร์ไฟฟ้า (Electric motor) คือ อุปกรณ์ไฟฟ้าที่แปลงพลังงานไฟฟ้าเป็นพลังงานกลซึ่งจะแสดงออกมาเป็นกำลังที่เพลา มอเตอร์ไฟฟ้าถูกนำไปใช้งานเป็นต้นกำลังขับ (Driver) ของอุปกรณ์ต่างๆเช่น พัดลม, ปั๊มน้ำหอยโข่ง, เครื่องมือเครื่องใช้ในครัวเรือน และดิสก์ไดรฟ์

จนกระทั่งไปถึงงานในอุตสาห์กรรมหนักพวก turbo-machinery พวก แก๊สคอมเพลสเซอร์ ที่ตัวหนึ่งขนาดหลาย MW เลยทีเดียวครับ

หลักการทำงานของมอเตอร์ไฟฟ้า

ภาพตัวอย่างของมอเตอร์ไฟฟ้า (Electrical Motor)

การทำงานปกติของมอเตอร์ไฟฟ้า ส่วนใหญ่เกิดจากการทำงานร่วมกันระหว่าง

1. “สนามแม่เหล็ก” ของแม่เหล็กในตัวมอเตอร์

2. “สนามแม่เหล็กไฟฟ้าที่เกิดจากกระแสในขดลวด”
ทำให้เกิดการสร้าง แรงดูด และแรงผลักของสนามแม่เหล็กทั้งสอง ทำให้เกิดเป็นพลังงานกล ขึ้นมาครับ

หลักการสร้างพลังงานกลโดยอาศัยสนามแม่เหล็กทั้งสองชุด (D.C.motor)

ชนิดของมอเตอร์ไฟฟ้า

มอเตอร์ไฟฟ้าสามารถแบ่งได้ 2 แบบหลักๆตามลักษณะของกระไฟฟ้าคือ

1. มอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรง (DC Motor)

เป็นมอเตอร์ที่ต้องใช้ไฟฟ้ากระแสตรง ผ่านเข้าไปในขดลวดเพื่อทำให้เกิดการดูดและผลักกันของแม่เหล็กถาวรกับแม่เหล็กไฟฟ้าที่เกิดจากขดลวดมอเตอร์จึงหมุนได้

2. มอเตอร์ไฟฟ้ากระแสสลับ (AC Motor)

เป็นมอเตอร์ที่ต้องใช้กับไฟฟ้ากระแสสลับ โดยใช้หลักการดูดและผลักกันของแม่เหล็กถาวร กับแม่เหล็กไฟฟ้าจากขดลวดมาทำให้เกิดการหมุนของมอเตอร์ และ 90% ในโรงงานอุตสาห์กรรมจะใช้แบบนี้เป็นหลักครับ

ข้อควรระวัง: ในการใช้เครื่องใช้ไฟฟ้าที่มีมอเตอรเป็นส่วนประกอบ ห้ามใช้เครื่องใช้ประเภทนี้ในช่วงที่ไฟตก หรือแรงดันไฟฟ้าไม่ถึง 220 โวลต์

เนื่องจากมอเตอร์จะไม่หมุนและทำให้เกิดกระแสไฟฟ้าดันกลับ จะทำให้ขดลวดร้อนจัดจนเกิดไหม้เสียหายได้
เนื่องจากมอเตอร์กำลังหมุนจะเกิดการเหนี่ยวนำไฟฟ้าขึ้นทำให้เกิดกระแสไฟฟ้าซ้อนขึ้นภายในขดลวด แต่มีทิศทางการไหลสวนทางกับกระแสไฟฟ้าที่มาจากแหล่งกำเนิดพลังงานไฟฟ้าเดิม ทำให้ขดลวดของมอเตอร์ไม่ร้อนจนเกิดไฟไหม้ได้

แล้วพบกับสาระดีๆแบบนี้ทางด้านงานช่าง งานวิศวกรรม และอุตสาหกรรมได้ที่ นายช่างมาแชร์ นะครับ

Website: www.naichangmashare.com
Facebook: https://www.facebook.com/naichangmashare/
Youtube: https://www.youtube.com/channel/UCmIPiSeg-uy4k8JYSmknp_g
Instragram: https://www.instagram.com/naichangmashare/
Twitter: https://twitter.com/naichangmashare

#นายช่างมาแชร์ #Motor #มอเตอร์ไฟฟ้า

GAS TURBINE หลักการทำงานเบื้องต้น

โดย

-

17 กุมภาพันธ์ 2020

2

หากพูดถึงอุปกรณ์ทางเครื่องจักรกลที่มีขนาดใหญ่ที่สุด มีภาระการทำงานสูงที่สุด และหลักการทำงานที่ซับซ้อนที่สุด วิศวกรและช่างๆหลายๆคนจะยก Gas turbine ให้เป็นสุดยอดเครื่องยนต์ที่มีพลังงานมหาศาล เมื่อเทียบต่อขนาดหนึ่งหน่วย นะครับ

Gas turbine คืออะไร ?

Gas turbine ทำหน้าที่เป็นตัวขับหรือตัวส่งกำลังชนิดนึง (เหมือนเครื่องยนต์ชนิดหนึ่ง บางทีสามารถเรียกว่า gas turbine engine ได้ครับ) ซึ่งจะที่เปลี่ยนพลังงานในรูปแบบของก๊าซเชื้อเพลิงหรือน้ำมัน มาเป็นพลังงานกลที่เพลาขับ

ซึ่งสามารถนำมาประยุกต์ใช้กับงานต่างๆ เช่น นำไปขับ power generator ในโรงไฟฟ้า, เป็นเครื่องยนต์ในเครื่องบิน (jet engine) รถยนต์ซิ่งบางคัน, และเรือเดินทะเล เป็นต้น ซึ่งจุดเด่นหลักๆของเจ้าเครื่องจักรตัวนี้คือ ตัวเล็ก ภายใต้กำลังอันมหาศาล

หลักการทำงานของ Gas Turbine

ส่วนประกอบด้านในของเครื่องยนต์ gas turbine

โดยการทำงานแบ่งออกเป็น 3 ส่วนหลักๆคือ

1. ส่วนอัดอากาศ (Compression zone)

เครื่องยนต์ gas turbine โดยมาส่วนแรกก่อนนะครับ อากาศจะถูกดูดเข้ามาในส่วนของ Air intake จากนั้นจะไหลเข้าส่วน compression zone ซึ่งทำหน้าที่อัดอากาศเพิ่มความดันให้สูง เพื่อให้เกิดความดันสูง ด้วยใบพัดที่มีรูปทรงพิเศษหลาย stage มากๆ (ในโซนสีฟ้านะครับ)

เมื่ออากาศถูกอัด ด้วยชุดใบพัดใน compression zone ด้วยความเร็วรอบมหาศาล อากาศจะกลายเป็นอากาศที่มีความดันสูง และการไหลเป็นการไหลแบบเรียบ หรือ Laminar flow เพื่อเข้าสู่ห้องเผาไหม้ต่อไป
โดยใบพัดเหลาใน Stage แรกๆ นี้จะมีชุดที่สามารถปรับมุมได้ตามต้องกันผ่านชุด VSV (Variable Stator Vane System) เพื่อลด-เพิ่มปริมาณอากาศได้ครับ และใบพัดใน stage หลังๆจะปรับไม่ได้ ที่เรียกว่า Stationary vane

2. ส่วนห้องเผาไหม้ (Combustion zone)

เมื่ออากาศที่มีความดันสูงไหลเข้ามา จะถูกป้อนเข้าสู่ห้องเผาไหม้ (Combustion chamber) โดยภายในจะมีหัวฉีด และหัวเทียนเป็นตัวจุดระเบิดซึ่งทำหน้าที่เผาไหม้เชื้อเพลิง (ส่วนสีส้ม) เพื่อเพิ่มความเร็ว อุณหภูมิและความดันของก๊าซ ส่วนนี้อาจจะมีการลดสารมลพิษโดยการเติมไอน้ำ (steam) เข้าไป

3. ส่วนของใบพัดความเร็วสูง (Turbine zone)

หลังจากก๊าซเผาไหม้บางส่วน จะไปขับใบพัดความเร็วสูง (High speed turbine) (ส่วนสีแดง) โดยจะเปลี่ยนเปลี่ยนพลังงานของก๊าซที่ได้จากห้องเผาไหม้ไปเป็นการหมุน และส่งพลังงานกลออกมาที่เพลา

ในส่วนพลังงานที่เหลือจะออกมาในรูปแบบความร้อน และออกทางปล่องเผาไหม้ (Exhaust) ความร้อนที่เหลืออาจสามารถนำไปผลิตไอน้ำ หรือประโยชน์อื่นๆได้ต่อไป

*ในส่วนของเครื่องบินจะเอาอากาศร้อนมาผ่าน nozzle เพื่อสร้าง thrust force เพื่อใช้ขับเคลื่อนต่อไป*

วีดีโอแสดงหลักการทำงานของเครื่องยนต์ gas turbine

แล้วพบกับสาระดีๆแบบนี้ทางด้านงานช่าง งานวิศวกรรม และอุตสาหกรรมได้ที่ นายช่างมาแชร์ นะครับ

Website: www.naichangmashare.com
Facebook: https://www.facebook.com/naichangmashare/
Blockdit : https://www.blockdit.com/naichangmashare
Instragram: https://www.instagram.com/naichangmashare/
Twitter: https://twitter.com/naichangmashare
Youtube: https://www.youtube.com/channel/UCmIPiSeg-uy4k8JYSmknp_g

#นายช่างมาแชร์ #GasTurbine

Fire Diamond – ป้ายเตือนวัสดุอันตราย NFPA704

โดย

-

16 กุมภาพันธ์ 2020

หลายครั้ง งานช่าง และงานวิศวกรรมจะต้องเข้าไปทำงานในอุปกรณ์กับสารที่มีความเสี่ยงสูง การที่เราจะประเมินความปลอดภัยในการทำงานได้นั้น อย่างน้อยที่หน้างาน จะมีป้ายตัวหนึ่งที่จะบ่งบอกความอันตรายของสารเคมีว่า อันตรายมากน้อยเพียงใด นั้นก็คือ “เพชรไฟ หรือ Fire Diamond” ป้ายเตือนและป้องกันและเตือนถึงวัสดุอันตรายต่าง ๆ

ตัวอย่าง: ป้ายบอกระดับความเป็นอันตรายของสารเคมี หรือ Diamond Sign ตามมาตรฐาน NFPA704

เพชรไฟ หรือ Fire Diamond” ป้ายเตือนและป้องกันและเตือนถึงวัสดุอันตรายต่าง ๆ

“เพชรไฟ หรือ Fire Diamond” อ้างอิงตามาตราฐาน NFPA 704 หรือ สมาคมป้องกันอัคคีภัยแห่งชาติ (National Fire Protection Association) หรือชื่อสากลว่า Hazadard Materials Classification

ซึ่งลักษณะจะเป็นทรงข้าวหลามตัด (Diamond sign) ซึ่งจะแบ่งออกเป็น 4 ส่วนดังนี้คือ

สีแดง บ่งบอกถือ ความไวไฟ (Fire hazard) บ่งชี้ได้ 5 ระดับคือ
เลข 0 คือ สารไม่ติดไฟ
เลข 1 คือ สารที่จุดวาบไฟสูงกว่า 93 องศาเซลเซียส
เลข 2 คือ สารที่จุดวาบไฟต่ำกว่า 93 องศาเซลเซียส
เลข 3 คือ สารที่จุดวาบไฟต่ำกว่า 38 องศาเซลเซียส
เลข 4 คือ สารที่จุดวาบไฟต่ำกว่า 22 องศาเซลเซียส
สีน้ำเงิน บ่งบอกถือ ผลกระทบต่อสุขภาพ (Health hazard) บ่งชี้ได้ 5 ระดับคือ
เลข 0 คือ สารปลอดภัยไม่อันตราย
เลข 1 คือ สารอันตรายน้อย อาจทำให้เกิดการระคายเคือง
เลข 2 คือ สารอันตรายปานกลาง อาจเกิดอันตราย หากสูดหายใจเข้าไป
เลข 3 คือ สารอันตรายสูง ทำให้เกิดการกัดกร่อน หรือเป็นพิษ ควรหลีกเลี่ยงการสัมผัสหรือสูดหายใจเข้าไป
เลข 4 คือ สารอันตรายถึงตาย ต้องใช้อุปกรณ์ป้องกันชนิดพิเศษ
สีเหลือง บ่งบอกถือ ความว่องไวในการเกิดปฏิกิริยา (Instability hazard) บ่งชี้ได้ 5 ระดับคือ
เลข 0 คือ สารไม่ไวต่อการเกิดปฏิกิริยา
เลข 1 คือ สารอาจเกิดปฏิกิริยา เมื่อโดนความร้อน
เลข 2 คือ สารไวต่อการเกิดปฏิกิริยารุนแรง
เลข 3 คือ สารเมื่อความร้อน หรือการกระแทก อาจทำให้เกิดการระเบิดได้
เลข 4 คือ สารอันตรายเกิดระเบิดได้
สีขาว บ่งบอกถือ ข้อมูลสำคัญเพิ่มเติม
ACID เป็น สารเป็นกรด (Acid)
ALK เป็น สารอัลคาไลน์ (Alkaline)
COR เป็น สารมีความกัดกร่อน (Corrosive)
OX เป็น สารมีความเป็น (Oxidize)
สัญลักษณ์รูปร่ม เป็น สารมีความเป็นกัมตภาพรังสี (Radiation hazard)
สัญลักษณ์ W มีขีดกลาง เป็น สารห้ามโดนน้ำ

สรุป สั้นๆง่ายๆนะครับ เลขยิ่งเยอะ ยิ่งอันตราย เพื่อนๆคนไหนที่มีโอกาสเข้าไปทำงาน ควรดูทุกครั้งนะครับ เพราะความร้ายแรงของสารเคมี ที่อันตรายที่สุด แค่ดมก็สามารถทำให้เสียชีวิตได้ทันที

หวังว่า..บทความนี้จะมีประโยชน์ต่อเพื่อนๆทุกคนนะครับ ไว้พบกับโพสหน้านะครับกับ สาระงานช่าง และงานวิศวกรรมดีๆ ที่ นายช่างมาแชร์นะครับ

แล้วพบกับสาระดีๆแบบนี้ทางด้านงานช่าง งานวิศวกรรม และอุตสาหกรรมได้ที่ นายช่างมาแชร์ นะครับ

Website: www.naichangmashare.com
Facebook: https://www.facebook.com/naichangmashare/
Youtube: https://www.youtube.com/channel/UCmIPiSeg-uy4k8JYSmknp_g
Instragram: https://www.instagram.com/naichangmashare/
Twitter: https://twitter.com/naichangmashare

#นายช่างมาแชร์

Pump [EP.3] : Mechanical Seal อุปกรณ์กันรั่วที่สำคัญที่สุดในปั้ม

โดย

-

16 กุมภาพันธ์ 2020

สวัสดีครับเพื่อนๆหลังจากห่างหายกันไปนาน ทางนายช่างมาแชร์ จึงขอมาแชร์เรื่องปั้มต่อนะครับ คราวนี้ขอมาแชร์ชิ้นส่วนสำคัญในปั้มตัวนึง ที่เรียกว่าเป็นตัวที่เปราะบางที่สุด และเวลาซ่อมปั้มทีไรก็เพราะตัวนี้ตลอด….

Mechanical seal คืออะไร??

แม็คแคนิคอลซีล (Mechanical seal) ซึ่งแม็คแคนิคอลซีลทำหน้าที่กันรั่วในปั้มที่คอเพลา ที่ต้องคอยรับแรงดันสูงของของไหลที่ถูกสร้างขึ้นจากตัวปั้มเอง และอุณหภูมิ การกัดกร่อน หรือแม้แต่ความสกปรก ตะกอน ต่างๆในของไหลเอง ;
NOTE: ต่อจากนี้ขอเรียก แม็คแคนิคอลซีล ว่าแม็คซีลนะครับ
ดังนั้นตัวแม็คซีลจะต้องถูกออกแบบให้มีความแข็งแรง ทนทาน ต่อของไหลที่ปั้มเค้าส่งไปครับ

ตำแหน่งของ Shaft seal หรือซีลที่คอเพลาของปั้ม ซึ่งเป็นตำแหน่งติดตั้งของแม็คแคนิคอลซีล และประเก็นเชือก Credited by Flowserve

ซึ่งก่อนหน้ายุคแม็คซีลจะเป็นที่นิยมใช้กัน อุปกรณ์ที่ใช้ในการกันรั่วคอเพลา (Shaft seal) จะเป็น Grand packing seal หรือบางที่อาจจะคุ้นหูในชื่อ “ประเก็นเชือก”ลักษณะจะคล้ายๆเชือก แต่เป็นวัสดุที่ทนความร้อน การกัดกร่อน และมีความยืดหยุ่นสูงจำพวก Asbestos, Aramid, PTFE, Graphite, PTFE/Graphite, และ Non-asbestos เป็นต้น หลังจากที่ร้อยเชือกเข้าไปเสร็จก็จะถูกอัดด้วย gland อีกทีครับ

แต่ข้อเสียหลักๆเลยคือ จะต้องมีของไหลหรือ process เข้าไปหล่อเลี้ยงตัวเชือกเพื่อการหล่อลื่นเสมอ (เพื่อนๆลองคิดดูครับว่า หากสารนั้นเป็นสารอันตรายที่มีพิษ หรือสามารถติดไฟ หรือระเบิดได้รุนแรง ก็จะมีความเสียต่อคนทำงาน และโรงงานด้วยจริงไหมครับ)

ดังนั้นในยุคปัจจุบันแม็คซีลก็เลยได้รับความนิยมที่กว้างขวางกว่าแบบประเก็นเชือกครับผม

ภาพด้านในของประเก็นเชือก (packing seal) ที่ในยุคเริ่มแรกนิยมใช้เป็นการกันรั่วที่คอเพลาครับ

ส่วนประกอบของ Mechanical seal

ส่วนประกอบหลักๆ 5 อย่างของแมคแคนิคอลซีล Credited by Flowserve

ส่วนประกอบหลักๆของแม็คซีลจะประกอบด้วย 5 ส่วนหลักๆดังนี้นะครับ
1. แหวนหลัก (Primary ring)
2. แหวนรอง (Mating ring)
3. ชุดกันรั่วรอง,โอริง (Secondary seal, O-ring & gasket)
4. ชุดสปริง (Spring mechanism)
5. ชุดขับเคลื่อน (Drive mechanism)

1. แหวนหลัก (Primary ring)

แหวนหลัก และแหวนรองเป็นส่วนประกอบสำคัญในการกันรั่วหลัก (เพราะช่องนี้จะเป็นช่องที่ใหญ่ที่สุดที่ต้องรับแรงดันมหาศาลจากตัวปั้ม รวมถึงอุณหภูมิและการกัดกร่อนต่างๆด้วยครับ)
แหวนหลักจะมีลักษณะเป็นแหวน ประกบกับแหวนรอง ตรงส่วนที่ประกบกันเราจะเรียกว่า “หน้าเฟส (face)” ที่เรียบมากๆ (หน่วยวัดเป็น light band ซึ่งความขรุขระของแหวนแทบจะไม่มีเลยครับ)

มื่อแหวนหลัก และแหวนรองประกบกัน พื้นที่สัมผัสตรงนั้นเราจะเรียกว่าหน้าเฟส Credited by Flowserve

หน้าซีลเฟสที่มีความเรียบมากๆ หน่วยวัดเป็น light band Credited by Flowserve

เมื่อผิวที่เรียบสุดๆมาประกบกันก็จะสามารถกันรั่วได้ครับ; แต่โดยหลักการแล้วที่กันรั่วได้หน้าเฟสอ่ะครับจะมี clearance น้อยๆมากๆระดับหนึ่งซึ่งเกิดจาก ความดันของห้องแมคแคนิคอลซีลเอง (ที่เกิดจากปั้มสร้างความดัน)ไปดันตัวของเหลว ที่เป็นของไหลอัดตัวไม่ได้ (in-compressible fluid) ซึ่งจะทำให้เกิด clearance น้อยๆนี่แหละครับดังนั้นแปลว่าตัว mechanical seal ไม่ได้กันรั่ว 100% นะครับ จะมีส่วนซึมแบบน้อยๆมาก ซึ่งเรียกว่าแทบจะไม่มีออกมานะครับ
โดยการดูแหวนหลักแหวนรอง เราจะดูที่ชุดสปริงครับ โดยแหวนหลักจะต้องติดอยู่กับชุดสปริงครับ และสามารถเคลื่อนไหวได้ในแนวแกน (axial movement) เพื่อให้ตัวได้ระหว่างทำงาน และช่วงที่ไม่ได้เดินเครื่องจักรแรงสปริงตัวนี้ก็จะกันรั่วไม่ให้ของเหลวไหลออกมาสู่ด้านนอกครับ

2. แหวนรอง (Mating ring)

แหวนรอง (Mating ring) Credited by Flowserve

แหวนรองทำหน้าที่ประกบกับแหวนหลัก (Primary ring) เพื่อกันรั่ว และตำแหน่งของแหวนรองจะไม่ได้ติดอยู่ที่ชุดสปริง แต่จะติดตั้งอยู่ที่ gland ซึ่งจะไม่สามารถเคลื่อนที่ได้

3. ชุดกันรั่วรอง,โอริง (Secondary seal, O-ring & gasket)

จากที่เราทราบกันแล้วว่าตำแหน่งของหน้าเฟสจะมีการรั่วเกิดขึ้นอยู่บ้าง ดังนั้นในการออกแบบชุดกันรั่วรองในแต่ละตำแหน่งของแม็คซีลจะถูกออกแบบให้กันซึม ที่เกิดจากการรั่วหลักของหน้าเฟสครับ
โดยวัสดุที่ใช้ทำ O-ring ก็จะต้องถูกออกแบบให้ทนทานต่ออุณหภูมิ และการกัดกร่อนของของเหลวให้ได้ด้วย ซึ่งอาาจะเป็น PTFE, Vilton, Karez เป็นต้นครับ
นอกจากนี้ชุดกันรั้วรองไม่ได้มีชนิดที่เป็นแค่ O-ring แต่ยังมีชนิดที่เป็น Wedge, V-ring, U-cup, bellow ด้วยนะครับ

4. ชุดสปริง (Spring mechanism)

ชุดสปริงในแม็คแคนิคอลซีล Credited by Flowserve

ชุดสปริงของแม็คซีลจะถูกออกแบบสำหรับให้เป็นแรงกดในกรณีที่ความดันในห้องแมคซีลไม่มี (กรณีปั้มไม่ได้เดินเครื่อง) แรงสปริงจะไปกดหน้าเฟสไม่ให้ของเหลวรั่วไหลออกมา
และนอกจากนั้นหน้าที่ของชุดสปริงก็จะทำให้ชุดแหวนหลักเคลื่อนตัวได้ขณะใช้งานหากมีแรงกระทำเข้ามากระทำ สปริงก็มีหลากหลายชนิดแต่จะแบ่งเป็น สปริงเดี่ยว (Single spring) ที่ออกแบบให้ใช้กับงานหนักๆ แต่ก็รับความถี่ในการใช้งานได้ไม่นาน และสปริงชุด (multiple spring) ที่นิยมใช้ในปัจจุบันในงานที่ไม่หนักมาก

5. ชุดขับเคลื่อน (Drive mechanism)

ชุดขับเคลื่อนของแม็คแคนิคอลซีล Credited by Flowserve

ชุดขับเคลื่อนมีหน้าที่ในการพาแรงจากเพลาเข้าไปขับ Shaft sleeve และ Primary ring ผ่านชุดอุปกรณ์ที่เรียกว่า Anti-rotation pin เช่น set screw drive, key drive, pin drive และอื่นๆ

ชุด Anti-rotation pin ในแบบต่างๆ Credited by Flowserve

สุดท้ายนี้หากเพื่อนๆมีคำถามสงสัยเกี่ยวกับปั้มหรือแม็คซีลสามารถ inbox มาถามใน facebook นายช่างมาแชร์ได้เลยนะครับ แล้วพบกับสาระดีๆแบบนี้ทางด้านงานช่าง งานวิศวกรรม และอุตสาหกรรมได้ที่ นายช่างมาแชร์ นะครับ

Website: www.naichangmashare.com
Facebook: https://www.facebook.com/naichangmashare/
Blockdit : https://www.blockdit.com/naichangmashare
Instragram: https://www.instagram.com/naichangmashare/
Twitter: https://twitter.com/naichangmashare
Youtube: https://www.youtube.com/channel/UCmIPiSeg-uy4k8JYSmknp_g

#นายช่างมาแชร์ #mechanicalseal #pump

Pump [EP.2] : Centrifugal pump หรือ ปั้มหอยโข่ง ฉบับพื้นฐาน

โดย

-

16 กุมภาพันธ์ 2020

สวัสดีครับเพื่อนๆ วันนี้ขอมาต่อ Pump the series กันนะครับ เข้ามาถึงตอนที่ 2 เราขอมาเล่าถึงพื้นฐานของปั้มที่มีความนิยมมากที่สุดในโลกนั้นคือ centrifugal pump หรือปั้มหอยโข่งนั้นเองครับ

โดยปั้มชนิดนี้มีบทบาทในทุกการใช้งานไม่ว่าจะเป็น ด้านอุตสาห์กรรมต่างๆ เช่น ปิโตรเคมี โรงไฟฟ้า แท่นขุดเจาะ หรือโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ หรืออาจจะเป็นด้านเกษตรกรรม หรือในครัวเรือน เนื่องจากว่าปั้มชนิดนี้มีราคาที่ถูก และมีย่านการใช้งานที่กว้างมาก รวมถึง Reliability และอายุการใช้งานของปั้มสูงมากครับ

หลักการทำงานของ Centrifugal pump

Centrifugal pump ถูกคิดค้นตั้งแต่ปี 1689 โดย Denis Papin โดยปั้มอาศัยหลักการทำงานคือ “เหวี่ยง” เมื่อของเหลววิ่งเข้ามาทางท่อขาดูด (Suction side) ที่ตำแหน่ง A และของไหลจะถูกดูดไปที่ด้าน Suction eye ของ Impeller ที่ตำแหน่ง B จากนั้นจะถูกเหวี่ยงด้วยแรงหนีศูนย์หรือ Centrifugal force ผ่านไป Vane ของ Impeller ที่ตำแหน่ง C,D ของไหลออกไปทางท่อขาออก (Discharge side) ที่ตำแหน่ง E

pump centrifufal หอยโข่ง ปั้ม ภาพตัด — ทิศทางการไหลของไหลในปั้ม Credited by DURCO Pump

โดยหากเราจำแนกประเภทใบพัด (Impeller) ตามทิศทางของการไหล (Flow) เราจะแบ่งใบพัดได้ออกเป็น 3 ประเภทหลักๆคือ

impeller of pump ประเภทของใบพัด — ลักษณะของใบพัดแบบต่างๆเมื่อแบ่งตามทิศทางการไหล
Credited by Grundfos Pump

Radial flow impeller ขาเข้าและขาออกจะแตกต่างกัน 90 องศา
Mixed flow impeller ขาเข้าขาออกจะแตกต่างกัน 45 องศา
Axial flow impeller ขาเข้าขาออกจะเป็นมุมเดียวกัน

ส่วนประกอบของ Centrifugal pump

ขอยกตัวอย่าง Centrifugal ชนิด Overhung มานะครับ สำหรับการอธิบายส่วนประกอบ ซึ่ง Centrifugal pump ชนิดอื่นๆ ก็จะคล้ายๆกันนะครับผม

1. ใบพัด (Impeller)

Impeller หรือใบพัดของปั้ม ทำหน้าที่ในการสร้าง Head และ flow โดยอาศัยหลักการแรงเหวี่ยงหนีศูนย์ครับ

โดย impeller จะแบ่งได้ 3 แบบใหญ่ๆคือ

a. ใบเปิด (open impeller)
b. ใบกึ่งเปิด (semi-open impeller)
c. ใบปิด (Closed impeller)

ลักษณะของใบพัดชนิดต่างๆ Credited by Grundfos Pump

ซึ่งการใช้งานจะเลือกตามค่า Ns (Specific speed) = รวมถึงลักษณะต่างๆของ process วัสดุที่ใช่ส่วนมากจะเป็น Bronze ครับ เนื่องจาก น้ำหนักที่ไม่มาก และทนการกัดกร่อนค่อนข้างดี

ค่าของ Ns, Specific Speed และรูปร่างของใบพัด
Credited by Grundfos Pump

การคำนวน Specific speed ของปั้ม
Credited by Grundfos Pump

2. เสื้อปั้ม (Pump Casing)

Pump casing ทำหน้าที่ในรับของไหลที่ส่งมาจาก impeller โดย casing จะถูกออกแบบพื้นที่ให้มีความโค้งมน และบีบพื้นที่เพื่อที่จะเปลี่ยนความเร็วของไหลที่ออกมาจาก impeller ให้กลายเป็น pressure ไปส่งด้านขาออกของปั้มครับ โดย Casing pump ก็จะมีหลายแบบเช่น Single volute, double volute และ แบบ diffuser ครับ.

3. ชุดกันรั่วคอเพลา (Shaft Seal)

Shaft seal ถือว่าเป็นส่วนที่สำคัญมากๆของปั้มอีกตัวนึง เพราะว่าหน้าที่ของ shaft seal คือกันของไหลจากปั้มที่มีความดันสูงรั่วออกไปด้านนอก หากของไหลตัวนั้นเป็นสารอันตราย ติดไฟ จะต้องมีการออกแบบควบคุมที่รัดกลุมที่สุดครับ ซึ่ง Shaft seal เรามีสองแบบใหญ่ๆคือ

3.1 ปะเก็นเชือก (Packing Seal)

Packing seal หรือ อาจจะคุ้นหูในชื่อ ประเกก็นเชือก เป็นการกันรั่วในยุคแรกๆ โดยใช้หลักการที่ค่อนข้างเรียบง่ายคือคล้ายๆ นำเชื่อก (แต่จริงๆเป็น packing rope ที่ทำมาจากวัสดุที่ทนความร้อนได้สูง เช่น non-asbestos, asbestos , aramid, PTFE หรือ graphite ) มาพันที่คอเพลา แล้วมีฝายัน (gland packing) มายันปิดครับ

โดยการกันรั้วแบบนี้มีข้อดีตรงที่ว่าราคาไม่แพง และไม่ต้องการดูแลรักษามากนะ แต่ข้อเสียหลักๆคือ อันแรกคือจะสัญเสีย production loss เนื่องจากจะต้องมีของเหลวไปหล่อเลี้ยงที่ packing และรั่วออกมาด้านนอกประมาณนึงเลยครับ และเมื่อใช้ไปนานๆเกิดการรั่วก็จำเป็นต้องมาขัน gland packing ให้แน่นขึ้นครับ

ดังนั้นการกันรั้วด้วย packing seal จะยังไม่เหมาะกับสารที่ยอมให้รั่วออกมาไม่ได้เช่น สารที่มีความร้อน สารไวไฟ สารที่มีผลต่อสุขภาพ เป็นต้น

3.2 แม็คคานิคอลซีล (Mechanical Seal)

Mechanical seal เป็นการกันรั่วแบบใหม่กว่าแบบแรกครับ โดยการกันรั่วชนิดนี้สามารถทนความดัน และอุณหภูมิได้สูง และที่สำคัญการรั่วแทบจะเป็น 0 ครับ แต่ค่าดูแลรักษาจะมากกว่าแบบแรกนะครับ โดยหลักการของ mechanical seal

โดยส่วนประกอบจะมีหน้า face 2 ชิ้นมาประกบชนกัน โดยมี rotating face และ stationary face โดยอาศัยแรงดันภายในตัวปั้ม และสปริงเป็นตัวกดเพื่อกันของเหลวรั่วออกมาครับ โดย mechanical seal จะมีการออกแบบ piping plan เพื่อให้เหมาะสมแต่ละการใช้งานเช่น สารสกปรก สารอันตราย หรือน้ำ ซึ่งจะ design แตกต่างกันครับ (โดยรายละเอียดผมขอมาแชร์ทีหลังนะครับ เพราะเยอะมากๆ)

โดย mechanical seal ยุคใหม่จะเป็นแบบ cartridge set คือ ถอด-ใส่ ล็อคน็อต จบ ติดตั้งง่ายมากๆครับผม

4. แบริ่ง (Bearing)

Bearing หรือตลับลูกปืน มีหน้าที่สำหรับในการลดแรงเสียดทาน และรับ Load จากการใช้งาน Pump ครับ โดย Bearing ในปั้มจะมีสองประเภทคือ radial bearing ที่ไว้สำหรับรับแรงในเชิงมุม และ thrust bearing ที่ไว้รับแรงในแนวแกน ครับ

5. เพลา (Shaft)

เพลา หรือ Shaft จะทำหน้าที่ส่งถ่ายกำลังจากตัวขับ เช่น Motor หรือ อาจจะเป็นเครื่องยนต์เข้ามาหา Impeller โดยเพลาของปั้มนั้นจะต้องถูกออกแบบให้สามารถรับแรงต่างๆได้ เช่น Torsion , Bending moment หรือ Shear Force ได้และต้อง Comply ตาม Standard design เช่น API pump ก็จะถูกออกแบบเพลาให้มี S.F. (Safety Factor) ที่สูงกว่า ANSI pump เป็นต้นนะครับ

กราฟและคุณลักษณะของปั้ม (Pump Characteristic Curve)

pump-curve กราฟ ปั้ม head flow — ความสัมพันธ์ต่างๆของตัวแปรของ Pump curve Credited by Grundfos Pump

หากพูดถึงลักษณะการทำงานของ Centrifugal pump จะสามารถอธิบายให้เห็นภาพด้วย Pump curve นะครับ

เหมือนที่เกริ่นไว้เมื่อตอนที่แล้วครับ Centrifugal pump จะทำงานแบบ High flow, Low head หรือไม่ก็ High head, Low flow ซึ่งคำนี้จะสัมพันธ์กับ pump curve โดยตรง

โดยปั้มตัวๆหนึ่งจะมี Pump curve ของตัวเองโดยปั้มจะไม่รู้หรอกครับว่าจะได้จุดใช้งานที่ Flow, Head เท่าไหร่ แต่จะถูกระบบกำหนด (System) เช่น การหรี่วาล์ว, ความสูง, และค่าความเสียดทานต่างๆ (Friction Loss)

โดยเส้นของระบบจะคำนวนและได้กราฟออกมาเป็น System curve (เส้นสีแดง) โดยจะตัดกับ Pump curve โดยจุดนี้แหละครับ คือจุดที่ปั้มใช้งานจริงๆ โดยเราจะพยายามออกแบบให้ใกล้จุด BEP หรือ Best Efficency Point ของปั้นะครับผม

โดย Pump curve จะแสดงความสัมพันธ์หลักๆ ตัวแปรคือ

1) ความดัน (Head Pump) จะเป็นตัวแปรที่บ่งบอกว่า Pump สามารถสูงของไหลได้ไปสูงเท่าไหร่ หน่วยเป็น m หรือ ft หากเทียบเคียง loss ต่างๆเป็นเทอมของ elevation ครับ โดย pump head ยิ่งสูงยิ่งส่งได้ไกลครับ

2) อัตราการไหล (Flow ,Capacity) จะเป็นตัวบ่งบอกว่าอัตราการไหล หรือ ปริมาณน้ำที่มาต่อหนึ่งหน่วยเวลามากน้อยแค่ไหน โดย Flow ยิ่งสูงแปลว่า ปริมาณน้ำที่มายิ่งเยอะครับ

Pump head บ่งบอกว่าปั้ม ปั้มของไหลได้สูงเท่าไหร่ หากปราศจากความเสียดทาน

3) ระบบ (System) เป็นกราฟที่บ่งบอกถึงว่าระบบนี้ จากจุดส่งเริ่มต้น ไปถึงปลายทางมี Hydraulic loss แบบไหน ซึ่งค่า system curve หลักๆก็มาจากลักษณะท่อส่ง ท่องอ วาล์ว อุปกรณ์ และความสูงต่างๆ ซึ่งการเลือก pump จะต้องออกแบบให้สัมพันธ์กับ system curve ที่สุดครับ

centrifugal-pump-curve system curve — หากเราหรี่วาล์วก็ถือเป็นการเปลี่ยน system curve แล้วครับ
Credited by Grundfos Pump

4) Power consumption บ่งบอกถึงพลังงานที่ใช้ขับเพลาของใบพัด หรือ Break horse power (BHP) ครับ ว่าใช้กำลังเท่าไหร่ ณ จุดใช้งานครับ หากเราจะคำนวนกลับหา motor อย่าลืมคุณด้วยค่า efficiency loss นะครับ

Pump BHP break house power กำลัง — Power consumtiom บ่งบอกถือ BHP คือ P2 ตามภาพนะครับ
Credited by Grundfos Pump

5) NPSH (Net Positive Suction Head) จะบอกถึง suction pressure ที่น้อยที่สุด ที่ปั้มต้องการเพื่อที่จะดูดของให้ขึ้น หรือที่เราคุ้นเคยว่าทำไมเราต้องล่อน้ำก่อน start pump ครับ โดยค่านี้จะมีสองอย่างคือ NPSHr หรือ suction pressure ที่ปั้มต้องการ และ NPSHa คือ suction pressure ที่ระบบมีอยู่

ดังนั้นหากเราตัด pump curve แล้วพบว่ามี NPSHr = 1 m แปรว่าปั้มต้องการการความสูงของน้ำใน tank 1 m (สมมุติ) เราจะต้องมีความสูงของใน tank (NPSHa > 1 m ขึ้นไป ถึงจะพอเพียง)

หาก NPSHa น้อยกว่าเมื่อไหร่จะเกิดปรากฏการ cavitation effect (จะทำให้ใบเกิดการสึกกร่อน) และดูดของเหลวไม่ขึ้นครับ

Cavitation effect ที่ใบ impeller — Cavitation effect ทำให้ที่ใบ impeller

6) Efficiency บอกถึงประสิทธิผลในการใช้งานครับ โดยความสัมพันธ์คืออัตราส่วนของกำลังที่ปั้มส่งให้ของเหลว (P_H) ต่อด้วยกำลังที่ส่งไปที่เพลา หรือ BHP (P₂)

formula ประสิทธ์ภาพปั้ม pump efficency — Pump efficency

แล้วพบกับสาระดีๆในโพสถัดๆไปกันนะครับสำหรับงานช่าง เครื่องจักรกลต่างๆ และงานวิศวกรรม หากมีคำถามสามารถติดต่อเข้ามาได้ที่

แล้วพบกับสาระดีๆแบบนี้ทางด้านงานช่าง งานวิศวกรรม และอุตสาหกรรมได้ที่ นายช่างมาแชร์ นะครับ

Website: www.naichangmashare.com
Facebook: https://www.facebook.com/naichangmashare/
Youtube: https://www.youtube.com/channel/UCmIPiSeg-uy4k8JYSmknp_g
Instragram: https://www.instagram.com/naichangmashare/
Twitter: https://twitter.com/naichangmashare

#นายช่างมาแชร์

Pump [EP.1] : ประวัติ และชนิดของปั้มแต่ละประเภท

โดย

-

16 กุมภาพันธ์ 2020