NPSH และการแก้ไข

NPSH (Net Positive Suction Head) คือความดันด้านดูดทั้งหมดที่ทางเข้าของปั๊มของไหลมีหน่วยเป็นเมตรของไหลลบด้วยความดันไอของไหลที่อุณหภูมิใช้งาน เมื่อความดันด้านดูดของปั๊มน้อยกว่าความดันไอของของไหลที่อุณหภูมิของไหลขณะนั้น ของไหลส่วนหนึ่งจะกลายเป็นฟองไอ และเมื่อเข้าในใบพัดความดันจะเริ่มสูงขึ้นทำให้ฟองไอเปลี่ยนสถานะกลับ ปริมาตรลดลงกะทันหันทำให้เกิดการกระแทก สั่นสะเทือน และเกิดเสียงซึ่งทำให้เกิดการสึกกร่อนที่ใบพัด การทำงานผิดพลาดทำให้ความดันของไหลน้อยลง และอายุการใช้งานของใบพัดสั้นลง

การเลือกปั๊มสำหรับการใช้งานกับระบบท่อจะต้องคำนวณและตรวจสอบค่า NPSH ประกอบการเลือก การละเลยขั้นตอนการตรวจสอบค่า NPSH อาจเกิดปัญหาที่จะแก้ไขภายหลังได้ยากและเสียค่าใช้จ่ายสูง บทความนี้จะอธิบายที่มาของปัญหาที่จะเกิดขึ้นและวิธีการแก้ไข รวมถีงการใช้ Minimum Flow และ VSD

การทำงานของปั๊มและ NPSH

            ผู้ผลิตปั๊มจะทดสอบการทำงานของปั๊มและแสดงการทำงานเพื่อให้ผู้ใช้สามารถเลือกปั๊มสำหรับงานได้ตามความต้องการโดยไม่เกิดปัญหาในการทำงานจากการสั่นสะเทือนซึ่งจะกระทบต่ออายุการทำงานของปั๊ม จากรูปที่ 1.แนวตั้งมี 2 แกนซ้อนกันคือความดัน(Y1) และความสั่นสะเทือน(Y2) ขอบเขคการทำงาน(1)เส้นการสั่นสะเทือนของปั๊ม(6)ซึ่งเป็นช่วงการทำงานที่ยอมรับได้ โดยช่วงการทำงานที่แนะนำ(2)มีการสั่นสะเทิอนไม่เกินขอบเขตการสั่นสะเทือนปกติ(4) ซึ่งจุดที่ปั๊มมีประสิทธิภาพสูงสุดหรือBFP, Best Efficiency Point(8)จะอยู่ในช่วงการทำงานที่แนะนำ(2)

รูปที่ 1. แผนภูมิการทำงานของปั๊มแสดงการส่งอัตราการไหล ความดัน และการสั่นสะเทือนจากการทำงาน

การสั่นสะเทือนเกิดขึ้นจากหลายสาเหตุ จำนวนใบพัดก็ทำให้การไหลไม่สม่ำเสมอก็ทำให้เกิดการสั่นสะเทือนเล็กน้อย การสั่นสะเทือนที่สำคัญเกิดจากการกระแทกในของไหล(Cavitation) ช่วงที่อัตราการไหลน้อยอาจเกิดการสั่นสะเทือนสูงเนื่องจากการไหลที่ไม่สม่ำเสมอและพลังงานสูญเสียเป็นความร้อนทำให้อุณหภูมิของไหลสูงขึ้น ช่วงที่อัตราการไหลมากขึ้นอัตราการไหลที่ตาใบพัดสม่ำเสมอและมีของไหลระบายความร้อนมากขึ้นทำให้การสั่นสะเทือนลดลง และที่อัตราการไหลสูงความดันตกที่ตาของใบพัดจะมากขึ้นจึงมีความสั่นสะเทือนกลับมากขึ้นอีกครั้ง

รูปที่ 2.a แสดงความดันน้ำตามระยะจากด้านดูดของปั๊มผ่านตาของใบพัดมาถึงทางออกใบพัดและของปั๊ม ความดันที่ตาของใบพัดต่ำกว่าที่ทางเข้าของปั๊มเนื่องจากมีขนาดเล็กกว่าจึงมีความดันตกเมื่อของไหลเข้าใบพัด เมื่อของไหลผ่านมาที่ใบจะได้รับพลังงานจากใบทำให้มีความดันสูงขึ้น ความดันต่ำสุดของของไหลที่ตาของใบพัดมากกว่าความดันไอของไหลตามเส้นประ จึงไม่เกิดฟองไอ รูปที่ 2.b ความดันต่ำสุดของของไหลที่ตาของใบพัดน้อยกว่าความดันไอของไหลตามเส้นประ จึงเกิดฟองไอในของไหลทำให้ปริมาตรมากขึ้น ตามรูปที่ 2.ขวาเมื่อผ่านตาไปแล้วความดันสูงขึ้นตามระยะของใบพัดทำให้ฟองไอสลายตัว ปริมาตรของไหลลดลงกะทันหันทำให้เกิดการกระแทกจึงเกิดการสั่นสะเทือน เสียง และการสึกหลอ

รูปที่ 2. สาเหตุของการกระแทกที่ใบพัดของปั๊ม

ผู้ผลิตปั๊มจึงไม่ต้องการให้ใช้ปั๊มในช่วงอัตราการไหลน้อยและช่วงที่มีอัตราการไหลมากโดยไม่ลงการทำงานในช่วงเหล่านั้น และแสดงค่า NPSHR ซึ่งเป็นค่าที่ได้จากการทดสอบในแคดตาล็อกตัวอย่างตามรูปที่ 3. NPSHRที่แสดงเป็นค่าที่ทดสอบได้ขณะที่การสั่นสะเทือนอยู่ในช่วงขอบเขตที่แนะนำ สำหรับปั๊มหลายใบ(multistage)แสดงค่าNPSHRของใบพัดชุดแรก ที่อัตราการไหลสูงสามารถหลีกเลี่ยงการกระแทกได้โดยไม่ใช้ในช่วงที่มีปัญหานั้น แต่ที่อัตราการไหลน้อยหลีกเลี่ยงได้ยากกว่าเพราะเมื่อเปิดปั๊มอัตราการไหลจะต้องผ่านช่วงที่มีอัตราการไหลน้อยเสมอ

 รูปที่ 3. แผนภูมิการทำงานของปั๊มตัวอย่างตามแคตตาล็อก

การคำนวณ NPSHa

NPSHa (Net Positive Suction Head available) ขึ้นอยู่กับการออกแบบระบบท่อ ตำแหน่งและระดับของปั๊มซึ่งเปลี่ยนไปตามความเหมาะสมของงาน การคำนวณใช้สมการที่ 1.

NPSHa = hp-hvpa+hst-hfs-ha…………………………………………………………………………………………..(1.)

เมื่อ hp คือความดันสมบูรณ์(absolute pressure) ที่ระดับผิวของไหลด้านดูดเข้าปั๊ม

       hvpa คือความดันไอของไหลที่อุณหภูมิของไหลแปลงค่าเป็นเมตรของไหล

       hst คือความดันศักย์หรือความสูงของไหลจากระดับผิวมาถึงทางเข้าของปั๊ม(เมตร)

       hfs คือความดันตกเนื่องจากการไหลของระบบท่อด้านดูดทั้งหมด(เมตร)

       ha คือความดันตกเนื่องจากความเร่งของปั๊มแบบลูกสูบ(สมการที่ (2.) สำหรับปั๊มแรงเหวี่ยงและปั๊มแบบหมุนมีค่าเป็นศูนย์

ha = LVNC/Kg……………………………………………..............………………………………………………………………..(2.)

เมื่อ L คือความยาวของท่อดูด m.

      V คือความเร็วของไหลเฉลี่ย m/s

      N คือความเร็วรอบของแกนปั๊ม rpm

      C คือค่าคงที่ตามประเภทของปั๊ม 0.400(single-acting simplex), 0.200(single-acting duplex), 0.115(double-acting duplex. 0.066(triplex), 0.040(quintuplex), 0.028(septuplex)

      g ความโน้มถ่วง 9.81 m/s2

      K ค่าคงที่ตามประเภทของไหล 1.4(ของไหลไม่สามารถบีบอัดได้เช่น deaerated water), 1.5(ของไหลทั่วไป), 2.5(ของไหลที่บีบอัดได้ เช่น ethane)

สมการที่ 3.ใช้เพื่อแปลงความดันสมบูรณ์เป็นความสูงของไหล

ความสูงของไหลm.=ความดันสมบูรณ์(bara)x10.2/ความถ่วงจำเพาะของไหล(เทียบกับน้ำ)…….….(3.)

รูปที่ 4.การคำนวณ NPSHa ซ้ายแบบปั๊มสูงกว่าระดับน้ำ และขวาแบบปั๊มต่ำกว่าระดับน้ำ

การคำนวณในตัวอย่างของรูปที่ 4.ให้ความดันตกในท่อเท่ากัน ความดันไอของน้ำที่อุณหภูมิใช้งานใช้ค่าจากตารางไอน้ำซึ่งจะมีค่าสูงขึ้นตามอุณหภูมิ ที่อุณหภูมิสูงค่าNPSHaจะต่ำทำให้เกิดการกระแทกถ้าปั๊มตั้งสูงกว่าระดับน้ำระดับหนึ่ง แต่ถ้าวางปั๊มให้ต่ำกว่าระดับน้ำจะช่วยเพิ่มค่าNPSHaทำให้โอกาศเกิดการกระแทกน้อยลง

รูปที่ 5.การคำนวณ NPSHa ซ้ายแบบปั๊มสูงกว่าระดับน้ำซึ่งเป็นถังปิด และขวาแบบปั๊มลูกสูบต่ำกว่าระดับน้ำ

รูปที่ 5.ซ้าย ด้วยการเพิ่มความดันในถังปิดทำให้ค่าNPSHaสูงขึ้นถึงแม้จะมีอุณหภูมิสูงมากเช่นในระบบปั๊มเติมน้ำเข้าหม้อไอน้ำ รูปที่ 5.ขวาใช้สมการที่ 2.เป็นปั๊มลูกสูบ(single-acting duplex) C=0.2 ของไหลคือน้ำ K=1.5 ความเร็วรอบ 60rpm ความยาวท่อดูดและความเร็วเฉลี่ยในท่อดูดคำนวณจากขนาดท่อและอัตราการไหลเป็นค่าสมมุติขึ้น จะเห็นว่าค่าNPSHaสูงกว่าปั๊มแรงเหวี่ยงมาก

การทดสอบ NPSHR หรือ NPSH3

NPSHR (Net Positive Suction Head required) คือ NPSHa ที่ทำให้เริ่มเกิดฟองของไหลที่ใบพัดทำให้ปั๊มให้ความดันลดลง NPSHRเป็นค่าสำคัญที่แสดงไว้ในแผนภูมิการทำงานของปั๊ม โดยผู้ผลิตปั๊มจะทดสอบหาค่า NPSHR หลังจากการทดสอบการทำงานของปั๊มแล้ว การทดสอบใช้น้ำเป็นของไหลโดยใช้อุปกรณ์ตามรูปที่ 6.  ความดันที่ด้านดูดของปั๊มจะลดลงเนื่องจากปั๊มดูดจากถังปิดทำให้เกิดความดันสุญญากาศในขณะเดียวกันก็ปรับวาวล์ด้านส่งของปั๊มให้ได้อัตราการไหลเริ่มต้น หรือสำหรับถังเปิดปรับวาวล์ที่ด้านดูดเพื่อลดค่าความดันด้านดูดของปั๊มที่จนกว่าความดันทั้งหมดของปั๊มจะลดลงไม่ต่ำกว่า 3% เนื่องจากเกิดการกระแทก

NPSHจากการคำนวณที่จุดนี้ด้วยสมการที่ 4. เรียกว่าค่าNPSH3 ซึ่งเป็นค่า NPSHR รูปที่ 7.เส้นการทำงานของปั๊มด้านบนเป็นเส้นการทำงานของปั๊มเมื่อไม่เกิดการกระแทกส่วนเส้นล่างคือ้มื่อเริ่มเกิดการกระแทกจนทำให้ความดันลดลง 3% ค่าNPSHขณะนั้นเรียกว่า NPSH3 หรือ NPSHR ทำการทดสอบให้ได้อย่างน้อย 5 ค่าอัตราการไหลเพื่อใช้เขียนเส้น NPSHRในแผนภูมิการทำงานของปั๊ม

NPSH = (Pt – Pv) / ρg…………………………………………………………………………………………………………………… (4.)

เมื่อ Pt คือความดันที่ด้านดูดของปั๊ม (Total Pressure)

       Pv คือความดันไอของไหล

       ρ คือความหนาแน่นของไหล

       g คือความโน้มถ่วง

รูปที่ 6. การทดสอบค่า NPSH3(NPSHR) ของปั๊ม

รูปที่ 7. อธิบายการทดสอบค่าNPSH3 หรือ NPSHR

NPSHR เป็นคุณสมบัติที่เกิดขึ้นจากลักษณะการออกแบบปั๊มขึ้นกับขนาดท่อด้านดูด ด้านจ่าย ลักษณะของใบพัด ความเร็วรอบและอื่นๆ ซึ่งผู้ผลิตจะออกแบบขึ้นตามลักษณะการใช้งาน ประเภทของไหล ปั๊มที่มีความเร็วรอบต่ำกว่า ขนาดท่อด้านดูดของปั๊มใหญ่กว่าจะมีค่าNPSHRน้อยกว่าทำให้ผู้ออกแบบมีความยืดหยุ่นในการออกแบบระบบท่อมากกว่า แม้จะมีราคาสูงกว่าแต่ก็ให้ความเชื่อมั่นในการใช้งานและอายุการใช้งานมากกว่า

NPSH margin

            เนื่องจากNPSH3เป็นค่าที่เกิดการกระแทกขึ้นแล้ว NPSHaจึงต้องมีค่ามากกว่าNPSH3อีกระดับหนึ่งเพื่อความปลอดภัย เรียกว่า NPSHmargin (NPSH margin=NPSHa / NPSH3)  NPSHaของระบบท่อต่ำสุดจึงต้องเป็นค่าตามตามสมการที่ 5.

NPSHa min=NPSH margin x NPSH3…………………………………………..……………………………………….(5.)

              NPSH margin ขึ้นอยู่กับวัสดุใบพัด ปั๊มและประเภทของไหล ค่าแนะนำสำหรับ NPSH margin แสดงไว้ในมาตรฐานANSI/HI 9.6.1 Rotodynamic Pumps Guideline For NPSH Margin, ซึ่งANSI/HI 9.6.1-2012 กล่าวถึงพลังงานของปั๊มที่ด้านดูด ปั๊มที่มีพลังงานด้านดูดสูงมีโอกาสเกิดเสียง การสั่นสะเทือนได้มากแต่เกิดการสึกกร่อนน้อยถ้าใบพ้ดทำจากวัสดุที่ทนต่อการกัดกร่อน ปั๊มที่มีพลังงานด้านดูดสูงมากจะเกิดการการสึกกร่อนที่ใบพัดมากเนื่องจากการกระแทก โดยกำหนดค่าความเร็วจำเพาะด้านดูด(Suction specific speed, S) ตามสมการที่ 6. ซึ่งเป็นค่าที่ผู้ผลิตปั๊มเป็นผู้ออกแบบ

S= n × Q^½ /(NPSHR)^¾……………………............…………………………………………………………………………(6.)

เมื่อ n คือความร็วรอบของใบพัด rpm

       Q คืออัตราการไหลของเหลวที่ประสิทธิภาพสูงสุดของปั๊ม(Best Efficiency Point, BEP) (cum./hr)

       NPSHR คือค่าNPSHR ที่ BEP (m.)

              ANSI/HI 9.6.1-2012 กำหนดให้ปั๊มที่มีค่าSไม่เกิน8000เป็นปั๊มที่ใช้พลังงานด้านดูดต่ำ 8000-23000 เป็นปั๊มที่ใช้พลังงานด้านดูดสูง และมากกว่า23000เป็นปั๊มที่ใช้พลังงานด้านดูดสูงมาก หรือปั๊มที่มีความเร็วแนวเส้นรอบวงของปลายใบด้านดูดต่ำกว่า 15 m/s เป็นปั๊มที่ใช้พลังงานด้านดูดต่ำ ความเร็ว 15 – 35 m/s เป็นปั๊มที่ใช้พลังงานด้านดูดสูง และความเร็วมากกว่า 35 m/s เป็นปั๊มที่ใช้พลังงานด้านดูดสูงมาก และแนะนำค่า NPSH margin ตามตารางที่ 1.

ตารางที่ 1. แสดงค่าแนะนำ NPSH margin ตามประเภทการใช้ (จาก ANSI/HI 9.6.1-2012)

ANSI/HI 9.6.1-2017 ได้เพิ่มรายละเอียดวัสดุใบพัดในตารางค่าแนะนำ NPSH margin ก่อนเลือกใช้ปั๊มจึงควรตรวจสอบมาตรฐานฉบับล่าสุดทุกครั้ง

การแก้ไขปัญหา NPSHa

          NPSHaขึ้นกับการออกแบบระบบท่อ เมื่อวางตำแหน่งปั๊ม แนวท่อจากแหล่งของไหลและขนาดท่อด้านดูดเข้าสู่ปั๊มแล้ว พบว่าเกิดปัญหาเรื่องค่าNPSHaต่ำกว่าค่าNPSHaต่ำสุดจากสมการที่ 5.ในช่วงการทำงานของปั๊มที่นิยมในประเภทของงานแบบเดียวกัน สามารถปรับแบบระบบท่อเพื่อลดค่าNPSHaได้ จากสมการที่ 1.สามารถเพิ่มขนาดท่อด้านดูดก่อนเข้าปั๊มเพื่อลดความดันตกของระบบท่อด้านดูด(hfs) การเปลี่ยนระดับน้ำด้านดูดหรือเปลี่ยนระดับปั๊มเพื่อเพิ่มความดันของไหลเข้าปั๊ม(hst) และสุดท้ายเมื่อไม่สามารถปรับการออกแบบระบบท่อด้านดูดได้เพียงพอ จึงพิจารณาการทำงานของปั๊มชุดอื่นหรือปั๊มทางเลือกประเภทอื่นต่อไป

            ปั๊มทางเลือกแบบอื่นๆได้แก่

-            ปั๊มที่มีตาใบพัดใหญ่มักจะมีค่าNPSH3ต่ำเนื่องจากความเร็วของไหลแนวแกนเข้าตาใบพัดน้อย แต่จะมีความเร็วของไหลในแนวเส้นรอบวงของใบพัดด้านดูดสูงกว่าอาจเกิดการหมุนวนที่ด้านดูดเมื่อมีอัตราการไหลต่ำ

-            ปั๊มที่มีขนาดใบพัดใหญ่กว่ามีโอกาสที่จะใช้พลังงานด้านดูดสูงกว่า ควรตรวจสอบปั๊มที่มีใบพัดเล็กกว่าด้วย

-            ปั๊มแบบดูด2ทาง(double suction pump)มีค่าNPSHRน้อยกว่าปั๊มทั่วไปเพราะใบพัดมีสองด้านเหมือนใบพัดสองใบติดกัน ของไหลจะแบ่งไปทั้งสองด้านของใบพัด

-            ปั๊มหลายใบพัด(multi-stage pump)มีค่าNPSHRเป็นของใบแรกเท่านั้นใบอื่นๆใช้ทำความดันจึงมีNPSHRน้อยกว่าปั๊มที่มีอัตราการไหลและความดันเท่ากัน

-            ปั๊มจุ่ม(submersible pump)จุ่มลงในของไหลซึ่งไม่มีระบบท่อดูด นั่นคือตัด hfs ออกไป

-            ปั๊มVSD

การแก้ไขค่าNPSHaตามที่อธิบายมานี้ใช้สำหรับการทำงานของปั๊มในช่วงการทำงานของปั๊มแต่ในบางกรณีมีความจำเป็นต้องใช้ปั๊มในช่วงอัคราการไหลต่ำซึ่งอยู่นอกการทำงานของปั๊มที่ผู้ผลิตยอมให้ใช้ ซึ่งมีวิธีการแก้ไขหลายวิธีได้แก่Minimum Flow และ VSD(Variable speed drive) ซึ่งจะอธิบายต่อไป

Minimum flow

สำหรับงานที่มีการเปลี่ยนแปลงอัตราการไหลและความดันซึ่งจำเป็นต้องมีการทำงานในช่วงที่มีอัตราการไหลต่ำกว่าขอบเขตการทำงานของปั๊มที่ผู้ผลิตปั๊มกำหนด จากรูปที่ 8.เป็นระบบท่อที่ส่งของไหลไฟถังปลายทางเพื่อรักษาระดับโดยมีวาวล์ปรับอัตราการไหลทำให้อัตราการไหลเปลี่ยนแปลงและอาจทำให้ปั๊มทำงานอยู่ในช่วงอัตราการไหลต่ำ การแก้ไขใช้ท่อลัดของไหลจากท่อจ่ายของไหลกลับมาที่ถังโดยมีวาวล์ควบคุมการไหลหรือแผ่นออริฟิสเพื่อจำกัดการไหลลัดกลับสูงสุดตามที่ต้องการ

เดิมจะใช้อัตราการไหลต่ำสุดตลอดเวลาที่ปั๊มทำงาน อัตราการไหลที่ลัดกลับและอัตราการไหลที่ใช้จะอยู่ในช่วงการทำงานของปั๊มโดยไม่เกิดปัญหาการสั่นสะเทือน วิธีนี้ทำให้ปั๊มสามารถทำงานได้ตลอดแต่เป็นการสูญเสียพลังงานตลอดเวลาที่ปั๊มทำงานจากการลัดของไหล จึงต้องมีการควบคุมเพื่อให้ใช้อัตราการไหลต่ำสุดให้น้อยที่สุดทั้งค่าอัตราการไหลลัดและควบคุมช่วงเวลาที่ลัดเท่าที่จำเป็น

รูปที่ 8. ตัวอย่างระบบท่อที่ติดตั้งMinimum flow line

Minimum flow ใช้เพื่อป้องกันการเสียหายทางกลของปั๊มมี 2 แบบได้แก่ อัตราการไหลต่ำสุดเพิ่อให้การทำงานเสถียร(Minimum Stable Flow) และอัตราการไหลต่ำสุดเพื่อป้องกันความร้อน(Minimum Thermal Flow)

เพื่อให้ปั๊มทำงานเสถียรจะลัดของไหลที่อัตราการไหลต่ำสุดตามขอบเขตการสั่นสะเทือนที่ยอมรับได้ของปั๊มตามรูปที่ 1. อัตราการไหลต่ำสุดแสดงไว้ในแผนภูมิการทำงานของปั๊มที่กำหนดโดยผู้ผลิต เพื่อการออกแบบขั้นต้นก่อนเลือกปั๊มผู้ผลิตปั๊มแนะนำให้ใช้อัตราการไหลต่ำสุดโดยประมาณดังนี้

-            Single stage pumps, bypass = 15-25%

-            Multistage pumps, bypass = 25-35%

-            Worthington ให้ค่าแนะนำ 30 GPM/100 horsepower

-            Exxon Mobil: แนะนำให้มีอัตราการไหลต่ำสุด 30% ของอัตราการไหลระบุของปั๊มเมื่อใช้กับของไหลสะอาด

สำหรับปั๊มที่สามารถทำงานที่อัตราการไหลต่ำได้ แต่ที่อัตราการไหลต่ำอุณหภูมิของไหลอาจสูงขึ้นเนื่องจากพลังงานจากมอเตอร์ที่ส่งผ่านใบพัดให้ของไหลมากกว่าพลังงานของไหล(fluid power)ทำให้พลังงานส่วนเกินเปลี่ยนเป็นความร้อน ความดันไอของไหลจึงเพิ่มขึ้นตามอุณหภูมิและอาจเกิดการกระแทกและฟองไอมากจนอาจเกิดไอค้าง(vapor lock) กีดขวางการไหลทำให้อัตราการไหลลดลงและไม่สม่ำเสมอ สามารถคำนวณอัตราการไหลต่ำสุดได้ตามสมการที่ 7.{จาก Sulzer}

Qmin = (P x 3600) / (ρ.c.∆t)……………………………………………………………………………………………..(7.)

เมื่อ   Qmin = m3/hr (อัตราการไหลต่ำสุดสำหรับความความร้อน)

         P = กำลังของปั๊ม (kw) (ใกล้อัตราการไหลของปั๊มเป็นศูนย์)

         ρ = ความหนาแน่นของไหล (kg/m3) (i.e. น้ำ = 1, ไฮโดรคาร์บอน HC = 0.3 – 0.6)

         c = ความร้อนจำเพาะ (kj/kg k)

         ∆t = อุณหภูมิที่ยอมให้สูงขึ้น, ºC ได้จากความดันไอของไหล

เพื่อป้องกันความเสียหายของปั๊มขนาดใหญ่ซึ่งใช้มอเตอร์ขนาดใหญ่ ที่อัตราการไหลน้อยมีโอกาสที่จะเกิดความเสียหายเกิดขึ้นจากความร้อนได้มาก จึงต้องมีอุปกรณ์เพื่อป้องกันความเสียหายเพิ่มเติมจากMinimum flow ได้แก่วาวล์ควบคุม วาวล์ควบคุมการลัดอัตโนมัติ วาวล์นิรภัย เซนเซอร์ความดัน เซนเซอร์อุณหภูมิ เซนเซอร์วัดความสั่นสะเทือน

ปั๊มVSD(Variable speed drive)

            เพิ่มเติมจากบทความเรื่อง”ประเมินประสิทธิภาพปั๊มVSD”ในเวปไซต์ “Parameth.info” รูปที่ 9.แสดงอัตราการไหล กำลังของปั๊ม และประสิทธิภาพที่อัตราการไหลต่างๆของปั๊มVSD จะเห็นได้ว่าอัตราการไหลของปั๊มลดลงตามความเร็วรอบและกำลังของปั๊มลดลงตามความเร็วรอบตามกฎของปั๊ม(Pump law)

รูปที่ 9.แผนภูมิการทำงานของปั๊ม VSD

เมื่ออัตราการไหลแปรผันกับความเร็วรอบของปั๊ม ที่ใบพัดความเร็วของไหลแนวแกนที่ตาใบพัดลดลงเมื่ออัตราการไหลลดลงความดันตกที่ด้านดูดของใบพัดจึงลดลง และความเร็วในแนวเส้นรอบวงของใบพัดก็ลดลงตามความเร็วรอบของปั๊มที่ลดลงด้วยทำให้การใช้พลังงานด้านดูดของปั๊มลดลงด้วย จากรูปที่ 3. และรูปที่ 7. เส้น NPSHR หรือ NPSH3 จากรูปมีความสัมพันธ์กับอัตราการไหลเป็นกำลังสอง ดังนั้น NPSHR หรือ NPSH3 จึงมีความสัมพันธ์กับความเร็วรอบเป็นกำลังสองด้วยตามสมการที่ 8.

NPSHR µ n^2…………………………ใใใใใใใใใใใ…………………………………………………………………………………(8.)

              จากข้อมูลNPSHaที่ความเร็วรอบหนึ่งจึงสามารถประเมินค่า NPSHa ที่ความเร็วอื่นได้ แต่จะไม่เท่ากับศูนย์เมื่ออัตราการไหลเป็นศูนย์ ที่อัตราการไหลต่ำจึงอาจต้องใช้ minimum flow เพื่อป้องกันความร้อนตามสมการที่ 7.

ส่งท้าย

              เทคนิคการทำงานของปั๊มแทบไม่เปลี่ยนแต่ความเปลี่ยนแปลงในด้านพลังงานและสิ่งแวดล้อมทำให้อุปกรณ์ประกอบแบบใหม่และที่มีใช้ในงานอื่นๆที่เดิมไม่ใช้ในงานกลายเป็นสิ่งจำเป็นที่ต้องนำมาใช้ประกอบกับระบบปั๊ม เนื่องจากเทคนิคการออกแบบไม่เปลี่ยนผู้เกี่ยวข้องจึงไม่ให้ความสนใจเท่าที่ควรทำให้ความเข้าใจเบี่ยงเบนไปจากความเป็นจริงจึงควรทบทวนและศึกษาอย่างต่อเนื่องเพื่อไม่ให้เกิดความผิดพลาด ควรติดตามมาตรฐานของปั๊มล่าสุดอย่างสม่ำเสมอ