ไอออนของปั๊มที่เหมาะสม: หลีกเลี่ยงการปรับขนาดปั๊มของคุณมากเกินไป
การเลือกเครื่องสูบน้ำที่เหมาะสมมีความสำคัญมากกว่าที่เคย โดยมีผลกระทบอย่างมากต่อการบำรุงรักษา ความน่าเชื่อถือ และประสิทธิภาพ ขั้นตอนการคัดเลือกยังคงเป็นเรื่องยากสำหรับผู้ใช้ทั่วไป และแม้แต่การว่าจ้างบริษัทวิศวกรรมที่มีชื่อเสียงก็ไม่รับประกันความสำเร็จ ในคอลัมน์นี้ เราจะกล่าวถึงการออกแบบเครื่องสูบน้ำแบบแรงเหวี่ยง ข้อผิดพลาดทั่วไปในกระบวนการคัดเลือกและผลที่ตามมาของการเลือกที่ไม่เหมาะสม
เทคโนโลยีปั๊มหอยโข่งมีมานานหลายศตวรรษโดยไม่มีการเปลี่ยนแปลงใดๆ มีโลหะผสมและสารเคลือบใหม่เพื่อสร้างปลอกและใบพัดและประสิทธิภาพก็เพิ่มขึ้น Bur การออกแบบพื้นฐานยังคงไม่เปลี่ยนแปลงอย่างมาก แตกต่างจากเทคโนโลยีอื่นๆ ในศตวรรษที่ 21 ปั๊มหอยโข่งเมื่อ 100 ปีที่แล้วเกือบจะเหมือนกันทุกประการกับการออกแบบที่ทันสมัย หากมีสิ่งใด การออกแบบที่เก่ากว่าจะแข็งแกร่งกว่า โดยตลาดที่มีการแข่งขันในปัจจุบันทำให้ผู้ผลิตต้องลดต้นทุนด้วยการกำจัดวัสดุส่วนเกิน
ปั๊มจากผู้ผลิตที่มีชื่อเสียงอาจทำงานได้ไม่ดีในระบบโดยไม่คำนึงถึงปั๊ม'ที่มีคุณภาพเฉพาะ ปั๊มที่ทำจากไททาเนียมและออกแบบมาให้มีอายุการใช้งานยาวนานถึง 30 ปี แม้จะมีราคาแพง แต่ก็อาจทำงานไม่เพียงพอกับการใช้งานในอุตสาหกรรมอื่นๆ ดังนั้นจึงเป็นเรื่องสำคัญที่จะต้องติดตั้งปั๊มที่เหมาะสมกับการใช้งานที่เหมาะสม เพื่อให้เข้าใจว่าเหตุใดความล้มเหลวจึงเกิดขึ้นได้ ให้'ขุดลงไปในจุดปฏิบัติการพื้นฐานของปั๊มหอยโข่ง
การออกแบบปั๊ม
ขณะที่เพลาปั๊มหมุน ใบพัดจะเปลี่ยนภายในปลอก ซึ่งจะเพิ่มพลังงานลงในของไหลในกระบวนการ ซึ่งช่วยให้ใบพัดทำหน้าที่เป็นคานเท้าแขนที่มีวงแหวนสึกหรอ ซีลและแบริ่งที่ป้องกันไม่ให้ทุกอย่างเข้าที่และของเหลวรั่วไหลออก ใบพัดหมุนเปลี่ยนของเหลวที่เข้ามา'ทิศทางซึ่งอาจทำให้เกิดแรงในแนวรัศมีที่รุนแรงบนปั๊มได้ แบริ่งไม่เพียงลดแรงเสียดทานจากการกลิ้ง แต่ยังรองรับเพลาปั๊มและดูดซับแรงในแนวรัศมีเหล่านี้ ซึ่งอาจเห็นได้ในมุมมองโดยละเอียดของปั๊มหอยโข่งในภาพที่ 1
ภาพที่ 1. มุมมองโดยละเอียดของปั๊มหอยโข่ง (ขอบคุณรูปภาพจากผู้เขียน)
ปั๊มทั้งหมดมีจุดออกแบบที่เพิ่มประสิทธิภาพสูงสุด เรียกว่าจุดประสิทธิภาพที่ดีที่สุด (BEP) นี่คือจุดที่ปั๊มทำงานได้อย่างราบรื่นที่สุดและลดแรงในแนวรัศมี ยิ่งห่างจาก BEP มากเท่าใด ภาระในแนวรัศมีของปั๊มก็จะยิ่งสูงขึ้น โดยทั่วไป ปั๊มจะมีความเร็ววิกฤตประมาณ 25 เปอร์เซ็นต์เหนือ BEP ซึ่งถึงความถี่ธรรมชาติและอาจเกิดการสั่นสะเทือนมากเกินไป ปั๊มจะแยกตัวออกจากกันโดยพื้นฐานแล้ว ขั้นแรกต้องผ่านวงแหวนสวม จากนั้นจึงซีลและสุดท้ายคือตลับลูกปืน ซึ่งมักจะสังเกตได้ง่ายเนื่องจากปั๊มจะสั่นและอาจเริ่มรั่วไหลก่อนการบำรุงรักษาตามกำหนด
ความน่าเชื่อถือของปั๊ม
กราฟเส้นปั๊มแสดงให้เห็นถึงความสัมพันธ์ที่แน่นแฟ้นระหว่างอายุปั๊ม ความเชื่อถือได้ของปั๊ม และตำแหน่งที่ปั๊มทำงานบนเส้นโค้ง
ประสิทธิภาพของปั๊มแต่ละตัวเป็นการผสมผสานระหว่างการออกแบบปั๊มและสภาพการทำงาน ปั๊ม'ข้อมูลประสิทธิภาพการทำงานให้กับผู้ใช้ในรูปแบบของเส้นโค้งปั๊ม โดยมีฟังก์ชันหลักในการสื่อสารหรือกำหนดความสัมพันธ์ระหว่างอัตราการไหลและส่วนหัวทั้งหมดสำหรับปั๊มเฉพาะ ผู้ผลิตจัดหาให้และแสดงลักษณะการทำงานของปั๊มเฉพาะประเภท ขนาด และความเร็วตามผลการทดสอบที่ได้มาตรฐานและสภาวะการทดสอบ ปั๊มที่มีสุขภาพดีจะรักษาความสัมพันธ์ที่กำหนดไว้ระหว่างส่วนหัวและการไหลตลอดเวลา
ต้องใช้เส้นโค้งปั๊มสำหรับ:
· การเลือกปั๊มที่เหมาะสม การใช้เส้นโค้งปั๊มจะช่วยให้มั่นใจได้ว่าปั๊มที่เลือกนั้นตรงกับความต้องการของระบบ
· การตรวจสอบสุขภาพของปั๊ม หากปั๊มไม่ทำงานบนเส้นโค้งที่เผยแพร่ แสดงว่ามีบางอย่างผิดปกติ
· การแก้ไขปัญหาการทำงานของระบบท่อทั้งหมด ปั๊มจ่ายพลังงานเข้าสู่ระบบ และการรู้ว่าพลังงานที่ไหลเข้ามานั้นเป็นเงื่อนงำที่สำคัญสำหรับการระบุปัญหา หากไม่มีเส้นโค้งปั๊ม เป็นการยากมากที่จะระบุสาเหตุของปัญหาในระบบและสิ่งที่ควรทำเพื่อแก้ไขปัญหา
เพื่อความถูกต้องแม่นยำ จำเป็นต้องมีเส้นโค้งปั๊มสำหรับปั๊มทุกเครื่อง
ภาพที่ 2 แสดงเส้นโค้งปั๊มที่มีสไตล์เป็นสีดำพร้อมประสิทธิภาพเป็นสีเขียว ในการใช้งานที่ BEP ระบบจะต้องควบคุมแรงดันที่ทางออกของปั๊มหรือการไหลผ่านระบบเพื่อรักษาจุดทำงานของปั๊ม (แสดงโดยลูกศรสีแดง)
ภาพที่ 2 ความโค้งของปั๊มและความน่าเชื่อถือ
ตัวอย่างเช่น หากระบบทำให้แรงดันที่จุดจ่ายน้ำเกินแรงดันที่ BEP จุดทำงานจะเคลื่อนไปทางซ้ายบนเส้นโค้งและการไหลจะลดลง หากระบบทำให้เกิดแรงดันที่ปั๊ม'ปล่อยลงจุดปฏิบัติการจะเลื่อนลงและไปทางขวา การเคลื่อนไปทางซ้ายหรือขวาของ BEP ทำให้แรงบนใบพัดเพิ่มขึ้น และแรงเหล่านี้ทำให้เกิดความเค้นที่ส่งผลเสียอย่างมีนัยสำคัญต่ออายุการใช้งานและความน่าเชื่อถือของปั๊ม
หากเราซ้อนทับอายุการใช้งานที่คาดไว้ของปั๊มตามหน้าที่ของปั๊มที่ทำงานอยู่ เราจะได้"เส้นโค้งกั้น,"ซึ่งแสดงเวลาเฉลี่ยระหว่างความล้มเหลว (MTBF) ตามฟังก์ชันของอัตราการไหล BEP เส้นโค้งนี้สร้างขึ้นโดย Barringer & Associates ในการศึกษาความล้มเหลวของซีลในปั๊มหอยโข่ง
เมื่อใช้ภาพที่ 2 ยิ่งปั๊มทำงานใกล้กับ BEP มากเท่าใด MTBF ก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น เนื่องจากอัตราการไหลในการทำงานของปั๊มเคลื่อนไปทางซ้ายหรือขวาของ BEP มากขึ้น ความล้มเหลวจึงเกิดขึ้นบ่อยขึ้น
MTBF ลดลงครึ่งหนึ่งเมื่อปั๊มทำงานต่ำกว่า BEP 20 เปอร์เซ็นต์หรือสูงกว่า 10 เปอร์เซ็นต์ดังที่แสดง เมื่อใช้งานทางด้านซ้ายของ BEP ปัญหาต่างๆ เช่น อุณหภูมิสูงขึ้น คาวิเทชั่นการไหลต่ำ ปัญหาแบริ่ง อายุการใช้งานใบพัดที่ลดลง การหมุนเวียนการดูดและการปล่อยซ้ำจะนำไปสู่ความล้มเหลวของซีลและการหยุดทำงานของปั๊ม ทางด้านขวาของ BEP อายุการใช้งานของตลับลูกปืนและซีลได้รับผลกระทบ และเกิดปัญหาคาวิเทชัน
ประเด็นสำคัญคือการทำความเข้าใจว่าระบบส่งผลกระทบต่อปั๊มบนเส้นโค้งอย่างไร และความน่าเชื่อถือและอายุการใช้งานของปั๊มเพิ่มขึ้นเมื่อปั๊มทำงานใกล้กับ BEP
ปั๊มคาวิเทชั่น
Cavitation เป็นข้อกังวลหลัก สามารถรื้อปั๊มได้อย่างรวดเร็ว หากมีแรงดันไอดีต่ำหรือปั๊มทำงานที่ปลายสุดของเส้นโค้ง ปั๊มจะดึงของเหลวผ่านอย่างรวดเร็วจนแรงดันของของไหลลดลงต่ำกว่าความดันไอและอาจทำให้เดือดได้
ตัวอย่างเช่น ที่ระดับน้ำทะเล น้ำเดือดที่ 212 องศาฟาเรนไฮต์ (F) ที่ด้านบนสุดของ Mount Everest ซึ่งความดันต่ำกว่ามาก น้ำเดือดที่ 160 F. ในปั๊ม แรงดันอาจลดลงต่ำพอที่น้ำ"เดือด"ที่ 60 F หรืออุณหภูมิแวดล้อมใดก็ตาม
อาจดูเหมือนเป็นเรื่องยากสำหรับอากาศที่จะดึงเหล็กออกจากปั๊ม อันที่จริง มันคือการสร้างและการระเบิดของฟองไอน้ำนับล้านที่สามารถสร้างความเสียหายได้ ผลกระทบนี้จะชัดเจนเมื่อปั๊มทำงานและอาจฟังดูเหมือนกรวดถูกสูบไม่ว่าของเหลวพื้นฐานจะเป็นอย่างไร ด้วยเหตุนี้ การใช้จ่ายเงินเพิ่มกับเครื่องสูบน้ำขนาดใหญ่อาจทำให้ต้องเสียเงินมากขึ้นในการบำรุงรักษาและซ่อมแซม
กระบวนการออกแบบ
เนื่องจากโดยทั่วไปแล้วกระบวนการวางท่อนั้นไม่เป็นที่รู้จัก วิศวกรจึงมักจะกำหนดขนาดปั๊มให้ใหญ่เกินไป พวกเขาไม่ทราบแน่ชัดว่าผู้รับเหมาจะกำหนดเส้นทางเดินท่ออย่างไร ดังนั้นจึงรวมปัจจัยด้านความปลอดภัยไว้ในการคำนวณด้วย ปัจจัยด้านความปลอดภัยนี้มักจะอยู่เหนือสถานการณ์การออกแบบที่แย่ที่สุด
บริษัทวิศวกรรมได้รับแรงจูงใจจากข้อเท็จจริงที่ว่าพวกเขาไม่ต้องการถูกตำหนิสำหรับปั๊มขนาดเล็ก หากไม่เป็นไปตามข้อกำหนดของกระบวนการ ลองนึกภาพความชั่วร้ายและความเสียหายต่อบริษัท'ชื่อเสียงหากลูกค้าไม่ได้รับแรงดันน้ำเพียงพอจากฝักบัว การระบายความร้อนจากการทำความร้อน การระบายอากาศและการปรับอากาศ (HVAC) หรือการไหลจากท่อระบายน้ำ
กฎทั่วไปสำหรับปัจจัยด้านความปลอดภัยคือ 10 เปอร์เซ็นต์ วิศวกรรุ่นเยาว์โดยทั่วไปจะรับเอาพลังงานที่จำเป็นจำนวนหนึ่งโดยพิจารณาจากองค์ประกอบการวางท่อ กระบวนการ และการควบคุมที่คาดหวัง จากนั้นจึงบวก 10 เปอร์เซ็นต์ให้กับตัวเลขนี้
วิศวกรอาวุโสอาจตรวจสอบงานและเพิ่มอีก 10 เปอร์เซ็นต์เช่นกัน สิ่งต่างๆ ยังคงซับซ้อนขึ้นเรื่อยๆ เนื่องจากผู้ใช้ปลายทางอาจมีความคาดหวังที่ไม่สมจริงสำหรับกำลังการผลิตเนื่องจากจำนวนที่ต้องการสูง หรืออาจต้องการให้โครงสร้างพื้นฐานพร้อมสำหรับการขยายในอนาคตที่อาจเกิดขึ้นในอนาคต เมื่อสั่งปั๊มเสร็จทางผู้ผลิต'ตัวแทนจะช่วยเลือกปั๊มที่มีขนาดใหญ่พอที่จะรองรับการทำงานเหล่านี้ได้บ้างแล้ว
ปัจจัยด้านความปลอดภัยเหล่านี้จบลงด้วยการรวมกันทำให้กระบวนการจริงแตกต่างไปจากที่ต้องการ
ผู้ใช้ปลายทางอาจต้องแบกรับปั๊มที่ไม่มีประสิทธิภาพและอาจมีพลังงานเพิ่มเติมและการบำรุงรักษาเพิ่มเติมหลายแสนดอลลาร์ นี่คือเหตุผลที่แนะนำให้ใช้ซอฟต์แวร์เพื่อสร้างแบบจำลองสภาวะการไหลที่คาดหวังที่จุดปฏิบัติการต่างๆ
ผลลัพธ์ในโลกแห่งความเป็นจริง
ตามที่สถาบันไฮดรอลิค'ส"การเพิ่มประสิทธิภาพระบบสูบน้ำ,"การประเมินปั๊ม 1,690 ตัวในโรงงานแปรรูป 20 แห่งได้ค้นพบผลลัพธ์ที่น่าตกใจ พวกเขาพบว่าประสิทธิภาพการสูบน้ำโดยเฉลี่ยต่ำกว่า 40 เปอร์เซ็นต์ ยิ่งไปกว่านั้น ปั๊มมากกว่า 10 เปอร์เซ็นต์จากการศึกษานั้นมีประสิทธิภาพน้อยกว่า 10 เปอร์เซ็นต์
พบว่าสาเหตุสำคัญมาจากการเลือกเครื่องสูบน้ำที่ไม่เหมาะสม กฎทั่วไปคือ คอมโบปั๊มและมอเตอร์จะมีราคาประมาณ 1 ดอลลาร์ต่อวันต่อแรงม้าของมอเตอร์ แม้ว่าค่าพลังงานจะแตกต่างกันไปตามสถานที่ แต่นี่เป็นจุดเริ่มต้นที่ดีในการเริ่มทำความเข้าใจว่าคุณกำลังเผชิญต้นทุนอะไรบ้าง
สำหรับปั๊มแรงม้าขนาดใหญ่ที่ทำงานอย่างไม่มีประสิทธิภาพ เงินทุนที่สูญเปล่านั้นน่าปวดหัว ต้นทุนด้านพลังงานเพียงอย่างเดียวแทบจะไม่ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลง การเปลี่ยนแปลงของอุตสาหกรรมน้อยกว่ามาก
เมื่อติดตั้งและใช้งานเครื่องสูบน้ำแล้ว ค่าใช้จ่ายด้านพลังงานจะไม่ปรากฏให้เห็นและไม่อยู่ในความคิด มีค่าใช้จ่ายอื่นๆ อีกมากมายในโรงงานอุตสาหกรรม และการค้นพบต้นทุนที่แท้จริงของปั๊ม
ยากเมื่อฝังไว้ในค่าพลังงานอุตสาหกรรมควบคู่ไปกับต้นทุนการทำความร้อน ความเย็น และการใช้งานอุปกรณ์ที่สูง
มีประโยชน์เพิ่มเติมจากระบบที่ปรับให้เหมาะสมมากกว่าแค่การประหยัดพลังงาน—คุณภาพและปริมาณของกระบวนการสำหรับผู้เริ่มต้น ในหลายกรณี ระบบถูกปล่อยทิ้งไว้เพียงลำพัง เนื่องจากระบบทำงานและผู้จัดการไม่ต้องการให้เกิดอันตรายต่อกระบวนการ
วิธีนี้ใช้ได้ผลหากคุณพอใจกับสภาพที่เป็นอยู่ อย่างไรก็ตาม การเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยในระบบอาจส่งผลให้มีการผลิตเพิ่มขึ้นอย่างมากตลอด เมื่อพิจารณามาหลายปี การเปลี่ยนแปลงเหล่านี้สร้างผลลัพธ์ที่น่าทึ่ง
ความน่าเชื่อถือของระบบและการบำรุงรักษาที่ลดลงช่วยประหยัดค่าใช้จ่ายได้มากที่สุดเมื่อระบบสูบน้ำทำงานอย่างถูกต้อง
จากเส้นโค้ง Barringer จะเห็นได้ว่าต้องทำงานใกล้กับปั๊ม's BEP เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพและเวลาเฉลี่ยระหว่างความล้มเหลวของปั๊มสูงสุด
ผู้ผลิตเครื่องสูบน้ำที่มีชื่อเสียงออกแบบเครื่องสูบน้ำของตนให้ทำงานได้ 20 ปีหรือมากกว่านั้นหากทำอย่างถูกต้อง แต่ผู้ใช้ปลายทางมักจะพอใจกับเวลาเพียงห้าปีเท่านั้น ต้นทุนยังง่ายต่อการติดตามในชิ้นส่วนและค่าแรง โอกาสในการประหยัดจากการบำรุงรักษาและความน่าเชื่อถือที่ดีขึ้นเพียงอย่างเดียวรับประกันได้ว่าปั๊มและระบบของคุณจะกลับมาอีกครั้ง
https://www.pumpsandsystems.com/