Baseplate สำคัญไฉน [21 December 2021]
Baseplate Design
Affects Reliability: ความสำคัญของฐานประกอบปั๊ม
เป็นอีกสิ่งหนึ่งที่หลาย ๆ คน อาจจะมองข้ามไป หรือไม่ได้ให้ความสำคัญ
สำหรับ Baseplate หรือส่วนของฐานที่เป็นตัวรองรับปั๊ม
มอเตอร์ และคัปปลิ้ง (Coupling) [ในบทความนี้จะขอเรียกว่าฐานประกอบปั๊ม] ทั้งที่จริง ๆ
แล้วการออกแบบฐานที่มีคุณภาพ ได้มาตรฐานนั้น จะช่วยยืดอายุการใช้งานของปั๊ม
เพิ่ม Reliability และยังลดความยุ่งยากรวมถึงค่าใช้จ่ายในการซ่อมบำรุงได้อีกด้วย
โดยเฉพาะอย่างยิ่งสิ่งที่ลูกค้าส่วนใหญ่จะมองกันก็คือ การเพิ่มระยะเวลาระหว่างการซ่อมบำรุง
(Mean Time between planned Maintenance; MTBPM) ซึ่งยิ่งนานเท่าไหร่ก็ยิ่งดี
การทำ Alignment
เป็นที่ทราบกันดีอยู่แล้วถึงผลของการทำ Alignment ว่าถ้าหากได้ค่าที่ไม่เหมาะสม
ก็จะส่งผลให้เกิดแรงเค้นและการสั่นสะเทือนแก่อุปกรณ์ของเรา เช่น เพลา, แบริ่ง, ซีล เป็นต้น และนำไปสู่การซ่อมบำรุง
หรือแย่ยิ่งกว่าคือเกิดความเสียหายจนต้องเปลี่ยนอุปกรณ์ในระบบ การรักษาค่า Alignment ให้อยู่ในมาตรฐาน
ก็จะช่วยให้ระยะเวลา MTBPM ยาวนานและมีประสิทธิภาพมากที่สุด
ความเป็นระนาบของพื้นผิวฐานประกอบปั๊ม
จึงเป็นตัวแปรสำคัญที่จะทำให้งาน Alignment ทำได้ง่ายและมีประสิทธิภาพ ทั้งเรื่องของเวลา
และค่าใช้จ่าย การที่ฐานประกอบปั๊มของเรามีการงอ หรือบิดเบี้ยว แม้เพียงเล็กน้อย
ก็ส่งผลกระทบต่อระยะเวลาในการที่จะทำให้ได้ค่า Alignment ได้อย่างเหมาะสม อย่างมหาศาล
หรือในบางกรณีก็อาจจะไม่สามารถทำได้เลย
ดังนั้นจึงแนะนำว่าฐานประกอบปั๊มควรจะมีความเป็นระนาบประมาณ 0.15 in./ft. (1.25 mm/m) กล่าวคือ ที่ความยาว 1 ft. [1 m] ความสูงของจุดต้นกับจุดปลายจะต้องต่างกันไม่เกิน
0.15 in. [1.25 mm] หรือ ในบางกรณีก็มีลูกค้า
หรือปั๊มบางประเภท ที่ต้องการถึงระดับ 0.002 in./ft.
(0.167 mm/m) ซึ่งก็ต้องนำขึ้นแท่นปาด
(Surface Machining) เพื่อให้ได้ระนาบตามที่ต้องการกันเลย
ใช้อุปกรณ์ในการปาดผิวฐานหน้างาน
เพื่อให้ได้ระนาบของฐานที่เหมาะสม
การออกแบบฐานประกอบปั๊มที่มีความแข็งแรง
จะช่วยลดในเรื่องของ การบิด การงอ ของฐานในระหว่างการขนส่ง
หรือการยึดฐานเข้ากับแท่นปูนได้ (Anchoring / Grouting
Process) และที่สำคัญอีกเรื่องหนึ่งก็คือ
การป้องการการเกิดกระพือ หรือเรียกว่า Diaphragming ที่จุดกึ่งกลางของแผ่นรองปั๊ม หรือมอเตอร์ ซึ่งเมื่อรวมเข้ากับแรงที่เกิดจากท่อ (Pipe Loads) ก็จะทำให้เกิดแรงกระทำที่ปั๊มเราสูงขึ้นไปอีก
Diaphragming จะส่งผลให้ฐานของเราแตกออกจากแท่นปูนเกิดการสั่นสะเทือน
และ Resonance รวมถึงทำให้เกิด
Misalignment ถึงแม้ว่าจะทำการ
Alignment มาก่อนแล้วก็ตาม
ทั้งนี้เนื่องมาจากว่า ปรากฎการณ์นี้จะไม่เกิดจนกว่ามอเตอร์จะเริ่มหมุนและปั๊มทำงานแล้ว
ดังนั้น จึงควรมีการออกแบบที่จะช่วยให้ไม่เกิดปรากฏการณ์ลักษณะนี้
โดยการเสริมโครงสร้าง ความแข็งแรงให้กับฐานเรา
และควรจะมีจุดของฐานที่จะเป็นตัวยึดฐานของเราเข้ากับแท่นปูนด้วย
ความแข็งแรงของฐานประกอบปั๊มจะช่วยให้เรามั่นใจได้ว่า
ค่า Alignment จะยังคงที่ทั้งในจังหวะ เริ่มเดินเครื่อง, หยุดเครื่อง
และ ระหว่างการซ่อมบำรุงเครื่อง
เพราะถึงแม้ว่าจะมีการตั้งเพลาปั๊มกับมอเตอร์ไว้เหมาะสมเรียบร้อยแล้ว
ก็ยังมีโอกาสที่ค่าจะเสียไปได้ อันเนื่องมาจาก แรงที่มากเกินไป
หรือความผันผวนของแรงจากระบบท่อ
ที่อาจเกิดขึ้นมาจากการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิในระบบ
โดยทั่วไปแล้วแรงกระทำเหล่านี้มักจะสูงเกินกว่าที่จะสามารถควบคุมได้โดยเพิ่งพาแค่ฐานที่แข็งแรงอย่างเดียว
จึงต้องมีการใช้ความช่วยเหลือจากส่วนอื่น ๆ เช่น รูปแบบของปั๊มที่เป็น Centre Mount เป็นต้น
ลักษณะการติดตั้งปั๊มแบบ Centre Mount
มวลหรือน้ำหนักของฐานประกอบก็เป็นอีกปัจจัยที่ส่งผลกระทบถึงความสามารถในการรองรับการสั่นสะเทือน
(Dampen Vibration) ที่มาจาก ปั๊ม, มอเตอร์ หรือท่อที่เกี่ยวข้อง
และยังช่วยปกป้องปั๊มและมอเตอร์จากแรงสั่นสะเทือนที่เกิดจากอุปกรณ์ข้างเคียงในพื้นที่อีกด้วย
Grout VS. Stilt Mounted Baseplates
ฐานประกอบแบบเทปูน [Grout] (ซ้าย) และแบบมีขา [Stilt Mounted] (ขวา)
ฐานประกอบปั๊มแบบ Grout หรือจะเรียกง่าย ๆ ว่า
แบบเทปูน กับ ฐานประกอบปั๊มแบบต่อขา (Stilt Mounted
Baseplate) ก็จะมีลักษณการใช้งานที่แตกต่างกัน
แต่ไม่ว่าจะเป็นลักษณะแบบไหน ก็ยังต้องแนะนำว่าควรจะมีความแข็งแรงที่เพียงพอ
และมีน้ำหนัก หรือมวลที่เหมาะสม การใช้งานฐานประกอบปั๊มแบบต่อขา ก็จะมีข้อดีตรงที่ว่า
สามารถให้ชุดปั๊มของเราสามารถขยับเพื่อคลายแรงบางส่วนจากท่อได้
ในขณะที่ฐานประกอบปั๊มแบบเทปูนนั้น จะมีความแข็งแรงและน้ำหนักเยอะมาก ๆ
ช่วยในเรื่องของการดูดซับแรงสั่นสะเทือนได้ดีกว่ามาก ๆ
แต่ตัวปั๊มต้องรับแรงจากทางฝั่งท่อเต็ม ๆ เนื่องจากว่าปั๊มเคลื่อนไหวไม่ได้เลย
ไม่ว่าจะเป็นฐานแบบเทปูน
หรือมีขา ต่างก็มี Reliability ที่สุดยอดเช่นกัน
หากถูกออกแบบให้มีความแข็งแรงที่เพียงพอ
และในบางงงานที่ระบบมีความผันผวนของอุณหภูมิสูง ก็จจะมีการเพิ่มสปริงที่ขาของฐาน
ช่วยให้ชุดปั๊มของเราเองทำหน้าที่เป็นรอยต่อเผื่อขยาย (Expansion Joint) และสุดท้ายก็หลีกเลี่ยงไม่ได้ที่จะต้องพูดถึงราคา
ซึ่งราคาในการติดตั้งของฐานแบบที่มีขา ก็ถูกกว่าราคาแบบเทปูน ที่ขนาดที่เท่ากัน
จะถูกกว่า
การเทปูนลงฐานปั๊ม
ก็ไม่ใช่ว่าจะใช้ปูนอะไรก็ได้ ปูนที่ใช้จะต้องเป็นปูนชนิดพิเศษ ประเภท Low Shrink หรือ Non Shrink เท่านั้น
ทั้งนี้เนื่องจากว่า หากใช้ปูนทั่วไป ถึงแม้ว่าจะมีกระบวนการเทปูนที่สุดยอดเพียงใด
เมื่อแห้ง จะเกิดการหดตัว นำไปสู่การแตกในที่สุด การใช้ปูนชนิดพิเศษนี้จะช่วยให้ปูนอยู่ตัว
และไม่แตกออกจากฐานประกอบของเรา นอกจากนั้น การทำช่องทางการระบายอากาศออกจากฐานในระหว่างการเทปูนเองก็สำคัญ
เพื่อป้องกันไม่ให้เกิดรูอากาศภายในชั้นปูน (Air Pocket) รูอากาศเหล่านี้จะลดความแข็งแรงของเนื้อปูน
และยังเพิ่มแรงสั่นสะเทือนให้แก่อุปกรณ์ของเราด้วย
นอกเหนือจากปูน
อีกหนึ่งสิ่งที่เป็นที่นิยมก็คือ Epoxy Grouting ซึ่งจะช่วยในเรื่องของความสามารถในการเกาะ (Bonding) กับโครงสร้างฐานของเราด้วย
และยังมีการหดตัวที่ค่อนข้างน้อย รวมถึงมีความทนทานต่อการกัดกร่อนด้วย
สิ่งที่เป็นกระบวนการเพิ่มเติม สำหรับการใช้อีพ๊อกซี่
ก็คือหน้าสัมผัสของโครงเหล็กที่จะยึดกับอีพ๊อกซี่ จะต้องทำการขัดผิว
ล้างด้วยสารละลาย และเคลือบด้วยอีพ๊อกซี่ชั้นนึงก่อน เพื่อให้มั่นใจว่าอีพ๊อกซี่จะจับตัวกับฐานของเราจริง
ๆ
How much Rigidity and What Cost?
ที่มา: https://www.pumpsandsystems.com/hydraulic-institute-pump-faqs-december-2010
คำถามที่จะพบกันบ่อย ๆ ก็คือ แล้วเท่าไหร่ถึงจะเรียกว่าแข็งแรงพอ ? ในส่วนนี้เราจะขอพูดถึงมาตรฐาน
The American Petroleum Institute Specification [API]
610 ซึ่งเป็นตัวอย่างที่ยอดเยี่ยมสำหรับฐานประกอบปั๊มแบบเทปูน
แต่ก็จะประกอบด้วยข้อบังคับมากมาย
ซึ่งแต่ละข้อก็หมายถึงค่าใช้จ่ายที่เพิ่มขึ้นตามไปด้วย ดังนั้น ผู้ใช้งานหลาย ๆ
ท่าน จึงเลือกที่จะใช้งานเพียงแค่บางข้อ ไม่ได้ใช้ทั้งหมด
จนในที่สุดผู้ใช้งานที่มีความสนใจในคุณภาพของฐานประกอบปั๊มก็จะมีมาตรฐานเป็นของตัวเองขึ้นมา ซึ่งก็จะแตกต่างออกไปตามการใช้งานของแต่ละที่
นำไปสู่ความยุ่งยากของทางผู้ผลิตเองซึ่งก็ต้องปรับเปลี่ยนการออกแบบของตัวเองให้เข้ากับการใช้งานต่าง
ๆ
อีกหนึ่งปัญหา
ที่ผู้ใช้งานพบเจอ คือถ้าหากไม่ระบุคุณภาพของวัสดุที่นำมาใช้ประกอบ
ทางโรงงานประกอบเองก็อาจใช้เหล็กที่บาง หรือเหล็กที่ไม่ได้มาตรฐาน
เพื่อที่จะลดต้นทุนการผลิตของตัวเอง
ซึ่งจะสร้างความยุ่งยากอย่างและค่าใช้จ่ายอย่างมากในการติดตั้ง เนื่องจากว่า
จะส่งผลโดยตรงต่อความแข็งแรงของโครงสร้าง ทำให้เกิดความยุ่งยากในการตั้งค่าเพลา
เพิ่มความเครียด และแรงสั่นสะเทือน กระทบต่อความ Reliability
ของอุปกรณ์
นำไปสู่ค่าใช้จ่ายอีกมากมายที่จะเกิดขึ้นในอนาคต
โดยสรุปแล้ว
จะเห็นว่าการออกแบบ Baseplate หรือ ฐานประกอบปั๊มทีดี ที่แข็งแรงเพียงพอ
ก็จะช่วยให้ปั๊มของเรามี Reliability ที่ดีขึ้น เพิ่มอายุการใช้งาน รวมถึงอายุของ
เพลา, แบริ่ง, ซีล
ยืดระยะเวลาการซ่อมบำรุง หรือ MTBPM ลดค่าใช้จ่ายในการซ่อมบำรุง เป็นต้น ดังนั้นแล้ว
หากครั้งหน้ามีโอกาสได้ดูงานประกอบปั๊ม มอเตอร์ คัปปลิ้ง
ก็อย่าลืมตรวจสอบฐานประกอบให้ดี ให้ถูกต้องตามมาตรฐานของผู้ใช้งาน
หรือมาตรฐานของทางโรงงานด้วยหละครับ
เรียบเรียง
และจัดทำโดย; อานนท์
ยอดพินิจ
ที่มา; Reliability-Driven Pump Maintenance Handbook, Baseplate Design Affects Reliability, Bob
Wallace
