Centrifugal Pump : Impeller Trimming Size [23 December 2021]
การตัดแต่งใบพัด
หมายถึงกระบวนการของการตัดเฉือนเส้นผ่านศูนย์กลางของใบพัด
เพื่อลดพลังงานที่เติมลงในของเหลวของระบบ การตัดแต่งใบพัดอาจเป็นการแก้ไขที่มีประโยชน์สำหรับปั๊ม
โดยการออกแบบที่อนุรักษ์นิยมมากเกินไข หรือการเปลี่ยนแปลงโหลดของระบบที่มีขนาดใหญ่เกินไปสำหรับการใช้งาน
การตัดแต่งใบพัด
แสดงถึงระดับการแก้ไขที่มีประสิทธิภายน้อยกว่า
การซื้อใบพัดขนาดเล็กจากผู้ผลิตเครื่องสูบน้ำตั้งแต่ทีแรก
ในหลายกรณี
ใบพัดขนาดที่เล็กกว่าขนาดเดิม จะเล็กเกินไปสำหรับโหลดของปั๊ม และในบางกรณี
ใบพัดขนาดเล็กอาจไม่สามารถใช้ได้สำหรับขนาดปั๊มในการการใช้งาน
ดังนั้นการตัดแต่งใบพัดจึงเป็นทางเลือกเดียวที่ใช้งานได้จริงในการเปลี่ยนชุดปั๊ม
และมอเตอร์ทั้งหมด
เมื่อต้องพิจารณาการตัดแต่งใบพัด
ผู้ใช้ปั๊มควรพิจารณาตัดแต่งใบพัดเมื่อเกิดเงื่อนไขใดๆ ดังต่อไปนี้ ;
·
วาล์วบายพาสของระบบจำนวนมากถูกเปิดใช้งานอยู่
ซึ่งแสดงว่ามีการไหลส่วนเกินสำหรับอุปกรณ์ในระบบ
·
จำเป็นต้องมีการควบคุมปริมาณมากเกินไป
เพื่อควบคุมการไหลผ่านระบบ หรือกระบวนการ
·
เสียงหรือการสั่นสั่นสะเทือนระดับสูง
บ่งบอกถึงการไหลที่มากเกินไป
·
ปั๊มทำงานไกลจากจุดออกแบบ
Figure 1: แสดงผลกระทบของการตัดแต่งใบพัด ต่อประสิทธิภาพการทำงานของปั๊ม
ทำไมการตัดแต่งใบพัดจึงใช้ได้ผล
การตัดแต่งใบพัดช่วยลดความเร็วปลายใบพัด (Tip speed) ซึ่งจะช่วยลดปริมาณพลังงานที่จ่ายให้กับของเหลวในระบบโดยตรง ลดทั้งการไหล และแรงดันที่เกิดจากปั๊ม
(ดูที่ Figure
1; โปรดทราบว่าตัวเลขตามภาพประกอบสมมุติขึ้น
และไม่ใช่ค่าจริงของเส้นประสิทธิภาพการทำงานของปั๊มจริง)
ตามกฏ The
affinity laws ซึ่งอธิบายประสิทธิภาพของปั๊มหอยโข่ง
ให้ความสัมพันธ์ทางทฤษฏีระหว่างขนาดใบพัด และ Out
put ของปั๊มดังนี้ ;
สมมุติฐานว่าความเร็วปั๊มคงที่ :
ผลกระทบพื้นฐานของการตัดแต่งใบพัดต่อการไหล
เฮด และแรงม้า
จากตัวอย่าง Figure
1 เส้นผ่านศูนย์กลางใบพัดที่ลดลง 2%
จะทำให้การไหลลดลง 2% , เฮดลดลง 4% และการกินกำลังมอเตอร์ลดลง 8%
ความสัมพันธ์นี้ควรใช้เป็นค่าประมาณสำหรับการเปลี่ยนแปลงเล็กน้อย
ผลสุดท้ายของการตัดแต่งขึ้นอยู่กับเส้นโค้งของระบบ (system curve) และการเปลี่ยนแปลงประสิทธิภาพของปั๊ม
ประโยชน์ของการตัดแต่งใบพัด
ประโยชน์หลักของการลดขนาดของใบพัดทำให้ต้นทุนการดำเนินงานและการบำรุงรักษาลดลง
พลังงานของไหลน้อยลงจะสูญเปล่าในท่อบายพาส และข้ามลิ้นปีกผีเสื้อ
หรือกระจายไปตามเสียงและการสั่นสะเทือนผ่านระบบ
การประหยัดพลังงานเป็นสัดส่วนโดยประมาณกับลูกบาศก์ของการลดขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง
สิ่งนี้แสดงในสมการกำลังของไหลที่กล่าวถึงก่อนหน้านี้
การกินกำลังมอเตอร์สูงขึ้นเนื่องจากมอเตอร์
และปั๊มไม่มีประสิทธิภาพ
นอกจากการประหยัดพลังงานแล้ว
การตัดแต่งใบพัดยังช่วยลดการสึกหรอของระบบท่อ วาล์ว และส่วนรองรับท่อ การสั่นสะเทือนของท่อที่เกิดจากกระแสมักจะทำให้รอยเชื่อมท่ออ่อนล้าและข้อต่อทางกล
เมื่อเวลาผ่านไป รอยเชื่อมจะแตกและข้อต่อหลุด ทำให้เกิดการรั่วและต้องหยุดทำงานเพื่อการซ่อมแซม
พลังงานของไหลที่มากเกินไปก็ไม่เป็นที่ต้องการเช่นกัน
จากมุมมองของการออกแบบตัวรองรับท่อมักจะเว้นระยะและกำหนดขนาดเพื่อรองรับแรงสถิตจากน้ำหนักของท่อและของเหลว
โหลดแรงดันจากระบบภายในและในการใช้งานจะเกิดความร้อนเชิงไดนามิก ทำให้อุปกรณ์เกิดการขยายตัวจากการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ
การสั่นสะเทือนที่เกิดจากพลังงานของเหลวที่มากเกินไปทำให้เกิดภาระที่ระบบไม่ได้ออกแบบมารองรับ
และนำไปสู่การรั่วไหล เป็นเหตุให้ต้องหยุดทำงาน และเพิ่มเวลาการบำรุงรักษานอกเหนือจากแผนที่กำหนดไว้
หากท่านสนใจเพิ่มเติม
สามารถหาข้อมูลสำหรับตัวอย่างที่ใช้งานจริงว่าการตัดแต่งใบพัด
สามารถลดความต้องการการบำรุงรักษา ให้ดูกรณีศึกษาที่หัวข้อ Optimized Pump Systems Save Coal Preparation Plant Money and
Energy.
DOE’s
Industrial Technologies, Program Best Practices Web site (www.eere.energy.gov/industry/bestpractices/motors.html)
or through the EERE Information Center at 877-337-3463.
ข้อจำกัดในการตัดแต่งใบพัด
ในปั๊มบางตัว การตัดแต่งใบพัดจะเพิ่มความต้องการเฮดแรงดันสุทธิด้านดูด
(NPSHR) เพื่อป้องกันปัญหาการเกิดโพรงอากาศ (Cavitation) ดังนั้นควรได้รับการประเมินโดยใช้ข้อมูล NPSHR ของผู้ผลิตปั๊มประกอบการพิจารณาการตัดแต่งใบพัด
หมายเหตุ : ปั๊มแต่ละตัวมีค่า NPSHR ไม่เท่ากัน,
ณ จุดใช้งานต่างๆ ก็มีค่า NPSHR ที่ปั๊มต้องการไม่เท่ากันด้วยเช่นกัน
ลิงค์บทความที่เกี่ยวข้อง http://www.siamrajpump.com/pump_guru_detail.php?no=472
ที่มา Improving Pumping System Performance (A Sourcebook for Industry Second Edition)
