Article Progressing Cavity Pump

ปั๊มแบบโพรงก้าวหน้า

    Progressing Cavity Pump (PCP) เป็นปั๊มแบบ Positive Displacement หรือที่เรียกว่า ปั๊มสกรูเยื้องศูนย์ (Eccentric Screw Pump) ออกแบบมาใช้สำหรับการสูบของไหลที่มีความหนืดสูง (High viscous, Slurry) ไวต่อแรงเฉือน (Shear) มีของแข็งปะปน (Solid content) และต้องแรงยกสูงๆ (High lift)

แรงลิฟท์ของปั๊มแบบต่างๆ

ลักษณะทั่วไปของ พีซีปั๊ม

หลักการทำงานคือใช้ โรเตอร์แบบเกลียว (Helical Rotor) หมุนอยู่ภายใน สเตเตอร์ (Stator) ที่อยู่นิ่ง ทำให้เกิดโพรง (Cavity) ที่เคลื่อนที่ต่อเนื่อง ทำให้ของไหลถูกดูดจากด้านดูด (Suction) ไปยังด้านจ่าย (Discharge) อย่างสม่ำเสมอ โดยไม่มีการเต้นของการไหล (Non-pulsating flow)

ชื่อเรียกอื่นของปั๊มชนิดนี้
ปั๊ม Progressive Cavity ยังมีชื่ออื่น เช่น:
• Eccentric Screw Pump
• Mono Pump
• Moyno Pump
ชื่อ Mono และ Moyno มีที่มาจาก René Moineau ผู้คิดค้นเทคโนโลยีนี้

คุณสมบัติหลักของ PCP

1. โครงสร้างและการทำงาน
   • ขับด้วยมอเตอร์
   • ประกอบด้วยโรเตอร์โลหะแบบเกลียว และสเตเตอร์ที่บุด้วยยาง (Elastomer) กันการสึกหรอของโรเตอร์และสเตเตอร์
   • เมื่อโรเตอร์หมุน จะเกิดโพรงปิด (Sealed cavities) เคลื่อนที่จากด้านดูดไปยังด้านจ่าย
2. การใช้งาน (Application)
   • ใช้ในระบบยกของเหลวในหลุมผลิตน้ำมัน (Artificial Lift) โดยเฉพาะน้ำมันหนัก
   • ใช้สูบของไหลที่มีของแข็งเจือปน เช่น Sludge / Slurry
   • ใช้ในงานสูบจ่ายสารเคมี (Chemical dosing)
   • ใช้ในอุตสาหกรรมสอาด เช่นอาหาร ยา และเครื่องสำอางค์ได้
3. ข้อดีของพีซีปั๊ม
   • รองรับของไหลหนืดสูง (High Viscosity): เหมาะกับของเหลวข้น มีแก๊สปน มีของแข็งแทรกอยู่ หรือหลายเฟส รองรับ ของไหลที่มีอนุภาคสูง (สูงสุด 45% DS)
   • แรงเฉือนต่ำ (Low Shear): ไม่ทำลายโครงสร้างของของไหล
   • ประสิทธิภาพสูง: อัตราการไหลสัมพันธ์โดยตรงกับความเร็วรอบ ประสิทธิภาพสูงที่ความเร็วต่ำ
   • ควบคุมการไหลได้ดี (Flow Control): ปรับได้ง่ายด้วยการควบคุมรอบ
   • การใหลต่อเนื่อง
   • Self-Priming: ดูดของไหลได้ดี แม้สภาวะหลากหลาย
   • หมุนกลับทางได้ง่าย
   • มีช่องว่างให้ของแข็งเม็ดโตๆผ่านได้
   • ใช้กับกรด ด่างได้ดี
   • เหมาะสำหรับ Hazardous fluids
   • ใช้วัดปริมาณการไหลในตัวได้ (Metering pump)
   • ดูดได้สูงถึง 9 mWs
   • ทำงานเงียบ เสียงต่ำ
   • การเต้นต่ำ (Pulsation)
   • ติดตั้งได้ทุกตำแหน่ง แนวตั้ง แนวนอน
   • รองรับอุณหภูมิ -20°C ถึง +200°C
   • ออกแบบง่าย ใช้ง่าย สึกหรอน้อย ทนทาน อายุยืน บำรุงรักษาง่าย ค่าใช้จ่ายถูก
4. ข้อจำกัด
   • ประสิทธิภาพลดลงเมื่ออุณหภูมิของของไหลสูง (กระทบต่อ Elastomer)
   • มีข้อจำกัดด้านความลึกในงานบางประเภทของบ่อน้ำมัน
   จุดเด่นของ PCP
   • ใช้พลังงานต่ำ
   • ทนต่อวัสดุขัดสี เช่น ทราย
   • ใช้งานได้หลากหลาย ตั้งแต่ อุตสาหกรรมน้ำมันและก๊าซ ใน ระบบบำบัดน้ำเสีย
   จุดเด่นด้านอัตราการไหล
   • ความหนืดหรือความสม่ำเสมอของของไหลแทบไม่ส่งผลต่ออัตราการสูบ
   • ปริมาณการสูบขึ้นอยู่กับ “ความเร็วรอบ” เป็นหลัก
   • ดังนั้นเมื่อใช้ร่วมกับ Frequency Converter จะสามารถควบคุมปริมาณได้แม่นยำมาก
   • ความแม่นยำทั่วไป: 3–5%
   • งานจ่ายปริมาณขนาดเล็ก: แม่นยำได้ถึง 1%
   

ปั๊มกรวย (Funnel Pumps) สำหรับวัสดุแห้งสูง

สำหรับวัสดุที่มีของแข็งแห้งจำนวนมาก สามารถใช้ Funnel Pump ที่มี:
• สกรูลำเลียงพิเศษ
• ระบบป้องกันการเกิด Bridge (Bridge Breaker)
• ระบบนี้ช่วยป้องกันการจับตัวเป็นสะพานของวัสดุในช่องป้อน

Hygienic Design
ปั๊มรุ่นสุขอนามัยได้รับการออกแบบให้
• ไม่มีจุดอับ (Dead Space Free)
• ทำความสะอาดได้ในระบบ (CIP – Cleaning In Place)
• ฆ่าเชื้อได้ในระบบ (SIP – Sterilization In Place)
• เป็นไปตามมาตรฐานสุขอนามัย

ข้อดีด้านสิ่งแวดล้อมและความปลอดภัย
อุตสาหกรรมน้ำมันและก๊าซต้องเผชิญแรงกดดันด้านสิ่งแวดล้อมอย่างต่อเนื่อง PCP จะตอบโจทย์

1. ระบบปิด ลดการรั่วไหลและการสูญเสียไอระเหย
2. แรงเฉือนต่ำ เหมาะกับสารเคมีที่ไวต่อแรงดัน
3. อัตราการไหลควบคุมได้ ลดแรงดันกระชาก

PCP ช่วยในด้าน:

• ความปลอดภัย
• การปฏิบัติตามข้อกำหนด
• ความยั่งยืนระยะยาว

การเลือกปั๊ม PC ที่เหมาะสม
การเลือกปั๊ม PC ไม่ใช่เพียงเลือกขนาด แต่ต้องพิจารณาหลายปัจจัย เช่น:
• ประเภทของไหล
• อุณหภูมิการทำงาน
• สภาพแวดล้อมการติดตั้ง
• อัตราการไหลและแรงดัน

การเลือกปั๊ม (Pump Selection)

แม้ปั๊ม PC จะดูเหมือนเครื่องจักรที่เรียบง่าย มีเพียง 2 ชิ้นส่วนหลัก และมีเพียง 1 ชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหว แต่ปัจจัยที่กำหนดคุณภาพและอายุการใช้งานมีหลายประการ เช่น:

1. รูปทรงเรขาคณิตของปั๊ม
2. ค่า Interference Fit ระหว่าง Rotor และ Stator
3. ความสม่ำเสมอของการสัมผัสจากทางดูดถึงทางจ่าย
4. ประเภทของ Elastomer
5. ปฏิกิริยาของ Elastomer ต่อของไหล

ทุกองค์ประกอบล้วนส่งผลโดยตรงต่ออายุการทำงานของปั๊ม

ข้อมูลทางเทคนิคและคุณลักษณะ (Technical Data & Characteristics)

อัตราการสูบ (Delivery Rate):

สูงสุดถึง 1,000 m³/h (4,403 gpm)

• เฮดส่ง (Delivery Head):

สูงสุดถึง 480 เมตร (1,575 ฟุต)

• แรงดัน (Pressures):

48 bar (มาตรฐาน) / 240 bar (รุ่นแรงดันสูง)

• ความหนืด (Viscosities):

รองรับได้สูงสุดถึง 3,000,000 cSt

• อุณหภูมิ (Temperatures):

ตั้งแต่ -20°C ถึง +200°C
(-4°F ถึง +392°F)

• ช่วงค่า pH:

0 – 14

หมายความว่าสามารถใช้งานได้ทั้งกับของไหลที่เป็นกรดจัดและด่างจัด

• ปริมาณก๊าซ (Gases):

รองรับได้สูงสุดถึง 99%

• ปริมาณของแข็ง (Solids):

รองรับได้สูงสุดถึง 70%
(ขนาดอนุภาคสูงสุด 150 มม.)

• รูปแบบการติดตั้ง (Installations):

✔ แนวนอน (Horizontal)
✔ แนวตั้ง (Vertical)

• การติดตั้งแบบจุ่ม (Submersible):

สามารถใช้งานแบบจุ่มได้

• ความลึกในการติดตั้ง (Depth):

สูงสุดถึง 16 เมตร (52 ฟุต)

• ความสามารถดูดเอง (Self-Priming):

ดูดเองได้สูงสุดถึง 9 เมตรคอลัมน์น้ำ (9 mWS)

• มาตรฐานรองรับ:

✔ API
✔ ISO
✔ EN

• ATEX:

เหมาะสำหรับพื้นที่อันตราย Ex Zone 1 และ Zone 2

• ระบบขับเคลื่อน (Drives):

✔ มอเตอร์ไฟฟ้า (Electric)
✔ เครื่องยนต์ดีเซล (Diesel)
✔ ระบบไฮดรอลิก (Hydraulic)