ทำความเข้าใจกับเอนพีเอสเอ็ท (NPSH) เพื่อการเลือกใช้ปั๊มและการติดตั้งปั๊มที่ถูกต้อง
การละเลยการคำนวณค่า NPSH หรือ Net positive suction head ที่ท่อดูด หรือปากทางเข้าตัวปั๊มให้ถูกต้อง หรีอมีค่าความปลอดภัย (NPSHa หรือ NPSH margin) ไม่เพียงพอ จะนำไปสู่การเกิดแควิเตชั่น (Cavitation) ในตัวปั๊ม และความล้มเหลว (Failure) ของระบบปั๊ม การเลือกโมเดลของปั๊ม ค่า NPSHa จะต้องมีและรักษาไว้ให้ได้ระหว่างการเดินเครื่องใช้งาน แควิเตชั่นจะเกิดได้ทั้งขาเข้าและขาออกของปั๊ม แต่จะเกิดมากที่ด้านเข้า โดยเฉพาะที่ปากทางเข้าของใบพัด (Impeller eye)
การกำหนดค่า NPSH ที่ปลอดภัย (How to determine NPSH margin)
ค่าความปลอดภัยของ เป็นค่าแตกต่างของค่า NPSH คือ
- NPSHa - Net positive suction head available คือค่าความดันที่เกิดขึ้นจริง เหนือความดันไอของๆเหลวที่ขาเข้าตัวปั๊ม
- NPSHr – Net positive suction head required คือค่าความดันต่ำสุดที่เกิดขึ้นที่ปริมาณการใหล และความเร็วรอบที่กำหนดของปั๊มที่เลือก จะยอมให้ความดัน (Pump head) ของๆใหลที่ปั๊มลดต่ำลงไม่เกิน 3%
NPSHr เป็นค่าประจำตัวปั๊มให้มาโดยผู้ผลิต ถ้าค่า NPSHa NPSHr เท่ากัน ปั๊มจะมีแนวโน้มที่จะเกิดแควิเตชั่น โดยทั่วไปจะยอมรับให้ NPSHr ต่ำลง 0-1% แต่ตามคำแนะนำของ Hydraulic Institute Standard จะยอมให้ NPSHr ต่ำลง 3 %
การคำนวณค่า NPSHa ที่มีในระบบ (How to calculate NPSHa)
สูตรคำนวณ NPSH มีดังนี้
NPSH = ความดันบรรยากาศที่ปั๊มติดตั้งอยู่ (ถ้าท่อดูดจากบรรยากาศ หรือถ้าดูดจากแหล่งอื่น ก็เป็นความดันสมบูรณ์) + สแตติกเฮด (+ เมื่อท่อดูดอยู่ด้านล่าง (Flooded) และ - เมื่อท่อดูดเป็นยกระดับ (Suction lift)) - ความเสียดทาน + เฮดเกิดจากความเร็วขาเข้า - ความดันไอที่อุณหภูมิของๆไหลที่ปั๊ม
การใช้งานบางอย่าง เช่น PD ปั๊ม จะต้องคำนึงถึงอัตราเร่งของการเปลี่ยนความเร็วและความดันต่อหนึ่งรอบของการหมุนของโรเตอร์ภายในตัวปั๊ม NPSH margin โดยทั่วไปจะน้อยอยู่แล้ว การคำนวณค่าจึงจำเป็นต้องทำอย่างระมัดระวัง จะให้ผิดพลาดไม่ได้
แฟคเตอร์ทีมีผลกระทบต่อ NPSHa (Favors that can effect NPSH margin)
- ความดันบรรยากาศ (Atmospheric pressure) การเปลี่ยนความดันบรรยากาศ และการเปลี่ยนระดับการความสูงติดตั้งปั๊ม
- ความดันสแตติก (Static head) การเปลี่ยนแปลงของสแตติกเฮด
- ความเร็วของๆใหล (Flow rate)
- อุณหภูมิของๆใหล (Fluid temperature)
- แรงเสียดเสียดทานเนื่องจากความยาวท่อ ข้องอ และเครื่องกรองในระบบท่อดูด
- ความดันการยก (Suction lift) ระดับต่ำสุดของปลายท่อดูด
- ประวัติการเกิดแควิเตชั่น
- คุณสมบัติของๆเหลว (Fluid property) หากเปลี่ยนแปลงจะมีผลต่อการเกิดแรงเสียดทาน
การทำให้เกิดความมั่นใจว่า NPSH มีเพียงพอ (Ensuring a sufficient NPSH margin)
NPSHr ควรจะมากกว่า NPSHa เสมอ ควรมีค่าแฟคเตอร์ของความปลอดภัย ค่าความปลอดภัยขึ้นกับการใช้งาน และคุณสมบัติของๆใหล ANSI/ HI 9.6.1 ใด้ให้คำแนะนำสำหรับค่าความปลอดภัยสำหรับการใช้งานชนิดต่างๆของปั๊ม คำแนะนำคร่าวๆ ค่าความปลอดภัยจะอยู่ที่อย่างต่ำ 3.3 ฟุต หรือ 10% NPSHa (ขึ้นกับว่าค่าใหนมากกว่า)
คำแนะนำการปรับปรุงค่าความปลอดภัยของ NPSH (Recommend for improving NPSH margin)
การเปลี่ยนสภาพและเงื่อนไขของการใช้งานของตัวปั๊มหรือระบบปั๊ม อาจจะมีผลต่อการเปลี่ยนแปลงของ NPSH จะต้องพิจารณาปรับค่าความปลอดภัยของ NPSH หรือ NPSH margin ให้เพียงพอ
- การเดินเครื่องที่ความเร็วรอบที่ต่ำลงจะช่วยลด NPSHr ในปั๊มบางโมเดล สำหรับปั๊มที่ติดตั้งชั่วคราว ควรติดตั้ง 2 ปั๊มเพื่อลดความเร็วรอบและปริมาณการใหลต่อปั๊มลง
- ลดความเสียดทานในท่อด้านเข้าโดยเลือกขนาดของท่อดูดให้ใหญ่่ขึ้น และลดปริมาณการใช้ข้องอ ฟุตวาล์ว และเครื่องกรอง ควรเปลี่ยนท่อและฟิตติ้งที่สภาพไม่ดี
- ลดความดันสแตติก (Static head) โดยเพิ่มระดับ (Level) ของๆใหลด้านเข้า หรือทำเป็นของอ (Elbow down) ลงมาที่ตัวปั๊ม
- ตรวจสอบการอุดตันของระบบท่อด้านเข้า เช่นการอุดตันที่เครื่องกรองด้านเข้า ให้พยายามล้าง ทำความสอาดอย่างสม่ำเสมอ
- ใช้ปั๊มจุ่ม หรือปั๊มที่มีระบบดูดที่เหมาะสมหากต้องใช้ดูดของใหลที่มีระดับลึก (Suction lift) มากเกินไป