จุดที่ประสิทธิภาพสูงสุดของปั๊มหอยโข่ง
แนวทางปฏิบัติที่ดีที่สุดในการเพิ่มประสิทธิภาพของอุปกรณ์หมุน (Rotating Equipment)
รูปแสดงการจำแนกค่าใช้จ่ายเป็นประเภทตลอดอายุใช้งาน
5 เปอเซนต์ของค่าใช้ตลอดอายุงานเป็นค่าจ่ายการสั่งซื้ออุปกรณ์ครั้งแรก
80 เปอเซนต์ของค่าใช้ตลอดอายุงานเป็นค่าจ่ายที่เกิดภายหลังการสั่งซื้อ
จะเห็นว่าคาใช้จ่ายในการใช้งานเครื่องจักรมากว่าค่าจัดหามาก
การทำให้อุปกรณ์ไฮดรอลิก เช่นปั๊ม คอมเพรสเซอร์ เป็นต้น ให้ทำงานที่ Best Efficiency Point (BEP) หรือ จุดประสิทธิภาพสูงสุด เป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่งของการใช้งาน
นอกจากนี้ การใช้เทคโนโลยีการตรวจสภาพของอุปกรณ์ (Condition Monitoring) ใหม่ๆ เพื่อช่วยให้การใช้งาน และบำรุงรักษามีประสิทธิภาพมากขึ้น และยังสามารถเก็บข้อมูลแนวโน้มการทำงานของเครื่องจักร ดูสภาพเครื่องจักร เพื่อสนับสนุนการบำรุงรักษาเชิงคาดการณ์ (Predictive Maintenance) ทำให้ประหยัดค่าใช้จ่ายในการใช้งาน
Best Efficiency Point (BEP) คือจุดบนกราฟสมรรถนะของอุปกรณ์หมุนมี ประสิทธิภาพทางไฮดรอลิกสูงที่สุด โดยปั๊มหรือคอมเพรสเซอร์สามารถเปลี่ยนพลังงานที่ป้อนเข้าสู่ระบบให้เป็นพลังงานที่ใช้งานได้อย่างมีประสิทธิภาพสูงสุด พร้อมกับสูญเสียพลังงานน้อยที่สุด
รูปแสดงกราฟโครงสร้างสมรรถนะของปั๊ม
รูปแสดงกราฟสมรรถนะของปั๊ม
รูปแสดงความสัมพันธ์ของกราฟแสดงความอ่อนใหวของสมรรถนะของปั๊มกับกราฟความน่าเชื่อถือ
ที่ BEP ค่า MTBF = 1
ค่าการสั่นสะเทือนของอุปกรณ์ต่ำสุด
เมื่อปั๊มหอยโข่ง (Centrifugal Pump) หรือคอมเพรสเซอร์ทำงานที่ BEP จะมีลักษณะกราฟสมรรถนะดังนี้
- อัตราการไหล (Flow Rate) สมดุลกับความดันหรือเฮด (Head/Pressure)
- การใช้กำลังไฟฟ้าอยู่ในระดับที่เหมาะสม
- การสูญเสียพลังงานในระบบ (Hydraulic Losses) ต่ำที่สุด
- การสั่นสะเทือน (Vibration) ต่ำ
- ใบพัด (Impeller) ทำงานโดยไม่เกิด Cavitation
- ปั๊มเดินเครื่องเงียบ
การเดินเครื่องที่ BEP ยังช่วยให้
- ลดการสึกหรอของชิ้นส่วน
- ยืดอายุการใช้งานของอุปกรณ์
- ลดการใช้พลังงาน
- ลดความเสี่ยงของความเสียหายทางกล (Mechanical Failure)
ผลกระทบหากอุปกรณ์ทำงาน ต่ำกว่า BEP
- มีโอกาสเกิดการไหลย้อนวน (Recirculation) ภายใน
- การสั่นสะเทือนเพิ่มขึ้น
- เครื่องมีความร้อนสูงกว่าปกติ
ผลกระทบหากอุปกรณ์ทำงาน สูงกว่า BEP
- เสี่ยงต่อการเกิด Cavitation
- ใช้กำลังไฟฟ้ามากเกินจำเป็น
- เกิดความเค้นทางกล (Mechanical Stress) สูงขึ้น
ทั้งสองกรณีล้วนส่งผลให้ประสิทธิภาพลดลง และอายุการใช้งานของเครื่องจักรสั้นลง
มีหลายวิธีที่ช่วยให้อุปกรณ์ไฮดรอลิกทำงานใกล้เคียง BEP มากที่สุด เช่น
• ติดตั้งระบบตรวจวัดอัตราการไหล (Flow)
• ตรวจวัดความดัน (Pressure)
• ตรวจวัดอุณหภูมิ (Temperature)
• ตรวจวัดการสั่นสะเทือน (Vibration)
• ตรวจสอบค่าการทำงานอื่น ๆ ที่เกี่ยวข้อง
ข้อมูลที่ได้สามารถนำมาวิเคราะห์และเปรียบเทียบกับข้อมูลในอดีต เพื่อให้ผู้ปฏิบัติงานและฝ่ายบำรุงรักษาสามารถติดตามแนวโน้มการทำงานของอุปกรณ์ได้
หากพบว่าค่าการทำงานเริ่มเบี่ยงเบนจากปกติ ควรรีบค้นหาสาเหตุและแก้ไขโดยเร็ว ก่อนที่ปัญหาจะลุกลามจนเกิดความเสียหายรุนแรง
เป็นกระบวนการวิเคราะห์ที่มุ่งค้นหา สาเหตุที่แท้จริงของปัญหา (Root Cause Analysis, RCA) ไม่ใช่เพียงแก้ไขอาการที่เกิดขึ้น โดยมีเป้าหมายเพื่อป้องกันไม่ให้ปัญหาเดิมเกิดขึ้นอีก
ขั้นตอนการทำ RCA สำหรับปั๊ม
1. ระบุปัญหาให้ชัดเจน
ตัวอย่างเช่น
- การสั่นสะเทือนสูงผิดปกติ
- ลูกปืน (Bearing) เสียหาย
- ซีลรั่ว (Seal Leakage)
- อัตราการไหลหรือแรงดันลดลง
- มีเสียงผิดปกติ
- อุณหภูมิสูงผิดปกติ
2. เก็บรวบรวมข้อมูล
รวบรวมข้อมูลที่เกี่ยวข้อง เช่น
- ประวัติการเสียหายของเครื่อง
- อัตราการไหล
- ความดัน
- อุณหภูมิ
- การสั่นสะเทือน
- การใช้พลังงานไฟฟ้า
ข้อมูลเหล่านี้ช่วยให้สามารถวิเคราะห์แนวโน้มการทำงานย้อนหลังได้
3. วิเคราะห์รูปแบบความเสียหาย (Failure Modes)
ตรวจสอบปัจจัยที่อาจเป็นสาเหตุ เช่น
- การตั้งศูนย์เพลาไม่ตรง (Misalignment)
- ความไม่สมดุลของชุดหมุน (Imbalance)
- การหล่อลื่นไม่เพียงพอ
- Cavitation
- ความร้อนสูงเกินไป
- ความล้าของวัสดุ (Fatigue)
- การสึกหรอ
- ข้อบกพร่องจากการผลิตของชิ้นส่วนสำคัญ
4. ทดสอบและจำลองการทำงาน
ทำการทดสอบหรือจำลองสภาวะการทำงาน เพื่อยืนยันว่าสาเหตุที่พบเป็นต้นเหตุที่แท้จริงของปัญหา
การดำเนินการแก้ไข (Corrective Actions)
เมื่อทราบสาเหตุแล้ว สามารถดำเนินการแก้ไขได้ เช่น
- ปรับปรุงวิธีการตั้งศูนย์เพลา
- ปรับปรุงระบบหล่อลื่น
- เปลี่ยนอะไหล่ที่ชำรุด
- อัปเกรดชิ้นส่วนที่เสื่อมสภาพ
- ฝึกอบรมผู้ปฏิบัติงาน
- ปรับค่าการเดินเครื่องให้เหมาะสม
หลังการซ่อม ควรตรวจสอบผลการซ่อมร่วมกับระบบ Monitoring เพื่อยืนยันว่าเครื่องจักรกลับมาทำงานได้อย่างถูกต้องและมีประสิทธิภาพ
เทคโนโลยี Monitoring สำหรับอุปกรณ์ไฮดรอลิก
ปัจจุบัน ระบบตรวจติดตามสภาพเครื่องจักรมีการพัฒนาอย่างต่อเนื่อง ทำให้ผู้ปฏิบัติงานสามารถทราบสุขภาพของอุปกรณ์ได้แม่นยำมากขึ้น
มีเซ็นเซอร์หลายประเภทสำหรับตรวจวัด เช่น
- อุณหภูมิ
- ความดัน
- การสั่นสะเทือน
- อัตราการไหล
- ค่าต่าง ๆ ที่เกี่ยวข้องกับการทำงานของปั๊ม
เซ็นเซอร์เหล่านี้สามารถส่งข้อมูลไปยังระบบต่าง ๆ ได้ เช่น
- ระบบ Cloud ผ่าน Bluetooth หรือ Wi-Fi
- ระบบภายในโรงงาน (On-Premise) ผ่านโปรโตคอลที่มีความปลอดภัยสูง
เมื่อข้อมูลถูกส่งเข้าสู่ระบบแล้ว สามารถนำมาวิเคราะห์แบบ Real-time โดย
- ระบบที่ใช้กฎเกณฑ์ (Rules-based System) จะส่งสัญญาณเตือนเมื่อค่าต่าง ๆ เกินขีดจำกัด
- ระบบที่ใช้ Machine Learning สามารถตรวจจับความผิดปกติ (Anomalies) และเรียนรู้แนวโน้มการทำงานของปั๊มหรือคอมเพรสเซอร์แต่ละเครื่องในระยะยาว
เครื่องมือ Monitoring ในปัจจุบันรองรับการใช้งานผ่านอุปกรณ์พกพามากขึ้น โดยมี Dashboard ที่ใช้งานง่าย ช่วยให้ผู้ปฏิบัติงานสามารถตรวจสอบสถานะของเครื่องจักรและความผิดปกติผ่านสมาร์ตโฟนได้ทุกที่
ความสามารถของระบบ Monitoring ไม่ได้มีไว้เพียงเพื่อสร้างรายงานเท่านั้น แต่ยังช่วยให้สามารถตอบสนองต่อเหตุการณ์ได้ทันที เช่น
- สร้างใบแจ้งซ่อม (Maintenance Ticket) อัตโนมัติเมื่อค่าการทำงานเกินเกณฑ์
- สั่งหยุดปั๊มโดยอัตโนมัติเมื่อพบสัญญาณความร้อนสูงหรือความผิดปกติที่เป็นอันตราย
- สั่งให้ปั๊มสำรอง (Backup Pump) เริ่มทำงานแทนโดยอัตโนมัติ
การใช้ระบบ Monitoring ร่วมกับการเดินเครื่องที่ Best Efficiency Point (BEP) จะช่วยเพิ่มความน่าเชื่อถือของระบบ ลดค่าใช้จ่ายด้านพลังงาน ลดการหยุดเครื่องโดยไม่คาดคิด และยืดอายุการใช้งานของอุปกรณ์ในระยะยาวได้อย่างมีประสิทธิภาพ
รูปแสดงขั้นตอนการหาสาเหตุต้นกำเนิด
วิธีการหาสาเหตุต้นกำเนิดแบบต่างๆที่นิยมใช้กัน
ปัญหาของอุปกรณ์จะเกิดซ้ำ จนกว่าปัญหาจะได้ตรวจพบ และทำการแก้ไข
ข้อมูลที่สามารถรวบรวมและวิเคราะห์ได้ในปัจจุบัน ทำให้ผู้ปฏิบัติงานมีความเข้าใจสภาพการทำงานของอุปกรณ์หมุนมากขึ้น
แนวทางปฏิบัติที่ดีที่สุด (Best Practices) มาใช้เพื่อให้อุปกรณ์ทำงานใกล้เคียง Best Efficiency Point (BEP) ได้อย่างต่อเนื่อง โดยแนวทางที่สำคัญมีดังนี้
1. การปรับสมรรถนะของอุปกรณ์ (Rerates)
เมื่อสภาวะของกระบวนการผลิต (Process Conditions) เปลี่ยนแปลง ควรทำ Hydraulic Rerate เพื่อปรับสมรรถนะของปั๊มหรืออุปกรณ์ให้กลับมาทำงานที่ BEP
การปรับสมรรถนะบางกรณีสามารถ
- เพิ่มแรงส่ง (Head) ได้สูงถึง 30%
- ลดการใช้พลังงานได้สูงสุดประมาณ 10%
2. การเปลี่ยนชุดซีล (Seal Replacements)
การปรับปรุงหรือดัดแปลง Seal Housing สามารถช่วยให้ของไหลไหลผ่านบริเวณซีลได้ดีขึ้น ส่งผลให้
- เพิ่มประสิทธิภาพการหล่อเย็นและการหล่อลื่นซีล
- ยืดอายุการใช้งานของ Mechanical Seal
3. การอัปเกรดโครงสร้างรองรับลูกปืน (Bearing Frame Upgrades)
การเปลี่ยนชุด Power End หรือชุดรองรับเพลาและลูกปืน จะช่วย
- เพิ่มความน่าเชื่อถือของอุปกรณ์
- ทำให้อุปกรณ์สอดคล้องกับมาตรฐานล่าสุดของ American Petroleum Institute (API)
4. การสำรวจหน้างาน (Site Surveys)
การสำรวจอุปกรณ์ในพื้นที่ติดตั้งเป็นวิธีที่รวดเร็วและมีประสิทธิภาพในการ
- ตรวจสอบและเติมสต็อกอะไหล่สำรอง
- วิเคราะห์ปัญหาของปั๊มหรือคอมเพรสเซอร์ที่เกิดปัญหาซ้ำ ๆ (Bad-Actor Equipment)
วิศวกรภาคสนามมักมีประสบการณ์ที่ช่วยในการแก้ไขปัญหาได้อย่างตรงจุด พร้อมทั้งสามารถ
- ช่วยในการติดตั้งและเริ่มเดินเครื่อง (Startup) ของเครื่องใหม่หรือเครื่องที่ผ่านการซ่อม
- แนะนำการอัปเกรดอุปกรณ์ เช่น
- ใบพัด (Impeller)
- ชุดเกียร์ (Gearbox)
- ใบปรับมุมลมทางเข้า (Inlet Guide Vanes) สำหรับคอมเพรสเซอร์
การตรวจสอบและประเมินสภาพเครื่องจักร (Health Check) ทั้งหมดนี้ มีเป้าหมายเพื่อช่วยให้อุปกรณ์กลับมาทำงานที่ BEP ได้รวดเร็วขึ้น นอกจากนี้ ยังช่วย
- ยืดอายุการใช้งานของอุปกรณ์ได้อีกหลายปี
- ชะลอหรือหลีกเลี่ยงค่าใช้จ่ายในการซื้อปั๊มหรือคอมเพรสเซอร์เครื่องใหม่
อย่างไรก็ตาม ความสำเร็จของการอัปเกรดไม่ได้ขึ้นอยู่กับวิธีการเพียงอย่างเดียว แต่ยังขึ้นอยู่กับ คุณภาพของอะไหล่ที่เลือกใช้
ความสำคัญของอะไหล่แท้ (OEM Parts)
อุปกรณ์หมุนต้องการชิ้นส่วนที่มี ความแม่นยำของขนาด (Precise Tolerances) สูงมาก เพราะแม้ความคลาดเคลื่อนเพียงเล็กน้อย ก็สามารถทำให้
- ประสิทธิภาพของระบบลดลง
- สูญเสียพลังงานมากขึ้น
- เกิดการสั่นสะเทือน
- ทำให้อายุการใช้งานของอุปกรณ์สั้นลง
การใช้อะไหล่ที่ไม่ใช่ของผู้ผลิตดั้งเดิม (Non-OEM Components, Genuine OEM Parts) อาจเพิ่มความเสี่ยงต่อการเกิดความเสียหายของเครื่องจักรได้ เพราะจะช่วยลดความเสี่ยงดังกล่าว และรักษาประสิทธิภาพของอุปกรณ์ให้เป็นไปตามมาตรฐานที่ออกแบบ
การทำให้อุปกรณ์หมุนทำงานที่ Best Efficiency Point (BEP) ถือเป็นก้าวแรกที่สำคัญในการ
- ลดต้นทุนด้านพลังงาน
- เพิ่มระยะเวลาระหว่างการซ่อมบำรุง (Mean Time Between Maintenance, MTBM)
- เพิ่มความน่าเชื่อถือของระบบ
นอกจากนี้ การใช้กระบวนการ Root Cause Analysis (RCA) ยังช่วยป้องกันไม่ให้ปัญหาเดิมเกิดขึ้นซ้ำ
ปัจจุบัน เทคโนโลยีด้าน Condition Monitoring และเครื่องมือวิเคราะห์ข้อมูลด้วย Machine Learning ได้รับการพัฒนาอย่างมาก ทำให้ผู้ปฏิบัติงานสามารถติดตาม วิเคราะห์ และปรับปรุงประสิทธิภาพของปั๊มและคอมเพรสเซอร์ได้อย่างแม่นยำยิ่งขึ้น
นอกจากนี้ การดำเนินการต่างๆ ข้างล่างนี้ เช่น
- การปรับสมรรถนะ (Rerate)
- การอัปเกรดอุปกรณ์
- การเปลี่ยนชิ้นส่วนด้วยอะไหล่แท้ (OEM Parts)
สิ่งเหล่านี้ล้วนช่วยยืดอายุการใช้งานของอุปกรณ์ ลดต้นทุนการดำเนินงาน ลดค่าใช้จ่ายในการบำรุงรักษา และที่สำคัญที่สุดคือ เพิ่มความพร้อมใช้งานของโรงงาน (Availability Rate, Plant Uptime) ซึ่งถือเป็นตัวชี้วัดความสำเร็จที่แท้จริงของการเพิ่มประสิทธิภาพระบบทั้งหมด.
