ปั๊มหอยโข่งสำหรับของเหลวผสมของแข็ง (Slurry and Sludge pump)
ของเหลวผสมของแข็ง หรือ “Slurry” เป็นของไหลที่ท้าได้ยากในการขนส่ง เนื่องจากมีลักษณะกัดกร่อนสูง มีความหนืด บางครั้งอาจมีฤทธิ์กัดกร่อนทางเคมี และมีปริมาณของแข็งในระดับสูง ไม่ต้องสงสัยเลยว่า Slurry นั้นสร้างความเสียหายให้กับตัวปั๊มได้มาก การเลือกปั๊มหอยโข่งที่เหมาะสมสำหรับการใช้งานกับของไหลชนิดนี้จะส่งผลอย่างมากต่อประสิทธิภาพในระยะยาว
Slurry คือส่วนผสมของของแข็งและของเหลว โดยที่ของเหลวจะทำหน้าที่เป็นตัวพาให้ของแข็งเคลื่อนที่ไปตามกระบวนการ ขนาดของอนุภาค (หรือของแข็ง) ใน Slurry มีตั้งแต่เล็กเพียง 1 ไมครอน ไปจนถึงขนาดหลายร้อยมิลลิเมตร ซึ่งขนาดของอนุภาคเหล่านี้มีผลอย่างมากต่อความสามารถของปั๊มในการขนส่ง Slurry ผ่านระบบท่อ ตัวอย่างของ Slurry ได้แก่ มูลสัตว์ ซีเมนต์ แป้ง หรือถ่านหินที่แขวนลอยอยู่ในน้ำ Slurry ถูกนำมาใช้เพื่อความสะดวกในการจัดการของแข็งในอุตสาหกรรมต่างๆ เช่น การทำ เหมืองแร่ การแปรรูปเหล็ก โรงหล่อ การผลิตพลังงาน และในช่วงหลังมานี้คืออุตสาหกรรมเหมืองทรายสำหรับ Frac (Frac Sand Mining)
หลักการทำงานของปั๊ม Slurry
ปั๊มสลัดจ์ทำงานโดยใช้หลักการสูบน้ำแบบแรงเหวี่ยง เมื่อใบพัดที่หมุนเร็วภายในตัวปั๊มหมุน จะเกิดแรงดันที่ผลักดันของเหลวออกไปในทิศทางภายนอก ตัวปั๊มจะเปลี่ยนแรงดันจากความเร็วที่เกิดขึ้นเป็นแรงดันที่ช่วยในการไหลที่หัวจ่าย ของเหลวจะเข้ามาจากทิศทางแกน (Axial) จากท่อดูดไปยังศูนย์กลางของใบพัดที่หมุน และออกจากปั๊มในทิศทางรัศมี (Radial) ด้วยความเร็วสูงผ่านตัวปั๊มและออกทางท่อจ่าย
กระบวนการนี้ทำให้สามารถขนส่งของเหลวที่มีสารแข็งหรือสลัดจ์ในปริมาณมากได้อย่างมีประสิทธิภาพ ปั๊มต้องสร้างแรงดันที่เพียงพอเพื่อเอาชนะแรงต้านทานจากการเสียดสีในท่อดูดและท่อจ่าย รวมถึงแรงดันที่ต้องใช้ในการยก (Head pressure) ด้วย
โดยทั่วไป Slurry มีพฤติกรรมคล้ายของเหลวที่มีความหนืดสูง ซึ่งสามารถไหลได้ด้วยแรงโน้มถ่วง และสามารถขนส่งด้วยปั๊ม Slurry แบ่งออกเป็น 2 ประเภทหลัก ได้แก่ Slurry แบบไม่ตกตะกอน (Non-settling) และ Slurry แบบตกตะกอน (Settling)
- Slurry แบบไม่ตกตะกอน ประกอบด้วยอนุภาคที่ละเอียดมาก ทำให้ดูเหมือนว่ามีความหนืดเพิ่มขึ้น โดยทั่วไป Slurry ประเภทนี้มีคุณสมบัติการสึกหรอต่ำ แต่การเลือกปั๊มต้องใช้ความระมัดระวังมาก เพราะพฤติกรรมการไหลไม่เหมือนกับของเหลวทั่วไป
- Slurry แบบตกตะกอน ประกอบด้วยอนุภาคขนาดใหญ่ ซึ่งมักก่อให้เกิดของผสมที่ไม่เสถียร การคำนวณอัตราการไหลและพลังงานที่ใช้จึงต้องให้ความใส่ใจเป็นพิเศษเมื่อเลือกปั๊ม การใช้งาน Slurry ส่วนใหญ่มักอยู่ในกลุ่มนี้ ซึ่งมีแนวโน้มการสึกหรอของปั๊มสูงกว่า
Slurry ทุกรูปแบบมีคุณสมบัติพื้นฐาน 5 ข้อร่วมกันดังนี้
- มีคุณสมบัติในการขัดสีสูงกว่าของเหลวบริสุทธิ์
- มีความหนืดหรือความข้นมากกว่าของเหลวบริสุทธิ์
- อาจมีปริมาณของแข็งสูง (วัดเป็นเปอร์เซ็นต์ของปริมาตรรวม)
- อนุภาคของแข็งใน Slurry มักจะตกตะกอนอย่างรวดเร็วเมื่อไม่มีการเคลื่อนไหว (ขึ้นอยู่กับขนาดของอนุภาค)
- ต้องใช้พลังงานมากกว่าของเหลวบริสุทธิ์ในการสูบหรือเคลื่อนย้าย
ในแต่ละอุตสาหกรรม Slurry จะถูกแบ่งออกเป็น 4 ระดับ (Class) ตามความรุนแรงในการกัดกร่อนและสึกหรอ โดย Class 1 คือระดับต่ำสุด และ Class 4 คือระดับรุนแรงที่สุด
การปั๊ม Slurry อาจส่งผลให้เกิดการสึกหรอกับทั้งตัวปั๊มและอุปกรณ์ในระบบท่อ ดังนี้
- การขัดสี (Abrasions) เช่น การขูดลึก การขัดถูแรงสูง หรือแรงต่ำ (พบเฉพาะใน Slurry แบบตกตะกอน)
- การกัดเซาะ (Erosion) การสูญเสียผิวของวัสดุเนื่องจากการกระทำของอนุภาคใน Slurry ซึ่งมักพบในการสูบ slurry ที่มีอนุภาคตกตะกอน
- การกัดกร่อน (Corrosion) เกิดจากปฏิกิริยาไฟฟ้าระหว่างของเหลวกับชิ้นส่วนปั๊ม โดย Slurry ที่มีความเป็นกรดหรือด่างสูงจะทำให้เกิดการกัดกร่อนมากกว่าชนิดอื่น ๆ
ความแตกต่างระหว่างปั๊มสารละลาย (Slurry Pumps) และปั๊มตะกอน (Sludge Pumps)
แม้ว่าปั๊มทั้งสองประเภทจะดูคล้ายกัน แต่มีจุดประสงค์และลักษณะการใช้งานที่แตกต่างกัน ดังนี้
1. องค์ประกอบของของเหลว
- ปั๊มสารละลาย ใช้สำหรับของผสมที่ประกอบด้วยของแข็งและของเหลว โดยที่อนุภาคของแข็งอาจมีตั้งแต่ขนาดเล็กไปจนถึงขนาดใหญ่ และอาจมีหรือไม่มีความกัดกร่อน ของเหลวในสารละลายช่วยให้การไหลเป็นไปได้ง่ายกว่าตะกอน
- ปั๊มตะกอน ออกแบบมาเพื่อจัดการกับของเหลวที่ข้นหนืดมาก เช่น ตะกอนที่มีปริมาณของแข็งสูง มักเป็นสารอินทรีย์ และสูบได้ยากกว่าสารละลายทั่วไป
2. การออกแบบและโครงสร้าง
- ปั๊มสารละลาย ใช้วัสดุที่ทนต่อการสึกหรอและการกัดกร่อน มักมีใบพัดขนาดใหญ่ ตัวเรือนหนา เพื่อรับมือกับแรงกระแทกจากอนุภาคของแข็ง และยังคงรักษาประสิทธิภาพสูง
- ปั๊มตะกอน ออกแบบมาเพื่อรองรับของเหลวที่หนืดมาก อาจมีส่วนประกอบที่เคลื่อนที่ช้าเพื่อลดโอกาสเกิดการอุดตันหรือการสึกหรอเกินจำเป็น
3. การใช้งาน
- ปั๊มสารละลาย ใช้ในเหมืองแร่ โรงแต่งแร่ งานขุดลอก และอุตสาหกรรมอื่น ๆ ที่ต้องขนส่งของผสมระหว่างของแข็งกับของเหลว ผู้ผลิตปั๊มสารละลายมักมีรุ่นที่ออกแบบเฉพาะสำหรับการใช้งานแบบเบา ปานกลาง และหนัก
- ปั๊มตะกอน มักใช้ในระบบบำบัดน้ำเสีย การเกษตร หรือการขนส่งของเหลวข้นหนืด ปั๊มสารละลายแบบจุ่ม (Submersible Slurry Pump) ซึ่งเป็นปั๊มย่อยอีกประเภทหนึ่ง ก็ใช้ในงานดูดน้ำใต้ดิน หรืองานสูบน้ำจากบ่อพักที่มีการปนเปื้อนของตะกอน
ประเภทของปั๊มสำหรับ Slurry
มีปั๊มหลายประเภทที่สามารถใช้กับ Slurry ได้ ซึ่งเราจะกล่าวถึงในหัวข้อต่อไป อย่างไรก็ตาม ก่อนเลือกเทคโนโลยีปั๊ม ควรพิจารณาประเด็นสำคัญ 2 ข้อต่อไปนี้
1. ขนาดและลักษณะของของแข็งในของเหลว
ขนาดและลักษณะของอนุภาคจะส่งผลต่อการสึกหรอของปั๊มและชิ้นส่วนภายใน รวมถึงความสามารถของอนุภาคในการผ่านปั๊มโดยไม่เสียหาย
- สำหรับ ปั๊มหอยโข่ง (Centrifugal Pump) ต้องระวังว่า ความเร็วและแรงเฉือน (Shear) ภายในตัวปั๊มอาจทำลายของแข็งใน Slurry ได้
- โดยทั่วไปแล้ว ปั๊มแบบสกรูคู่ (Twin Screw Pumps) จะทำให้ของแข็งใน Slurry เสียหายน้อยที่สุด
2. ความเป็นกรด–ด่างหรือการกัดกร่อนของของเหลว (Slurry)
Slurry ที่มีความกัดกร่อนสูงจะทำให้ชิ้นส่วนของปั๊มสึกหรอเร็วขึ้น และอาจต้องเลือกใช้วัสดุเฉพาะในการผลิตตัวปั๊มให้เหมาะกับการใช้งานนั้น
ปั๊มที่ออกแบบมาเพื่อสูบ Slurry จะมีความแข็งแรงและทนทานมากกว่าปั๊มที่ใช้สำหรับของเหลวที่มีความหนืดต่ำกว่า เนื่องจาก Slurry มีน้ำหนักมากและสูบได้ยาก
โดยทั่วไปแล้ว ปั๊ม Slurry จะมีขนาดใหญ่กว่าปั๊มทั่วไป ใช้แรงม้ามากกว่า และออกแบบด้วย ตลับลูกปืนและเพลาที่แข็งแรงกว่า
ปั๊ม Slurry ที่พบมากที่สุดคือปั๊มหอยโข่ง (Centrifugal pump) ซึ่งใช้แรงหมุนจากใบพัด (Impeller) เพื่อเคลื่อนย้าย Slurry คล้ายกับการสูบน้ำในปั๊มหอยโข่งทั่วไป
ปั๊มหอยโข่งที่ได้รับการปรับแต่งสำหรับ Slurry โดยเฉพาะ จะมีลักษณะต่างจากปั๊มหอยโข่งทั่วไปดังนี้
- ใบพัดขนาดใหญ่ขึ้น และทำจากวัสดุมากขึ้น เพื่อชดเชยการสึกหรอที่เกิดจาก Slurry ที่มีฤทธิ์กัดกร่อนสูง
- จำนวนใบพัดน้อยลง แต่หนากว่า (โดยทั่วไปมี 2-5 ใบพัด เทียบกับปั๊มหอยโข่งทั่วไปที่มี 5-9 ใบพัด) เพื่อให้สามารถผ่านอนุภาคของแข็งได้ดีขึ้น
ในการสูบ Slurry ที่มีฤทธิ์ขัดสีสูง (Abrasive) ปั๊มอาจผลิตจากวัสดุพิเศษที่ทนการสึกหรอ เช่น โลหะผสมพิเศษ AL-6XN® หรือ Hastelloy® C-22® นอกจากนี้ การชุบแข็งสแตนเลส ก็เป็นอีกตัวเลือกหนึ่งที่นิยมใช้ เช่น กระบวนการ Expanite และ Armoly
ในบางสภาวะการใช้งาน อาจเหมาะกับการใช้ “ปั๊มแบบจ่ายปริมาตรคงที่” (Positive Displacement Pumps) มากกว่าปั๊มหอยโข่ง สภาวะเหล่านี้ได้แก่
- อัตราการไหลของ Slurry ต่ำ
- ต้องการส่ง Slurry ไปยังระดับความสูงมาก (High Head)
- ต้องการ ประสิทธิภาพที่สูงกว่า ปั๊มหอยโข่ง
- ต้องการ ควบคุมอัตราการไหลอย่างแม่นยำ
การใช้งานของปั๊มสลัดจ์ (ตะกอน)
ปั๊มสลัดจ์มีการใช้งานในหลายอุตสาหกรรมที่ต้องจัดการกับของเหลวที่มีสารแข็งหรือละเอียดสูง เช่น
- อุตสาหกรรมเหมืองแร่ การขนส่งสลัดร์ในเหมืองทองแดง ทองคำ ถ่านหิน และแร่ชนิดอื่นๆ จากโรงงานแปรรูปไปยังโรงงานผลิต
- งานขุดลอก การสูบตะกอนใต้ทะเลและสลัดจ์ในโครงการขุดลอกเพื่อสร้างทางน้ำหรือการคืนพื้นที่
- การผลิตน้ำจืดจากน้ำทะเล (Desalination) การขนส่งสลัดจ์ที่มีความหนืดในกระบวนการผลิตน้ำจืด
- การขุดเจาะน้ำมัน (Fracking) การจัดการสลัดจ์ที่เกิดจากการเจาะน้ำมัน ซึ่งเป็นโคลนเบนโทไนท์หรือน้ำสลัดที่ใช้ในกระบวนการขุดเจาะ
- การบำบัดน้ำเสีย (Waste water Treatment) การสูบตะกอนน้ำเสียจากกระบวนการต่างๆ ในโรงบำบัดน้ำเสีย
- การผลิตเยื่อกระดาษ (Pulp and Paper) การขนส่งเยื่อเซลลูโลสในรูปแบบของสลัดรจ์ที่มีความเข้มข้นสูง
- อุตสาหกรรมปูนซีเมนต์และแร่ธาตุ การขนส่งสลัดจ์ที่เกิดขึ้นระหว่างการแปรรูปแร่และหินปูน
- การแปรรูปอาหาร การขนส่งสลัดจ์ที่มีความหนืดในกระบวนการผลิต เช่น การผลิตน้ำมะเขือเทศเข้มข้น การผลิตเบียร์ หรือการกลั่นน้ำตาล
การเลือกปั๊มสำหรับ Slurry
การใช้งานกับ Slurry มักจะทำให้อายุการใช้งานของชิ้นส่วนปั๊มสั้นลงอย่างมาก ดังนั้นการเลือกปั๊มที่ออกแบบมาเฉพาะสำหรับงานหนักจึงเป็นสิ่งสำคัญตั้งแต่แรกเริ่ม
สิ่งที่ควรพิจารณาในการเลือกปั๊มมีดังนี้:
ส่วนประกอบพื้นฐานของปั๊ม
เพื่อให้มั่นใจว่าปั๊มสามารถทนต่อการสึกหรอจากการขัดสีได้ ควรเลือกขนาด และการออกแบบของใบพัด วัสดุที่ใช้ผลิต และรูปแบบการระบายอย่างเหมาะสม
- ใบพัดแบบเปิด (Open Impeller) เป็นแบบที่ใช้กันมากที่สุดในปั๊มสำหรับ Slurry เนื่องจากมีโอกาสตันน้อยที่สุด
- ใบพัดแบบปิด (Closed Impeller) มีแนวโน้มที่จะอุดตันง่าย และหากอุดตันก็ทำความสะอาดได้ยากกว่ามาก
ใบพัดของปั๊ม Slurry มักมีขนาดใหญ่และหนา ซึ่งช่วยให้สามารถใช้งานได้ยาวนานขึ้นในสภาวะ Slurry ที่รุนแรง
โครงสร้างของปั๊ม Slurry
ปั๊ม Slurry โดยทั่วไปมีขนาดใหญ่กว่าปั๊มที่ใช้กับของเหลวที่มีความหนืดต่ำ และมักต้องการแรงม้าสูงกว่าในการทำงาน เนื่องจากประสิทธิภาพต่ำกว่า
ตลับลูกปืน (Bearings) และเพลาปั๊ม (Shafts) จะต้องแข็งแรงและทนทานมากขึ้นด้วยเช่นกัน
เพื่อป้องกันตัวเรือนของปั๊มจากการสึกหรอที่เกิดจากการขัดสี ปั๊ม Slurry มักจะบุด้วยโลหะหรือยาง ตัวอย่างเช่นมีการบุยาง ของปั๊ม Slurry
- ตัวเรือนโลหะ (Metal Casings) ทำจากโลหะผสมแข็ง เพื่อทนต่อการกัดเซาะที่เกิดจากแรงดันและการหมุนเวียนของ Slurry
- การเลือกตัวเรือนจะพิจารณาจากลักษณะการใช้งาน เช่น ถ้าใช้ในกระบวนการผลิตซีเมนต์ ซึ่งจัดการกับอนุภาคละเอียดที่แรงดันต่ำ ตัวเรือนแบบเบาก็เพียงพอ
- แต่ถ้าต้องสูบหินหรือวัสดุหยาบ ตัวเรือนและใบพัดจะต้องหนาและแข็งแรงมากขึ้น
ข้อควรพิจารณาในการสูบ Slurry
การทำให้ปั๊มหอยโข่งสำหรับ Slurry ใช้งานได้นานพอสมควรนั้นเป็นความยากอย่างยิ่ง อย่างไรก็ตาม ยังมีวิธีช่วยยืดอายุการใช้งานของปั๊ม Slurry และลดความยุ่งยากในการสูบ Slurry ได้ เช่น
- หาจุดสมดุลย์ (Sweet spot) ที่ช่วยให้ปั๊มทำงานช้าที่สุดเท่าที่จะทำได้ (เพื่อลดการสึกหรอ) แต่ยังเร็วพอที่จะป้องกันไม่ให้ของแข็งตกตะกอนและอุดตันในท่อ
- ลดแรงดันการจ่ายของปั๊ม ให้น้อยที่สุดเท่าที่จะทำได้ เพื่อลดการสึกหรอ
- ปฏิบัติตามหลักการเดินท่อที่ถูกต้อง เพื่อให้มั่นใจว่ามีการส่ง Slurry อย่างสม่ำเสมอและต่อเนื่องเข้าสู่ปั๊ม
หลักการที่ใช้ในการออกแบบปั๊มสำหรับสารละลาย
เกณฑ์ในการออกแบบ
ก่อนอื่นเลย ปั๊มสารละลายต้องถูกออกแบบตามความต้องการในการใช้งานเฉพาะ
- ต้องสามารถสูบของเหลวที่มีความหนาแน่นสูงและมีฤทธิ์กัดกร่อนได้ โดยยังคงอายุการใช้งานของปั๊มในระดับที่เหมาะสม
- ต้องสามารถผ่านของแข็งขนาดใหญ่ได้
เมื่อเทียบกับปั๊มน้ำทั่วไป ข้อกำหนดเหล่านี้ส่งผลให้ปั๊มสารละลายมีขนาดใหญ่กว่าและมีประสิทธิภาพน้อยกว่า
ชิ้นส่วนที่สัมผัสกับสารละลายที่มีฤทธิ์กัดกร่อนย่อมเกิดการสึกหรอ ซึ่งสามารถลดลงได้ด้วยการออกแบบ วัสดุที่ใช้ และการเลือกใช้งานที่เหมาะสม ปั๊มอาจไม่มีซับใน (Unlined) หรือมีซับในเต็มรูปแบบด้วยวัสดุกันการสึกหรอ ทั้งนี้ ปั๊มจะมีโครงสร้างที่หนาเพื่อเพิ่มความทนทาน
ภายในตัวเรือนของใบพัดจะมีช่องว่างที่ใหญ่ขึ้น เพื่อให้ของแข็งสามารถผ่านได้ง่าย และลดความเร็วภายใน รวมถึงลดการสึกหรอ ใบพัดของปั๊มสารละลายมักใหญ่กว่าของปั๊มน้ำ เพื่อให้สามารถใช้ความเร็วรอบต่ำแต่ยังให้แรงดันตามต้องการ สำหรับงานที่มีการสึกหรอสูง จะใช้ใบพัดแบบปิด (Closed Impellers)
นอกจากนี้ เพื่อให้สามารถผ่านอนุภาคขนาดใหญ่และลดการสึกหรอ ปั๊มสารละลายจะมีจำนวนใบพัดน้อยและหนากว่า โดยทั่วไปปั๊มน้ำจะมีใบพัด 5–9 ใบ แต่ปั๊มสารละลายมักมีเพียง 4–5 ใบ ปั๊มสำหรับงานหนักจะใช้ใบพัดที่สั้นและหนา ซึ่งจะให้กราฟประสิทธิภาพที่ราบกว่าปั๊มน้ำ และประสิทธิภาพต่ำกว่าปั๊มน้ำได้ถึง 10%
การพิจารณาการลดประสิทธิภาพ (Derating)
ต่างจากปั๊มน้ำ จุดทำงานของปั๊มสารละลายไม่ได้ขึ้นอยู่แค่กับกราฟประสิทธิภาพของปั๊มและระบบท่อ แต่ยังขึ้นอยู่กับคุณสมบัติของสารละลายที่สูบด้วย เพราะหัวปั๊มและประสิทธิภาพอาจเบี่ยงเบนจากที่คาดไว้เมื่อเทียบกับการสูบน้ำ ซึ่งเราเรียกสิ่งนี้ว่า Derating
ผู้ออกแบบระบบควรสามารถประเมินค่า Derating ได้ เพื่อเลือกปั๊มสารละลายและขนาดมอเตอร์ที่เหมาะสมกับภาระงาน
สาเหตุหลักของการ Derating
- การลื่นไถลระหว่างน้ำกับอนุภาคของแข็งในช่วงเร่งและลดความเร็ว ทำให้สูญเสียพลังงาน
- การเพิ่มขึ้นของแรงเสียดทาน (ยิ่งความเข้มข้นสูง ยิ่งสูญเสียมาก)
- อนุภาคแขวนลอยไม่สามารถเก็บหรือส่งพลังงานแรงดันได้
- แรงเสียดทานทางกลที่เกิดจากช่องว่างระหว่างใบพัดและผนังด้านข้าง ส่งผลต่อการใช้พลังงาน
Derating อธิบายได้ด้วยสองตัวแปร
- HR (Head Ratio) = แรงดันของสารละลาย / แรงดันของน้ำ
- ER (Efficiency Ratio) = ประสิทธิภาพของสารละลาย / ประสิทธิภาพของน้ำ
ปัจจัยที่ส่งผลต่อ Derating
- ความถ่วงจำเพาะของของแข็ง
- ความเข้มข้นตามปริมาตร
- อัตราส่วนระหว่างขนาดอนุภาคเฉลี่ย (d₅₀) กับเส้นผ่านศูนย์กลางใบพัด (D)
การใช้ตัวลดความเร็ว (Speed Reducers)
ปั๊มสารละลายส่วนใหญ่มักทำงานที่ความเร็วรอบต่ำ จึงต้องใช้ตัวลดความเร็ว สำหรับปั๊มขนาดเล็กถึงปานกลาง (เช่น ต่ำกว่า 350 แรงม้า) จะใช้สายพานเป็นตัวลดความเร็ว ส่วนปั๊มขนาดใหญ่จะใช้เกียร์บ็อกซ์
สำหรับการใช้งานที่มีอัตราการไหลไม่แน่นอน จะใช้ตัวควบคุมความเร็วแบบแปรผัน (VFDs) เพื่อปรับความเร็วปั๊มให้เหมาะสม
เพลาปั๊มและตลับลูกปืนของปั๊มสารละลายจะมีขนาดใหญ่กว่าปั๊มน้ำทั่วไป เพื่อรองรับ
- ความถ่วงจำเพาะของของเหลวที่สูงกว่า
- แรงที่เพิ่มขึ้นจากความไม่สมดุลที่เกิดจากการสึกหรอ
- แรงกระแทกจากอนุภาคขนาดใหญ่
การเลือกวัสดุ
วัสดุที่ใช้ในชิ้นส่วนของปั๊มที่สัมผัสกับสารละลาย มักเป็นโลหะแข็งหรืออีลาสโตเมอร์
- โลหะแข็ง ใช้เพื่อต้านทานการสึกหรอ
- อีลาสโตเมอร์ ใช้ดูดซับแรงกระแทกจากอนุภาค
ในระบบบดแร่ที่มีอนุภาคคมและกัดกร่อนสูง มักใช้ใบพัดโลหะ สำหรับงานภายในโรงงานหรือระบบทิ้งกากแร่ อาจใช้ทั้งซับในโลหะและอีลาสโตเมอร์
วัสดุที่ใช้ในการสร้างปั๊มสลัดรีนั้นจะต้องทนทานต่อการสึกกร่อนและการกัดกร่อนที่เกิดขึ้นจากของแข็งและสารเคมีในสลัดรี วัสดุที่นิยมใช้ ได้แก่
- เหล็กโครมสูง (High Chrome Iron) ช่วยป้องกันการสึกหรอจากสารแข็ง
- โลหะผสมที่ทนต่อการกัดกร่อน (Nickel Alloys) ใช้ในสภาพแวดล้อมที่มีสารเคมีหรือกรด
- ยาง (Rubber) ใช้สำหรับเคลือบส่วนต่างๆ ที่มีการเสียดสีสูงเพื่อลดการสึกหรอ
การสูบโฟม (Foam Pumping)
ในกระบวนการลอยแร่ (Flotation Circuits) การออกแบบปั๊มพิเศษสำหรับการสูบโฟมกำลังได้รับความนิยม ปั๊มประเภทนี้มี
- ช่องทางเข้าขนาดใหญ่
- ใบพัดแบบเปิด
- ตัวช่วยการไหล (Flow Inducer)
ช่วยให้สามารถสูบโฟมที่ผสมอนุภาคละเอียดและฟองอากาศได้ดี มีค่า NPSH ต่ำ และลดปัญหาการเกิดลมล็อก (Air-Locking)
ส่วนประกอบหลักของปั๊มสลัดรจ์ประกอบด้วย
- ใบพัด (Impeller) ส่วนที่หมุนและให้พลังงานแก่ของเหลวผ่านแรงเหวี่ยง ใบพัดมีหลายประเภทขึ้นอยู่กับความต้องการของแรงดันและอัตราการไหลที่ต้องการ
- แผ่นเคลือบป้องกัน (Cover Plate Liner)
- บูชปากท่อ (Throat Bush)
- ตัวปั๊ม (Casing) โครงสร้างภายนอกที่รองรับใบพัดและนำทางการไหลของของเหลว มีรูปทรงกระบอกพร้อมท่อดูดและท่อจ่าย
- เพลา (Shaft) ส่งพลังงานจากมอเตอร์ไปหมุนใบพัด ทำจากเหล็กผสมโลหะที่มีความแข็งแรงและทนทาน
- ซีลเพลา (Shaft Seal) ป้องกันการรั่วของของเหลวผ่านเพลา ใช้การปิดผนึกหลายแบบ เช่น การบรรจุเกลียว (Gland Packing) และการซีลเชิงกล (Mechanical Seals)
- ลูกปืน (Bearings) รองรับและช่วยในการหมุนของเพลาและใบพัด การเลือกใช้ลูกปืนจะขึ้นอยู่กับสภาพการทำงานของปั๊ม
- แผ่นฐาน (Baseplate) เป็นกรอบแข็งที่รองรับน้ำหนักของปั๊มและจัดเตรียมพื้นที่สำหรับติดตั้ง
การเลือกปั๊มสลัดจ์
การเลือกปั๊มสลัดจ์ที่เหมาะสมสำหรับการใช้งานนั้นสำคัญมาก โดยต้องพิจารณาปัจจัยหลายๆ อย่าง เช่น
- ชนิดของสลัดจ์ เช่น ความหนืด ขนาดอนุภาค และความกัดกร่อน
- วัสดุที่ใช้ในการผลิต เพื่อให้เหมาะสมกับการขนส่งสลัดจ์ที่มีสารกัดกร่อนหรือสารแข็งในปริมาณมาก
- ความต้องการกำลังขับเคลื่อน เพื่อให้แน่ใจว่าปั๊มสามารถทำงานได้ตามที่ต้องการ
การเลือกปั๊มที่เหมาะสมจะช่วยให้การดำเนินงานมีประสิทธิภาพ ลดการบำรุงรักษา และยืดอายุการใช้งานของปั๊ม
การเลือกปั๊มสลัดจ์ ควรพิจารณาปัจจัยต่างๆ เช่น
- ความจุและความต้องการแรงดันการจ่าย (Pump Capacity and Discharge Head Requirement)
- ความเข้มข้นของสลัดจ์ ความถ่วงจำเพาะ ความหนืด
- ขนาดอนุภาคสูงสุดและความกัดกร่อน
- อัตราการไหลและรูปแบบ (การทำงานต่อเนื่องหรือสลับ)
- เงื่อนไขการดูดและการจ่าย เช่น การยก (Lift) ความสูงสแตติก (Static Head) และการจัดเรียงท่อ
- ความกัดกร่อน ความเป็นพิษ และความเสี่ยงในการระเบิดของของเหลวที่สูบ
- ปัจจัยสิ่งแวดล้อม เช่น อุณหภูมิ ความสูงจากระดับน้ำทะเล
- ตำแหน่งการติดตั้งปั๊มและความต้องการในการเคลื่อนย้าย
- ปัจจัยทางการค้า เช่น ต้นทุนการลงทุนและการบำรุงรักษา ความพร้อมของอะไหล่และบริการหลังการขาย
การเลือกขนาดปั๊มที่เหมาะสมควรพิจารณาจากอัตราการไหลที่ต้องการและแรงดันที่ต้องการในการจ่าย โดยคำนึงถึงการสูญเสียในระบบทั้งหมด การเลือกวัสดุที่เหมาะสมและการออกแบบทางวิศวกรรมที่ถูกต้องจะช่วยลดการสึกหรอในส่วนสำคัญของปั๊มและรักษาประสิทธิภาพการทำงานได้
การเลือกปั๊มสลัดรีที่เหมาะสมกับแต่ละแอปพลิเคชัน
การเลือกปั๊มสลัดรีจากประเภทต่าง ๆ รวมทั้งการพิจารณาประสิทธิภาพในการส่งแรงดัน อัตราการไหล, ความสามารถในการจัดการขนาดของสารแข็ง ความสะดวกในการบำรุงรักษา และต้นทุนการลงทุน จะช่วยให้สามารถเลือกโมเดลที่เหมาะสมกับการใช้งานได้อย่างมีประสิทธิภาพที่สุด
ปั๊มแรงเหวี่ยงทั่วไป (Centrifugal Pump) มักไม่แข็งแรงพอสำหรับการสูบสารละลาย เนื่องจากลักษณะกัดกร่อนของสารละลายสามารถสร้างความเสียหายอย่างรุนแรงต่อซีลกล ตัวเรือนปั๊ม เพลา และแม้กระทั่งใบพัดที่หมุนได้ ดังนั้น การสูบสารละลายอย่างมีประสิทธิภาพจึงจำเป็นต้องใช้ปั๊มแรงเหวี่ยงที่ออกแบบเฉพาะทาง
การเข้าใจรายละเอียดเฉพาะของการสูบสารละลายที่มีฤทธิ์กัดกร่อนและตะกอน เป็นสิ่งสำคัญในการเลือกใช้อุปกรณ์ที่เหมาะสม และเพื่อให้กระบวนการในอุตสาหกรรมมีประสิทธิภาพสูงสุด
- สารละลาย (Slurry) มักพบในกระบวนการทำเหมืองแร่ ที่ต้องมีการขนย้ายแร่หรือกากแร่
- ตะกอน (Sludge) มักพบในโรงบำบัดน้ำเสีย และงานขุดลอกตะกอนในพื้นที่ก่อสร้าง
นอกจากนี้ ปั๊มแบบ Flooded Suction ก็เป็นอีกหนึ่งตัวเลือกที่มีประโยชน์มาก โดยมักใช้ในระบบบำบัดน้ำเสีย งานเหมือง และงานก่อสร้าง
ส่วนในงานขุดลอกตะกอน (Dredging) ก็มักใช้ ปั๊มแบบจุ่มน้ำ (Submersible Pumps) เนื่องจากสามารถให้ประสิทธิภาพที่ยอดเยี่ยมในการทำงานลักษณะนั้น
ประเภทของสารละลาย แบบเบา ปานกลาง และแบบหนัก
สารละลายสามารถแบ่งออกได้ตามปริมาณของแข็ง ขนาดอนุภาค และระดับการกัดกร่อน โดยแบ่งเป็น 3 ประเภทหลัก
1. สารละลายแบบเบา (Light-Duty Slurry)
ประกอบด้วยอนุภาคขนาดเล็กและไม่กัดกร่อนมาก พบได้ในอุตสาหกรรมที่สารละลายมีความข้นต่ำ เช่น การผลิตกระดาษ ปั๊มที่ใช้กับสารละลายประเภทนี้ต้องมีความสามารถในการจัดการกับอนุภาคของแข็งโดยไม่ทำให้เกิดการอุดตัน
2. สารละลายแบบปานกลาง (Medium-Duty Slurry)
มีความเข้มข้นของของแข็งมากกว่าแบบเบา และมีความกัดกร่อนสูงกว่า มักพบในอุตสาหกรรมเคมีหรือระบบบำบัดน้ำเสีย ปั๊มที่ใช้ต้องสมดุลระหว่างความทนทานต่อการสึกหรอกับประสิทธิภาพ เพื่อให้สามารถทำงานต่อเนื่องได้โดยไม่ต้องบำรุงรักษาบ่อย
3. สารละลายแบบหนัก (Heavy-Duty Slurry)
มีอนุภาคขนาดใหญ่ มีความกัดกร่อนสูง และมีของแข็งในปริมาณมาก มักใช้ในอุตสาหกรรมเหมืองแร่หรือโรงแต่งแร่ ที่ต้องขนส่งแร่หรือกากแร่ในระยะทางไกล ปั๊มสำหรับงานหนักนี้จะมีวัสดุและโครงสร้างที่แข็งแรงมากเพื่อรองรับการใช้งานที่รุนแรง
ปัจจัยการเลือกปั๊มสารละลายที่เหมาะสม (Choosing the Right Slurry Pump)
การเลือกปั๊มสารละลายให้เหมาะสมกับการใช้งานมีความสำคัญอย่างยิ่ง เพื่อให้ระบบทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพและเชื่อถือได้ โดยมีปัจจัยหลักที่ควรพิจารณาดังนี้
- ชนิดของสารละลาย (Slurry Type)
พิจารณาลักษณะของสารละลาย เช่น ขนาดอนุภาค ความหนาแน่น ความกัดกร่อน และความหนืด สารละลายแต่ละประเภท (เบา-กลาง-หนัก) ต้องใช้ปั๊มที่แตกต่างกัน - วัสดุของปั๊ม (Pump Material)
เลือกวัสดุที่สามารถทนต่อคุณสมบัติกัดกร่อนและขัดสีของสารละลายได้ เช่น โลหะผสมโครเมียมสูง, ยางบุภายใน, หรือสแตนเลส โดยแต่ละแบบเหมาะกับงานที่ต่างกัน - กำลังเครื่อง (Power Requirements)
คำนวณกำลังที่ต้องใช้ในการขนส่งสารละลาย ซึ่งรวมถึงความสูงที่ต้องยกขึ้น (Head) และอัตราการไหล (Flow rate) หากกำลังไม่เพียงพอ อาจทำให้ปั๊มทำงานไม่เต็มประสิทธิภาพหรือเสียหายได้ - ประเภทของปั๊ม (Pump Type)
เลือกประเภทปั๊มให้เหมาะกับสภาพแวดล้อม เช่น ปั๊มแรงเหวี่ยง (Centrifugal) ปั๊มแบบจุ่มน้ำ (Submersible) ปั๊มแนวนอน (Horizontal) หรือแนวตั้ง (Vertical)
ความสำคัญของการจับคู่สเปกปั๊มให้ตรงกับการใช้งาน (Importance of Matching Pump Specifications to Application Needs)
การเลือกปั๊มที่ไม่เหมาะสมกับลักษณะการใช้งาน อาจนำไปสู่ปัญหาหลายประการ เช่น
- ประสิทธิภาพลดลง (Reduced Efficiency)
หากปั๊มไม่สามารถจัดการกับสารละลายได้ อาจเกิดการอุดตันหรือลดอัตราการไหล ทำให้ประสิทธิภาพการทำงานต่ำลง - สึกหรอเพิ่มขึ้น (Increased Wear and Tear)
การใช้วัสดุที่ไม่เหมาะกับของเหลวที่ขัดสี จะทำให้ชิ้นส่วนปั๊มสึกหรอเร็ว ส่งผลให้ต้องซ่อมแซมหรือเปลี่ยนบ่อย - ต้นทุนการดำเนินงานสูง (Higher Operational Costs)
ปั๊มที่มีขนาดไม่เหมาะสมอาจใช้พลังงานมากเกินไป เพิ่มค่าใช้จ่ายโดยไม่จำเป็น
การเลือกปั๊มให้ตรงกับความต้องการ จะช่วยยืดอายุการใช้งาน ลดต้นทุน และเพิ่มประสิทธิภาพโดยรวม
ในการกำหนดว่าปั๊มสำหรับสารละลายประเภทใดที่เหมาะสมที่สุดกับการใช้งานเฉพาะของคุณ ให้ปฏิบัติตาม 4 ขั้นตอนง่ายๆ ต่อไปนี้
ขั้นตอนที่ 1
ระบุลักษณะของวัสดุที่ต้องปั๊ม
พิจารณาประเด็นต่อไปนี้
- ขนาด รูปร่าง และความแข็งของอนุภาค (เนื่องจากส่งผลต่อโอกาสที่จะเกิดการสึกกร่อนและการกักร่อนของชิ้นส่วนในปั๊ม)
- • ความสามารถในการกัดกร่อนของสารละลาย
- • หากไม่ทราบค่าความหนืดของผลิตภัณฑ์ขณะอยู่ในปั๊มอย่างแน่ชัดต้องปรึกษบริษัทผู้ผลิต
ขั้นตอนที่ 2
พิจารณาชิ้นส่วนของปั๊ม
หากเป็นปั๊มแบบแรงเหวี่ยง (Centrifugal Pump) ให้พิจารณาว่า การออกแบบและวัสดุที่ใช้ทำใบพัด (Impeller) เหมาะสมกับการสูบสารละลายหรือไม่
- วัสดุที่ใช้ในการสร้างตัวปั๊ม โลหะผสมระดับสูง เช่น AL-6XN หรือ Hastelloy C-22 เหมาะสำหรับการสูบสารละลายที่มีฤทธิ์กัดกร่อนสูง
- ชิ้นส่วนทางออกของปั๊มเหมาะสมกับสารละลายที่จะสูบหรือไม่
- อะไรคือรูปแบบการซีลที่เหมาะสมที่สุดสำหรับการใช้งานนี้
- ขนาดของของแข็งสามารถผ่านปั๊มได้หรือไม่
- ลูกค้ายอมรับความเสียหายต่อของแข็งได้มากน้อยเพียงใด
นอกจากนี้ ยังควรพิจารณาความเข้ากันได้ทางเคมีของสารละลายกับวัสดุอีลาสโตเมอร์ (Elastomers) ต่าง ๆ ภายในปั๊มด้วย เมื่อคุณได้พิจารณาทั้งลักษณะของสารละลายและชิ้นส่วนของปั๊มแต่ละประเภทแล้ว จึงจะสามารถเลือกปั๊มสำหรับสารละลายที่เหมาะสมกับการใช้งานได้
ขั้นตอนที่ 3
กำหนดขนาดที่เหมาะสมของปั๊ม
สิ่งสำคัญที่สุดในขั้นตอนนี้ คือการคำนวณกำลังม้า (Horsepower) ของปั๊มที่จำเป็นสำหรับการส่งของเหลวในอัตราการไหลที่ต้องการ ภายใต้แรงดันที่ต้องการหรือที่กำหนดไว้ โดยพิจารณาจากปัจจัยต่อไปนี้
- ความเข้มข้นของของแข็งในสารละลาย วัดเป็นเปอร์เซ็นต์ของปริมาตรรวม
- ความยาวของท่อส่ง ยิ่งท่อยาวเท่าใด ก็จะเกิดแรงเสียดทานจากสารละลายมากขึ้น ซึ่งปั๊มต้องเอาชนะแรงนี้ให้ได้
- ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางของท่อส่งสารละลาย
- หัวความดันแบบสถิต (Static Head) หรือก็คือ ระดับความสูงที่ต้องยกสารละลายขึ้นไปในระบบท่อ
ขั้นตอนที่ 4
กำหนดพารามิเตอร์การทำงานของปั๊ม
เพื่อช่วยลดการสึกหรอของชิ้นส่วน ปั๊มแรงเหวี่ยงสำหรับสารละลายส่วนใหญ่มักจะทำงานที่ความเร็วรอบต่ำ โดยทั่วไปจะต่ำกว่า 1200 รอบต่อนาที (rpm) ให้หาความเร็วที่เหมาะสมที่สุด (Sweet Spot) ซึ่งช่วยให้ปั๊มทำงานช้าที่สุดเท่าที่จะทำได้ แต่ยังคงเร็วพอที่จะป้องกันไม่ให้ของแข็งตกตะกอนออกจากสารละลายและอุดตันท่อ
จากนั้น ให้ปรับแรงดันขาออกของปั๊มให้ต่ำที่สุดเท่าที่เป็นไปได้ เพื่อช่วยลดการสึกหรอเพิ่มเติม และควรปฏิบัติตามหลักการออกแบบและวางระบบท่ออย่างเหมาะสม เพื่อให้มั่นใจว่าการส่งสารละลายเข้าสู่ปั๊มนั้นเป็นไปอย่างสม่ำเสมอและต่อเนื่อ
ความสำคัญของการเลือกผู้ผลิตที่เชื่อถือได้
การเลือกผู้ผลิตปั๊มสารละลายที่มีชื่อเสียงและคุณภาพสูงเป็นปัจจัยสำคัญที่จะส่งผลต่อประสิทธิภาพและความคุ้มค่าในการใช้งานระยะยาว ปั๊มที่ดีจะช่วยลดต้นทุนการบำรุงรักษา ยืดอายุการใช้งาน และเพิ่มความเชื่อมั่นในการดำเนินงานของคุณ
การเลือกปั๊มสารละลายที่ตรงกับลักษณะการใช้งาน จะช่วย
- เพิ่มประสิทธิภาพการลำเลียงวัสดุ
- ลดการสึกหรอของอุปกรณ์
- ลดเวลาหยุดซ่อมและต้นทุนการซ่อมบำรุง
- เพิ่มอายุการใช้งานของปั๊ม
- ประหยัดพลังงานและลดค่าใช้จ่ายในระยะยาว
หากเลือกปั๊มผิดประเภทหรือวัสดุไม่เหมาะสม อาจทำให้ปั๊มเสียหายเร็วขึ้น เกิดการอุดตัน หรือประสิทธิภาพลดลง ส่งผลเสียต่อทั้งระบบ
อันตรายจากการอุดตันของท่อ สารละลายถูกกำหนดว่าเป็นการผสมของอนุภาคของแข็งและของเหลว (โดยปกติคือ น้ำ) คุณสมบัติของสารละลายและขนาดของอนุภาคมีการเปลี่ยนแปลงอย่างมากจากความเข้มข้นต่ำถึงสูง และจากขนาดตะกอนถึงขนาดกรวด สารละลายมักจะถูกผสมก่อนที่มันจะเข้าไปในปั๊มสารละลายแบบหมุนเหวี่ยง แต่เมื่อมันเดินทางผ่านท่อ ความชันของท่อและหรือความชันของท่ออาจเปลี่ยนไป ซึ่งทำให้มีการเปลี่ยนแปลงของความหนาแน่นในท่อ เมื่ออนุภาคเริ่มตกตะกอน อนุภาคจะถูกชะลอตัวที่ด้านล่างของท่อ ทำให้เกิดดูนที่อยู่นิ่งหรือเคลื่อนที่ หรือแม้แต่การอุดตัน การอุดตันในท่อสามารถบล็อกท่อทั้งหมดหรือบางส่วนทำให้การไหลในท่อลดลงจนถึงการไหลที่ต่ำมาก และในกรณีที่แย่ที่สุดอาจลดลงจนถึงศูนย์
สภาวะต่างๆ ที่การอุดตันอาจเกิดขึ้นในท่อสารละลายและสรุปว่าแม้ว่าสามารถออกแบบระบบสารละลายเพื่อจำกัดการเกิดการอุดตันได้ แต่ก็ไม่สามารถกำจัดความเสี่ยงจากการอุดตันได้ทั้งหมด สาเหตุทั่วไปบางประการคือ
- การทำงานของท่อที่มีความเร็วต่ำกว่าความเร็วที่สำคัญหรือมีความเข้มข้นของสารแข็งสูงเกินการออกแบบ เช่น ความเร็วต่ำกว่าความเร็วที่อนุภาคในสารละลายตกตะกอน
- ขยะขนาดใหญ่ เช่น ชิ้นส่วนยางขนาดใหญ่จากสายพานลำเลียงหรือโลหะที่ไม่ต้องการ
- การเริ่มและหยุดท่อ
- การยุบตัวของผนังท่อ
- การลดความเร็วปั๊มลงต่ำกว่าระดับที่ทำให้อนุภาคตกตะกอนในท่อ
- การปิดวาล์วทั้งขาเข้าและขาออกของปั๊มโดยไม่ได้ตั้งใจ ทำให้การไหลทั้งหมดถูกบล็อก
คำแนะนำในการออกแบบเพื่อป้องกันการอุดตัน เมื่อเกิดการอุดตัน จะมีอันตรายทันทีที่ปั๊มสารละลายจะทำงานที่การไหลต่ำหรือไม่มีการไหล
อันตรายจากปั๊มสารละลายแบบหมุนเหวี่ยงในสภาวะการไหลต่ำ ปั๊มสารละลายแบบหมุนเหวี่ยงมักถูกผลิตจากการหล่อและมีการเคลือบด้วยโลหะแข็ง (ซึ่งมีความทนทานต่อการแตกหักต่ำ) หรือยาง ปั๊มที่มีการเคลือบจะมีเคสภายนอกที่มีความทนทานซึ่งรองรับแรงดันภายในปั๊มรวมถึงแรงจากท่อ เคสภายนอกจะถูกยึดด้วยนอตตามแนวเชื่อมตั้งตรง ปั๊มที่มีการเคลือบจึงทนทานต่อแรงดันได้ดีกว่าเนื่องจากความแข็งแรงของมันไม่ได้รับผลกระทบจากการสึกหรอจากอนุภาคของสารละลายหรือขึ้นอยู่กับวัสดุเคลือบเพราะเคสภายนอกไม่จำเป็นต้องมีการอนุญาตความหนาของการสึกหรอหรือการกัดกร่อน
ข้อมูลที่ครบถ้วนเกี่ยวกับการระเบิดของปั๊มค่อนข้างยากที่จะหาได้ อย่างไรก็ตาม ผลกระทบจากการระเบิดนอกจากความเสียหายที่เห็นได้ชัดต่อทรัพย์สินและการสูญเสียการผลิต ยังอาจนำไปสู่การบาดเจ็บและอาจถึงแก่ชีวิตได้ เนื่องจากพลังงานจำนวนมากของเครื่องขับเคลื่อนจะถูกนำไปทำให้น้ำในปั๊มร้อนขึ้นจนกลายเป็นไอน้ำเมื่ออุณหภูมิสูงถึง 100°C ความดันจะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว ซึ่งอาจทำให้ปั๊มและ/หรือเคสของปั๊มแตก การปลดปล่อยพลังงานอย่างกะทันหันระหว่างการแตกของนอตหรือเคสอาจทำให้เกิดชิ้นส่วนที่สามารถถูกขว้างไปไกลถึง 100 เมตร
การทดสอบเกี่ยวกับการเพิ่มอุณหภูมิและความดันในปั๊มที่มีการไหลเป็นศูนย์ได้รับการทดสอบในปั๊มขนาด 8/6 ที่มีการปิดช่องทางเข้าและออก และเติมน้ำครึ่งหนึ่งในปั๊ม (ที่ความดันบรรยากาศ) แล้วทำงานที่ 900 รอบ/นาที ผลการทดสอบแสดงให้เห็นว่าอุณหภูมิสุดท้ายที่ได้คือประมาณ 200°C โดยที่ความดันอยู่ที่ 2,100 kPa ใช้เวลาโดยประมาณ 45 นาที โดยในช่วง 25 นาทีแรกอุณหภูมิยังต่ำกว่า 100°C
การคำนวณจริงของการเพิ่มขึ้นของความดันต้องพิจารณาคุณสมบัติของของเหลว เช่น ความจุความร้อนและการเปลี่ยนแปลงของความดันไอน้ำตามอุณหภูมิ
ปั๊มสลัดจ์มีอยู่ 3 ประเภทหลัก ได้แก่
- ปั๊มสลัดรีแนวนอน (Horizontal Slurry Pumps) – ปั๊มสลัดจ์ประเภทนี้มักติดตั้งบนพื้นและเป็นปั๊มที่ใช้กันมากที่สุดในหลายๆ การใช้งาน เช่น การขับเคลื่อนด้วยมอเตอร์ไฟฟ้าหรือเครื่องยนต์ดีเซล
- ปั๊มสลัดจ์แนวตั้ง (Vertical Slurry Pumps)
- ปั๊มสลัดจ์แบบจม (Submersible Slurry Pumps)
แต่ละประเภทมีการออกแบบใบพัดและโครงสร้างที่แตกต่างกันเพื่อให้เหมาะสมกับประสิทธิภาพที่ต้องการในแต่ละประเภทการใช้งาน
ปั๊มสลัดจ์แนวตั้ง (Vertical Slurry Pumps)
ปั๊มสลัดรีแนวตั้งถูกออกแบบมาเพื่อใช้งานในสถานการณ์ที่มีความชื้นบางส่วน เช่น ในบ่อน้ำหรือลานน้ำ (sump) โดยที่ตัวปั๊มจะอยู่ใต้น้ำตลอดเวลา ในขณะที่มอเตอร์หรือเครื่องยนต์จะอยู่เหนือผิวน้ำ
คุณสมบัติและข้อดีของปั๊มสลัดจ์แนวตั้ง
- เหมาะสำหรับพื้นที่จำกัด: ปั๊มแนวตั้งมักถูกใช้ในสถานที่ที่มีพื้นที่จำกัดหรือพื้นที่ที่มีระดับน้ำสูง เช่น บ่อน้ำที่มีการขุดลอกหรือการเก็บน้ำ
- การใช้งานใต้น้ำ: เนื่องจากตัวปั๊มตั้งอยู่ใต้ผิวน้ำ ปั๊มนี้จึงสามารถสูบของเหลวที่มีความหนืดหรือมีอนุภาคแข็งอยู่ในน้ำได้อย่างมีประสิทธิภาพ โดยไม่ต้องใช้พื้นที่มาก
- ประสิทธิภาพในการขนส่งของเหลว: การออกแบบที่ให้ตัวปั๊มอยู่ใต้น้ำช่วยให้การขนส่งของเหลวสามารถทำได้ต่อเนื่องและลดการเสียดสีจากการสูบของเหลวที่มีอนุภาคแข็ง
การใช้งาน
- การขุดลอก ปั๊มสลัดจ์แนวตั้งมักใช้ในโครงการขุดลอก เพื่อขนส่งตะกอนและของเหลวที่มีสารแข็งจากบริเวณใต้น้ำ
- การจัดการน้ำในบ่อน้ำ ปั๊มเหล่านี้เหมาะสำหรับการใช้งานในบ่อน้ำขนาดใหญ่หรือในพื้นที่ที่น้ำขัง
- การบำบัดน้ำเสีย ใช้ในการสูบตะกอนและของเหลวในกระบวนการบำบัดน้ำเสียในพื้นที่ที่มีน้ำขังหรือลานน้ำ
ข้อดี
- ประหยัดพื้นที่ เนื่องจากการออกแบบที่เป็นแนวตั้ง ทำให้สามารถติดตั้งในพื้นที่ที่จำกัดได้
- ทนทานต่อสภาพแวดล้อม การออกแบบที่ให้ปั๊มอยู่ใต้น้ำช่วยลดการสัมผัสกับอากาศและสภาพแวดล้อมที่อาจทำให้ส่วนประกอบของปั๊มสึกหรอ
ข้อเสีย
- การบำรุงรักษายาก: เนื่องจากปั๊มอยู่ใต้น้ำ การบำรุงรักษาอาจทำได้ยากขึ้นเมื่อเทียบกับปั๊มประเภทอื่นๆ
- การติดตั้ง: ปั๊มนี้ต้องการการติดตั้งที่ถูกต้องและระมัดระวัง เนื่องจากต้องทำงานในสภาพแวดล้อมที่อาจมีการเปลี่ยนแปลงระดับน้ำ
ปั๊มสลัดจ์แนวตั้งจึงเป็นตัวเลือกที่ยอดเยี่ยมสำหรับงานที่ต้องการการขนส่งของเหลวและสลัดจ์ในสภาพแวดล้อมที่มีน้ำขังหรือพื้นที่จำกัด
ปั๊มสลัดจ์แบบจม (Submersible Slurry Pumps)
ปั๊มสลัดจ์แบบจมทั้งหมดทำงานใต้น้ำโดยตรง โดยการทำงานจะอยู่ในสลัดจ์ (slurries) โดยไม่มีโครงสร้างสนับสนุนเพิ่มเติม ทำให้การติดตั้งสะดวกและง่ายดาย
คุณสมบัติและข้อดีของปั๊มสลัดจ์แบบจม
- การทำงานใต้น้ำทั้งหมด ปั๊มสลัดจ์แบบจมสามารถทำงานในน้ำและสลัดรีที่มีความหนืดได้โดยไม่ต้องการโครงสร้างเพิ่มเติม ทำให้เป็นทางเลือกที่ดีสำหรับงานที่มีสภาพแวดล้อมใต้น้ำ
- การติดตั้งที่ง่าย ด้วยการออกแบบที่ทำให้สามารถติดตั้งและใช้งานได้ในพื้นที่ใต้น้ำ จึงไม่ต้องการโครงสร้างเสริมเพิ่มเติม ทำให้การติดตั้งสะดวกและรวดเร็ว
- ความทนทาน ปั๊มนี้สร้างจากวัสดุที่ทนทานต่อการกัดกร่อนและการสึกหรอ ซึ่งเหมาะสำหรับการใช้งานในสภาพแวดล้อมที่ท้าทาย เช่น การขุดลอกหรือลำเลียงสลัดจ์ที่มีความหนืดสูง
- ลดความเสี่ยงจากการเสียหาย การทำงานใต้น้ำช่วยลดความเสี่ยงของปั๊มจากอันตรายภายนอก เช่น ฝุ่นหรือมลพิษในอากาศ ที่อาจทำให้ส่วนประกอบปั๊มเสียหาย
การใช้งาน
- การขุดลอก ปั๊มสลัดจ์แบบจมมักใช้ในการขุดลอกหรือการกู้คืนตะกอนจากน้ำที่มีสารแข็ง
- การบำบัดน้ำเสีย ใช้ในงานบำบัดน้ำเสียที่ต้องการการสูบตะกอนหรือของเหลวหนืดในพื้นที่ที่มีน้ำขัง
- การจัดการสารที่มีความหนืด ปั๊มเหล่านี้เหมาะสำหรับการสูบสารที่มีความหนืดสูง เช่น สลัดรีที่ประกอบด้วยสารแข็งจากกระบวนการอุตสาหกรรมต่างๆ
- อุตสาหกรรมก่อสร้าง ใช้ในงานดูดน้ำจากบ่อน้ำหรือที่ที่มีการเก็บน้ำหรือของเหลวหนืดจากกิจกรรมการขุดเจาะ
ข้อดี
- ไม่ต้องใช้โครงสร้างเพิ่มเติม ปั๊มสามารถทำงานได้โดยตรงในสภาพแวดล้อมใต้น้ำ ทำให้ลดความซับซ้อนในการติดตั้ง
- ทนทานต่อการกัดกร่อน ตัวปั๊มถูกออกแบบให้ทนทานต่อการกัดกร่อนและสึกหรอ ซึ่งทำให้สามารถใช้งานในสภาพแวดล้อมที่ยากลำบากได้
- ประสิทธิภาพในการใช้งานสูง สามารถสูบของเหลวหนืดที่มีอนุภาคแข็งได้อย่างมีประสิทธิภาพ
ข้อเสีย
- บำรุงรักษายาก เนื่องจากปั๊มทำงานในสภาพแวดล้อมใต้น้ำ การบำรุงรักษาอาจจะยากและต้องใช้อุปกรณ์พิเศษในการเข้าถึงปั๊ม
- อายุการใช้งานที่สั้นกว่า การใช้งานในสภาพแวดล้อมที่มีสารกัดกร่อนหรือสารแข็งอาจทำให้ส่วนประกอบต่างๆ สึกหรอได้เร็วขึ้น
ปั๊มสลัดจ์แบบจมจึงเป็นทางเลือกที่ดีสำหรับงานที่ต้องการการสูบของเหลวหนืดหรือสลัดรีในพื้นที่ที่ไม่สามารถเข้าถึงได้ง่ายหรือในสถานการณ์ที่ต้องทำงานใต้น้ำโดยตรง
การใช้งานของปั๊มสารละลาย (Applications of Slurry Pumps)
อุตสาหกรรมเหมืองแร่ (Mining Industry)
ปั๊มสารละลายมีความสำคัญอย่างยิ่งในอุตสาหกรรมเหมืองแร่ โดยใช้ในการจัดการกับของผสมที่มีความหนาแน่นสูงและมีความกัดกร่อน เช่น น้ำผสมกับแร่ หางแร่ และเศษวัสดุจากกระบวนการขุดเจาะ
การใช้งาน
- การขนส่งแร่ (Ore Transport) ใช้ขนแร่จากจุดขุดเจาะไปยังโรงงานแปรรูป โดยต้องเคลื่อนย้ายสารละลายที่มีความกัดกร่อนสูงในระยะทางไกล
- การจัดการหางแร่ (Tailings Management) หลังสกัดแร่มีค่าแล้ว หางแร่ต้องถูกขนส่งไปยังพื้นที่ทิ้ง ปั๊มสารละลายช่วยให้การจัดการหางแร่ปลอดภัยและมีประสิทธิภาพ
- การระบายน้ำ (Dewatering) ปั๊มสารละลายแบบจุ่มน้ำใช้ในการสูบน้ำออกจากบ่อเหมือง เพื่อให้พื้นที่ทำงานแห้งและปลอดภัย
- การแปรรูปแร่ (Processing) ช่วยเคลื่อนย้ายสารละลายผ่านกระบวนการต่าง ๆ เช่น บด ลอยแร่ และทำให้เข้มข้น
อุตสาหกรรมก่อสร้าง (Construction Industry)
ในงานก่อสร้าง ปั๊มสารละลายมีบทบาทสำคัญในการจัดการกับสารละลายที่เกิดขึ้นจากกระบวนการต่าง ๆ เพื่อให้งานเดินหน้าได้อย่างต่อเนื่อง
การใช้งาน
- การขุดอุโมงค์ (Tunneling) ปั๊มช่วยขนย้ายโคลนที่เกิดจากเครื่องเจาะอุโมงค์ เพื่อให้พื้นที่ขุดโล่งพร้อมทำงานต่อเนื่อง
- การเจาะฐานราก (Foundation Drilling) ปั๊มช่วยควบคุมโคลนในหลุมเจาะ เพื่อให้หลุมมั่นคงและปลอดเศษวัสดุ
- การกำจัดตะกอน (Sediment Removal) ปั๊มช่วยดูดตะกอนหรือเศษวัสดุออกจากไซต์งาน สร้างความสะอาดและเพิ่มประสิทธิภาพการทำงาน
- การผสมคอนกรีต (Concrete Mixing) ปั๊มบางรุ่นสามารถใช้ผสมและลำเลียงคอนกรีตผสมสารละลายได้อย่างมีประสิทธิภาพ
งานขุดลอก (Dredging)
งานขุดลอกเป็นหนึ่งในงานหลักของปั๊มสารละลาย โดยเฉพาะรุ่นแบบจุ่มน้ำ ซึ่งใช้ในการกำจัดตะกอนจากก้นแหล่งน้ำ เพื่อรักษาสภาพแวดล้อมและการเดินเรือ
การใช้งาน
- บำรุงท่าเรือและท่าเทียบเรือ (Harbor and Port Maintenance) ปั๊มใช้ดูดตะกอนออกจากท่าเรือเพื่อให้เรือเดินทางได้อย่างปลอดภัย
- ขุดลอกร่องน้ำในแม่น้ำและคลอง (River and Canal Dredging) ป้องกันน้ำท่วมและรักษาการไหลของน้ำ
- ถมทะเลหรือเพิ่มพื้นที่ดิน (Land Reclamation) ปั๊มลำเลียงตะกอนเพื่อสร้างแผ่นดินใหม่
- ขุดลอกเชิงสิ่งแวดล้อม (Environmental Dredging) ใช้กำจัดตะกอนปนเปื้อนสารพิษ เพื่อฟื้นฟูระบบนิเวศน์
การบำบัดน้ำเสีย (Wastewater Treatment)
ในโรงบำบัดน้ำเสีย ปั๊มสารละลายเป็นหัวใจสำคัญในการขนส่งตะกอนข้นและของเหลวหนืด เพื่อประสิทธิภาพการบำบัดที่สูงสุด
การใช้งาน
- การขนส่งตะกอน (Sludge Transport) ปั๊มเคลื่อนย้ายตะกอนจากขั้นตอนหนึ่งไปยังอีกขั้นหนึ่งในกระบวนการบำบัด
- การทำให้เข้มข้นและแยกน้ำ (Thickening and Dewatering) ช่วยลดปริมาณน้ำในตะกอน เพื่อลดปริมาณของเสีย
- การเติมอากาศ (Aeration) ปั๊มช่วยผสมอากาศเข้าตะกอน เพื่อเร่งการย่อยสลายของอินทรียวัตถุ
- การจ่ายสารเคมี (Chemical Dosing) ใช้ในการจ่ายสารเคมีที่ใช้ในกระบวนการบำบัดอย่างแม่นยำ
การใช้งานในอุตสาหกรรมอื่นๆ (Other Industrial Applications)
ปั๊มสารละลายยังถูกใช้ในหลายอุตสาหกรรมอื่น ๆ ที่ต้องจัดการกับของเหลวที่มีอนุภาคหรือความหนืดสูง
การใช้งาน
- การแปรรูปสารเคมี (Chemical Processing) ขนส่งสารละลายที่กัดกร่อนและขัดสีในอุตสาหกรรมเคมี
- อุตสาหกรรมอาหารและเครื่องดื่ม (Food and Beverage) ขนส่งสารละลายอาหาร เช่น เนื้อผลไม้เข้มข้น หรือของเหลวหนืดอื่น ๆ
- การผลิตพลังงาน (Power Generation) ขนส่งเถ้าถ่านหินจากหม้อไอน้ำในโรงไฟฟ้า
- อุตสาหกรรมเยื่อและกระดาษ (Pulp and Paper) ขนส่งเยื่อไม้และเยื่อกระดาษตลอดกระบวนการผลิต
การดูแลและแก้ไขปัญหา (Tips for Maintenance and Troubleshooting)
การดูแลรักษาอย่างสม่ำเสมอและการตรวจสอบปัญหาอย่างทันท่วงทีเป็นสิ่งสำคัญในการรักษาสภาพปั๊มให้พร้อมใช้งานเสมอ โดยเฉพาะปั๊มแบบจุ่มน้ำหรือปั๊มตะกอน (Sludge pumps)ง
- ตรวจสอบเป็นประจำ (Regular Inspections)
ตรวจดูสภาพความสึกหรอ การกัดกร่อน และการรั่วซึมของปั๊ม เพื่อป้องกันปัญหาใหญ่ในอนาคต - หล่อลื่นอย่างเหมาะสม (Proper Lubrication)
ปฏิบัติตามคู่มือของผู้ผลิตในเรื่องการหล่อลื่นส่วนที่เคลื่อนไหว เพื่อลดการเสียดสี - ติดตามประสิทธิภาพ (Monitor Performance)
ตรวจสอบค่าต่าง ๆ เช่น อัตราการไหล และแรงดัน หากมีความผิดปกติอาจบ่งชี้ว่าปั๊มมีปัญหา - เปลี่ยนอะไหล่ที่สึกหรอ (Replace Worn Parts)
เปลี่ยนใบพัด (Impeller) ซับใน (Liner) หรือซีลที่เสื่อมสภาพอย่างสม่ำเสมอ - การฝึกอบรมและความปลอดภัย (Training and Safety)
ให้พนักงานเข้าใจวิธีใช้ปั๊มอย่างถูกต้องและปลอดภัย ซึ่งจะช่วยป้องกันอุบัติเหตุและยืดอายุการใช้งานของปั๊ม