ปัญหาหลักของปั๊มในโรงงานอาหารและแนวทางแก้ไข
บทความนี้เป็นส่วนหนึ่งของหนังสือปั๊มสำหรับอุตสาหกรรมอาหารและยา (ดูตัวอย่างหนังสือ)
ปั๊ม เป็นอุปกรณ์ที่สำคัญและจำเป็นสำหรับอุตสาหกรรมอาหาร โดยเฉพาะอาหารเหลว เช่น ผลิตภัณฑ์นม (dairy product) เครื่องดื่ม โดยบทความนี้จะช่วยให้วิศวกร นายช่างในอุตสาหกรรมอาหารวิเคราะห์ปัญหา สาเหตุ และเสนอแนวทางในการแก้ปัญหา ที่มักพบในการติดตั้งและใช้งานปั๊ม
ในระบบการผลิตอาหารที่มีการใช้ปั๊มมาเกี่ยวข้อง ปั๊มมักจะถูกกล่าวหาว่าเป็นต้นเหตุของปัญหา แท้จริงแล้วปัญหาอาจไม่เกี่ยวข้องกับปั๊ม แต่อาจจะเกิดขึ้นเนื่องจาก ขาดการควบคุมชนิดหรือคุณสมบัติของของเหลวที่ต้องการปั๊ม เช่น ของเหลวหนืดมากเกินไป มีของแข็งปนมากไป มีอากาศปน หรืออาจเนื่องจากการปรับเปลี่ยนความต้องการในการผลิต เช่น การปรับเพิ่ม / ลดอุณหภูมิ ซึ่งทำให้ปั๊มไม่สามารถที่จะทำงานได้ตามปกติ
เมื่อพบปัญหาก่อนที่จะวิเคราะห์ถึงสาเหตุ เราจำเป็นอย่างยิ่งที่จะต้องรวบรวมข้อมูลของกระบวนการให้ได้มากที่สุด ซึ่งข้อมูลที่ควรจะรวบรวมมีดังต่อไปนี้
ปัญหาที่พบทั่วไปอาจเนื่องมาจาก
1. อัตราการไหลลดลง (Loss of Flow)
สาเหตุเบื้องต้นซึ่งมักถูกมองข้ามอาจเนื่องมาจาก การหมุนของเพลาที่ผิดทิศทาง หรืออาจเนื่องจากความดันขาออกมากเกินไป นอกจากนี้อาจเกิดจากการเปลี่ยนความหนืดของอาหารเหลวที่ต้องการปั๊ม
2. สูญเสียแรงดูด (Loss of Suction)
การสูญเสียแรงดูด อาจเป็นเพียงปัญหาเล็กน้อย ที่ส่งผลกระทบระยะสั้น หรืออาจจะมากพอที่ทำให้เกิดปัญหาใหญ่กับปั๊มได้ การสูญเสียแรงดูด หมายความว่า ของเหลวไม่ถูกส่งเข้าไปในตัวปั๊ม หรือส่งไปไม่เพียงพอ ทำให้ความดันไม่สูงพอที่จะให้ของเหลวถูกปั๊มในสถานะที่เป็นของไหล (Fluid State) การสูญเสียแรงดูด อาจแปลความได้ว่าเป็นการสูญเสียความสามารถที่จะเติมของเหลวที่จะปั๊มในท่อให้เต็ม (Priming) หรือปัญหาที่เกี่ยวข้องกับกาซที่เป็นส่วนประกอบของของไหล
Cavitation มีสาเหตุมาจาก ความดันขาเข้าไม่เพียงพอ อาจเนื่องมาจากหลายสาเหตุ เช่น ความหนืดของของเหลวสูงเกินไป ความเร็วของปั๊มสูงเกินไป หรืออาจเนื่องมาจาก ความสกปรก ชิ้นอาหาร หรือมีวัสดุปลอมปนที่ลอยอยู่ในของไหล ไปอุดตันตะแกรงกรองขาเข้า ซึ่งไปขัดขวางช่องทางขาเข้า
ถ้าของไหลมีอุณหภูมิต่ำกว่าอุณหภูมิที่ออกแบบไว้ จะทำให้ของเหลวมีความหนืดสูงมาก จนเกิดแรงเสียดทานที่มากเกินและทำให้สูญเสียความดันในระบบท่อขาเข้า Cavitation มักจะเกิดขึ้นพร้อมกับการเกิดเสียงดัง การสั่นสะเทือน การกระตุกของความดันขาออกเพิ่มขึ้น ถ้าปล่อยให้เกิด Cavitation เป็นเวลานาน จะทำให้เกิดความเสียหายกับส่วนประกอบของปั๊ม หรือเกิดรูรั่วขึ้นได้
กาซในท่อขาเข้า มีผลกระทบกับการทำงานของปั๊ม และทำให้เกิดอาการ เหมือน Cavitation ซึ่งเกิดขึ้นได้ภายใต้สภาวะต่าง ๆ เช่น การที่ปั๊มทำงานในภาวะที่ความดันขาเข้าต่ำกว่าความดันบรรยากาศ ซึ่งอากาศดูดเข้าไปในท่อได้ทางข้อต่อที่หลวม รอยรั่วของก้านวาล์วขาเข้า หรือทางรูรั่วของรอยต่อประเก็นในระบบท่อ
สำหรับระบบที่มีการนำปั๊มของเหลวแบบวนกลับมาใช้ใหม่ เช่น ระบบหล่อลื่น สารหล่อลื่นที่ถูกปั๊มมาวนที่ถังเก็บอย่างต่อเนื่อง ถ้าถังเก็บและท่อนำกลับออกแบบตำแหน่งและขนาดไม่ถูกต้อง จะทำให้อากาศไปรวมตัวกับสารหล่อลื่นได้ง่ายและถูกดูดเข้าไปทางขาเข้า ดังนั้นจึงต้องมั่นใจว่า ระดับของของเหลวที่ถังเก็บไม่ต่ำกว่าระดับต่ำสุดขณะทำงาน การไหลกลับไปยังถังส่ง ควรจะหยุดเมื่อระดับของเหลวต่ำกว่าระดับต่ำสุดที่ตั้งไว้
3. ความดันขาออกต่ำ (Low Discharge Pressure)
ความดันขาออกของปั๊ม เกิดจากสาเหตุเดียวคือ แรงต้านของปั๊มต่อการไหลซึ่งเกิดจากปั๊ม ทำให้ไม่สามารถให้อัตราการไหลที่ต้องการ หรืออาจเนื่องมาจากการไหลถูกขัดขวางก่อนจะเข้าปั๊ม ทำให้เกิด Cavitation โดยทั่วไปการเกิดจะเกิดพร้อมเสียงและการสั่นสะเทือน เมื่อปั๊มไม่สามารถทำอัตราการไหลได้ อาจทำให้ปั๊มพังหรือชิ้นส่วนภายในเสียหาย หรือของเหลวที่ปั๊มไหลออกช่องทางอื่น ที่ไม่ใช่ช่องทางที่ระบบต้องการให้ไหลออก
4. เกิดเสียงดังหรือแรงสั่นสะเทือนมากเกินไป (Noise and Vibration)
การเกิดเสียงดังหรือแรงสั่นสะเทือนมากเกินไป เป็นอาการที่แสดงว่า มีการเกิด Cavitation หรือการเสียหายเชิงกลของชิ้นส่วนในปั๊ม หรือปั๊มหมุนผิดทิศ หรือมีสิ่งปลอมปนรบกวนอยู่ในระบบ หากพบว่าความดันขาออกเปลี่ยนแปลงแบบขึ้น ๆ ลง ด้วยสาเหตุสำคัญของปัญหาน่าจะเกิดจาก Cavitation ส่วนสาเหตุทางกลของการเกิดเสียงและการสั่นสะเทือนอาจเนื่องมาจากการประกอบเพลาผิด เกิดการหลวมของตัวยึดหรือชิ้นส่วนต่าง ๆ ภายในปั๊ม การสึกหรอของต้นกำลังขับและรองลื่น (Bearing) หรือ เสียงจากวาล์ว โดยเฉพาะอย่างยิ่งในทางขาออกของปั๊ม อาจจะเกิดการสั่น ซึ่งเกิดจากความดันขณะทำงาน อัตราการไหล และการออกแบบวาล์วที่เหมาะสม การตั้งค่าใหม่ หรือการเปลี่ยนแปลงส่วนประกอบภายในของวาล์วจะช่วยแก้ปัญหานี้ได้
5. ปั๊มใช้พลังงานมากเกินไป
การใช้พลังงานมากเกินไป อาจเกิดเนื่องจากปัญหาทางกลหรือปัญหาด้านไฮโดรลิค ปัญหาทางกล ได้แก่ ความหนืดของของเหลวมากเกินไป ทำให้หนักมากเกินไป
6. อะไหล่ปั๊มสึกหรอเร็วเกินไป
อาจเนื่องมาจากการขัดสีจากของไหล การกัดกร่อนทางเคมี ความเสียหายของรองลื่นที่หนุนเพลา (Bearing Failure) การใช้งานปั๊มเกินกำลัง การใช้งานปั๊มในสภาพไม่เหมาะสม เช่น การเกิด Cavitation ความดันสูงเกิน อุณหภูมิสูง วิธีแก้ไข ควรหลีกเลี่ยงการใช้วัสดุที่กัดกร่อนปั๊ม ควรใช้ตัวกรองเข้าช่วยกรอง (Strainer and Filter) และในบางครั้งการตรวจดูสภาพภายในปั๊มตามระยะเวลาอาจไม่เพียงพอ หากการสึกกร่อนของปั๊มเร็วเกิน ควรสืบหาสาเหตุจากเหตุการณ์ที่เกิดขึ้นในช่วงเวลาที่มีปัญหา
7. การรั่วของซีล
Mechanical Seal ที่ติดอยู่กับ Centrifugal Pump, Rotary Lobe Pump และ Liquid Ring Pump อาจจะเป็นจุดอ่อนที่ทำให้เกิดการรั่วของปั๊ม ดังนั้นจึงควรจะระมัดระวังดูแลเป็นพิเศษ เพื่อให้แน่ใจว่าได้เลือกซีลที่เหมาะสมสำหรับการใช้งาน นอกจากนี้ การรั่วของซีลอาจจะมีสาเหตุมาจาก Cavitation ของปั๊ม ความดันขาออกที่สูงเกิน หรือปล่อยให้ปั๊มเดินเปล่า (Run Dry) หรืออาจเกิดจากการมีของแข็งที่ไม่เหมาะสมหลุดเข้าไปในของเหลวที่กำลังปั๊ม
แหล่งข้อมูลอ้างอิง
Alfa Laval (Thailand) Co., Ltd.
จากหนังสือปั๊มสำหรับอุตสาหกรรมอาหารและยา , บริษัท ฟูด เน็ทเวิร์ค โซลูชั่น จำกัด, พิมพ์ครั้งที่ 1 (2551) หน้า 120