ปั๊มหอยโข่งต่อขนาน: ทำไมอัตราการไหลไม่เพิ่มเป็น 2 เท่า

สถานการณ์ที่พบบ่อยคือ ไลน์ต้องการน้ำเพิ่ม โรงงานจึงติดตั้งปั๊มตัวที่ 2 ที่เหมือนตัวแรกทุกอย่าง แล้วต่อเข้ากับท่อจ่ายรวมเดียวกัน ทุกคนคาดว่าปั๊ม 2 ตัวต้องได้น้ำ 2 เท่า แต่ในตัวอย่างคำนวณด้านล่าง การเพิ่มปั๊มตัวที่ 2 ทำให้อัตราการไหลรวมเพิ่มขึ้นเพียงประมาณ 26.5% เท่านั้น ซึ่งไม่ได้แปลว่าปั๊มเสีย แต่เป็นผลจากการทำงานร่วมกันของปั๊มกับระบบท่อ

คำตอบสั้น ๆ คือ ปั๊มหอยโข่งเหมือนกัน 2 ตัวต่อขนานกัน ไม่จำเป็นต้องให้อัตราการไหลเป็น 2 เท่าของปั๊มตัวเดียวในระบบเดิม การเดินปั๊มแบบขนาน (parallel operation) คือการต่อปั๊มหลายตัวเข้ากับท่อจ่ายรวมเดียวกัน เพื่อแบ่งกันส่งอัตราการไหลที่ต้องการ อัตราการไหลจริงถูกกำหนดโดยจุดที่เส้นโค้งรวมของปั๊มตัดกับเส้นโค้งระบบ ถ้าระบบต้องการเฮดเพิ่มขึ้นเมื่ออัตราการไหลสูงขึ้น ปั๊มแต่ละตัวจะถูกดันกลับไปทำงานที่จุดสูงขึ้นบนเส้นโค้งของมัน จึงส่งน้ำได้น้อยกว่าตอนเดินตัวเดียว

บทความนี้อธิบายเหตุผลที่โรงงานเดินปั๊มขนาน ตัวอย่างคำนวณพร้อมตัวเลข และ 4 เรื่องที่ต้องเช็ก ได้แก่ ท่อรวม ปั๊มที่ไม่เหมือนกัน NPSH หลังปั๊มตัวหนึ่งหยุด และเช็ควาล์ว ท้ายบทความมีเช็กลิสต์ คำถามที่ส่งให้ซัพพลายเออร์ และข้อจำกัดของวิธีนี้ ถ้าคุณต้องอ่านเอกสารปั๊มจากญี่ปุ่น ตารางศัพท์ด้านล่างจะช่วยได้

ศัพท์ที่จะเจอในเอกสารปั๊มภาษาญี่ปุ่น

Datasheet เส้นโค้งปั๊ม และ P&ID (แผนผังท่อและเครื่องวัด) ของญี่ปุ่น ใช้ศัพท์ในตารางนี้สำหรับเรื่องในบทความนี้

ภาษาญี่ปุ่น	คำอ่าน (โรมัน)	ภาษาไทย / อังกฤษ
並列運転	heiretsu unten	การเดินปั๊มแบบขนาน (parallel operation)
直列運転	chokuretsu unten	การเดินปั๊มแบบอนุกรม (series operation)
全揚程	zen-yotei	เฮดรวม (total head, H)
吐出量	toshutsu-ryo	อัตราการไหล (flow rate, Q)
抵抗曲線	teiko kyokusen	เส้นโค้งระบบ (system curve)
運転点	unten-ten	จุดทำงาน (operating point / duty point)
締切運転	shimekiri unten	การเดินปั๊มแบบ shut-off (เดินโดยไม่มีการไหล)
逆止弁	gyakushi-ben	เช็ควาล์ว (check valve)
軸動力	jiku doryoku	กำลังเพลา (shaft power)
必要NPSH	hitsuyo NPSH	NPSH ที่ปั๊มต้องการ (NPSHr)
台数制御	daisu seigyo	การควบคุมจำนวนปั๊ม (pump staging)

สารบัญ

1. ทำไมต้องเดินปั๊มหอยโข่งแบบขนาน?
2. หาอัตราการไหลจริงอย่างไร: เส้นโค้งรวมเทียบกับเส้นโค้งระบบ
3. 4 เรื่องที่ต้องเช็กก่อนเดินปั๊มแบบขนาน
4. นำไปใช้ได้ทันที: เช็กลิสต์ก่อนเพิ่มปั๊มแบบขนาน
5. คำถามที่ส่งให้ซัพพลายเออร์ปั๊มหรือทีมวิศวกรรมฝั่งญี่ปุ่น
6. ข้อจำกัดของบทความนี้
7. คำถามที่พบบ่อย (FAQ)
8. แหล่งอ้างอิง

ทำไมต้องเดินปั๊มหอยโข่งแบบขนาน?

โรงงานเลือกเดินปั๊มขนานเมื่อปั๊มตัวเดียวส่งน้ำได้ไม่พอ หรือเมื่อต้องการสลับจำนวนปั๊มที่เดินตามความต้องการใช้น้ำ ปั๊มทุกตัวทำงานที่เฮดเดียวกัน และอัตราการไหลที่แต่ละตัวส่งได้ที่เฮดนั้นจะถูกนำมารวมกัน การเดินขนานไม่ได้บวกเฮดเหมือนการต่อแบบอนุกรม

แบบอนุกรม ให้บวกเฮดของปั๊มแต่ละตัวที่อัตราการไหลเท่ากัน แบบขนาน ให้บวกอัตราการไหลของปั๊มแต่ละตัวที่เฮดเท่ากัน หลักจำที่ว่า "เฮดไม่พอ ใช้อนุกรม ไหลไม่พอ ใช้ขนาน" ใช้เป็นจุดเริ่มต้นได้ แต่ทั้งสองแบบ อัตราการไหลและเฮดสุดท้ายยังขึ้นกับระบบที่ปั๊มต่ออยู่

ช่วงที่ใช้น้ำน้อยเดิน 1 ตัว ช่วงที่ใช้น้ำมากเดิน 2 ตัว อาจเหมาะกว่าการเดินปั๊มตัวใหญ่ตัวเดียวพร้อมหรี่วาล์วตลอดเวลา แต่ประสิทธิภาพของปั๊มแต่ละตัวและวิธีควบคุมก็มีผล การเพิ่มจำนวนปั๊มอย่างเดียวจึงไม่รับประกันว่าจะประหยัดพลังงาน

ปั๊มตัวที่ 2 ยังใช้เป็นตัวสำรองเผื่อตัวแรกเสียได้ แบบสลับกันเดินทีละตัว (alternating duty) กับแบบเดินพร้อมกัน 2 ตัวเมื่อใช้น้ำสูงสุด (assisted duty) ต้องใช้ความสามารถของปั๊มต่างกัน ให้ตัดสินใจก่อนว่าต้องการน้ำเต็มปริมาณแม้ปั๊มหยุดไป 1 ตัว หรือยอมให้ปริมาณลดลงแต่ยังเดินต่อได้

รูปที่ 1: ปั๊มแต่ละตัวจ่ายผ่านท่อสาขาของตัวเอง ก่อนไปรวมที่ท่อรวม

ปั๊ม 2 ตัวแบ่งกันส่งน้ำ ลูกศรแสดงทิศทางการไหล ท่อสาขาแต่ละเส้นมีเช็ควาล์ว 1 ตัว เลื่อนซ้าย-ขวาเพื่อดูภาพทั้งหมด

สัญลักษณ์วาล์วแสดงเฉพาะตำแหน่งที่กันการไหลย้อน ไม่ได้ใส่วาล์วตัดแยกสำหรับซ่อมบำรุง เครื่องวัด และจุดเดรน

การต่อพื้นฐานคือ ติดเช็ควาล์วที่ด้านจ่ายของปั๊มแต่ละตัว แล้วให้ท่อสาขารวมกันที่ท่อรวมหลังเช็ควาล์ว ในโรงงานจริง รูปแบบท่อดูด ระดับของเหลวที่เปลี่ยนไป และความยาวท่อสาขา ก็มีผลต่อการแบ่งโหลดของปั๊มด้วย การวางปั๊ม 2 ตัวเคียงกันจึงไม่ได้แปลว่าบวกความสามารถของมันได้ตรง ๆ

หาอัตราการไหลจริงอย่างไร: เส้นโค้งรวมเทียบกับเส้นโค้งระบบ

ถ้าปั๊มเหมือนกัน 2 ตัว ที่เฮดหนึ่ง ๆ ปั๊มแต่ละตัวส่งน้ำเท่ากัน การสร้างเส้นโค้งรวมให้คูณอัตราการไหลด้วย 2 ที่ทุกเฮด แล้วลากเส้นเชื่อมจุดเหล่านั้น คำตอบที่ต้องการคือจุดตัดใหม่ระหว่างเส้นโค้งรวมกับเส้นโค้งระบบ ไม่ใช่การคูณอัตราการไหลของปั๊มตัวเดียวด้วย 2

ต่อไปนี้เป็นระบบสมมติเพื่อแสดงการคำนวณ เส้นโค้งปั๊มตัวเดียวคือ H = 40 − 0.005q² และเส้นโค้งระบบ (เฮดที่ระบบท่อต้องการ) คือ H = 10 + 0.005Q² โดย H มีหน่วยเป็นเมตร ส่วน q และ Q มีหน่วยเป็น m³/h แบบจำลองนี้ถูกทำให้ง่ายขึ้น โดยไม่คิดความต่างของการสูญเสียในท่อสาขาก่อนถึงจุดรวม

รูปที่ 2: บนเส้นโค้งระบบเดียวกัน ปั๊ม 1 ตัวได้ 54.77 m³/h และปั๊ม 2 ตัวได้ 69.28 m³/h

กราฟของแบบจำลองสมมติข้างต้น เส้นโค้งรวมของปั๊ม 2 ตัวขยายออกไปตามแกนอัตราการไหล และจุดทำงานเลื่อนไปตามเส้นโค้งระบบเส้นเดิม เลื่อนซ้าย-ขวาเพื่อดูภาพทั้งหมด

ค่าในกราฟเป็นจุดตัดของแบบจำลอง ไม่สามารถอ่านช่วงการไหลที่ยอมรับได้ กำลัง หรือ NPSH ของปั๊มจริงจากกราฟนี้

ปั๊ม 1 ตัวส่งน้ำได้ประมาณ 54.77 m³/h ส่วนปั๊ม 2 ตัวรวมกันส่งได้ประมาณ 69.28 m³/h เพิ่มขึ้นเพียงประมาณ 26.5% ปั๊มแต่ละตัวรับครึ่งหนึ่งของค่านี้ คือประมาณ 34.64 m³/h ซึ่งน้อยกว่าตอนเดินตัวเดียว ผลที่ได้น้อยเพราะเฮดที่ระบบต้องการเพิ่มขึ้นตามอัตราการไหล

ในตัวอย่างนี้ เฮดทำงานเพิ่มจาก 25 m ตอนเดินปั๊ม 1 ตัว เป็น 34 m ตอนเดิน 2 ตัว ตอนสร้างเส้นโค้งรวม เราบวกอัตราการไหล ไม่ได้บวกเฮด แต่นั่นไม่ได้แปลว่าเฮดทำงานจะคงที่ ยิ่งเส้นโค้งระบบชัน การเพิ่มปั๊มก็ยิ่งได้อัตราการไหลเพิ่มน้อยลง

ในการติดตั้งจริงยังมีการสูญเสียระหว่างหน้าแปลนด้านจ่ายของปั๊มแต่ละตัวกับท่อรวม ให้เปรียบเทียบปั๊มที่จุดต่อร่วมกัน ถ้าท่อสาขามีขนาด ความยาว หรือวาล์วต่างกัน ปั๊มรุ่นเดียวกันก็อาจแบ่งโหลดไม่เท่ากัน ตอนหาจุดทำงานจึงต้องรวมเส้นทางของท่อสาขาแต่ละเส้นเข้าไปด้วย

4 เรื่องที่ต้องเช็กก่อนเดินปั๊มแบบขนาน

1. ท่อรวมอาจต้องใช้ขนาดใหญ่ขึ้น

ท่อรวมหลังจุดรวมต้องรับอัตราการไหลรวมของทุกท่อสาขา จึงควรทบทวนขนาดท่อตามความจำเป็น การเดินขนานไม่ได้แปลว่าต้องเปลี่ยนเป็นท่อใหญ่เสมอไป ให้ตัดสินจากอัตราการไหลเป้าหมาย ความเผื่อของท่อเดิม และความดันตกกับความเร็วที่ยอมรับได้

ตัวอย่างเช่น ถ้าอัตราการไหลจริงเพิ่มเป็น 2 เท่าและท่อรวมมีขนาดเท่าเดิม ความเร็วเฉลี่ยจะเพิ่มเป็น 2 เท่า ในกรณีที่ถือว่าสัมประสิทธิ์การสูญเสียคงที่ เฮดที่สูญเสียเป็นสัดส่วนกับความเร็วยกกำลังสอง จึงเพิ่มเป็น 4 เท่า เมื่อออกแบบให้ไหลมากขึ้น ต้องระวังว่าการสูญเสียในท่อรวมจะเพิ่มขึ้นเร็ว

รูปที่ 3: เช็กพื้นที่หน้าตัดของท่อรวมก่อนเพิ่มอัตราการไหลเป็น 2 เท่า

การเปรียบเทียบเพื่อประกอบคำอธิบาย ที่ความยาวและเงื่อนไขเดียวกัน โดยให้สัมประสิทธิ์การสูญเสียคงที่ ต้องขยายท่อหรือไม่ ให้ตัดสินจากความดันตกที่ยอมรับได้และปัจจัยอื่น

ไหลเป็น 2 เท่า ขนาดท่อเท่าเดิมความเร็ว ×2 → เฮดสูญเสีย ×4 (สัมประสิทธิ์การสูญเสียคงที่)

ไหลเป็น 2 เท่า ความเร็วเท่าเดิมพื้นที่หน้าตัดที่ต้องการ ×2 → อัตราส่วนเส้นผ่านศูนย์กลางภายใน √2 ≈ 1.414

ภาพตัดแบบง่ายนี้แสดงความสัมพันธ์ของเส้นผ่านศูนย์กลางภายในกับอัตราการไหล ไม่ได้แสดงการกระจายความเร็วจริง ขนาดท่อตามชื่อ (nominal size) กับเส้นผ่านศูนย์กลางภายในจริงไม่เท่ากัน

ถ้าจะส่งน้ำเป็น 2 เท่าที่ความเร็วเท่าเดิม ต้องมีพื้นที่หน้าตัด 2 เท่า ซึ่งคือเส้นผ่านศูนย์กลางภายในประมาณ 1.414 เท่า ไม่ได้แปลว่าให้เพิ่มขนาดท่อตามชื่อเป็น 2 เท่า ให้เปรียบเทียบเส้นผ่านศูนย์กลางภายในจริง และอย่าเลือกขนาดท่อจากการคำนวณนี้อย่างเดียว ต้องรวมความยาว ความหยาบผิว ข้อต่อ วาล์ว และเงื่อนไขการติดตั้งด้วย

ถ้าขนาดท่อ ระดับเปิดวาล์ว และเงื่อนไขอื่นไม่เปลี่ยน การเพิ่มปั๊มจะไม่ทำให้เส้นโค้งระบบเลื่อน จุดทำงานแค่เลื่อนไปที่จุดตัดของเส้นโค้งระบบเส้นเดิมกับเส้นโค้งรวมของปั๊ม 2 ตัว ต้องวาดเส้นโค้งระบบใหม่เฉพาะเมื่อความต้านทานเปลี่ยน เช่น เปลี่ยนขนาดท่อ หรือหรี่วาล์ว

ในงานปรับปรุงที่เปลี่ยนท่อรวมไม่ได้ ให้คำนวณก่อนว่าเมื่อเพิ่มปั๊มแล้วจะได้อัตราการไหลเท่าไร แล้วเทียบกับที่ต้องการ ถ้าเพิ่มปั๊มแล้วอัตราการไหลแทบไม่เพิ่ม ให้ตรวจว่าความดันตกในเส้นทางท่อ วาล์ว หรืออุปกรณ์เป็นตัวจำกัดหรือไม่ และเปรียบเทียบทางเลือกอื่นนอกจากการเพิ่มปั๊ม

2. ปั๊มที่ไม่เหมือนกันอาจเดินใน shut-off

บางการออกแบบใช้ปั๊มที่สมรรถนะต่างกันมาเดินขนานกัน ถ้าระบบของคุณเป็นแบบนี้ ให้ยืนยันว่าปั๊มแต่ละตัวส่งน้ำได้จริง (อัตราการไหลเป็นบวก) ที่ความดันของท่อรวม ปั๊มที่เส้นโค้งเสถียรและมี shut-off head ใกล้กันต่อใช้งานร่วมกันได้ง่ายกว่า ถ้า shut-off head ต่างกัน ให้ตรวจการแบ่งอัตราการไหลตลอดช่วงความต้องการใช้น้ำ

ถ้าความดันท่อรวมที่ปั๊มตัวหนึ่งสร้างขึ้นสูงกว่าความดันที่อีกตัวสร้างได้ตอน shut-off เช็ควาล์วของปั๊มตัวที่อ่อนกว่าจะไม่เปิด ปั๊มตัวนั้นหมุนอยู่แต่ไม่ส่งน้ำเลย จึงต้องเปรียบเทียบไม่ใช่แค่ shut-off head แต่รวมถึงความต่างของความดันด้านดูด การสูญเสียในท่อสาขา และเงื่อนไขการเปิดของเช็ควาล์วด้วย

รูปที่ 4: เช็ควาล์วกันการไหลย้อนได้ แต่ปั๊มตัวที่อ่อนกว่าอาจยังไม่ส่งน้ำ

ภาพตัดแบบง่าย: ความดันที่ปั๊มตัวที่อ่อนกว่าสร้างได้ไม่ถึงความดันท่อรวม วาล์วจึงปิดอยู่ ให้ตรวจความต่างความดันที่ทำให้วาล์วเปิดจริงจากสเปกของวาล์ว เลื่อนซ้าย-ขวาเพื่อดูภาพทั้งหมด

ลูกศรแสดงทิศทางของความดัน ไม่ได้แสดงว่ามีน้ำไหลจากขวาไปซ้ายจริง เช็ควาล์วกับระบบป้องกันอัตราการไหลต่ำสุด (minimum flow) ทำหน้าที่ต่างกัน

ตอน shut-off พลังงานบางส่วนที่ปั๊มให้กับของเหลวกลายเป็นความร้อน ซึ่งอาจทำให้ซีลและชิ้นส่วนภายในเสียหาย มอเตอร์ที่หมุนอยู่ทั้งที่ปั๊มไม่ส่งน้ำไม่ใช่การเดินปกติ จึงไม่ควรปล่อยไว้

ความเสี่ยงไม่ได้มีแค่ตอนไม่มีการไหลเลย ต้องระวังการเดินต่ำกว่าอัตราการไหลต่อเนื่องต่ำสุดที่ผู้ผลิตกำหนด และการเดินในช่วงเส้นโค้งที่ไม่เสถียรด้วย แม้เป็นปั๊มรุ่นเดียวกัน ถ้าความเร็วรอบ เส้นผ่านศูนย์กลางใบพัด (impeller) การสึกหรอ หรือค่าตั้งการควบคุมต่างกัน สมรรถนะก็ต่างกัน การดูว่า nameplate ตรงกันอย่างเดียวจึงไม่พอ

เมื่อเพิ่มปั๊ม ให้พิจารณาด้วยว่าวัดอัตราการไหลและความดันด้านจ่ายของปั๊มเดิมกับปั๊มใหม่แยกกันได้หรือไม่ การดูแค่อัตราการไหลรวมอาจทำให้มองไม่เห็นว่ามีปั๊มตัวหนึ่งแทบไม่รับโหลดเลย ให้ตรวจกระแสมอเตอร์ การสั่นสะเทือน และอุณหภูมิของปั๊มแต่ละตัวด้วย

3. NPSHa หลังปั๊มตัวหนึ่งหยุด: ขึ้นกับระบบท่อ

ไม่มีกฎทั่วไปว่าเมื่อเดินปั๊มตัวเดียวแล้ว NPSHa จะลดลง NPSHa (net positive suction head available) เป็นค่าของการติดตั้งหน้างาน ขึ้นกับความดันในถังดูด ระดับของเหลว ความดันไอที่อุณหภูมิของของเหลว และการสูญเสียในท่อดูด การเลือกปั๊มที่เล็กลงไม่ได้ทำให้ค่านี้ลดลงเอง

สิ่งที่ต้องสนใจคือ อัตราการไหลของปั๊มที่เหลืออาจเพิ่มขึ้นหลังเปลี่ยนจาก 2 ตัวเป็น 1 ตัว ในตัวอย่างข้างต้น ปั๊มแต่ละตัวส่งน้ำ 34.64 m³/h ตอนเดิน 2 ตัว แต่ตัวที่เหลือจะส่งเพิ่มเป็น 54.77 m³/h เมื่อเดินตัวเดียว เพราะจุดทำงานเปลี่ยน ให้ตรวจสภาพด้านดูด NPSHr และกำลังที่อัตราการไหลใหม่นี้อีกครั้ง

รูปที่ 5: หลังหยุดปั๊ม 1 ตัว อัตราการไหลในท่อดูดรวมลดลง แต่ในท่อสาขาที่เดินอยู่เพิ่มขึ้น

อัตราการไหลจากตัวอย่างข้างต้น คำนวณการสูญเสียของท่อดูดรวมและท่อสาขาที่เดินอยู่จากอัตราการไหลของแต่ละช่วง แล้วรวมกันเพื่อประเมินการสูญเสียด้านดูดใหม่ เลื่อนซ้าย-ขวาเพื่อดูภาพทั้งหมด

รูปนี้แค่จัดระเบียบการเปลี่ยนแปลงของอัตราการไหล ไม่ใช่การจำลองที่รวมการสูญเสียด้านดูด NPSHa สุดท้ายจะสูงขึ้นหรือต่ำลงขึ้นกับการสูญเสียของแต่ละช่วง ระดับและอุณหภูมิของของเหลว และเงื่อนไขอื่น

ในท่อดูดสาขาที่ไปยังปั๊มที่เหลือ การสูญเสียอาจเพิ่มขึ้น เพราะอัตราการไหลของปั๊มตัวนั้นเพิ่มขึ้น ส่วนท่อดูดรวมเดิมรับอัตราการไหลรวมของปั๊ม 2 ตัว เมื่ออัตราการไหลรวมลดลงหลังสลับ การสูญเสียในท่อรวมจึงลดลง ให้คำนวณท่อสาขากับท่อรวมแยกกัน

ดังนั้น NPSHa หลังสลับจะเพิ่มหรือลดขึ้นกับรูปแบบท่อดูดและจุดทำงาน ให้ตรวจกรณีที่ระดับของเหลวต่ำ ของเหลวร้อน หรือสเตรนเนอร์อุดตันเกิดพร้อมกันด้วย และยืนยันว่า NPSHa สูงกว่า NPSHr ของผู้ผลิตบวกค่าเผื่อที่กำหนด ทั้งตอนเดินปั๊มตัวเดียวและตอนเดินหลายตัว

NPSHr คือ NPSH ที่ตัวปั๊มต้องการ ถ้าค่าในแคตตาล็อกเป็น NPSH3 หมายถึงเกณฑ์ทดสอบที่เฮดลดลง 3% เพราะคาวิเทชัน แม้ NPSHa สูงกว่าค่านั้น ก็ไม่รับประกันว่าจะไม่เกิดฟองไอเลย ค่าเผื่อที่ต้องการและช่วงการเดินที่ใช้ได้ขึ้นกับปั๊มรุ่นนั้น

การลดความสูงดูด (suction lift) อย่างเดียวยังไม่พอ ให้ตรวจการสูญเสียตั้งแต่ผิวของเหลวถึงทางเข้าปั๊ม ร่วมกับเงื่อนไขอุณหภูมิ

4. เช็ควาล์วที่ด้านจ่ายของปั๊มแต่ละตัว

ในการเดินขนาน ให้ติดเช็ควาล์วที่ด้านจ่ายของปั๊มแต่ละตัว ก่อนถึงจุดรวม เพื่อกันไม่ให้ปั๊มที่เดินอยู่ดันน้ำย้อนเข้าไปในปั๊มที่หยุด เช็ควาล์วตัวเดียวหลังจุดรวมกันการไหลวนระหว่างท่อสาขาไม่ได้ ให้ดูในแบบท่อว่าทิศทางการไหลถูกต้อง และวาล์วแต่ละตัวอยู่ในตำแหน่งที่แยกท่อสาขาของปั๊มที่หยุดได้

การไหลย้อนอาจทำให้เกิดสภาพผิดปกติ เช่น ปั๊มที่หยุดหมุนกลับทิศ ถ้าปั๊มมีกำลังต่างกันหรือใช้การควบคุมความเร็วรอบ ให้ตรวจความดันท่อรวมและความต่างความดันคร่อมปั๊มแต่ละตัวด้วย เช็ควาล์วมีหน้าที่แค่กันไหลย้อน ไม่ได้แก้ปัญหาปั๊มตัวที่อ่อนส่งน้ำไม่ออกหรือเดิน shut-off

(การหมุนกลับทิศเพราะน้ำไหลย้อน เป็นคนละปัญหากับมอเตอร์ที่ต่อลำดับเฟสผิด สำหรับกรณีหลัง ดูบทความเรื่องปั๊มหมุนกลับทิศและลำดับเฟส)

ความเร็วของน้ำที่เปลี่ยนอย่างฉับพลันตอนเช็ควาล์วปิด เกี่ยวข้องกับเรื่องน้ำกระแทก (water hammer) ด้วย เสียงดังตอนปั๊มหยุดไม่ใช่หลักฐานว่าวาล์วทำงานดี ให้ตรวจลักษณะการปิดของวาล์วและเงื่อนไขของท่อจ่าย สำหรับท่อยาวหรือระบบที่ระดับสูงต่างกันมาก ให้พิจารณาการวิเคราะห์ช่วงชั่วครู่ (transient / surge analysis) ตามความจำเป็น

ถ้าใช้การควบคุมความเร็วรอบ (เช่น อินเวอร์เตอร์) ร่วมกับการควบคุมจำนวนปั๊ม (pump staging) ให้ตรวจเงื่อนไขความดันตอนเริ่มเดินและหยุด อัตราการไหลต่ำสุดตอนใช้น้ำน้อย และความถี่ในการสลับเปิด-ปิดปั๊มด้วย

รูปที่ 6: ตรวจกรณีเดิน 1 ตัว ใช้น้ำน้อย และเริ่มเดิน/หยุด ไม่ใช่แค่เดิน 2 ตัวตอนใช้น้ำสูงสุด

หัวข้อที่ต้องตรวจโดยรวมเส้นโค้งปั๊มของผู้ผลิตเข้ากับเงื่อนไขของระบบ เลื่อนซ้าย-ขวาเพื่อดูตารางทั้งหมด

สภาวะการเดิน	สิ่งที่ต้องตรวจ	ข้อผิดพลาดที่พบบ่อย
เดิน 2 ตัว ใช้น้ำสูงสุด	จุดตัดของเส้นโค้งรวมกับเส้นโค้งระบบ การสูญเสียในท่อรวม การแบ่งโหลดระหว่างปั๊ม	สมมติว่าอัตราการไหลรวมเป็น 2 เท่าของปั๊มตัวเดียว
เดินตัวเดียว	อัตราการไหลของปั๊มที่เหลือ กำลังเพลา NPSHr การสูญเสียในท่อสาขา	คิดว่าปั๊มน้อยลงแล้วโหลดของแต่ละตัวจะน้อยลง
ใช้น้ำน้อย	อัตราการไหลต่ำสุด การเดินใกล้ shut-off ช่วงที่ไม่เสถียร ความถี่ในการสตาร์ท	มองไม่เห็นว่าปั๊มตัวที่อ่อนกว่าหมุนอยู่แต่ไม่ส่งน้ำ
เริ่มเดินและหยุด	การกันไหลย้อน การปิดของเช็ควาล์ว น้ำกระแทก การสลับระบบควบคุม	คิดว่าเช็ควาล์วอย่างเดียวแก้ปัญหาช่วงชั่วครู่ได้ทั้งหมด

ลำดับการสั่งงานขณะปฏิบัติงาน ให้ยึดคู่มือของอุปกรณ์และขั้นตอนการเดินเครื่องที่โรงงานควบคุมไว้เป็นหลัก

นำไปใช้ได้ทันที: เช็กลิสต์ก่อนเพิ่มปั๊มแบบขนาน

ใช้รายการนี้ตรวจแบบก่อนสั่งซื้อหรือติดตั้งปั๊มตัวเพิ่ม

• คุณวาดเส้นโค้งรวมเทียบกับเส้นโค้งระบบ แล้วอ่านอัตราการไหลรวมใหม่แล้วหรือยัง ไม่ใช่แค่เอาค่าปั๊มตัวเดียวคูณ 2
• คุณรู้เฮดทำงานตอนเดินปั๊มทุกตัวหรือไม่ และปั๊มแต่ละตัวยังอยู่ในช่วงการเดินที่ยอมรับได้ที่จุดนั้นหรือไม่
• คุณคำนวณการสูญเสียในท่อรวมที่อัตราการไหลรวมใหม่หรือยัง โดยใช้เส้นผ่านศูนย์กลางภายในจริง ไม่ใช่ขนาดตามชื่อ
• ถ้าปั๊มไม่เหมือนกัน (รุ่น ความเร็วรอบ ขนาดใบพัด การสึกหรอ) ปั๊มแต่ละตัวส่งน้ำได้จริงที่ความดันท่อรวมตลอดช่วงความต้องการใช้น้ำหรือไม่
• ด้านจ่ายของปั๊มแต่ละตัวมีเช็ควาล์วก่อนถึงจุดรวมหรือไม่
• เมื่อหยุดปั๊ม 1 ตัว อัตราการไหลของปั๊มที่เหลือเป็นเท่าไร และกำลังเพลา พิกัดมอเตอร์ และ NPSHr ที่อัตราการไหลนั้นยอมรับได้หรือไม่
• คุณคำนวณการสูญเสียด้านดูดของท่อดูดรวมกับท่อสาขาแยกกันหรือยัง รวมกรณีระดับของเหลวต่ำ อุณหภูมิสูง และสเตรนเนอร์อุดตัน
• ตอนใช้น้ำน้อย การเดินยังสูงกว่าอัตราการไหลต่อเนื่องต่ำสุดของผู้ผลิตหรือไม่
• ได้ทบทวนน้ำกระแทกและการปิดของเช็ควาล์ว ตอนเริ่มเดิน หยุด และปั๊มทริปแล้วหรือยัง
• วัดอัตราการไหล ความดันด้านจ่าย กระแสมอเตอร์ การสั่นสะเทือน และอุณหภูมิของปั๊มแต่ละตัวแยกกันได้หรือไม่

คำถามที่ส่งให้ซัพพลายเออร์ปั๊มหรือทีมวิศวกรรมฝั่งญี่ปุ่น

ถ้าปั๊มหรือแบบระบบมาจากญี่ปุ่น คำถามเหล่านี้ช่วยให้ได้ข้อมูลที่ต้องใช้ คัดลอกไปใส่ในอีเมลได้เลย

1. ขอเส้นโค้ง H-Q กำลัง ประสิทธิภาพ และ NPSHr ของปั๊มแต่ละตัว พร้อมระบุขนาดใบพัดและความเร็วรอบ
2. NPSHr ในเส้นโค้งเป็น NPSH3 (เฮดลดลง 3%) หรือไม่ และแนะนำค่าเผื่อ NPSH เท่าไรสำหรับงานนี้
3. อัตราการไหลต่อเนื่องต่ำสุดและช่วงการเดินที่ยอมรับได้ของปั๊มแต่ละตัวคือเท่าไร
4. ขอเส้นโค้งระบบที่ใช้ออกแบบ และจุดทำงานที่คาดไว้ตอนเดินปั๊ม 1 ตัวและ 2 ตัว
5. ปั๊มเหล่านี้ออกแบบมาให้เดินขนานหรือไม่ และเส้นโค้งเสถียรโดยมี shut-off head ใกล้กันหรือไม่
6. ระบุเช็ควาล์วชนิดใดที่ด้านจ่ายแต่ละตัว และความต่างความดันที่ทำให้เปิดกับลักษณะการปิดเป็นอย่างไร
7. ได้ทำการวิเคราะห์น้ำกระแทก (surge) ตอนเริ่มเดิน หยุด และปั๊มทริปหรือไม่ ถ้าทำแล้ว ขอผลการวิเคราะห์
8. แนะนำลำดับการเริ่มเดิน/หยุดและตรรกะการสลับจำนวนปั๊มอย่างไร รวมถึงการสลับตอนใช้น้ำน้อย

ตัวอย่างข้อความขอข้อมูล (ไทย): "เราวางแผนจะเดินปั๊ม 2 ตัวแบบขนานบนท่อรวมเดิม รบกวนส่งเส้นโค้งปั๊ม (H-Q, กำลัง, NPSH3) ของทั้ง 2 ตัว และเส้นโค้งระบบที่ใช้ออกแบบ พร้อมยืนยันจุดทำงาน กำลังเพลา และ NPSHr ตอนเดินปั๊ม 1 ตัวและ 2 ตัว"

Sample request (English): "We plan to run the two pumps in parallel on the existing header. Please send the pump curves (H-Q, power, NPSH3) for both units and the design system curve, and confirm the operating points, shaft power, and NPSHR with one pump and with two pumps running."

ข้อจำกัดของบทความนี้

• ตัวอย่างคำนวณเป็นแบบจำลองสมมติที่ทำให้ง่ายขึ้น ไม่คิดความต่างของการสูญเสียในท่อสาขา และไม่ได้แทนปั๊มหรือระบบจริงใด ๆ
• อัตราการไหลที่เพิ่มขึ้นได้มากน้อยแค่ไหนขึ้นกับรูปร่างของเส้นโค้งระบบ เส้นโค้งระบบที่ชันมักจำกัดอัตราการไหลที่ได้จากการเพิ่มปั๊ม
• ค่าเผื่อ NPSH อัตราการไหลต่ำสุด และช่วงการเดินที่ยอมรับได้ขึ้นกับรุ่นปั๊ม ให้ใช้ข้อมูลของผู้ผลิต ไม่ใช่ค่าทั่วไป
• ลำดับการเริ่มเดิน/หยุด ค่าตั้งการควบคุม และการป้องกัน surge เป็นเรื่องเฉพาะของแต่ละโรงงาน ให้ทำตามคู่มืออุปกรณ์และขั้นตอนที่โรงงานควบคุมไว้ (รวมถึงปรึกษา จป. และผู้ดูแลเครื่องจักร) บทความนี้ไม่ใช่คำสั่งงาน
• การประหยัดพลังงานจากการเดินขนานหรือการควบคุมจำนวนปั๊มขึ้นกับชั่วโมงเดินเครื่อง ประสิทธิภาพปั๊ม การสูญเสียในท่อ ระบบควบคุม และอุปกรณ์เสริม ให้เปรียบเทียบเป็นรายกรณี

คำถามที่พบบ่อย (FAQ)

ปั๊มเหมือนกัน 2 ตัวต่อขนาน อัตราการไหลเพิ่มเป็น 2 เท่าหรือไม่?

ไม่จำเป็น บนเส้นโค้งรวม อัตราการไหลที่เฮดหนึ่ง ๆ เป็น 2 เท่าของปั๊มตัวเดียว แต่จุดทำงานจริงคือจุดที่เส้นโค้งนั้นตัดกับเส้นโค้งระบบ ในระบบที่เฮดที่ต้องการเพิ่มตามอัตราการไหล ผลรวมอาจต่ำกว่า 2 เท่าของปั๊มตัวเดียวมาก ให้คำนวณอัตราการไหลต่อปั๊มกับอัตราการไหลรวมแยกกัน

เดินปั๊มขนานแล้ว เฮดไม่เปลี่ยนใช่หรือไม่?

ไม่จำเป็น คำว่า "บวกอัตราการไหลที่เฮดเดียวกัน" อธิบายวิธีสร้างเส้นโค้งรวม ไม่ได้แปลว่าเฮดทำงานคงที่ เฮดทำงานขึ้นกับเส้นโค้งระบบ ถ้าอัตราการไหลเพิ่มไปตามเส้นนั้น เฮดทำงานก็เปลี่ยนด้วย ในตัวอย่างสมมติข้างต้น เฮดเพิ่มจาก 25 m ตอนเดิน 1 ตัว เป็น 34 m ตอนเดิน 2 ตัว

ปั๊มขนาดต่างกันเดินขนานกันได้หรือไม่?

บางครั้งทำได้ ถ้าการออกแบบรองรับ ต้องยืนยันว่าปั๊มแต่ละตัวส่งน้ำได้จริง เสถียร และอยู่ในช่วงที่ยอมรับได้ตลอดช่วงความต้องการใช้น้ำ ถ้าความดันท่อรวมสูงกว่าที่ปั๊มตัวที่อ่อนกว่าสร้างได้ เช็ควาล์วของมันจะไม่เปิดและอัตราการไหลเป็นศูนย์ อย่าเลือกจับคู่ปั๊มจากชื่อรุ่นอย่างเดียว

เมื่อปั๊มตัวหนึ่งหยุด โหลดของอีกตัวลดลงหรือไม่?

ไม่จำเป็น อัตราการไหลของปั๊มที่เหลืออาจสูงกว่าอัตราการไหลของแต่ละตัวตอนเดินทั้งสอง โหลดมอเตอร์ก็อาจเปลี่ยนตามลักษณะกำลังของปั๊ม จึงควรตรวจกำลังเพลาและพิกัดมอเตอร์ที่จุดทำงานตอนเดินตัวเดียว และประเมินการสูญเสียในท่อดูดสาขากับ NPSHr ที่อัตราการไหลนั้นใหม่

เดินปั๊มขนานแล้วประหยัดพลังงานหรือไม่?

อาจประหยัดได้ ถ้าปรับจำนวนปั๊มที่เดินหรือความเร็วรอบให้ตรงกับความต้องการใช้น้ำที่เปลี่ยนไป ผลประหยัดจริงต่อปีขึ้นกับชั่วโมงเดินเครื่อง ประสิทธิภาพปั๊ม การสูญเสียในท่อ ระบบควบคุม และอุปกรณ์เสริม การเพิ่มปั๊มไม่ได้ลดการใช้ไฟฟ้าเสมอไป

แหล่งอ้างอิง

• เส้นโค้งรวม เช็ควาล์วแยกแต่ละตัว shut-off head ที่ต่างกันและความเสถียร: KSB, "Parallel operation"
• เส้นโค้งระบบ และสมมติฐานว่าเฮดสูญเสียแปรตามอัตราการไหลยกกำลังสอง: KSB, "System characteristic curve"
• NPSHa เทียบกับ NPSHr ระนาบอ้างอิง และ NPSH3: KSB, "NPSH"; Hydraulic Institute, "The Basics of NPSH & Pump Operating Regions"
• ท่อจ่ายรวมและพื้นฐานการต่อขนาน: Grundfos, "Pumps in parallel"
• การเดินสำรองและการเดินช่วย การสลับเดิน (ตัวอย่างผลิตภัณฑ์): Grundfos, "SCALA1 twin pump configuration"
• เส้นโค้ง H-Q ที่เสถียร (ลดลงต่อเนื่อง) และเส้นโค้งสมรรถนะเทียบกับอัตราการไหล: Torishima Pump, แคตตาล็อก CAM/CAS (ภาษาญี่ปุ่น)
• ช่วงชั่วครู่ตอนเริ่มเดิน/หยุด เช็ควาล์วกระแทก และการวิเคราะห์ surge: Ebara, การวิเคราะห์น้ำกระแทก (ภาษาญี่ปุ่น)