ปั๊มแบบปรับมุมใบพัดได้เต็มรูปแบบชนิดผสม เป็นปั๊มขนาดกลางและขนาดใหญ่ที่ใช้ตัวปรับมุมใบพัดในการขับเคลื่อนใบพัดให้หมุน เพื่อเปลี่ยนมุมการวางตำแหน่งใบพัด ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงอัตราการไหลและแรงดัน สารที่สูบส่งหลักคือน้ำสะอาดหรือน้ำเสียเบาที่อุณหภูมิ 0-50℃ (สารพิเศษ ได้แก่ น้ำทะเลและน้ำจากแม่น้ำเหลือง) ส่วนใหญ่ใช้ในโครงการอนุรักษ์น้ำ การชลประทาน การระบายน้ำ และโครงการผันน้ำ และใช้ในโครงการระดับชาติหลายโครงการ เช่น โครงการผันน้ำจากภาคใต้สู่ภาคเหนือ และโครงการผันน้ำจากแม่น้ำแยงซีสู่แม่น้ำห้วยเหอ
ใบพัดของปั๊มแบบแกนหมุนและปั๊มแบบผสมมีการบิดเบี้ยวในเชิงพื้นที่ เมื่อสภาวะการทำงานของปั๊มเบี่ยงเบนไปจากจุดที่ออกแบบไว้ อัตราส่วนระหว่างความเร็วรอบของขอบด้านในและด้านนอกของใบพัดจะถูกทำลาย ส่งผลให้แรงยกที่เกิดจากใบพัด (ปีกเครื่องบิน) ที่รัศมีต่างกันไม่เท่ากันอีกต่อไป ทำให้การไหลของน้ำในปั๊มเกิดความปั่นป่วนและมีการสูญเสียน้ำเพิ่มขึ้น ยิ่งห่างจากจุดที่ออกแบบมากเท่าใด ระดับความปั่นป่วนของการไหลของน้ำและการสูญเสียน้ำก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น ปั๊มแบบแกนหมุนและปั๊มแบบผสมมีแรงดันต่ำและช่วงประสิทธิภาพสูงค่อนข้างแคบ การเปลี่ยนแปลงแรงดันในการทำงานจะทำให้ประสิทธิภาพของปั๊มลดลงอย่างมาก ดังนั้น ปั๊มแบบแกนหมุนและปั๊มแบบผสมโดยทั่วไปจึงไม่สามารถใช้การควบคุมการไหล การเลี้ยว และวิธีการปรับแต่งอื่นๆ เพื่อเปลี่ยนประสิทธิภาพการทำงานของสภาวะการทำงานได้ ในขณะเดียวกัน เนื่องจากต้นทุนในการควบคุมความเร็วสูงเกินไป การควบคุมความเร็วแบบแปรผันจึงไม่ค่อยได้ใช้ในการใช้งานจริง เนื่องจากปั๊มแบบแกนหมุนและปั๊มแบบผสมมีตัวดุมที่ใหญ่กว่า จึงสะดวกในการติดตั้งใบพัดและกลไกก้านเชื่อมต่อใบพัดที่มีมุมปรับได้ ดังนั้น การปรับสภาพการทำงานของปั๊มแบบแกนหมุนและปั๊มแบบผสมจึงมักใช้การปรับมุมแบบแปรผัน ซึ่งสามารถทำให้ปั๊มแบบแกนหมุนและปั๊มแบบผสมทำงานภายใต้สภาวะการทำงานที่เหมาะสมที่สุด
เมื่อความแตกต่างของระดับน้ำต้นน้ำและปลายน้ำเพิ่มขึ้น (กล่าวคือ แรงดันสุทธิเพิ่มขึ้น) มุมการวางใบพัดจะถูกปรับให้มีค่าเล็ลง ในขณะที่ยังคงรักษาประสิทธิภาพที่ค่อนข้างสูง อัตราการไหลของน้ำจะลดลงอย่างเหมาะสมเพื่อป้องกันไม่ให้มอเตอร์ทำงานหนักเกินไป ในทางกลับกัน เมื่อความแตกต่างของระดับน้ำต้นน้ำและปลายน้ำลดลง (กล่าวคือ แรงดันสุทธิลดลง) มุมการวางใบพัดจะถูกปรับให้มีค่ามากขึ้น เพื่อให้มอเตอร์ทำงานได้อย่างเต็มประสิทธิภาพและช่วยให้ปั๊มน้ำสูบน้ำได้มากขึ้น กล่าวโดยสรุป การใช้ปั๊มแบบเพลาและแบบผสมที่สามารถเปลี่ยนมุมใบพัดได้ จะช่วยให้ปั๊มทำงานในสภาวะการทำงานที่เหมาะสมที่สุด หลีกเลี่ยงการหยุดทำงานโดยไม่คาดคิด และบรรลุประสิทธิภาพสูงและการสูบน้ำได้มาก
นอกจากนี้ เมื่อเริ่มเดินเครื่อง สามารถปรับมุมการวางใบพัดให้ต่ำสุดได้ ซึ่งจะช่วยลดภาระการเริ่มต้นของมอเตอร์ (ประมาณ 1/3 ถึง 2/3 ของกำลังไฟฟ้าที่กำหนด) และก่อนปิดเครื่อง สามารถปรับมุมใบพัดให้มีค่าน้อยลงได้ ซึ่งจะช่วยลดความเร็วและปริมาณน้ำที่ไหลย้อนกลับในปั๊มขณะปิดเครื่อง และลดความเสียหายจากการกระแทกของกระแสน้ำต่ออุปกรณ์ได้
โดยสรุป ผลของการปรับมุมใบพัดนั้นมีความสำคัญอย่างมาก: ① การปรับมุมให้มีค่าน้อยลงจะทำให้การสตาร์ทและหยุดเครื่องง่ายขึ้น ② การปรับมุมให้มีค่ามากขึ้นจะเพิ่มอัตราการไหล ③ การปรับมุมจะช่วยให้เครื่องสูบน้ำทำงานได้อย่างประหยัด จะเห็นได้ว่าตัวปรับมุมใบพัดนั้นมีความสำคัญค่อนข้างมากในการดำเนินงานและการจัดการสถานีสูบน้ำขนาดกลางและขนาดใหญ่
ตัวปั๊มแบบผสมที่มีเพลาปรับได้เต็มที่นั้น ประกอบด้วยสามส่วนหลัก ได้แก่ หัวปั๊ม ตัวควบคุม และมอเตอร์
1. หัวปั๊ม
ปั๊มแบบผสมไหลตามแนวแกนที่ปรับได้เต็มที่ มีความเร็วรอบจำเพาะ 400~1600 รอบต่อนาที (ความเร็วรอบจำเพาะของปั๊มแบบไหลตามแนวแกนทั่วไปอยู่ที่ 700~1600 รอบต่อนาที) (ความเร็วรอบจำเพาะของปั๊มแบบผสมไหลทั่วไปอยู่ที่ 400~800 รอบต่อนาที) และแรงดันทั่วไปอยู่ที่ 0~30.6 เมตร ส่วนประกอบหลักของปั๊ม ได้แก่ ท่อทางเข้าของน้ำ (ข้อต่อขยายทางเข้าของน้ำ), ชิ้นส่วนโรเตอร์, ชิ้นส่วนห้องใบพัด, ตัวใบพัดนำทาง, ที่นั่งปั๊ม, ข้อศอก, ชิ้นส่วนเพลาปั๊ม, ชิ้นส่วนซีล เป็นต้น ต่อไปนี้คือรายละเอียดส่วนประกอบสำคัญ:
1. ส่วนประกอบโรเตอร์เป็นส่วนประกอบหลักในหัวปั๊ม ซึ่งประกอบด้วยใบพัด ตัวโรเตอร์ ก้านดึงล่าง ตลับลูกปืน ข้อเหวี่ยง โครงการทำงาน ก้านเชื่อมต่อ และชิ้นส่วนอื่นๆ หลังจากประกอบเสร็จแล้ว จะทำการทดสอบสมดุลสถิต โดยวัสดุของใบพัดที่นิยมใช้คือ ZG0Cr13Ni4Mo (มีความแข็งสูงและทนทานต่อการสึกหรอดี) และใช้เครื่องจักร CNC ในการผลิต ส่วนวัสดุของชิ้นส่วนอื่นๆ โดยทั่วไปจะเป็น ZG เป็นหลัก
2. ชิ้นส่วนห้องใบพัดถูกเปิดออกเป็นชิ้นเดียวตรงกลาง ซึ่งยึดด้วยสลักเกลียวและจัดตำแหน่งด้วยหมุดทรงกรวย วัสดุที่นิยมใช้คือเหล็กชุบสังกะสีแบบชิ้นเดียว และบางส่วนทำจากเหล็กชุบสังกะสีผสมสแตนเลส (วิธีนี้ซับซ้อนในการผลิตและมีแนวโน้มที่จะเกิดข้อบกพร่องในการเชื่อม ดังนั้นควรหลีกเลี่ยงให้มากที่สุด)
3. ตัวเรือนใบพัดนำทาง เนื่องจากปั๊มปรับได้เต็มที่โดยพื้นฐานแล้วเป็นปั๊มขนาดกลางถึงขนาดใหญ่ จึงต้องคำนึงถึงความยากในการหล่อ ต้นทุนการผลิต และด้านอื่นๆ โดยทั่วไป วัสดุที่นิยมใช้คือ ZG+Q235B ใบพัดนำทางหล่อเป็นชิ้นเดียว และหน้าแปลนตัวเรือนทำจากแผ่นเหล็ก Q235B จากนั้นจึงเชื่อมและแปรรูป
4. เพลาปั๊ม: ปั๊มที่ปรับได้เต็มที่โดยทั่วไปจะมีเพลาแบบกลวงที่มีโครงสร้างหน้าแปลนที่ปลายทั้งสองข้าง วัสดุที่นิยมใช้คือเหล็กกล้า 45 + เคลือบ 30Cr13 การเคลือบที่บริเวณแบริ่งนำน้ำและตัวเติมนั้นมีจุดประสงค์หลักเพื่อเพิ่มความแข็งและปรับปรุงความต้านทานการสึกหรอ
2. บทนำเกี่ยวกับส่วนประกอบหลักของตัวควบคุม
ตัวควบคุมมุมใบพัดแบบไฮดรอลิกในตัวเป็นอุปกรณ์ที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในตลาดปัจจุบัน โดยหลักๆ แล้วประกอบด้วยสามส่วน ได้แก่ ตัวหมุน ฝาครอบ และกล่องระบบแสดงผลควบคุม
1. ส่วนประกอบที่หมุนได้: ส่วนประกอบที่หมุนได้ประกอบด้วยฐานรองรับ กระบอกสูบ ถังเชื้อเพลิง ชุดกำลังไฮดรอลิก เซ็นเซอร์วัดมุม วงแหวนสลิปจ่ายไฟ เป็นต้น
ตัวหมุนทั้งหมดถูกวางอยู่บนเพลาของมอเตอร์หลักและหมุนไปพร้อมกับเพลาอย่างพร้อมเพรียงกัน โดยยึดติดกับด้านบนของเพลามอเตอร์หลักด้วยหน้าแปลนยึด
ขอบยึดเชื่อมต่อกับฐานรองรับ
จุดวัดของเซ็นเซอร์วัดมุมติดตั้งอยู่ระหว่างก้านลูกสูบและปลอกก้านผูก และเซ็นเซอร์วัดมุมติดตั้งอยู่นอกกระบอกสูบน้ำมัน
วงแหวนสลิปจ่ายไฟถูกติดตั้งและยึดไว้บนฝาครอบถังน้ำมัน และส่วนที่หมุนได้ (โรเตอร์) จะหมุนไปพร้อมกับตัวหมุน ปลายด้านเอาต์พุตของโรเตอร์เชื่อมต่อกับชุดกำลังไฮดรอลิก เซ็นเซอร์ความดัน เซ็นเซอร์อุณหภูมิ เซ็นเซอร์มุม และสวิตช์จำกัด ส่วนสเตเตอร์ของวงแหวนสลิปจ่ายไฟเชื่อมต่อกับสกรูหยุดบนฝาครอบ และปลายด้านสเตเตอร์เชื่อมต่อกับขั้วต่อในฝาครอบตัวควบคุม
ก้านลูกสูบถูกยึดด้วยสลักเกลียวเข้ากับปั๊มน้ำก้านผูก.
ชุดกำลังไฮดรอลิกอยู่ภายในถังน้ำมัน ซึ่งทำหน้าที่จ่ายพลังงานสำหรับการทำงานของกระบอกสูบน้ำมัน
มีห่วงยกสองอันติดตั้งอยู่บนถังน้ำมัน สำหรับใช้ในการยกตัวควบคุมแรงดัน
2. ฝาครอบ (หรือเรียกว่าส่วนประกอบคงที่): ประกอบด้วยสามส่วน ส่วนแรกคือฝาครอบด้านนอก ส่วนที่สองคือฝาครอบด้านใน และส่วนที่สามคือช่องมอง ฝาครอบด้านนอกจะติดตั้งและยึดไว้ด้านบนของฝาครอบด้านนอกของมอเตอร์หลักเพื่อปิดบังส่วนที่หมุนได้
3. กล่องระบบควบคุมและแสดงผล (ดังแสดงในรูปที่ 3): ประกอบด้วย PLC, หน้าจอสัมผัส, รีเลย์, คอนแทคเตอร์, แหล่งจ่ายไฟ DC, ปุ่มหมุน, ไฟแสดงสถานะ ฯลฯ หน้าจอสัมผัสสามารถแสดงมุมใบพัดปัจจุบัน เวลา แรงดันน้ำมัน และพารามิเตอร์อื่นๆ ระบบควบคุมมีสองฟังก์ชัน: การควบคุมในพื้นที่และการควบคุมระยะไกล โหมดการควบคุมทั้งสองจะสลับผ่านปุ่มหมุนสองตำแหน่งบนกล่องระบบควบคุมและแสดงผล (ต่อไปนี้จะเรียกว่า "กล่องระบบควบคุมและแสดงผล")
สาม. การเปรียบเทียบและการเลือกใช้มอเตอร์แบบซิงโครนัสและแบบอะซิงโครนัส
ก. ข้อดีและข้อเสียของมอเตอร์ซิงโครนัส
ข้อดี:
1. ช่องว่างอากาศระหว่างโรเตอร์และสเตเตอร์มีขนาดใหญ่ ทำให้การติดตั้งและการปรับแต่งทำได้สะดวก
2. การทำงานราบรื่นและรองรับน้ำหนักเกินได้ดี
3. ความเร็วไม่เปลี่ยนแปลงตามน้ำหนักบรรทุก
4. ประสิทธิภาพสูง
5. สามารถปรับค่าตัวประกอบกำลังให้สูงขึ้นได้ สามารถจ่ายกำลังปฏิกิริยาเข้าสู่ระบบไฟฟ้าได้ ซึ่งจะช่วยปรับปรุงคุณภาพของระบบไฟฟ้า นอกจากนี้ เมื่อปรับค่าตัวประกอบกำลังให้เป็น 1 หรือใกล้เคียง ค่าที่อ่านได้จากแอมมิเตอร์จะลดลงเนื่องจากการลดลงของส่วนประกอบปฏิกิริยาในกระแสไฟฟ้า ซึ่งเป็นสิ่งที่เป็นไปไม่ได้สำหรับมอเตอร์แบบอะซิงโครนัส
ข้อเสีย:
1. ใบพัดจะต้องได้รับพลังงานจากอุปกรณ์กระตุ้นเฉพาะ
2. ค่าใช้จ่ายสูง
3. การบำรุงรักษาซับซ้อนกว่าเดิม
B. ข้อดีและข้อเสียของมอเตอร์แบบอะซิงโครนัส
ข้อดี:
1. ไม่จำเป็นต้องเชื่อมต่อโรเตอร์กับแหล่งจ่ายไฟอื่น
2. โครงสร้างเรียบง่าย น้ำหนักเบา และต้นทุนต่ำ
3. บำรุงรักษาง่าย
ข้อเสีย:
1. ต้องดึงกำลังไฟฟ้าเชิงปฏิกิริยาจากโครงข่ายไฟฟ้า ซึ่งทำให้คุณภาพของโครงข่ายไฟฟ้าลดลง
2. ช่องว่างอากาศระหว่างโรเตอร์และสเตเตอร์มีขนาดเล็ก ทำให้การติดตั้งและการปรับแต่งทำได้ไม่สะดวก
ค. การเลือกมอเตอร์
การเลือกมอเตอร์ที่มีกำลังไฟฟ้าพิกัด 1000 กิโลวัตต์ และความเร็วรอบพิกัด 300 รอบต่อนาที ควรพิจารณาจากผลการเปรียบเทียบทางเทคนิคและเศรษฐกิจตามเงื่อนไขเฉพาะ
1. ในอุตสาหกรรมการอนุรักษ์น้ำ โดยทั่วไปแล้วเมื่อกำลังการติดตั้งต่ำกว่า 800 กิโลวัตต์ มักจะนิยมใช้มอเตอร์แบบอะซิงโครนัส และเมื่อกำลังการติดตั้งมากกว่า 800 กิโลวัตต์ มักจะเลือกใช้มอเตอร์แบบซิงโครนัส
2. ความแตกต่างหลักระหว่างมอเตอร์ซิงโครนัสและมอเตอร์อะซิงโครนัสคือ มอเตอร์ซิงโครนัสมีขดลวดกระตุ้นอยู่บนโรเตอร์ และจำเป็นต้องมีการติดตั้งตัวกรองกระตุ้นไทริสเตอร์
3. หน่วยงานด้านการไฟฟ้าของประเทศกำหนดว่า ค่าตัวประกอบกำลัง (power factor) ของแหล่งจ่ายไฟของผู้ใช้ต้องมีค่าตั้งแต่ 0.90 ขึ้นไป มอเตอร์ซิงโครนัสมีค่าตัวประกอบกำลังสูงและสามารถตอบสนองความต้องการด้านพลังงานได้ ในขณะที่มอเตอร์อะซิงโครนัสมีค่าตัวประกอบกำลังต่ำและไม่สามารถตอบสนองความต้องการด้านพลังงานได้ จึงจำเป็นต้องมีการชดเชยกำลังปฏิกิริยา ดังนั้น สถานีสูบน้ำที่ติดตั้งมอเตอร์อะซิงโครนัสจึงมักต้องติดตั้งอุปกรณ์ชดเชยกำลังปฏิกิริยาด้วย
4. โครงสร้างของมอเตอร์ซิงโครนัสมีความซับซ้อนมากกว่ามอเตอร์อะซิงโครนัส เมื่อโครงการสถานีสูบน้ำจำเป็นต้องคำนึงถึงทั้งการผลิตพลังงานและการปรับเฟส จึงต้องเลือกใช้มอเตอร์ซิงโครนัส
ปั๊มแบบผสมไหลตามแนวแกนที่ปรับได้เต็มที่ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในหน่วยแนวตั้ง(ZLQ, HLQ, ZLQK)หน่วยแนวนอน (เอียง)(ZWQ, ZXQ, ZGQ) และยังสามารถใช้ในยูนิต LP ที่มีระยะยกต่ำและเส้นผ่านศูนย์กลางขนาดใหญ่ได้อีกด้วย
วันที่เผยแพร่: 30 สิงหาคม 2567