บทที่ - research-system.siam.eduresearch-system.siam.edu/images/coop/installation... ·...

บทท่ี 2

ทฤษฎีและหลกัการท่ีเก่ียวขอ้ง

2.1 หลกัการท างานของเคร่ืองสูบน ้าแบบเซนตริฟูกอล (Centrifugal)

เคร่ืองสูบน ้ าแบบเซนตริฟูกอล (Centrifugal) อาศยัหลกัการหมุนของใบพดัหรืออิมเพลเลอร์

(Impeller) ท่ีไดรั้บการถ่ายเทก าลงัจากเคร่ืองยนตต์น้ก าลงัหรือมอเตอร์ไฟฟ้า เม่ือใบพดัหมุนพลงังาน

จากเคร่ืองยนตก์็จะถูกถ่ายเทโดยการผลกัดนัของครีบใบพดั (Vane) ต่อของเหลวท่ีอยูร่อบ ๆ ท าให้เกิด

การไหลในแนวสัมผสักบัเส้นรอบวง (Tangential Flow) เม่ือมีการไหลในลกัษณะดงักล่าวก็จะเกิดแรง

เหวี่ยงหนีจุดศูนยก์ลาง (Centrifugal Force) และเป็นผลให้มีการไหลจากจุดศูนยก์ลางของใบพดัออก

ไปสู่แนวเส้นรอบวงทุกทิศทาง (Radial Flow) ดงันั้นของเหลวท่ีถูกใบพดัผลกัดนัออกมาก็จะมีทิศ

ทางการไหลท่ีเป็นผลรวมของแนวทั้งสอง

รูปท่ี 2.1 ทิศทางการไหลของของเหลวขณะผา่นออกจากใบพดั (Impeller) ของเคร่ืองสูบน ้าชนิด

เซนตริฟูกอล (Centrifugal)

โดยหลักชลศาสตร์ เม่ือของเหลวถูกหมุนให้เกิดแรงหนีจุดศูนย์กลาง ความกดดันของ

ของเหลวจะมีค่ามากข้ึนเม่ืออยูห่่างจากจุดศูนยก์ลางใบพดัมากข้ึน เม่ือความเร็วของใบพดัซ่ึงหมุนอยูใ่น

ภาชนะปิดมากพอ ความกดดนัท่ีจุดศูนยก์ลางก็จะต ่ากวา่ความกดดนัของบรรยากาศ ดงันั้นเคร่ืองสูบน ้ า

4

แบบอาศยัแรงเหวีย่งหนีศูนยก์ลางท่ีแทจ้ริงจึงมีทางให้ของเหลวเขา้หรือทางดูด (Suction Opening) อยูท่ี่

ศูนยก์ลางใบพดั

ของเหลวท่ีถูกดูดเขา้ทางศูนยก์ลาง เม่ือถูกผลกัดนัออกไปดว้ยแรงผลกัดนัของครีบใบพดัและ

แรงเหวีย่งหนีจุดศูนยก์ลาง ก็จะไหลออกมาตลอดแนวเส้นรอบวง ดงันั้นใบพดัจึงจ าเป็นตอ้งอยูใ่นเรือน

เคร่ืองสูบน ้า (Casing) เพื่อท าหนา้ท่ีรวบรวมและผนัของเหลวเหล่าน้ีไปสู่ทางจ่าย (Discharge Opening)

เพื่อต่อเข้ากับท่อส่งหรือระบบใช้งานต่อไป ในการรวบรวมของเหลวท่ีถูกผลกัดนัออกมาน้ีจ าเป็น

จะตอ้งเร่ิมตน้ท่ีจุดใดจุดหน่ึงบนเส้นรอบวงของใบพดั ดงันั้นจะมีจุดหน่ึงซ่ึงผนงัภายในของเรือนเคร่ือง

สูบน ้ าเขา้มาชิดกบัขอบของใบพดัมาก จุดดงักล่าวน้ีเรียกวา่ล้ินของเรือนเคร่ืองสูบน ้ า (Tongue of the

casing)

จากล้ินของเรือนเคร่ืองสูบน ้ าไปตามทิศทางการหมุนของใบพดั จะมีของเหลวไหลออกมา

มากข้ึนตามความยาวของเส้นรอบวงของใบพดัท่ีเพิ่มข้ึน ดงันั้นช่องว่างซ่ึงเป็นทางเดินของของเหลว

ระหว่างผนงัของเรือนเคร่ืองสูบน ้ ากบัใบพดัก็จะตอ้งเพิ่มขนาดข้ึนดว้ย โดยหลกัการแลว้อตัราการเพิ่ม

พื้นท่ีหนา้ตดัจะคงท่ีเพื่อใหค้วามเร็วของการไหลสม ่าเสมอซ่ึงจะเป็นผลให้มีการสูญเสียพลงังานนอ้ยลง

นั่นเอง อย่างไรก็ตาม ความเร็วของการไหลจะลดลงเน่ืองจากพลังงานบางส่วนถูกเปล่ียนมาเป็น

พลงังานศกัย ์(Potential Energy) ในรูปของความดนั (Pressure Head) แทน

2.2 การติดตั้งเคร่ืองสูบน ้าและอุปกรณ์

2.2.1 ต าแหน่งท่ีตั้งของเคร่ืองสูบน ้า

เพื่อให้เคร่ืองสูบน ้ าท างานได้อย่างมีประสิทธิภาพและมีอายุการใช้งานยาวนาน

เคร่ืองสูบน ้ าควรจะไดรั้บการติดตั้งให้อยูใ่นสภาพแวดลอ้มท่ีเหมาะสม วางอยู่บนแท่นท่ีมีความมัน่คง

แข็งแรง และต่อเขา้กบัตน้ก าลงัและระบบท่ออยา่งถูกตอ้ง ท่ีตั้งของเคร่ืองสูบน ้ าท่ีติดตั้งอยา่งถาวรควร

จะมีคุณสมบติัดงัต่อไปน้ี คือ

1.สถานท่ีติดตั้งเคร่ืองสูบน ้ าควรอยู่ในต าแหน่งท่ีสามารถเขา้ไปตรวจสอบ บ ารุงรักษา หรือ

ซ่อมแซมไดง่้าย

5

2.ไม่ตากแดดตากฝน ถา้เป็นการติดตั้งถาวรควรอยูใ่นโรงสูบท่ีมีอากาศถ่ายเทไดดี้ สะอาด ไม่

เปียกช้ืน และกวา้งขวางพอท่ีจะเขา้ไปบ ารุงรักษาหรือซ่อมแซมไดง่้าย

3.เคร่ืองสูบน ้าควรอยูใ่กลร้ะดบัน ้าหรือของเหลวท่ีตอ้งการจะสูบให้มากท่ีสุดเท่าท่ีจะท าไดแ้ต่

ต้องแน่ใจว่าอยู่สูงกว่าระดับน ้ าสูงสุดในฤดูน ้ าหลาก เวน้แต่ว่าเคร่ืองสูบน ้ าท่ีใช้เป็นแบบอ่ืนท่ีซ่ึง

สามารถตั้งใตร้ะดบัผวิน ้าหรือของเหลวได ้

2.2.2 แท่นส าหรับติดตั้งเคร่ืองสูบน ้า

เคร่ืองสูบน ้ าท่ีติดตั้งเป็นการถาวรควรตั้งอยูบ่นแท่นท่ีมัน่คงแข็งแรงไม่สั่นสะเทือน

หรือทรุดตวัง่าย ดงันั้นถ้าเป็นแท่นส าหรับติดตั้งเคร่ืองสูบน ้ าขนาดใหญ่จึงมกัใช้แท่นคอนกรีตซ่ึงมี

น ้าหนกัไม่นอ้ยกวา่ 3 เท่าของเคร่ืองสูบน ้าและตน้ก าลงัรวมกนัในกรณีท่ีเป็นมอเตอร์ และไม่นอ้ยกวา่ 5

เท่าในกรณีท่ีตน้ก าลงัเป็นเคร่ืองยนต ์แท่นดงักล่าวจะวางอยูบ่นดินแยกต่างหากจากพื้นของโรงสูบ ใน

กรณีท่ีดินซ่ึงรองรับแท่นเคร่ืองสูบน ้าอ่อนตวัไม่สามารถรองรับน ้ าหนกัของเคร่ืองสูบน ้ าไดก้็จ าเป็นตอ้ง

มีเสาเขม็ฐานรากรองรับ

การท่ีไม่ท าแท่นเคร่ืองสูบน ้าบนพื้นของโรงสูบโดยตรงมีเหตุผลดงัน้ี

1. เพื่อป้องกนัมิใหก้ารสั่นสะเทือนของเคร่ืองสูบน ้าถ่ายทอดไปสู่ส่วนอ่ืนของอาคาร

2. เพื่อป้องกนัมิให้ต าแหน่งท่ีตั้งของเคร่ืองสูบน ้ าและตน้ก าลงัตอ้งตกอยูใ่ตอิ้ทธิพลจากการ

ยดืหดตวัของพื้น

3. เพื่อป้องกนัมิให้น ้ าหนกัของเคร่ืองสูบน ้ าและตน้ก าลงัซ่ึงปกติจะหนกัมากถ่ายเมน ้ าหนกั

ส่วนใหญ่ไปลงท่ีจุดใดจุดหน่ึงในอาคาร

ในกรณีท่ีจ าเป็นตอ้งติดตั้งเคร่ืองสูบน ้าบนพื้นคอนกรีต ควรจะออกแบบให้วางอยูใ่นแนวคาน

ท่ีสามารถรับน ้าหนกัของเคร่ืองสูบน ้าและตน้ก าลงัได ้และควรมีวสัดุกนัสะเทือนรองรับฐานของเคร่ือง

สูบน ้าและตน้ก าลงัดว้ย

การติดตั้งเคร่ืองสูบน ้าและตน้ก าลงั

6

ก่อนท่ีจะท าการหล่อแท่นคอนกรีตควรจะก าหนดวิธีการท่ีจะยึดฐานของเคร่ืองสูบน ้ าและตน้

ก าลงัเขา้กบัแท่นคอนกรีตไวเ้สียก่อน มิฉะนั้นจะตอ้งมีการเจาะคอนกรีตเพื่อติดตั้งสลกัเกลียว (Bolt) ยึด

ฐานเคร่ืองซ่ึงจะเสียเวลามาก

ในกรณีท่ีเป็นเคร่ืองสูบน ้ าขนาดเล็ก การยึดฐานเคร่ืองเขา้กบัแท่นคอนกรีตอาจใชส้ลกัเกลียว

แบบท่ีปลอกซ่ึงฝังลงไปในรูคอนกรีตขยายตวัได ้สลกัเกลียวแบบน้ีมีจ าหน่ายในทอ้งตลาดและให้ความ

มัน่คงแขง็แรงมากพอส าหรับเคร่ืองสูบน ้าขนาดเล็ก

ส าหรับการติดตั้งให้ได้แนวศูนยก์ลางเพลาของเคร่ืองสูบน ้ าและต้นก าลังตรงกันนั้นเป็น

ส่ิงจ าเป็นเพื่อป้องกนัมิให้รองล่ืน (Bearing) สึก ป้องกนัการเกิดการสั่นสะเทือนอยา่งรุนแรงซ่ึงอาจท า

ใหอ้ายกุารใชง้านของขอ้ต่อซ่ึงปกติเป็นแบบขอ้ต่ออ่อน (Flexible Coupling) ท่ีใชถ่้ายเทพลงังานจากตน้

ก าลงัมาสู่เคร่ืองสูบน ้าลดลงไปมาก การตรวจสอบวา่การติดตั้งเคร่ืองสูบน ้ าและตน้ก าลงัไดศู้นยห์รือไม่

อาจจะท าโดยการใชฟี้ลเลอร์เกจ (Feller Gage) ไดอลัเกจ (Dial Gage)

2.2.3 การสั่นสะเทือนและเสียงจากเคร่ืองสูบน ้า

เคร่ืองสูบน ้าและระบบสูบน ้าท่ีไดรั้บการออกแบบและติดตั้งอยา่งถูกตอ้งยอ่มท างาน

โดยไม่ก่อให้เกิดความร าคาญจากการสั่นสะเทือนและเสียงดงัแก่ผูป้ฏิบติังานท่ีอยู่ใกล้ ๆ ดงันั้นเม่ือ

พบวา่เคร่ืองสูบน ้าท่ีติดตั้งใหม่หรือใชง้านมานานแลว้มีอาการดงักล่าวเกิดข้ึนก็จ าเป็นตอ้งตรวจสอบหา

สาเหตุและทางแก้ไข ทั้งน้ีเพราะบางคร้ังเสียงและการสั่นสะเทือนท่ีเกิดข้ึนนั้นเป็นสัญญาณแจง้ให้

ทราบถึงความเสียหายรุนแรงท่ีจะตามมา

1. การสั่นสะเทือน การสั่นสะเทือนท่ีผิดปกติของเคร่ืองสูบน ้ าอาจมีสาเหตุมาจาก

รองล่ืน (Bearing) ช ารุดหรือเพลาของตน้ก าลงัและเคร่ืองสูบน ้ าไม่ได้ศูนยซ่ึ์งกนัและกนั เม่ือพบว่า

เคร่ืองสูบน ้ ามีอาการสั่นสะเทือนผิดปกติควรตรวจสอบการไดศู้นยท์นัทีหลงัจากหยุดเดินเคร่ือง และ

ตรวจสอบอีกคร้ังเม่ือเคร่ืองเยน็เพื่อหาผลกระทบท่ีเน่ืองมาจากการเปล่ียนแปลงอุณหภูมิ

จุดอ่ืน ๆ ท่ีอาจเป็นสาเหตุใหเ้คร่ืองสูบน ้าสั่นและควรไดรั้บการตรวจสอบดว้ย คือ

1.1 เพลาของเคร่ืองสูบน ้ าหรือตน้ก าลงัคด การตรวจสอบดงักล่าวน้ีอาจท าไดโ้ดยใชไ้ดอลัเกจ

(Dial Gage)

7

1.2 ขอ้ต่อระหวา่งเคร่ืองสูบน ้ ากบัตน้ก าลงั (Coupling) ช ารุดหรือสึก ถา้เป็นขอ้ต่อขนาดใหญ่

ควรจะตรวจสอบการไดศู้นยข์องขอ้ต่อเองดว้ย

1.3 ใบพดัของเคร่ืองสูบน ้าช ารุด หรือมีส่ิงแปลกปลอมเขา้ไปอุดตนัระหวา่งครีบใบพดั

1.4 ตรวจสอบการสั่นสะเทือนของท่อ เน่ืองจากอุปกรณ์ยึดหรือรองรับน ้ าหนกัของท่ออาจจะ

คลายตวัท าใหท้่อสั่นสะเทือนแลว้ถ่ายเทมาสู่เคร่ืองสูบน ้า

1.5 ตรวจสอบสภาพทางชลศาสตร์ของท่อดูด เช่น สภาพการท างานนั้นมี NPSHa พอหรือไม่

มีวงัน ้าวน (Vortex) เกิดข้ึน หรือมีการดูดเอาอากาศเขา้ไปในท่อดูดหรือไม่

รูปท่ี 2.2 ค่ามาตรฐานการสั่นสะเทือน ISO 10816 - 3

8

2. การเกิดเสียงดงั เสียงท่ีเกิดจากการท างานของเคร่ืองสูบน ้ าอาจจะท าให้นอ้ยลงไดโ้ดยกการ

เลือกใช้เคร่ืองสูบน ้ าให้เหมาะสมกบัสภาพการท างาน สาเหตุท่ีส าคญัท่ีเคร่ืองสูบน ้ ามีเสียงดงัขณะ

ท างานอาจแบ่งออกเป็น 2 ประเภท คือ

2.1 สาเหตุทางชลศาสตร์ท่ีก่อให้เกิดเสียงนั้นไดแ้ก่ ความป่ันป่วนของการไหลใน

เคร่ืองสูบน ้า คาวเิตชัน่ (Cavitation) และขนาดของใบพดัไม่เหมาะสมกบัขนาดของเรือนเคร่ืองสูบน ้า

ความป่ันป่วนของการไหลภายในเคร่ืองสูบน ้ าจะเกิดข้ึนมากเม่ือให้เคร่ืองสูบน ้ า

ท างานท่ีอตัราการสูบหรือเฮดต่างจากจุดท่ีให้ประสิทธิภาพสูงสุดมาก การใชง้านในลกัษณะดงักล่าวน้ี

จะท าให้มีการเสียพลงังานเน่ืองจากความป่ันป่วนภายในและท าให้มีเสียงดงัเกิดข้ึน ดงันั้นควรจะให้

เคร่ืองสูบน ้าท างานในช่วงท่ีเหมาะสมและไม่ควรใหท้ างานท่ีอตัราสูบต ่ากวา่ 20 % ของอตัราสูบท่ีจะให้

ประสิทธิภาพสูงสุด

รูปท่ี 2.3 ช่วงการท างานท่ีเหมาะสมของเคร่ืองสูบน ้าแบบเซนตริฟูกอล (Centrifugal)

9

รูปท่ี 2.4 เส้นแสดงสมรรถนะของเคร่ืองสูบน ้า EBARA

การเกิดคาวเิตชัน่ (Cavitation) จะท าใหมี้เสียงดงัและท าความเสียหายให้แก่เคร่ืองสูบ

น ้ ามาก ดงันั้นไม่ควรใช้เคร่ืองสูบน ้ าในสภาพท่ีอาจเป็นสาเหตุให้เกิดคาวิเตชัน่ (Cavitation) และควร

ป้องกนัไวก่้อนโดยติดตั้งให ้NPSHa สูงกวา่ท่ีตอ้งการส าหรับเคร่ืองสูบน ้านั้นตลอดเวลา

ความป่ันป่วนภายในเคร่ืองสูบน ้ าและเสียงท่ีเกิดข้ึนอาจมีสาเหตุมาจากขนาดของ

ใบพัดโตเกินไปส าหรับเรือนเคร่ืองสูบน ้ านั้ น รัศมีของใบพัดสูงสุดท่ีใช้ได้ควรมีค่าไม่เกิน 85

เปอร์เซ็นตข์องระยะทางจากศูนยก์ลางใบพดัถึงล้ินของเรือนเคร่ืองสูบน ้า (Tongue of the Casing)

2.2 สาเหตุทางกลศาสตร์ท่ีท าให้เกิดเสียงนั้นไดแ้ก่เพลาของใบพดัและตน้ก าลงัไม่ไดศู้นยซ่ึ์ง

กนัและกนั และน ้ าหนกัของใบพดัไม่สมดุล ทั้งสองสาเหตุน้ีอาจจะท าให้เคร่ืองสูบน ้ าแสดงอาการสั่น

ได้ด้วยการแก้ไขท่ีมีสาเหตุมาจากอย่างแรกนั้ นท าได้โดยการตั้ งศูนย์ใหม่ ส่วนสาเหตุหลังอาจ

เน่ืองมาจากใบพดัช ารุดหรือมีส่ิงแปลกปลอมเขา้ไปอุดตนั หรือผูผ้ลิตมีการควบคุมคุณภาพไม่ดี

2.3 การจดัตั้งศูนยเ์พลา

แกนหมุนของมอเตอร์ไฟฟ้าซ่ึงต่อเขา้กบัเพลาของเคร่ืองจกัรกลหมุนจะตอ้งเช่ือมต่อกนัเป็น

แนวตรง และไดร้ะดบัต่อกนั เรียกวา่ “Alignment” การเช่ือมต่อกนัของเพลาทั้ง 2 ส่วนดงักล่าวหากท า

จดุใช้งาน

10

ไดไ้ม่ดีพอก็จะเกิดผลเสียต่อประสิทธิภาพการท างานของเคร่ืองจกัร และยงัส่งผลต่ออายุการใชง้านสั้น

ลงดว้ย ทั้งน้ีหากแกนหมุนของมอเตอร์กบัเพลาขบัของเคร่ืองจกัรกลหมุนเกิดการเยื้องศูนย ์หรือเรียกวา่

Misalignment เราจะสังเกตเห็นการสั่นสะเทือนผดิปกติ ไดย้ินเสียงดงัผิดปกติ และสัมผสัไดถึ้งอุณหภูมิ

ท่ีร้อนผิดปกติบริเวณช้ินส่วนกลไกท่ีมีการเคล่ือนท่ี หรือหมุน อย่างเช่น ตลบัลูกปืนมอเตอร์ เพลาขบั

ของป๊ัมน ้า หรือตลบัลูกปืนของเคร่ืองจกัรหมุน ฯลฯ ทั้งน้ีการสั่นสะเทือนผิดปกติในเวลาเพียงไม่นานก็

อาจท าใหเ้กิดความเสียหายต่อระบบได ้

2.3.1การเยื้องศูนย ์(Misalignment)

การเยื้องศูนย ์เกิดข้ึนจากสาเหตุต่าง ๆ เช่น การประกอบช้ินส่วนกลไกได้อย่างไม่

เท่ียงตรง เช่น ช้ินส่วนมอเตอร์ ท่ีต่อเขา้กบัป๊ัมน ้ า เป็นตน้ ท าให้เกิดการเล่ือนต าแหน่งหลงัจากประกอบ

เสร็จ ส่งผลให้เกิดความเสียหายได ้ทั้งน้ีรูปแบบของการเช่ือมต่อระหว่างแกนหมุน กบัเพลาซ่ึงไม่ได้

แนวนั้นแบ่งออกเป็น 2 ลกัษณะคือ

2.3.1.1 การเยื้องศูนยเ์ชิงมุม (Angular Misalignment) เป็นลกัษณะการเช่ือมต่อ

ระหวา่งแกนหมุนของมอเตอร์ กบัเพลาหมุนของเคร่ืองจกัรท่ีไม่ไดแ้นวตรง แต่ท ามุมระหวา่งกนั ทั้งน้ีมี

สาเหตุมาจากการติดตั้งระบบไม่ดี หรือเกิดการเล่ือนต าแหน่ง เล่ือนระยะห่าง ท ามุมค่าใดค่า หน่ึง

ระหวา่งกนั

รูปท่ี 2.5 การเยื้องศูนยเ์ชิงมุม

11

การเช่ือมต่อท่ีไม่ไดแ้นวแบบเชิงมุมน้ีจะสร้างโมเมนต์การโก่งตวัข้ึนท่ีแกนหมุน และส่งผล

ใหเ้กิดการสั่นสะเทือนข้ึนในอตัราตั้งแต่ 1 เท่า ไปจนถึง 2 เท่าของความเร็วรอบ และแรงสั่นสะเทือนจะ

ส่งไปยงัตลบัลูกปืนของเพลาหมุนทั้ง 2 ฝ่ัง ทั้งน้ีมุมท่ีเกิดการการเช่ือมต่อไม่ไดแ้นวแบบน้ีอาจเป็นไป

ไดท้ั้ง 4 แนว คือมุมเอียงซ้าย, ขวา เอียงบน หรือล่าง และถา้แนวศูนยก์ลางของเพลาทั้ง 2 ยื่นออกมาก

ข้ึนจนเกยกนั ก็จะท าความเสียหายกบัเคร่ืองจกัรหมุนไดใ้นทนัที

2.3.1.2 การเยื้องศูนยแ์นวขนาน นั้นจะเกิดข้ึนเม่ือแนวศูนยก์ลางของเพลาทั้ง 2 ขนาน

กนั แต่ไม่ไดอ้ยูใ่นแนวขนานเดียวกนั ดงัแสดงในรูปท่ี 2 นอกจากน้ีรูปแบบการเช่ือมต่อท่ีไม่ดีระหวา่ง

เพลาหมุน ซ่ึง มี รูปแบบทั้ ง ไม่ ได้ขนานและท า มุม เ อี ยง ต่อกัน เ รี ยกว่าการ เยื้ อง ศูนย์แบบ

ผสม (Combination Misalignment) ก็มีให้เห็นกันทัว่ไปดังแสดงในรูปท่ี 3 หากความเร็วรอบของ

เคร่ืองจกัรมีการเปล่ียนแปลง จะส่งผลใหร้ะดบัการสั่นสะเทือนซ่ึงเกิดการความไม่สมดุลของเพลาหมุน

เพิ่มข้ึนเป็นก าลงัสองเท่าของความเร็วรอบ ยกตวัอยา่งเช่น หากความเร็วรอบเพิ่มข้ึน 2 เท่า จะส่งผลให้

เกิดการสั่นสะเทือนเพิ่มข้ึนไดถึ้ง 4 เท่า

รูปท่ี 2.6 การเยื้องศูนยแ์นวขนาน

หากการเช่ือมต่อแกนหมุนไม่ไดแ้นวตรงจะส่งผลใหเ้คร่ืองจกัรหมุนเกิดการสั่นสะเทือนท าให้

ช้ินส่วนทางกลหลวม และช ารุด อายกุารท างานของตลบัลูกปืนสั้นลง ช้ินส่วนซีล (Seal) ร่ัว/หลวม และ

เป็นสาเหตุใหเ้คร่ืองจกัรเสียได ้อยา่งไรก็ตามการเลือกใชอุ้ปกรณ์เช่ือมต่อเพลาอาจช่วยแกปั้ญหาการ

ไม่ไดแ้นวท่ีผดิพลาดเล็กนอ้ยไดบ้า้ง เพราะอุปกรณ์เช่ือมต่อเพลาจะช่วยชดเชยระยะผดิพลาดได ้

12

2.3.2อุปกรณ์ต่อเช่ือมเพลา (Coupling)

มอเตอร์ขนาดใหญ่ ๆ โดยปกติจะเช่ือมต่อเพลาเพื่อขบัโหลดดว้ยอุปกรณ์ท่ีเรียกว่า

คบัปล้ิง (Coupling) ซ่ึงแบ่งออกเป็น 2 ชนิดคือ แบบอ่อน (Flexible) ซ่ึงยดืหยุน่ได ้และแบบแขง็ (Rigid)

คบัปล้ิงชนิดแข็งนั้นจะไม่ชดเชยระยะผิดเพี้ ยนของเพลาท่ีเช่ือมต่อกนัไดเ้ลย เพราะการใช้

คบัปล้ิงแบบน้ีไดน้ั้นแกนหมุนทั้ง 2 จะตอ้งถูกวางต าแหน่งอยา่งไดแ้นวและตรงกนัพอดี จึงจะสามารถ

ใส่คบัปล้ิงแบบแข็งเขา้ไปได ้ส่วนคบัปล้ิงแบบอ่อนนั้นจะยอมให้มีระยะท่ีผิดเพี้ยนไดบ้า้ง จึงช่วยเพิ่ม

ความยืดหยุ่นในการใช้งานได้เป็นอย่างดี นอกจากน้ียงัช่วยลดแรงสั่นสะเทือนทางกลท่ีส่งหากัน

ระหวา่งช้ินส่วนทางกลของทั้ง 2 ฝ่ังดว้ย

รูปท่ี 2.7 คบัปล้ิงแบบอ่อน (Flexible Coupling)

อย่างไรก็ตาม มีขอ้เสียบางอย่างส่งผลไม่ดีต่อการเลือกใช้คบัปล้ิงแบบอ่อน เพราะคบัปล้ิง

แบบอ่อนจะส่งผ่าน และเพิ่มแรงบิดไปยงัส่วนของตลบัลูกปืนของมอเตอร์ และของเคร่ืองจกัรหมุน

ไดม้ากกกว่า ส่งผลให้ตลบัลูกปืนรับแรงกลมากข้ึนกว่าปกติ โดยเฉพาะอย่างยิ่งเม่ือขบัโหลดหนกั ๆ

หรือมีการกลบัทางหมุนบ่อย ๆ ดว้ยเหตุน้ีเองท าใหก้ารเลือกใชค้บัปล้ิงแบบอ่อนจะตอ้งพิจารณาในเร่ือง

ของระยะห่างท่ียอมรับได ้(Tolerance)

13

ส าหรับการเช่ือมต่อด้วยคบัปล้ิงเพื่อก าหนดระยะดงักล่าวให้พอดี ไม่เกินจากย่านท่ีก าหนด

ทั้งน้ีความเสียหายจากการท่ีเกิดระยะระหว่างคบัปล้ิงกบัเพลามากเกินไปจะส่งผลมากข้ึนเม่ือมอเตอร์

หมุนเร็ว จะท าให้ตลับลูกปืนแตก ซีลกันร่ัวช ารุด เพลาหมุนติดขดั และเกิดการแตกร้าวของตวัถัง

เคร่ืองจกัรตามมาได ้

คบัปล้ิงแบบอ่อน ท่ีใชก้นัในงานอุตสาหกรรม ไดแ้ก่คบัปล้ิง 4 แบบดว้ยกนัคือ Mechanically

Flexible Coupling, Elastomeric Coupling, Metallic Membrane Coupling และ Miscellaneous

Coupling ทั้งน้ีแต่ละชนิดมีลกัษณะต่างกนั และใชง้านต่างกนัดงัน้ี

Mechanically Coupling เป็นคบัปล้ิงแบบท่ีใชช้ิ้นส่วนของลูกกล้ิงหมุน หรือข่อต่อโลหะเป็นตวัเช่ือมเพลาหมุน และในการใช้งานจะตอ้งมีสารหล่อล่ืนท่ีตวัคบัปล้ิงอยู่ตลอดเวลา ยกตวัอย่างเช่น คบัปล้ิงแบบใช้เฟืองเกียร์ (Gear Coupling) ซ่ึงเหมาะกับงานท่ีมีแรงบิดสูง หรือแบบกริด (Grid Coupling) ซ่ึงคลา้ยกบัแบบเกียร์ แต่ต่างกนัท่ีจะใช้ในงานท่ีมีแรงบิดนอ้ยกว่า นอกจากน้ียงัมีแบบท่ีใช้โซ่โลหะ และ Universal Joint แบบท่ีใชใ้นรถยนต ์เป็นตน้

Elastomeric Coupling โดยทัว่ไปแบบน้ีจะอาศยัความยืดหยุ่นของวสัดุประเภทยาง หรือพลาสติก เป็นช้ินส่วนท่ีท าให้เกิดการยืดหยุ่นในระหว่างการขบัเพลาหมุน แต่การใช้งานจะต้องระมัดระว ัง เ ร่ืองความร้อนสูง ซ่ึง เ กิดจากค่าความสูญเสียของวัสดุจากผลของฮีสเตอ ร์ซีส (Hysteresis) และตอ้งระวงัเร่ืองของสารเคมีท่ีจะท าปฏิกิริยากบัยาง และพลาสติก จนท าให้คุณสมบติัของคบัปล้ิงเสียไป

Metallic Membrane Coupling อาศยัความยดืหยุน่จากแผน่โลหะบาง ๆ หรือไดอะเฟรม (Diaphragms) ยกตวัอยา่งเช่น คบัปล้ิงแบบ Disc ซ่ึงใชแ้ผน่โลหะรูปทรง 6 เหล่ียม ทั้งน้ีแบบไดอะเฟรม จะตา้นทานต่อแรงบิดไดดี้กวา่แบบ disc

Miscellaneous Coupling เป็นแบบท่ีอาศยัความยืดหยุ่นจากการผสมผสานของกลไกทางกลของคบัปล้ิงชนิดต่าง ๆ ท่ีกล่าวมา กบักลไกของสปริงแบบต่าง ๆ เช่น Spring Coupling, Spiral Spring Coupling หรือ Slider Block Coupling เป็นตน้

คบัปล้ิงแบบอ่อน เป็นช้ินส่วนส าคญัในระบบส่งก าลงัทางกล แต่การออกแบบ และใช้งานคบัปล้ิงซ่ึงมีระยะยืดหยุ่น หรือระยะช่องว่างด้วยคุณสมบติัการยืดหยุ่นของคบัปล้ิงแบบน้ีก็อาจสร้างปัญหาในงานได ้ในขณะท่ีหากเลือกใชค้บัปล้ิงแบบอ่อน ไดอ้ยา่งไม่เหมาะสม เช่น ระยะช่องวา่งมาก

14

เกินไป หรือการยืดหยุ่นของคบัปล้ิงสูง ก็อาจเกิดผลกระทบต่อการท างานของเพลาหมุนได ้ทั้งน้ีก็เป็นเพราะมีคบัปล้ิงแบบอ่อนเลือกใชม้ากมายหลายชนิดตามท่ีไดก้ล่าวมา การใชง้านคบัปล้ิงแบบอ่อน ซ่ึงมีความยดืหยุน่ จะเกิดลกัษณะการท างาน 3 ลกัษณะดงัน้ี

1. ขบัเคล่ือนไดอ้ยา่งลงตวัและพอดี เป็นลกัษณะท่ีเกิดข้ึนจากการเลือกใช้คบัปล้ิงท่ีมีความยดืหยุน่เหมาะกบัความเร็วรอบในการหมุนของเพลาและแกนหมุน

2. ยอมใหเ้กิดการเอียงของเพลาหมุนไดบ้า้ง ส าหรับเพลาขบั และแกนหมุนท่ีอาจเกิดการไม่ตรงแนวระหวา่งกนั หรือเพลาเอียงเล็กนอ้ยในขณะเร่ิมหมุนท่ีแรงบิดสูง

3. เกิดการเคล่ือนท่ีไปมาของเพลาขบั ในขณะหมุน คบัปล้ิงแบบอ่อน จะช่วยรักษาการขบัเคล่ือนต่อไปได ้

โดยปกตินั้นหากเราสามารถใช้คบัปล้ิงแบบอ่อนเพื่อส่งแรงหมุนทางกลไดอ้ย่างมีประสิทธิภาพ จะช่วยแกปั้ญหาการไม่ตรงแนวระหวา่งกนัของเพลาขบัทั้ง 2 ได ้ทั้งน้ีเพราะความสูญเสียทางกลท่ีเกิดในตวัคบัปล้ิงมีค่าต ่า และหากเลือกชนิดท่ีประสิทธิภาพสูงก็จะช่วยเพิ่มประสิทธิภาพได้มาก

2.3.3 ผลกระทบจากอุณหภูมิและความร้อน

อุณหภูมิท่ีสูงข้ึนส่งผลให้แท่งโลหะขยายตวัได ้ดว้ยอตัราท่ีก าหนดจากสัมประสิทธ์ิเฉพาะของการขยายตวั และโดยปกติของการใชง้านอุตสาหกรรม มอเตอร์ไฟฟ้า และเคร่ืองจกัรกลหมุน จะไดรั้บอิทธิพลความร้อนจากสภาพแวดลอ้ม เช่น ความร้อนจากเตาหลอมโลหะ, ความร้อนจากหมอ้ตม้ไอน ้ า ความร้อนท่ีสะสมและส่งผ่านออกจากขดลวดมอเตอร์ และความร้อนจากของเหลวท่ีป๊ัมน ้ าสูบ/อดัอยู่ตลอดเวลา เม่ือความร้อนส่งผ่านมายงัช้ินส่วนของแกนหมุนโลหะ และคบัปล้ิงโลหะ จะส่งผลให้โลหะเกิดการขยายตวัยาวข้ึนจนส่งผลกบัระยะ และแนวของการเช่ือมต่อระหวา่งเพลาได ้ซ่ึงผลกระทบน้ีเรียกวา่ ผลกระทบท่ีเกิดจาก Thermal Growth

2.3.4 การป้องกนัการเยื้องศูนย ์

การเยื้องศูนยข์องเพลาหมุน สามารถป้องกนั และแกไ้ขไดด้ว้ยการตรวจเช็คระบบเคร่ืองจกัรเป็นระยะ ๆ ตามตารางการซ่อมบ ารุง ทั้งน้ีก็ข้ึนกบัประเภทของเคร่ืองจกัรและชั่วโมงการท างานดว้ย นอกจากน้ีการเลือกใชอุ้ปกรณ์ให้เหมาะกบังาน ก็เป็นอีกวิธี หน่ึง ท่ีช่วยให้การสั่นสะเทือนท่ีเกิดข้ึนกระทบต่อการเยื้องศูนยล์ดลงได ้ยกตวัอยา่งเช่น การเลือกใชม้อเตอร์, ตลบัลูกปืน, คบัปล้ิง