Pump Cavitation ตั้งแต่ฟิสิกส์ฟองไอถึง NPSH Margin: Deep Dive ปัญหาที่กัดใบพัดเงียบๆ
NPSH Margin คือเส้นแบ่งระหว่างปั๊มที่ทำงานเงียบสบาย กับปั๊มที่กำลังกัดใบพัดตัวเองทีละน้อย ปั๊มหนีบ (Centrifugal Pump) คือหัวใจของโรงงานส่วนใหญ่ แต่ปัญหาที่พบบ่อยที่สุดอย่าง Cavitation มักถูกมองข้ามจนกระทั่งใบพัดพัง เสียงดังเหมือน "กรวดในปั๊ม" ที่ช่างบางคนเข้าใจว่าเป็นเรื่องปกติ แท้จริงคือสัญญาณของความเสียหายที่สะสมอยู่แล้ว บทความนี้เจาะลึกตั้งแต่ฟิสิกส์ของฟองไอ การคำนวณ NPSH อย่างถูกต้อง ไปจนถึงการตรวจจับด้วย Condition Monitoring สมัยใหม่ ฟิสิกส์ของฟองไอ: ของเหลวเดือดที่อุณหภูมิห้องได้อย่างไร Cavitation เกิดเมื่อแรงดันท้องถิ่นในปั๊มต่ำกว่าแรงดันไอ (Vapor Pressure) ของของเหลว ณ อุณหภูมิทำงาน น้ำที่ 25 องศาเซลเซียสมีแรงดันไอประมาณ 3.2 kPa ดังนั้นถ้าแรงดันที่ตาใบพัด (Impeller Eye) ต่ำกว่าค่านี้ น้ำจะเดือดกลายเป็นฟองไอทันที ปรากฏการณ์นี้คือ "การเดือดเพราะแรงดันตก" ไม่ใช่ความร้อน และเป็นคำอธิบายที่ตรงกว่าคำว่า "ปั๊มดูดไม่พอ" ที่เข้าใจกันผิดในสนาม จุดที่ทำลายเครื่องจักรไม่ใช่การเกิดฟอง แต่คือ การยุบตัว เมื่อฟองไอไหลเข้าสู่โซนแรงดันสูงด้านส่งของใบพัด ฟองจะยุบตัวภายในไม่กี่ไมโครวินาที เกิด Micro-jet ของเหลวพุ่งชนผิวโลหะด้วยแรงดันท้องถิ่นระดับกิกะปาสกาล (GPa) มากพอจะดึงเนื้อโลหะออกทีละน้อย รอยที่เกิดจึงเป็น "โพรงฟองนม" ขนาดสม่ำเสมอ ต่างจากรอยขีดข่วนจากอนุภาคแข็ง Cavitation สะสมเป็น 3 ระยะ — จากฟองไอเงียบๆ จนถึงใบพัดร้าว NPSH: ตัวเลขที่ต้องเข้าใจก่อนติดเซ็นเซอร์ตัวแรก NPSH Available (NPSHa) คือพลังงานแรงดันที่ระบบท่อจัดให้ ณ ตาใบพัด: NPSHa = (Pa − Pv) / (ρg) + Hs − Hf Pa = แรงดันผิวหน้าของเหลว, Pv = แรงดันไอ, ρ = ความหนาแน่น, g = ความเร่งโน้มถ่วง, Hs = ระดับดูด (บวกเมื่อของเหลวท่วมตาใบพัด), Hf = แรงเสียดทานในท่อดูด NPSH Required (NPSHr) คือค่าที่ผู้ผลิตปั๊มกำหนดจากการทดสอบตาม ISO 9906 โดยทั่วไประบุที่จุด Head ตก 3% (NPSH3) ที่อัตราไหลนั้นๆ กฎเหล็กคือ NPSHa ต้องมากกว่า NPSHr เสมอ แต่ "มากกว่าเท่าไร" คือคำถามที่แยกโรงงานที่ใบพัดอยู่ครบ 10 ปี ออกจากโรงงานที่เปลี่ยนใบพัดทุกปี…







