คาวิเตชั่น (Cavitation) คืออะไร และป้องกันได้อย่างไร
ในวงการวิศวกรรมระบบปั๊มน้ำ "คาวิเตชั่น" (Cavitation) คือหนึ่งในปรากฏการณ์ที่อันตรายและสร้างความเสียหายให้กับปั๊มได้มากที่สุด เป็นเสมือน "มะเร็งร้าย" ที่ค่อยๆ กัดกร่อนชิ้นส่วนภายในจนปั๊มพังก่อนเวลาอันควร การทำความเข้าใจสาเหตุ ผลกระทบ และวิธีป้องกันอย่างถูกต้องจึงเป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่งสำหรับวิศวกรและผู้ดูแลระบบทุกคน
เจาะลึกปรากฏการณ์คาวิเตชั่น
คาวิเตชั่น คือปรากฏการณ์ที่ของเหลว (เช่น น้ำ) เปลี่ยนสถานะกลายเป็นไออย่างรวดเร็ว ณ บริเวณที่มีความดันต่ำมาก และเมื่อฟองไอเหล่านี้เคลื่อนที่ไปยังบริเวณที่มีความดันสูงกว่า มันจะยุบตัวลงอย่างรุนแรง (Implosion) ทำให้เกิดคลื่นกระแทก (Shockwave) ขนาดจิ๋วแต่มีพลังทำลายล้างสูงเข้าปะทะกับพื้นผิวของชิ้นส่วนปั๊มโดยตรง
กระบวนการนี้เกิดขึ้นเมื่อความดันสถิต ณ จุดใดจุดหนึ่งในระบบ (โดยเฉพาะทางดูดของปั๊ม) ต่ำกว่า **ความดันไอ (Vapour Pressure)** ของของเหลว ณ อุณหภูมินั้นๆ
ผลกระทบของคาวิเตชั่นต่อปั๊มน้ำ
การเกิดคาวิเตชั่นอย่างต่อเนื่องส่งผลเสียร้ายแรงหลายประการ:
- การกัดกร่อนทางกายภาพ: แรงกระแทกจากการยุบตัวของฟองอากาศจะค่อยๆ กัดกร่อนผิวโลหะของใบพัดและตัวเรือนปั๊มให้เป็นรูพรุนเหมือนฟองน้ำ จนในที่สุดก็แตกหักเสียหาย
- ประสิทธิภาพปั๊มลดลง: การเกิดฟองอากาศในระบบทำให้การไหลของน้ำไม่ต่อเนื่อง ส่งผลให้ทั้งอัตราการไหล (Flow Rate) และแรงดัน (Head) ของปั๊มลดลงอย่างเห็นได้ชัด
- เกิดเสียงดังและการสั่นสะเทือน: การยุบตัวของฟองอากาศนับล้านๆ ฟองจะทำให้เกิดเสียงดังคล้ายมีกรวดหรือหินอยู่ในปั๊ม และทำให้ปั๊มสั่นสะเทือนผิดปกติ ซึ่งจะส่งผลกระทบต่อตลับลูกปืน (Bearing) และซีลกันรั่ว (Mechanical Seal) ต่อไป
วิธีป้องกันคาวิเตชั่น: หัวใจคือค่า NPSH
วิธีป้องกันคาวิเตชั่นที่ดีที่สุดคือการออกแบบและติดตั้งระบบให้ถูกต้อง โดยหัวใจสำคัญคือการทำให้ค่า **NPSHa (Net Positive Suction Head Available)** ของระบบ มีค่าสูงกว่าค่า **NPSHr (Net Positive Suction Head Required)** ของปั๊มอยู่เสมอ
แนวทางการป้องกันและแก้ไข
เพื่อรักษาค่า NPSHa ให้สูงและป้องกันการเกิดคาวิเตชั่น ควรปฏิบัติตามแนวทางต่อไปนี้:
- ลดระยะดูดในแนวดิ่ง (Suction Lift): ติดตั้งปั๊มให้ใกล้กับระดับผิวน้ำในถังดูดมากที่สุดเท่าที่จะทำได้
- ลดความสูญเสียในท่อดูด: ใช้ท่อดูดขนาดใหญ่ขึ้น, ลดจำนวนข้องอและวาล์วให้น้อยที่สุด, และตรวจสอบไม่ให้มีจุดอุดตันในท่อ
- ควบคุมอุณหภูมิของเหลว: ของเหลวที่มีอุณหภูมิสูงขึ้น จะมีแรงดันไอสูงขึ้น ทำให้ต้องการค่า NPSHa มากขึ้นตามไปด้วย
- เลือกปั๊มให้เหมาะสมกับจุดใช้งาน: หลีกเลี่ยงการใช้ปั๊มที่อัตราการไหลสูงเกินกว่าจุดประสิทธิภาพสูงสุด (Best Efficiency Point - BEP) มากเกินไป
- เพิ่มแรงดันในถังดูด: ในบางระบบ อาจใช้วิธีเพิ่มแรงดันในถังดูด (Pressurize Suction Vessel) เพื่อเพิ่มค่า NPSHa ให้กับระบบ
Calpeda กับการออกแบบเพื่อต้านทานคาวิเตชั่น
ปั๊มน้ำของ Calpeda ถูกออกแบบโดยคำนึงถึงหลักการไฮดรอลิกส์เพื่อลดความเสี่ยงในการเกิดคาวิเตชั่น อย่างไรก็ตาม การติดตั้งที่ถูกต้องคือปัจจัยที่สำคัญที่สุด
ผลิตภัณฑ์ที่ออกแบบมาเพื่อประสิทธิภาพสูงสุด
