การทดสอบเครื่องสูบน้ำแบบสูบชัก
จาก การทดสอบเครื่องสูบน้ำแบบสูบชักซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของการศึกษาตามหลักสูตร ปริญญาวิศวกรรมศาสตร์บัณฑิต มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าธนบุรี

เครื่องสูบน้ำ VR และ ยูม่า ตรารวงข้าว ได้ผ่านการทดสอบตามชุดทดสอบเครื่องสูบน้ำแบบสูบชักตามมาตรฐาน JIS B ซึ่งเป็นมาตรฐานญี่ปุ่น เทียบเท่ากับมาตรฐานอุตสาหกรรมในประเทศไทย

บทคัดย่อ

การทดสอบประสิทธิ��าพของเครื่องสูบน้ำแบบสูบชัก ทำการทดสอบโดยสร้างชุดทดสอบขึ้นมาและทำการทดสอบตามมาตรฐานอุตสาหกรรม Reciprocating pumps Testing method JIS B 8311-1991 เพื่อหาเส้นคุณลักษณะของเครื่องสูบน้ำแบบสูบชัก ดำเนินการทดสอบโดยใช้มอเตอร์กระแสตรงขับเครื่องสูบน้ำที่ความเร็วรอบ 200, 250, 300 และ 350 RPM จาก นั้นก็ทำการบันทึกผล ค่าความดันทางด้านดูด ค่าความดันทางด้านจ่าย อุณห��ูมิของน้ำที่ใช้ในการทดสอบ ค่าความเร็วรอบของมอเตอร์ น้ำหนักของน้ำที่เข้าสู่ถังชั่งในช่วงเวลา และทำการทดสอบซ้ำแต่จะปรับวาล์วทางด้านจ่ายลงจนได้ค่าความดันรวม 8 ค่า แล้วจึงเปลี่ยนความเร็วรอบในการทดสอบ

จาก ผลการทดสอบพบว่า อัตราการไหลของน้ำนั้นค่อนข้างคงที่ในแต่ละความเร็วรอบและเพิ่มขึ้นตามความ เร็วรอบที่เพิ่มขึ้นด้วย สำหรับประสิทธิ��าพเชิงปริมาตรนั้นพบว่า ค่าค่อนข้างคงที่ในแต่ละความเร็วรอบและจะลดลงเล็กน้อยเมื่อความเร็วรอบสูง ขึ้น ใน ส่วนของประสิทธิ��าพของเครื่องสูบน้ำนั้นจะมีลักษณะที่ ใกล้เคียงกันทุกความเร็วรอบคือ ในช่วงความดันรวมน้อยๆ ค่าประสิทธิ��าพของเครื่องสูบน้ำจะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว และเมื่อความดันรวมมีค่าสูงขึ้นค่าประสิทธิ��าพของเครื่องสูบน้ำนั้นจะเพิ่ม ขึ้นเพียงเล็กน้อยจนเกือบคงที่ โดยที่ความเร็วรอบ 350 นั้นค่าประสิทธิ��าพสูงสุดจาก การสร้างแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ ณ ตำแหน่งท่อทางดูด พบว่าความดันเปลี่ยนแปลงตามเวลา โดยค่าเฉลี่ยที่เกิดขึ้นใกล้เคียงกับค่าที่วัดได้จริง

การอ��ิปรายและสรุปผล

เนื่อง จากการทดสอบเครื่องสูบน้ำแบบสูบชักนั้นมีลักษณะที่มีแรงบิดเปลี่ยนแปลงตาม ตำแหน่งขององศาข้อเหวี่ยง อันเป็นลักษณะเฉพาะของเครื่องสูบน้ำแบบสูบชัก ดังนั้นในการสร้างชุดทดสอบเครื่องสูบน้ำนั้นจำเป็นต้องมีการติดตั้ง Flywheel เพื่อ ทำหน้าที่เก็บพลังงานในยามที่มีพลังงานเกิน และคายพลังงานออกมาในยามที่ต้องการใช้ ทั้งนี้จะมีผลให้แรงบิดของมอเตอร์เรียบขึ้น ทำให้สามารถวัดค่าแรงบิดที่กระทำกับมอเตอร์นั้นได้ จากผลการทดสอบพบค่าของแรงกดที่อ่านค่าได้จากอุปกรณ์การวัดแรงกดแบบ Load cell มีค่าที่ค่อนข้างคงที่ แสดงว่าการออกแบบ Flywheel ได้ขนาดที่เหมาะสมกับการใช้งาน

ในส่วนของอุปกรณ์วัดค่าความดัน (Vacuum gauge) ที่ ทางด้านท่อทางดูดนั้นมีการแกว่งตัวอยู่บ้างแต่ก็ยังพอที่สามารถอ่านค่าได้ และในส่วนของอุปกรณ์วัดค่าความดันที่ทางท่อจ่ายนั้นพบว่ามีการแกว่งตัว มากกว่าทางฝั่งท่อดูด ซึ่งเป็นผลมาจากการเกิดคลื่นความดัน (Pulsation) เช่น เดียวกับท่อดูด ทำให้การเก็บข้อมูลของค่าความดันทั้งที่ทางด้านท่อดูดและทางด้านท่อจ่ายนั้น จะทำการอ่านค่าเป็นค่าต่ำสุดและค่าสูงสุด แล้วจึงคำนวณหาค่าเฉลี่ยก่อนที่จะไปคำนวณหาเป็นความดันรวม (Total pressure)

สำหรับการวัดความเร็วรอบการหมุนของมอเตอร์นั้น จะใช้อุปกรณ์การวัดความเร็วรอบเป็น Tachometer ซึ่ง พบว่าค่าความเร็วรอบที่อ่านค่าได้นั้นจะมีการแกว่งตัวอยู่ในช่วงแคบๆ ซึ่งการเก็บข้อมูลนั้นจะทำการอ่านค่าต่ำสุดค่าสูงสุดแล้วจึงทำการหาค่า เฉลี่ย

ผลจากการคำนวณคลื่นความดันทางท่อดูดจะพบว่า คลื่นความดันมีลักษณะการแกว่งขึ้นลงตลอดเวลา เช่นเดียวกับผลการทดลองที่ได้จากการวัดจาก Vacuum gauge ที่ -0.6 เมตร นอกจากนั้นยังทราบอีกว่า พฤติกรรมการแกว่งตัวของคลื่นความดัน ณ ความเร็วรอบที่กำหนด (200 RPM) ไม่มีการเกิดคาวิเตชั่นแต่อย่างใด เนื่องจากความดันต่ำสุดที่ทำนายไว้มีค่า -0.8 เมตร ซึ่งเป็นความดันที่สูงกว่าค่าความดันไอ (-0.96 เมตร)

สรุปผล

1.  ที่ ความเร็วรอบคงที่นั้นเครื่องสูบน้ำแบบสูบชักจะให้อัตราการไหลค่อนข้างคงที่ เมื่อค่าความดันรวมเพิ่มขึ้น และเพิ่มขึ้นตามความเร็วรอบของเครื่องสูบน้ำ
2.  ประสิทธิ��าพเชิงปริมาตร (Volumetric efficiency) มีค่าคงที่ในแต่ละความเร็วรอบ และมีค่าลดลงเมื่อความเร็วรอบสูงขึ้น
3. ประสิทธิ��าพของเครื่องสูบน้ำ (Pump efficiency) เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วเมื่อความดันรวมเพิ่มขึ้นในช่วงความดันต่ำๆ (ประมาณ 0-15 เมตรน้ำ) และจะค่อยๆคงที่เมื่อความดันรวมมีค่าสูงกว่านั้น
4. กำลังงานเพลา (Shaft power) มีค่าเพิ่มมากขึ้นเมื่อค่าความดันรวมเพิ่มขึ้น และจะมีค่ามากขึ้นเมื่อความเร็วรอบเพิ่มขึ้น

ข้อแนะนำในการศึกษาทดสอบครั้งต่อไป

1. ทำการติดตั้ง Accumulator เพื่อทำให้การอ่านค่าอุปกณ์วัดค่าที่ทางด้านท่อจ่ายนั้นสามารถอ่านค่าได้แม่นยำมากยิ่งขึ้น
2. เพิ่มขนาดของตัวมอเตอร์ที่ใช้ในการขับเครื่องสูบน้ำซึ่งจะทำให้สามารถทดสอบเครื่องสูบน้ำที่ความดันสูงๆ ได้
3. ติดตั้งท่อใสในท่อทางดูดและท่อทางจ่าย เพื่อจะสามารถสังเกตลักษณะการไหลของน้ำ��ายในท่อได้

วีดีโอสาธิตการทดสอบเครื่องสูบน้ำแบบสูบชัก