ปั๊มแบบแรงดันคงที่ กับ ปั๊มแบบแรงดันแปรผัน: แบบไหนมีประสิทธิภาพการใช้พลังงานสูงกว่ากัน?

คำถามเกี่ยวกับปั๊มแบบปริมาตรคงที่เทียบกับปั๊มแบบปริมาตรแปรผันมักเกิดขึ้นตั้งแต่ช่วงเริ่มต้นของการออกแบบระบบไฮดรอลิก และคำตอบส่วนใหญ่มักจะเหมือนกันเสมอว่า “ขึ้นอยู่กับลักษณะของภาระงาน (load profile)” ซึ่งไม่ใช่การหลีกเลี่ยงคำถาม — แต่เป็นคำตอบที่แท้จริง และการเข้าใจเหตุผลนั้นจำเป็นต้องมีภาพที่ชัดเจนว่าการออกแบบแต่ละแบบจัดการกับความไม่สอดคล้องกันระหว่างปริมาณการไหลที่ปั๊มสามารถจ่ายได้ กับความต้องการที่แท้จริงของวงจรอย่างไร

ปั๊มแบบปริมาตรคงที่: จุดแข็งและข้อจำกัด

ปั๊มแบบปริมาตรคงที่จะส่งผ่านของเหลวในปริมาตรหนึ่งต่อการหมุนหนึ่งรอบของเพลา ซึ่งกำหนดโดยรูปทรงเรขาคณิตของปั๊มเอง และไม่สามารถเปลี่ยนแปลงได้ระหว่างการใช้งาน ดังนั้นเมื่อความเร็วของเพลาคงที่ ปั๊มจะให้การไหลที่คงที่เช่นกัน โครงสร้างเรียบง่าย ทำงานเชื่อถือได้ และมีต้นทุนการผลิตและการซ่อมแซมง่าย อย่างไรก็ตาม ข้อจำกัดจะปรากฏขึ้นเมื่อความต้องการของระบบลดลงต่ำกว่าค่าสูงสุด — ปั๊มยังคงส่งการไหลเต็มที่อยู่ ทำให้เกิดของเหลวส่วนเกินที่ต้องถูกส่งไปยังที่ใดที่หนึ่ง ในระบบส่วนใหญ่ของเหลวส่วนเกินนี้จะไหลผ่านวาล์วปล่อยแรงดัน (relief valve) ซึ่งแปลงพลังงานไฮดรอลิกให้กลายเป็นความร้อน ปั๊มยังคงทำงานต่อไป แต่งานที่ทำนั้นสูญเปล่า

สำหรับระบบที่ทำงานที่โหลดเต็มหรือใกล้เคียงกับโหลดเต็มเป็นส่วนใหญ่ — เช่น เครื่องอัดในอุตสาหกรรมบางประเภท หรือขับเคลื่อนสายพานลำเลียงที่ทำงานด้วยความเร็วคงที่ — ปั๊มแบบปริมาตรการจ่ายคงที่ (Fixed Displacement Pump) มีความสามารถในการแข่งขันได้จริง แม้ว่าจะเกิดการสูญเสียประสิทธิภาพจากการเบี่ยงเบนของไหลในช่วงโหลดเบาเป็นครั้งคราว แต่การสูญเสียนั้นมีอยู่จริง แต่ไม่ใช่ปัจจัยหลัก ความเรียบง่ายและต้นทุนที่ต่ำกว่าจึงถือเป็นข้อได้เปรียบที่มีน้ำหนัก

ปั๊มแบบปริมาตรการจ่ายแปรผัน: จุดที่ได้รับประโยชน์ด้านประสิทธิภาพ

ปั๊มแบบปริมาตรการจ่ายแปรผันจะลดระยะการเคลื่อนของลูกสูบ — และดังนั้นจึงลดปริมาณการไหลที่ส่งออก — เมื่อความต้องการของระบบลดลง การผลิตของไหลน้อยลงหมายถึงพลังงานขาเข้าที่ต้องใช้น้อยลง สำหรับการใช้งานที่มีรอบการทำงานแปรผัน การประหยัดพลังงานเมื่อเทียบกับปั๊มแบบปริมาตรการจ่ายคงที่นั้นมีนัยสำคัญ โดยการประหยัดพลังงานจะมากที่สุดในช่วงโหลดบางส่วนและช่วงพร้อมใช้งาน (standby) ซึ่งในหลายระบบที่ใช้งานจริง ช่วงเหล่านี้คิดเป็นเวลาในการทำงานรวมทั้งหมด 50 ถึง 70%

การคำนวณต้นทุนรวมตลอดอายุการใช้งาน

ปั๊มแบบปรับการจ่ายน้ำมันได้ (Variable displacement pumps) มีต้นทุนเริ่มต้นสูงกว่า อย่างไรก็ตาม ภายในระยะเวลาการใช้งานสามถึงห้าปี ความแตกต่างของต้นทุนนี้มักจะคืนทุนได้ผ่านการประหยัดพลังงาน โดยทั่วไปแล้วสามารถคืนทุนได้อย่างสบายใจ จุดคืนทุน (crossover point) ขึ้นอยู่กับจำนวนชั่วโมงการใช้งาน ราคาค่าไฟฟ้า และระดับความแปรผันของภาระงานจริง สำหรับการใช้งานที่มีภาระงานคงที่เกือบเต็มกำลัง (flat, near-full-load profiles) อาจไม่ถึงจุดคืนทุนเลย

HOVOO / HOUFU จัดจำหน่ายชุดซีลสำหรับปั๊มทั้งแบบจ่ายน้ำมันคงที่ (fixed displacement) และแบบจ่ายน้ำมันได้แปรผัน (variable displacement) จาก Danfoss และผู้ผลิตรายใหญ่อื่นๆ การบำรุงรักษาซีลเป็นการแทรกแซงที่มีต้นทุนต่ำ ซึ่งช่วยรักษาประสิทธิภาพที่เหนือกว่าซึ่งการออกแบบปั๊มมอบให้ โปรดเยี่ยมชมเว็บไซต์ hovooseal.com

แหล่งกำเนิด: www.hovooseal.com