เนื้อหาวันที่ : 2010-07-19 15:39:17 จำนวนผู้เข้าชมแล้ว : 14328 views

สิ่งเจือปนในน้ำมันไฮดรอลิกและการกรอง (ตอนจบ)

กรองเป็นอุปกรณ์ที่สำคัญมากในระบบไฮดรอลิกแต่ส่วนมากเราจะมองข้ามหรือไม่ค่อยให้ความสำคัญกับอุปกรณ์ชิ้นนี้กันมากนัก หน้าที่ของกรองก็คือการดักเอาอนุภาคเจือปน (Contamination) ออกจากน้ำมันโดยการดักอนุภาคสิ่งเจือปนเหล่านั้นให้ติดไว้กับแผ่นกรองโดยที่แผ่นกรองแบบพื้นฐานนั้นจะมีลักษณะเป็นแผ่นลักษณะเป็นตาข่ายหรือคล้าย ๆ กัน

อาจหาญ ณ นรงค์
แผนกวิศวกรรมและซ่อมบำรุง
บริษัท โยโกฮาม่า ไทร์ แมนูแฟคเจอริ่ง (ประเทศไทย) จำกัด

.

.
กรอง (Filter)

กรองเป็นอุปกรณ์ที่สำคัญมากในระบบไฮดรอลิกแต่ส่วนมากเราจะมองข้ามหรือไม่ค่อยให้ความสำคัญกับอุปกรณ์ชิ้นนี้กันมากนัก หน้าที่ของกรองก็คือการดักเอาอนุภาคเจือปน (Contamination) ออกจากน้ำมันโดยการดักอนุภาคสิ่งเจือปนเหล่านั้นให้ติดไว้กับแผ่นกรองโดยที่แผ่นกรองแบบพื้นฐานนั้นจะมีลักษณะเป็นแผ่นลักษณะเป็นตาข่ายหรือคล้าย ๆ กัน ในส่วนของความหยาบหรือละเอียดในการกรองนั้นจะขึ้นอยู่กับความถี่หรือห่างของวัสดุที่นำเอามาทำเป็นกรองนั้น ๆ ดังรูปที่ 9 เป็นตัวอย่างแผ่นกรองอย่างง่าย

.

ตัวแผ่นกรองสามารถทำมาจากวัสดุหลายแบบเช่นลวดถัก ผ้า กระดาษ เส้นไยหรืออื่น ๆ ซึ่งก็ขึ้นอยู่กับลักษณะการใช้งานและราคาที่ผู้ผลิตและผู้ใช้ต้องการ สิ่งที่เกิดขึ้นเมื่อเราใส่กรองเข้ากับระบบก็คือแรงดันตกคร่อมที่เกิดขึ้นกับตัวกรอง ดังนั้นเราจะเห็นว่ารูปแบบของกรองแบบต่าง ๆ นั้นผู้ผลิตพยายามให้มีพื้นที่กรองให้มากที่สุดเพื่อที่จะให้มีพื้นที่กรองมากซึ่งจะส่งผลต่อประสิทธิภาพของกรองและลดแรงดันตกคร่อมที่เกิดขึ้นให้ได้มากที่สุด

.

สำหรับกรองที่ทำจากลวดถักซึ่งมีความละเอียดน้อยซึ่งจะใช้สำหรับดักอนุภาคขนาดใหญ่ เรียกว่ากรองหยาบ(Strainer) ส่วนกรองที่มีความละเอียดสูงส่วนมากจะทำมาจากกระดาษหรือวัสดุอื่น ๆ ใช้สำหรับดักอนุภาคขนาดเล็ก ๆ เราจะเรียกว่ากรอง (Filter) 

.

รูปที่ 9 ตัวอย่างแผ่นกรองอย่างง่าย

.
* ความลึกของและความหยาบแผ่นกรอง (Depth Media)

ความลึกของแผ่นกรองจะเป็นตัวบ่งบอกเราว่ากรองนั้นสามารถกรองได้ดีแค่ไหน ถ้าแผ่นกรองมีความลึกหรือความหนาของแผ่นกรองมาก กรองนั้นก็สามารถที่จะดักอนุภาคเจือปนได้มากกว่ากรองที่บางแต่แรงดันตกคร่อมจะมากกว่า  

.

ส่วนความหยาบของแผ่นกรองจะเป็นตัวบ่งบอกถึงความสามารถดักจับอนุภาคขนาดต่าง ๆ เช่น ถ้าแผ่นกรองมีความหยาบมากก็จะกรองได้แต่อนุภาคขนาดใหญ่ และถ้ากรองมีความละเอียดมากก็จะสามารถที่จะกรองอนุภาคขนาดเล็กได้ดีดังรูปที่ 10 และรูปที่ 11 

.

รูปที่ 10 กรองแบบหนา 

.

รูปที่ 11 เปรียบเทียบลักษณะของแผ่นกรองแบบหยาบและแบบละเอียด

.
ตารางที่ 8 เปรียบเทียบคุณสมบัติของวัสดุที่ทำกรองชนิดต่าง ๆ

.
ดรรชนีบอกความสามารถในการกรอง

การที่เราจะวัดว่ากรองนั้นดีหรือไม่นั้นเราสามารถวัดได้จากค่าต่าง ๆ ดังต่อไปนี้คือ
1. ความสามารถในการดักจับอนุภาคสิ่งสกปรก (Dirt Holding Capacity) ที่ไหลผ่านกรองว่ามากน้อยแค่ไหนถ้าสามารถดักจับอนุภาคได้มากแสดงว่ามีความสามารถในการกรองสูง
2. แรงดันตกคร่อมตัวกรอง (Pressure Differential) ซึ่งค่าแรงตกคร่อมยิ่งน้อยยิ่งดี  

.

ซึ่งค่าที่เราใช้เป็นตัวชี้วัดประสิทธิภาพของกรองคือค่าเบต้า (?) หรืออัตราส่วนเบต้า (Beta Ratio) ของกรอง ซึ่งในการหาอัตราส่วนเบต้าหรือค่าเบต้าของกรองนั้นเราจะทำการวัดจำนวนอนุภาคตามความสามารถในการกรองของกรองตัวนั้น ๆ เช่นขนาด 40 ไมครอน เป็นต้น โดยเราจะทำการวัดจำนวนอนุภาคก่อนที่จะเข้ากรอง (Up Stream) เปรียบเทียบกับจำนวนอนุภาคหลังออกจากกรอง (Down Stream) โดยจะเป็นไปตามสมการ

.

              X = จำนวนอนุภาคก่อนเข้ากรอง (Up Stream)/จำนวนอนุภาคหลังออกจากกรอง (Down Stream) …. (1)                           
โดยที่      X คือค่าอัตราส่วนเบต้าของกรองที่ขนาดอนุภาค X ไมครอน

.

ตัวอย่างที่ 1 จากการทดสอบกรองขนาด40ไมครอน ปรากฏว่านับจำนวนอนุภาคขนาด 40 ไมครอน ในจุดก่อนเข้ากรองได้ 50, 000 อนุภาค และในจุดหลังจากออกจากกรองนับจำนวนอนุภาคขนาด 40 ไมครอนได้ 20,000 อนุภาค ดังนั้นอัตราส่วนเบต้าของกรองตัวนี้จะเท่ากับ
40 = 2.5 หมายความว่ากรองใบนี้มีอัตราส่วนเบต้าของอนุภาคขนาด 40 ไมครอนเท่ากับ 2.5

.
ประสิทธิภาพของกรอง (Filter Efficiency)

ประสิทธิภาพของกรองคือความสามารถในการดักจับอนุภาคที่ผ่านตัวกรอง กรองที่มีประสิทธิภาพ 100 เปอร์เซ็นต์หมายความว่าถ้าอนุภาคผ่านมา 100 อนุภาค ตัวกรองจะสามารถจับไว้ได้ทั้ง 100 อนุภาค หรือประสิทธิภาพ 50 เปอร์เซ็นต์ หมายความว่ากรองจะสามารถจับอนุภาคที่ผ่านตัวมันไว้ได้ครึ่งหนึ่งของจำนวนอนุภาคที่ผ่านประสิทธิภาพของกรองจะเป็นดังสมการ Efficiency X =    ………. (2)

.
ดังนั้นจากตัวอย่างที่ 1 ประสิทธิภาพของกรอง (Efficiency X) จะเท่ากับ  คือ 60 เปอร์เซ็นต์ ดังรายละเอียดในตารางที่ 9
ตารางที่ 9 ความสัมพันธ์ระหว่างอัตราส่วนเบต้า (?) กับประสิทธิภาพในการกรอง   

.

นอกจากอัตราส่วนเบต้าแล้วสิ่งอื่น ๆ ที่เกี่ยวกับกรองจากการทดสอบในเวลาเดียวกัน เช่นแรงดันตกคร่อมกรองที่เกิดขึ้น สำหรับการทดสอบกรองนั้นจะใช้อุปกรณ์และวงจรการทดลองดังรูปที่ 12 

.

สำหรับการเลือกอัตราค่าเบต้าของกรองนั้นขึ้นอยู่กับองค์ประกอบหลายอย่างเช่น แรงดันของระบบ ความหนืดของน้ำมัน และอุปกรณ์ที่เราต้องการจะนำกรองไปใช้ ดังรายละเอียดในตารางที่ 9 และตารางที่ 10

.

รูปที่ 12 วงจรการทดสอบหาประสิทธิภาพของกรอง

.

การเลือกอัตราเบต้าสำหรับระบบหล่อลื่นจะแบ่งประเภทการหล่อลื่นตามชนิดของอุปกรณ์หล่อลื่นโดยที่อัตราเบต้า (?X) ในบางอุปกรณ์นั้นจะขึ้นอยู่กับความแม่นยำของอุปกรณ์นั้น ๆ

.
ตารางที่ 10 รายละเอียดคุณภาพน้ำมันและประสิทธิภาพของกรองสำหรับระบบหล่อลื่น

.

จากตารางที่ 11 จะเห็นว่าที่แรงดันสูงนั้นจะต้องการความสะอาดของน้ำมันมากกว่าเพราะว่าที่แรงดันยิ่งสูงแรงและการเสียดทานที่เกิดขึ้นในขณะที่ระบบทำงานจะสูงขึ้นดังนั้นถ้าอนุภาคสิ่งสกปรกที่มีขนาดใหญ่เข้าไปในระบบเป็นจำนวนมากเกินไปก็จะทำให้อุปกรณ์ต่าง ๆ เกิดความเสียหายให้เร็วกว่าปกติ

.
ตำแหน่งที่ติดตั้งกรอง (Location of Filter)
โดยปกติแล้วตำแหน่งติดตั้งกรองนั้นมีอยู่สามตำแหน่งคือ

* กรองทางดูด (Suction Filter) จะติดตั้งอยู่ในตำแหน่งก่อนเข้าปั้ม ซึ่งจะเป็นตัวป้องกันความเสียหายที่เกิดกับปั้มเนื่องจากสิ่งเจือปนที่มีอยู่ในน้ำมันไฮดรอลิก

.
ตารางที่ 11 รายละเอียดคุณภาพน้ำมันและประสิทธิภาพของกรองสำหรับระบบไฮดรอลิก

.

ซึ่งส่วนใหญ่แล้วกรองทางดูดจะทำมาจากลวดถักมีความละเอียดในการกรองประมาณ 150–200 ไมครอนหรือตามคำแนะนำของผู้ผลิตปั้ม ซึ่งในการเลือกขนาดนั้นบางทีอาจบอกเป็นไมครอนแต่บางทีอาจบอกเป็นขนาดเมท (Mesh) ซึ่งมีรายละเอียดดังตารางที่ 12 ในกรองทางดูดนั้นจะต้องมีแรงดันตกคร่อมกรองน้อยเพื่อป้องกันการเกิดคาวิเทชั่นและเสียงดังผิดปกติที่อาจเกิดขึ้นกับปั้มขณะทำงาน

.
ตารางที่ 12 ความละเอียดของกรองทางดูด

.

* กรองภายในระบบ (Pressure Filter or Inline Filter) เป็นกรองที่ติดตั้งอยู่หลังจากปั้มหรือก่อนที่จะเข้าสู่อุปกรณ์หรือวงจรย่อยของระบบไฮดรอลิก วัตถุประสงค์ของกรองนี้ก็เพื่อป้องกันความเสียหายของอุปกรณ์ที่สำคัญในระบบ โดยปกติแล้วขนาดความละเอียดในการกรองของกรองภายในระบบจะอยู่ที่ 5–25 ไมครอน ลักษณะของตัวกรองส่วนมากจะเป็นเกลียวขันติดกับท่อทางภายในระบบหรือเป็นตัวเสียบเข้ากับอุปกรณ์

.

รูปที่ 13 กรองทางดูด (Suction Filter) 

.

รูปที่ 14 กรองในระบบ (Pressure or Inline Filter)

.

รูปที่ 15 กรองทางกลับ (Return Filter) 

.

รูปที่ 16 กรองภายนอก (Off Line Filter)

.

* กรองทางกลับ (Return Line Filter) เป็นกรองที่ติดตั้งอยู่ที่ทางเดินน้ำมันก่อนที่น้ำมันจะกลับถัง กรองทางกลับติดตั้งไว้เพื่อที่จะกรองเอาอนุภาคที่เกิดขึ้นจากการทำงานของอุปกรณ์ในระบบ เช่น การแตกหักเสียหายและการสึกหรอของชิ้นส่วนต่าง ๆ ตลอดจนอนุภาคที่เล็ดรอดจากการกรองของกรองตัวอื่นที่ติดตั้งอยู่ในระบบ ส่วนมากกรองทางกลับจะเป็นกรองกระดาษมีความละเอียดในการกรองประมาณ 25–40 ไมครอน

.

* กรองภายนอกระบบ (Off Line Filter) เป็นระบบกรองที่ถูกติดตั้งแยกต่างหากกับวงจรปั้มของระบบไฮดรอลิก  หรืออาจถูกติดตั้งรวมไว้ด้วยกันกับระบบระบายความร้อนของน้ำมัน (Oil Coolers) โดยระบบกรองภายนอกระบบนั้นจะเป็นชุดกรองอิสระที่ประกอบด้วยท่อทางปั้มและมอเตอร์ไฟฟ้า

.

ตัวกรอง ที่เป็นอิสระจากการทำงานของระบบไฮดรอลิก ซึ่งกรองภายนอกระบบนี้จะช่วยในการ Flushing และทำความสะอาดน้ำมันในระบบตลอดเวลาที่เปิดการทำงานของชุดกรอง ซึ่งช่วยให้คุณภาพของน้ำมันในระบบมีความสะอาดอยู่เสมอ

.

ซึ่งเราอาจติดตั้งเพิ่มเติมให้กับระบบได้ถ้าหากมีความจำเป็น และในการออกแบบหรือเลือกขนาดปั้มของกรองแบบภายนอกระบบนั้นอัตราการไหลโดยรวมของปั้มจะต้องไมเกิน10เปอร์เซ็นต์ของจำนวนน้ำมันในระบบ เช่นถ้าน้ำมันในระบบมี 1,000 ลิตร อัตราการไหลของปั้มของระบบกรองภายนอกต้องไม่เกิน 100 ลิตร/นาที

.
ตารางที่ 13 เปรียบเทียบข้อดีข้อเสียของกรองที่ติดตั้งที่ตำแหน่งต่าง ๆ

.
เรือนกรอง (Filter Housing)

เรือนกรอง (Filter Housing) เป็นชิ้นส่วนที่ห่อหุ้มตัวกรองเอาไว้ภายใน ซึ่งจะประกอบด้วยรูทางเข้าและรูทางออกไว้สำหรับต่อกับระบบ และภายในจะประกอบด้วยชิ้นส่วนต่าง ๆ คือ

.

1. By Pass Valve สำหรับผ่านน้ำมันในกรณีที่กรองตันและทำให้แรงดันภายในกรองมากเกินกำหนดเพื่อป้องกันไม่ให้ตัวเรือนกรองและระบบเกิดความเสียหาย
2. ตัวบอกสภาพของกรองว่าตันหรือไม่ซึ่งจะกล่าวถึงภายหลัง
3. แผ่นกรองซึ่งจะเป็นตัวทำหน้าที่กรองเอาสิ่งเจือปนออกจากน้ำมัน
4. โครงแผ่นกรองซึ่งเป็นตัวรองรับและรักษารูปแผ่นกรองไม่ให้เปลี่ยนรูปเมื่อต้องเจอกับแรงดันในระบบ

.

รูปที่ 17 เรือนกรอง (Filter Body)

.

สำหรับรูปแบบของเรือนกรองนั้นจะมีรูปร่างตามการออกแบบและจุดที่ติดตั้งซึ่งในรูปที่ 17 เป็นเรือนกรองของกรองทางกลับ (Return Line Filter) ซึ่งโดยทั่วไปจะสามารถรับแรงดันได้ประมาณ 34 บาร์ (Bar) สำหรับเรือนกรองรูปแบบอื่น ๆ เช่นกรองในระบบ (Pressure or Inline Filter) โดยทั่วไปจะสามารถรับแรงดันได้สูงถึง 133 ถึง 400 บาร์ (Bar)

.
อุปกรณ์บอกสภาพของแผ่นกรอง (Element Condition Indicator)

หลังจากที่เราได้ใช้งานกรองในระบบไฮดรอลิกไปช่วงระยะหนึ่งก็จะเกิดการอุดตันของกรองเนื่องจากเศษอนุภาคและสิ่งสกปรกที่ปะปนอยู่ในระบบจะไปรวมตัวกันที่กรอง ทำให้กรองเกิดการตันและเป็นผลให้แรงดันตกคร่อมกรองจะสูงขึ้นซึ่งจะขึ้นอยู่กับ

.

1. ขนาดของเรือนกรอง (Filter Housing) และความละเอียดของแผ่นกรอง
2. คุณภาพและเกรดของแผ่นกรอง
3. ความหนืดของน้ำมัน
4. อัตราการไหลของน้ำมันที่ผ่านแผ่นกรอง

.

รูปที่ 18 อุปกรณ์บอกสภาพของกรอง

.

อุปกรณ์บอกสภาพแผ่นกรอง(Element Condition Indicator) มีหลักการทำงานเหมือเกจวัดแรงดันธรรมดา แต่จะถูกติดตั้งไว้กับเรือนกรอง ซึ่งเราจะพบมากในกรองทางกลับ (Return Line Filter) ซึ่งจะติดตั้งไว้ตรงทางกลับถัง แต่ส่วนมากเราจะไม่ได้ให้ความใส่ใจกับอุปกรณ์ตัวนี้กัน โดยปกติจะมีหลายแบบ อาจเป็นแบบเข็มและแถบสี แบบแถบสี  หรืออาจเป็นแบบสวิตซ์แรงดัน (Pressure Switch)

.

โดยปกติถ้าเป็นแบบแถบสีนั้นจะมีสามสีคือ สีเขียวแสดงว่ากรองปกติยังไม่ตัน สีขาวแสดงว่ากรองเริ่มจะตันเล็กน้อย ส่วนสีแดงแสดงว่ากรองตันแล้วให้ทำการเปลี่ยนกรองใหม่ ซึ่งในกระบวนการตันของกรองนั้นเราจะเห็นว่าในตอนแรกที่กรองเริ่มตันนั้นจะเป็นไปอย่างช้า ๆ แต่การตันจะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วในตอนหลังเมื่อกรองหมดอายุการใช้งาน

.
สรุป

จากเรื่องราวเกี่ยวกับสิ่งเจือปนในน้ำมันและรายละเอียดต่าง ๆ ของกรองในระบบไฮดรอลิกที่นำเสนอมาเบื้องต้นคงจะทำให้ผู้อ่านมีความเข้าใจและมีแนวคิดในเรื่องความสะอาดของน้ำมันไฮดรอลิกและการบำรุงรักษากรอง ซึ่งเป็นชิ้นส่วนที่สำคัญในระบบไฮดรอลิกแต่บางทีอาจมองข้ามไป สำหรับเนื้อหาที่นำเสนอนี้อาจไม่ครอบคลุมทั้งหมดในรายละเอียดแต่ผู้เขียนหวังว่าคงจะพอที่จะเป็นแนวทางในการดูแลรักษาส่วนประกอบของระบบไฮดรอลิกบ้างไม่มากก็น้อย

.

เอกสารอ้างอิง

* The Handbook of Hydraulic Filtration, Parker Hannifin Corporation, USA

สงวนลิขสิทธิ์ ตามพระราชบัญญัติลิขสิทธิ์ พ.ศ. 2539 www.thailandindustry.com
Copyright (C) 2009 www.thailandindustry.com All rights reserved.

ขอสงวนสิทธิ์ ข้อมูล เนื้อหา บทความ และรูปภาพ (ในส่วนที่ทำขึ้นเอง) ทั้งหมดที่ปรากฎอยู่ในเว็บไซต์ www.thailandindustry.com ห้ามมิให้บุคคลใด คัดลอก หรือ ทำสำเนา หรือ ดัดแปลง ข้อความหรือบทความใดๆ ของเว็บไซต์ หากผู้ใดละเมิด ไม่ว่าการลอกเลียน หรือนำส่วนหนึ่งส่วนใดของบทความนี้ไปใช้ ดัดแปลง โดยไม่ได้รับอนุญาตเป็นลายลักษณ์อักษร จะถูกดำเนินคดี ตามที่กฏหมายบัญญัติไว้สูงสุด