เนื้อหาวันที่ : 2009-10-06 17:46:26 จำนวนผู้เข้าชมแล้ว : 5656 views

สิ่งเจือปนในน้ำมันไฮดรอลิกและการกรอง (ตอนที่ 1)

ความเสียหายของระบบไฮดรอลิกที่เกิดขึ้นจากอณุภาคและสิ่งเจือปนในระบบละเอียดของกรองน้ำมันไฮดรอลิก บทความนี้จะนำเสนอวิธีการป้องกันและควบคุมสิ่งเจือปนในระบบเพื่อการใช้งานอุปกรณ์ในระบบไฮดรอลิกที่ยาวนานและคุ้มค่า

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

.

.

ความเสียหายของระบบไฮดรอลิกที่เกิดขึ้นจากอณุภาคและสิ่งเจือปนในระบบละเอียดของกรองน้ำมันไฮดรอลิก  วิธีการป้องกันและควบคุมสิ่งเจือปนในระบบเพื่อการใช้งานอุปกรณ์ในระบบไฮดรอลิกที่ยาวนานและคุ้มค่า

.
สิ่งเจือปน (Contaminations) ต้นเหตุแห่งความเสียหายส่วนใหญ่ที่เกิดขึ้นในระบบไฮดรอลิก

ความเสียหายมากกว่า 75 เปอร์เซ็นต์ของอุปกรณ์ในระบบไฮดรอลิกมีสาเหตุมาจากสิ่งเจือปนและอนุภาคแปลกปลอม (Contaminations) เป็นสาเหตุ ซึ่งความเสียหายดังกล่าวเป็นสาเหตุให้เกิดความเสียหายต่าง ๆ ดังต่อไปนี้คือ

.

- เสียเวลาในการผลิต (Down Time) ของเครื่องจักรที่เกิดความเสียหาย ตลอดจนสายการผลิตที่เกี่ยวข้อง
- เสียค่าใช้จ่ายในการเปลี่ยนอะไหล่หรือชิ้นส่วนของอุปกรณ์ไฮดรอลิกที่ชำรุดเสียหาย
- เสียค่าใช้จ่ายในการดำเนินการและการซ่อมบำรุง
- จำนวนของเสียที่เพิ่มขึ้น (Scrap Rate) เนื่องจากความผิดปกติหรือความเสียหายของเครื่องจักร

.
ส่วนผลเสียที่เกิดขึ้นกับเครื่องจักรและส่วนประกอบของเครื่องจักรเนื่องจากการที่มีสกปรกเจือปนที่เกิดขึ้นได้เช่น

- โซลินอยด์วาล์วไหม้ ชำรุดเสียหายหรือทำงานผิดปกติ
- การเคลื่อนที่ของวาล์วไม่ได้ศูนย์ทำให้เกิดเสียงดังผิดปกติขณะวาล์วเคลื่อนที่
- ปั้มชำรุดเสียหาย เกิดเสียงดังผิดปกติ ประสิทธิภาพในการทำงานของปั้มลดลง
- กระบอกสูบเป็นรอยหรือรั่วซึม

.

รูปที่ 1 อนุภาคสิ่งเจือปนที่อยู่ในระบบไฮดรอลิก 1 ช่องเท่ากับ 20 ไมครอน

.

สิ่งเจือปนที่เป็นอนุภาคต่าง ๆ นั้นสามารถเข้าสู่ภายในระบบไฮดรอลิกได้หลายทาง เช่นเจือปนเข้าไปในน้ำมันเนื่องจากความสกปรกของภาชนะและส่วนประกอบของเครื่องจักรที่สกปรกและความไม่ใส่ใจในเรื่องความสะอาดของผู้ปฏิบัติงาน หรือการรั่วซึมของภาชนะบรรจุหรือถังน้ำมัน 

.

ในระบบไฮดรอลิกนั้นมีอุปกรณ์ที่มีหน้าที่กำจัดสิ่งเจือปนเหล่านี้ก็คือกรองน้ำมัน (Oil Filter) ซึ่งเป็นอุปกรณ์ที่สำคัญตัวหนึ่ง แต่บางครั้งผู้ปฏิบัติงานจะไม่ค่อยให้ความสนใจกับอุปกรณ์ตัวนี้ ในรายละเอียดของบทความต่อไปนี้เราจะกล่าวถึงรายละเอียดของกรองและอนุภาคและสิ่งเจือปนในระบบไฮดรอลิก

.
น้ำมันไฮดรอลิก (Hydraulics Oil)
น้ำมันไฮดรอลิกถือว่าเป็นส่วนประกอบที่สำคัญในระบบไฮดรอลิกซึ่งหน้าที่หลัก ๆ ของน้ำมันไฮดรอลิกมีดังต่อไปนี้คือ

- เป็นตัวกลางในการถ่ายทอดกำลังจากปั้มไฮดรอลิกไปยังอุปกรณ์ทำงานต่าง ๆ เช่นกระบอกสูบ มอเตอร์ไฮดรอลิก
- เป็นสารหล่อลื่นให้กับชิ้นส่วนที่เคลื่อนที่ภายในระบบไฮดรอลิก เช่นลูกสูบ ใบพัด (Vane) และชิ้นส่วนอื่น ๆ
- เป็นตัวกลางในการถ่ายเทความร้อนที่เกิดขึ้นจากการทำงานของอุปกรณ์ต่าง ๆ ออกจากระบบไฮดรอลิก
- ทำหน้าที่เป็นซีลกันรั่วระหว่างชิ้นส่วนที่เคลื่อนที่

.

ในกรณีที่การทำ หน้าที่เหล่านี้ของน้ำมันไฮดรอลิกขาดไปด้วยสาเหตุต่าง ๆ ก็จะทำให้ประสิทธิภาพของระบบไฮดรอลิกนั้นจะลดลงจากที่ออกแบบไว้ ดังที่กล่าวไว้ตั้งแต่ตอนแรกแล้วว่าสาเหตุหลัก ๆ ของความเสียหายเกิดขึ้นจากสิ่งเจือปนในระบบไฮดรอลิก ซึ่งสิ่งเจือปนเหล่านี้จะเข้าไปปะปนอยู่กับน้ำมันไฮดรอลิกและหลังจากนั้นก็จะกระจายไปทำลายชิ้นส่วนต่าง ๆ ของระบบไฮดรอลิกให้เกิดความเสียหายขึ้น 

.
ความเสียหายของระบบไฮดรอลิกที่เกิดขึ้นจากสิ่งเจือปน (Contamination Damaged)
ความเสียหายที่เกิดจากสิ่งเจือปนนั้นขึ้นอยู่กับจำนวนและขนาดของสิ่งเจือปนที่มีอยู่ในน้ำมันไฮดรอลิกซึ่งมีดังต่อไปนี้คือ

- การอุดตันของระบบหรือการอุดตันของหัวฉีดต่าง ๆ (Orifice Block)
- การสึกหรอของชิ้นส่วนและส่วนประกอบต่าง ๆ ของระบบไฮดรอลิก (Component Wear)
- การเกิดสนิมเนื่องจากเกิดออกซิเดชั่น (Oxidation)
- การเกิดปฏิกิริยาทางเคมีและเป็นผลให้คุณสมบัติของน้ำมันเกิดการเปลี่ยนแปลงและการเสื่อมสภาพของสารเพิ่มคุณภาพในน้ำมัน (Additive)

.

ในสภาพปกติตัวน้ำมันไฮดรอลิกจะทำหน้าที่เป็นซีลกั้นระหว่างช่องว่าง (Clearance) ของชิ้นส่วนที่เคลื่อนที่ไม่ให้สัมผัสกันโดยที่มีฟิล์มน้ำมันบาง ๆ กั้นอยู่ระหว่างชิ้นส่วนเคลื่อนที่ดังกล่าวเป็นการป้องกันการสึกหรอและลดแรงเสียดทานที่จะเกิดขึ้น ทำให้เครื่องจักรสามารถใช้งานได้ยาวนาน

.

แต่ในกรณีที่ชิ้นส่วนต่าง ๆ ในระบบไฮดรอลิกต้องรับภาระ (Load) มากหรือความหนืดของน้ำมันลดลงก็จะทำให้ฟิล์มน้ำมันดังกล่าวลดลงเหลือความหนาน้อยกว่า 1 ไมครอนและฟิล์มน้ำมันจะขาดในที่สุด

.

ส่งผลให้เกิดการสึกหรออย่างรุนแรงควบคู่ไปกับแรงเสียดทานที่สูงขึ้น แต่ในสภาวะการใช้งานปกติของระบบไฮดรอลิกถ้าหากมีสิ่งเจือปนเข้าไปในน้ำมันก็จะทำความเสียหายให้กับชิ้นส่วนต่างๆของระบบไฮดรอลิกได้ง่ายเนื่องจากชิ้นส่วนต่าง ๆ ของระบบไฮดรอลิกนั้นมีระยะเผื่อ (Clearance) น้อยมาก      

.

ดังนั้นเมื่อมีสิ่งเจือปนเล็ดรอดเข้าไปก็จะเข้าไปขัดขวางการเคลื่อนที่ของชิ้นส่วนต่าง ๆ และทำให้เกิดการขูดขีดกับชิ้นส่วนเหล่านั้นให้ชำรุดสึกหรอ สำหรับรายละเอียดของระยะเผื่อของส่วนต่าง ๆ นั้นดังแสดงในตารางที่ 1 และเพื่อให้มองภาพของขนาดอนุภาคของสิ่งเจือปนออกจึงแสดงให้เห็นขนาดของวัตถุต่าง ๆ ออกเป็นขนาดไมครอนดังตารางที่ 2 

.
ตารางที่ 1 แสดงระยะเผื่อ (Clearance) ของชิ้นส่วนต่าง ๆ ในระบบไฮดรอลิก

.
ตารางที่ 2 แสดงขนาดของวัตถุต่าง ๆ เป็นขนาดไมครอนและนิ้ว

.

รูปที่ 2 ชนิดและขนาดของอนุภาคที่เจือปนในน้ำมันไฮดรอลิก

.
ชนิดของสิ่งเจือปน (Types of Contamination)
โดยทั่ว ๆ ไปแล้วสิ่งเจือปนในระบบไฮดรอลิกจะแบ่งออกได้เป็น 2 ชนิดตามขนาดคือ
1. ตะกอน (Silts) เป็นอณุภาคที่มีลักษณะเป็นตะกอนสะสมกันและมีขนาดเล็กกว่า5ไมครอน
.

2. เศษ (Chips) เป็นอณุภาคที่มีขนาดใหญ่กว่า 5ไมครอน และอณูภาคตัวนี้เองที่เป็นสาเหตุที่ทำให้เกิดการสึกหรอและความเสียหายขึ้นในระบบไฮดรอลิก นอกจากนั้นยังแบ่งอณุภาคเศษ (Chips) ออกเป็นสองประเภทคือ

.
* อณุภาคแข็ง (Hard Particles) คือ
   -  ทราย (Silica)
   -  คาร์บอน (Carbon)
   -  โลหะ (Metal)
.
* อณุภาคอ่อน (Soft Particle)
   -  ยาง (Rubber)
   -  ไฟเบอร์หรืออณุภาคที่มีลักษณะเป็นเส้นหรือเส้นใย (Fiber)
   -  สารอินทรีย์ขนาดเล็ก (Micro Organism)
.
ที่มาของสิ่งเจือปน (Contamination Sources)
สิ่งเจือปนที่มาจากภายนอกระบบ ซึ่งเกิดขึ้นนอกระบบและสามารถเข้าสู่ระบบได้หลายทางคือ

1. ในระหว่างการประกอบหรือติดตั้งเครื่องจักร เช่น เศษที่เหลือจากการเชื่อม เศษเหล็กที่เหลือจากการทำและประกอบเครื่องจักร เช่น เศษเจียร เศษเหล็กจากการเจาะ
2.  เข้ามากับน้ำมันที่เติมเข้าสู่ในระบบ
3. เข้ามาจากข้างนอกของระบบในขณะที่ระบบกำลังทำงาน เช่น ติดเข้ามาในระหว่างกระบอกสูบกำลังทำงาน

.
สิ่งเจอปนที่เกิดขึ้นภายในระบบ ซึ่งสามารถเกิดขึ้นได้ด้วยสาเหตุต่าง ๆ ดังนี้คือ

1. การสึกหรอจากการขัดถู (Abrasive Wear) เกิดจากการเสียดสีหรือขัดถูกันระหว่างอณุภาคแข็ง (Hard Particles) กับชิ้นส่วนที่เคลื่อนที่ของระบบไฮดรอลิกทำให้ชิ้นส่วนที่อ่อนกว่าเกิดการกร่อนหรือหลุดออก

.

2. การสึกหรอจากการเกิดโพรงไอ (Cavitation Wear) เกิดจากปัญหาในช่องทางดูดของปั้ม เช่น กรองตัดหรือสาเหตุอื่น ๆ ที่ทำให้แรงดันลดลงอย่างกะทันหันทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงแรงดันอย่างรุนแรงเป็นผลให้ผิวของชิ้นส่วนหลุดออกมา

.

3. การสึกหรอเนื่องจากการล้าตัวของวัสดุ (Fatigue Wear) ในกรณีที่ชิ้นส่วนเคลื่อนที่ของระบบไฮดรอลิกไม่เรียบในบริเวณส่วนที่เป็นสันยื่นออกมาเกิดการเสียดสีซ้ำไปซ้ำมาหลายรอบเนื่องจากการทำงาน ตรงส่วนนี้จะเกิดความเค้นมากที่สุดและจะหลุดออกมาในที่สุดเนื่องจากเกิดการล้าตัว

.

4. การกัดเซาะ (Erosive Wear) จะเกิดขึ้นกับส่วนของท่อหรือชิ้นส่วนที่รองรับการไหลที่ความเร็วสูงของน้ำมันไฮดรอลิก เมื่อใช้งานไปนาน ๆ น้ำมันที่ไหลด้วยความเร็วจะค่อย ๆ กัดเซาะชิ้นส่วนดังกล่าวออกมาเป็นอณุภาคเจือปนในระบบ

.

5. การขัดสี (Adhesive Wear) เกิดจากการขาดการหล่อลื่น ฟิล์มน้ำมันที่คั่นระหว่างชิ้นส่วนที่เคลื่อนที่สองชิ้นบางเกินไปหรือไม่มี ก็จะทำให้ชิ้นส่วนที่เป็นวัสดุทั้งสองชิ้นเกิดการขัดสีกัน และส่วนที่อ่อนกว่าก็จะหลุดออกมา

.

6. การกัดกร่อน (Corrosive Wear) เกิดจากการที่มีน้ำเข้าไปในระบบและเมื่อเกิดการแยกตัวของน้ำกับน้ำมันก็จะทำให้เกิดปฏิกิริยาทางเคมีเป็นสนิมและเมื่อเวลาผ่านไป สนิมนี้ก็จะหลุดลงไปปนอยู่กับน้ำมัน สำหรับรายละเอียดของสิ่งเจือปนและกระบวนการเกิดสิ่งเจือปนและการสึกหรอในบางส่วนจะเป็นดังรูปที่ 3

.

รูปที่ 3 รายละเอียดของสิ่งเจือปนและกระบวนการเกิดสิ่งเจือปน

.

รูปที่ 3A เป็นกลไกการสึกหรอแบบวัตถุสามชิ้น (Three–body Mechanical Interactions) เกิดจากการที่มีอณุภาคที่มีขนาดใหญ่ไปขวางการเคลื่อนที่ของวัตถุหรือชิ้นส่วนสองชิ้นในระบบใน ทำให้เกิดแรงเสียดทาน เกิดการสึกหรอและแตกหัก หรือขูดขีดของวัตถุชิ้นที่อ่อนกว่า เช่น มีอณุภาคขนาดใหญ่เข้าไปแทรกอยู่ระหว่างลูกสูบกับผนังกระบอกสูบ ของปั้ม

.

รูปที่ 3B เป็นการสึกหรอแบบการกัดเซาะหรือการสึกหรอแบบวัตถุสองชิ้น (Two Body Wear) เป็นการกระแทกชิ้นส่วนในระบบโดยอณุภาคขนาดเล็กที่เคลื่อนที่ด้วยความเร็วสูง เช่น เศษอณุภาคที่ปนอยู่ในน้ำมันเคลื่อนที่เข้าไปกระแทกกับชิ้นส่วนของระบบ และรูปที่ 3C เป็นการเพิ่มจำนวนอณุภาคที่เจือปนในระบบ โดยเมื่ออณุภาคที่มีขนาดใหญ่เคลื่อนที่เข้าไปบดกับชิ้นส่วนของระบบและทำให้ตัวมันเองแตกกระจายออกเป็นชิ้นส่วนเล็ก ๆ

.

จากสาเหตุการเกิดอณุภาคและสิ่งเจือปนแบต่าง ๆ ที่กล่าวมานั้นเราจะเห็นว่าสิ่งที่เราป้องกันสิ่งเจือปนในระบบได้ประการหนึ่งก็คือ การระมัดระวังไม่ให้มีสิ่งสกปรกเจือปนเข้าไปในระบบ เช่น

.

- เลือกใช้ชนิดและขนาดความละเอียดของกรองให้ถูกต้องกับจุดที่จะต้องใช้งานหรือตามคำแนะนำของผู้ผลิต
- ทำการ Flushing ระบบให้สะอาดก่อนที่จะใช้งานอุปกรณ์ไฮดรอลิก
- ตรวจสภาพของซีลกันฝุ่นและซีลของกระบอกไฮดรอลิกอยู่เสมอ ถ้าเกิดการฉีกขาดชำรุดให้ทำการเปลี่ยนทันทีที่สามารถทำได้
- ปิดปลายท่อหรืออุปกรณ์ส่งน้ำมันของระบบไฮดรอลิกให้แน่นหนาในขณะที่เก็บเป็นอะไหล่หรือในขณะที่ทำการซ่อมแซมเพื่อป้องกันสิ่งเจือปนจากภายนอกสามารถเข้าไปได้
- ทำการกรองน้ำมันใหม่ให้ละเอียดก่อนที่จะทำการเปลี่ยนลงไปในระบบ และควรนำเอาน้ำมันที่ใช้งานมานานและยังไม่เสื่อมสภาพออกมาทำการกรองเมื่อใช้งานน้ำมันไปช่วงเวลาหนึ่ง

.
การปนเปื้อนของน้ำ (Water Contamination)

นอกจากอณุภาคต่าง ๆ แล้วสิ่งที่จะเป็นอันตรายกับชิ้นส่วนในระบบไฮดรอลิกคือ น้ำ (Water) เมื่อมีน้ำเข้าไปปะปนอยู่เป็นจำนวนมากเราจะสังเกตเห็นว่าสีของน้ำมันจะเปลี่ยนไป จากรูปที่ 4 เราจะเห็นว่าน้ำมันในแก้วซ้ายมือที่มีน้ำผสมอยู่1000 ppm (0.1%) นั้นจะมีลักษณะเป็นสีขาวเหมือนน้ำนม ส่วนในแก้วทางซ้ายมือมีน้ำผสมอยู่ 300 ppm (0.03%) จะยังมีสีเหลืองอำพันของความเป็นน้ำมันอยู่

.
ความเสียหายจากน้ำที่มีต่อระบบไฮดรอลิก

1. เกิดการสึกกร่อนของผิววัสดุจากการเกิดสนิม
2. เกิดการสึกหรอของวัสดุเนื่องจากน้ำมันที่เสื่อมสภาพดังรูปที่ 5
3. แบริ่งพังเสียหายเร็วกว่าปกติดังรายละเอียดในรูปที่ 6
4. สารเพิ่มคุณภาพ (Additive) เสื่อมสภาพ
5. ความหนืดของน้ำมันลดลง
6. ค่าการนำไฟฟ้าเพิ่มมากขึ้น

.

รูปที่ 4 ความแตกต่างระหว่างน้ำมันที่มีน้ำปนอยู่มากและมีน้ำปนอยู่น้อย

.
ตารางที่ 3 จำนวนน้ำที่ปะปนอยู่ได้มากที่สุด

.

จากที่กล่าวมาข้างต้นก็ใช่ว่าน้ำจะเข้าไปปะปนในน้ำมันไฮดรอลิกไม่ได้ แต่สามารถเข้าไปปะปนได้ในจำนวนหนึ่งซึ่งเราเรียกว่าจุดอิ่มตัวของน้ำซึ่งก็ขึ้นอยู่กับว่าน้ำมันนั้นเป็นน้ำมันชนิดไหน และเอาไปใช้งานอะไรซึ่งในน้ำมันแต่ละชนิดก็จะมีค่าที่กำหนดไว้ว่าน้ำจะเข้าไปผสมอยู่ได้เป็นจำนวนเท่าใด ดังแสดงในตารางที่ 3  

.
โดยปกติแล้วน้ำสามารถเข้าไปปะปนในน้ำมันได้หลายทางเช่น

การจัดเก็บที่ไม่ดี การที่เราจัดเก็บถังน้ำมันไว้กลางแจ้งและมีน้ำขังอยู่ด้านบนของถังน้ำมันเมื่ออุณหภูมิสูงขึ้นอากาศที่อยู่ในช่องว่างด้านบนจะเกิดการขยายตัวทำให้แรงดันเพิ่มขึ้นและอากาศส่วนหนึ่งจะเคลื่อนที่ออกมานอกถัง ต่อมาเมื่ออุณหภูมิลดลงอากาศในถังเกิดการหดตัวทำให้เกิดการดูดอากาศภายนอกเข้ามาแทนที่อากาศภายในถัง ซึ่งอากาศภายนอกเหล่านี้มีความชื้นอยู่ด้วยและเมื่อเข้ามาก็จะกลั่นตัวเป็นน้ำปนอยู่ในถัง  

.

การกลั่นตัวของน้ำ(Condensation) จะเกิดขึ้นในถังเก็บน้ำมันไฮดรอลิก (Reservoir) เนื่องจากตอนที่ระบบทำงานอยู่นั้นน้ำมันจะเกิดความร้อนและส่งผลให้อากาศที่ลอยอยู่ด้านบนของน้ำมันมีอุณหภูมิสูงและเกิดการขยายตัวทำให้อากาศส่วนหนึ่งต้องออกใบจากระบบ และในตอนที่ระบบหยุดทำงานอุณหภูมิของน้ำมันและอากาศด้านบนลดลงและจะลดลงมากโดยเฉพาะช่วงเวลากลางคืนทำให้อากาศในถังเกิดการหดตัว           

.

จึงทำให้ระบบดูดอากาศด้านนอกที่มีความชื้นปนอยู่เข้ามาด้านในถัง ความชื้นเหล่านี้ก็จะกลั่นตัวกลายเป็นหยดน้ำเกาะอยู่ตามผนังด้านในถังน้ำมันและจะมากขึ้นเรื่อย ๆ เมื่อเวลาผ่านไปจากนั้นก็จะหล่นลงไปรวมกับน้ำมัน สำหรับการป้องกันในกรณีนี้คือต้องติดตั้งตัวระบายอากาศ (Air Breeder) ที่มีกรองที่มีคุณภาพให้กับระบบ

.

การรั่วของเครื่องระบายความร้อนน้ำมัน (Oil Cooler) ที่เป็นแบบน้ำมันกับน้ำ ทั้งแบบท่อและเชลล์ (Shell and Tube) และแบบเพลต (Plate Heat Exchanger, PHE) จะทำให้น้ำที่ใช้ระบายความร้อนรั่วเข้าไปปะปนกับน้ำมันได้มากและรวดเร็วเพราะส่วนใหญ่น้ำระบายความร้อนจะต้องมีแรงดันจากปั้มน้ำ

.

จากการรั่วซึมของซีลของอุปกรณ์ทำงาน(Worn Actuator Seal) เช่น ซีลกันฝุ่น (Rod Viper) ของกระบอกสูบจะทำให้น้ำและสิ่งสกปรกสามารถรั่วเข้าไปในระบบโดยติดกับก้านสูบในจังหวะหดตัวของก้านสูบได้  

.

สำหรับน้ำที่เข้าไปปะปนกับน้ำมันในระบบในส่วนที่ยังไม่รวมตัวกับน้ำมัน น้ำซึ่งมีความถ่วงจำเพาะมากกว่าน้ำมันและจะรวมตัวกันอยู่ด้านล่างน้ำมันที่ก้นถัง ซึ่งถ้าหากถังใบนั้นมีวาล์วสำหรับถ่ายน้ำมันทิ้ง (Drain) เราก็สามารถเปิดวาล์วให้น้ำนั้นไหลทิ้งออกไปได้จนน้ำหมดเหลือแต่น้ำมันออกมาเราจึงปิดวาล์วตามปกติก็จะสามารถลดจำนวนน้ำที่ปะปนอยู่ในระบบออกได้อีกทางหนึ่ง

.

รูป 5 การสึกหรอในเรือนปั้มของเวนปั้ม (Vane Pump Housing Wear) จากการขาดการหล่อลื่น

.

รูป 6 กราฟแสดงผลจากน้ำที่ปะปนในน้ำมันที่มีต่ออายุการใช้งานของแบริ่ง

.
การปนเปื้อนของลมในน้ำมันไฮดรอลิก (Air Contamination)

ลม (Air) ถ้าหากมองเผิน ๆ แล้วเราอาจเห็นว่าไม่น่าจะมีผลกระทบอะไรกับน้ำมันหรือระบบไฮดรอลิก แต่ปัญหาจะเกิดขึ้นเมื่อลมเข้าไปผสมกับน้ำมันในระบบโดยอยู่ในลักษณะเป็นฟองอากาศในน้ำมัน ซึ่งจะเป็นอันตรายและมีผลกับประสิทธิภาพโดยรวมของระบบไฮดรอลิก 

.

โดยปกติน้ำมันในระบบเกิดการเคลื่อนที่เนื่องจากแรงขับของปั้มไปยังส่วนต่าง ๆ ของระบบ แต่บางจังหวะเช่น เมื่อผ่านปั้มและท่อที่เปลี่ยนขนาดจะทำให้แรงดันของระบบเกิดการเปลี่ยนแปลงเนื่องจากการขยายตัวและยุบตัวของลมที่ปะปนอยู่เป็นผลให้เกิดเสียง ความร้อนและการสึกหรอในระบบมากกว่าปกติ

.

ในกรณีที่ลมซึ่งมีลักษณะเป็นฟองอากาศปะปนอยู่ในน้ำมันไฮดรอลิกมากจะทำให้ค่าการอัดตัว (Bulk Modulus) ของน้ำมันไฮดรอลิกลดลง ทำให้งานที่ได้จากกระบอกสูบหรืออุปกรณ์ทำงานตลอดจนถึงประสิทธิภาพโดยรวมของระบบลดลง ในภาวะเช่นนี้เราเรียกว่า สภาวะการเกิดฟองอากาศของปั้ม (Spongy)

.
สาเหตุที่ลมสามารถเข้าไปปะปนในระบบไฮดรอลิก    

1. เกิดการรั่วซึมของระบบ (System Leaks) ณ จุดต่าง ๆ ที่นอกเหนือจากการออกแบบที่ถูกต้อง
2. การเกิดฟองอากาศในปั้ม (Pump Aeration) เนื่องจากการรั่วซึมของปั้ม
3. การไหลแบบปั่นป่วนในถังเก็บน้ำมัน (Reservoir Fluid Turbulence) อันเนื่องมาจากขนาดของถังเก็บน้ำมันมีขนาดเล็กเกินไปหรืออัตราการไหลของน้ำมันมากเกินไปเมื่อเทียบกับขนาดความจุของถัง

.
ความเสียหายที่เกิดกับระบบเนื่องจากมีลมไปปะปนในระบบมากเกินไป

1. ประสิทธิภาพในการถ่ายทอดกำลังของระบบลดลง (Loss of Transmitted Power) เนื่องจากลมที่ปะปนอยู่ในระบบเกิดการยุบตัวเมื่อเจอกับแรงดันที่มาก ๆ ของระบบ
2. ประสิทธิภาพของปั้มลดลง (Reduce Pump Output) เนื่องจากมีลมเข้าไปปะปนในน้ำมันทำให้ประสิทธิภาพเชิงปริมาตรที่ออกจากปั้มลดลง
3. การหล่อลื่นลดลง (Reduce Lubrication) เนื่องจากเมื่อมีน้ำอยู่ในน้ำมันมากจะทำให้ส่วนที่เป็นน้ำมันลดลงและเมื่อฟองอากาศเคลื่อนที่ผ่านส่วนที่ต้องการการหล่อลื่นตรงนั้นจะไม่มีการหล่อลื่น

.

4. อุณหภูมิการทำงานเพิ่มขึ้น (Increase Operation Temperature) ความร้อนเกิดขึ้นเนื่องจากการที่ลมถูกอัดตัวให้มีปริมาตรลดลงในจังหวะที่แรงดันของน้ำมันเพิ่มขึ้น เช่น ที่ปั้ม
5. เกิดฟองอากาศขึ้นในถังเก็บน้ำมัน (Reservoir Fluid Foaming)
6. เกิดปฏิกิริยาเคมี (Chemical Reaction) กับชิ้นส่วนต่าง ๆ ของระบบ

.
การป้องกันไม่ให้ลมเข้าไปผสมกับน้ำมัน

1. ติดตั้งตัวไล่ลม (Air Bleeder) และทำการตรวจเช็คและไล่ลมออกจากระบบอย่างสม่ำเสมอ
2. ในการทำงานของปั้มต้องให้น้ำมันท่วมทางดูดของปั้ม (Flooded Suction Pump) ในระดับหนึ่งเพื่อป้องกันไม่ให้ปั้มดูดลมเข้าไปในระบบ
3. ถังเก็บน้ำมันต้องมีขนาดใหญ่พอ (Proper Reservoir Design) ที่จะไม่ให้น้ำมันในถังเกิดการไหลแบบปั่นป่วน
4. การไหลของน้ำมันกลับถังต้องไม่กระจายเพื่อลดการเกิดฟองของอากาศ

.
มาตรฐานของความสะอาดของน้ำมันไฮดรอลิก (Fluid Cleanliness Standard)
ในการใช้งานน้ำมันไฮดรอลิกนั้น ได้มีมาตรฐานในการวัดความสะอาดของน้ำมันไฮดรอลิกหรือของไหลที่ใช้ในระบบไฮดรอลิกขึ้นมาเพื่อเป็นมาตรฐานอ้างอิงในการใช้งาน โดยการวัดจำนวนและขนาดของอณุภาคของสิ่งเจือปนในน้ำมันไฮดรอลิกต่อปริมาตรน้ำมันไฮดรอลิกหรือของไหลที่ใช้ในระบบไฮดรอลิกจำนวนหนึ่งซึ่งมีมาตรฐานอยู่สองอย่างที่นิยมใช้กันคือ
.

- ISO4406: 1999 ขององค์การมาตรฐานระหว่างประเทศ (International Standards Organization, ISO)
- NAS 1638: มาตรฐานขององค์การอวกาศแห่งชาติแห่งอเมริกา (National Aerospace Standard (NAS) 1638)

.
ISO4406: 1999 ขององค์การมาตรฐานระหว่างประเทศ

รูปที่ 7 ISO Code ของ ISO4406:1999

.
ตารางที่ 4 รายละเอียดของสัญลักษณ์ใน ISO Code ของ ISO4406:1999

.

ISO4406:1999 เป็นมาตรฐานที่เริ่มเป็นที่แพร่หลายในการตรวจวัดสิ่งเจือปนในน้ำมันหรือของไหลที่ใช้ในระบบไฮดรอลิกและงานอื่น ๆ มาตรฐานตัวนี้จะแบ่งระดับ (Class) ของสิ่งเจือปนตามขนาดอณุภาคคือ

.

- ขนาด 4 -6 ไมครอนหรือ 4+
- ขนาด 6-14 ไมครอนหรือ 6+
- ขนาดใหญ่กว่า 14 ไมครอน หรือ 14+

.

ต่อปริมาณน้ำมันหรือของไหลที่ใช้กับระบบไฮดรอลิกจำนวน1มิลลิลิตร โดยที่การแบ่งระดับดังกล่าวจะทำให้เราทราบว่ามีตะกอนหรือโคลน (Silt) ซึ่งมีอณุภาคระหว่าง 4-6 ไมครอนอยู่เท่าไหร่ และมีเศษ (Chips) ซึ่งเป็นตัวที่เป็นสาเหตุให้ระบบเสียหายที่มีอณุภาคโตกว่า 6 ไมครอนอยู่เท่าไหร่ เช่น ISO CODE 19/16/13 ดังรูปที่ 7

.

รูปที่ 8 ภาพขยายของอณุภาคที่น้ำมันที่สะอาดไม่เท่ากัน

.

ตารางที่ 5 แสดงชาร์ตของลำดับหมายเลขบอกจำนวนอณุภาค

.

จากสัญลักษณ์หมายเลข 19 (ตัวเลขตัวแรก) คือตัวที่บอกจำนวนของอณุภาคเจือปนที่มีขนาด 4-6 ไมครอน เลข 16 (ตัวเลขตัวที่สอง) คือสัญลักษณ์ที่บอกจำนวนอณุภาคเจือปนที่มีขนาด 6-14 ไมครอน และตัวเลข 13 (ตัวเลขตัวสุดท้าย) คือสัญลักษณ์ที่บอกจำนวนอณุภาคที่มีขนาดใหญ่กว่า 14 ไมครอน 

.

ดังรายละเอียดในรูปที่ 7 ตารางที่ 4 และตารางที่ 5 ของ ISO Code ซึ่งจะเห็นว่าลำดับความสะอาดของน้ำมันนั้นจะเรียงลำดับจากที่ตัวเลขค่ามาก น้ำมันจะมีความสะอาดน้อยและตัวเลขค่าน้อยความสะอาดของน้ำมันจะสูง

.

สำหรับความสะอาดของน้ำมันและอุปกรณ์ไฮดรอลิกนั้น ผู้ผลิตแต่ละรายจะแนะนำไว้สำหรับอุปกรณ์ของตนเอง  ซึ่งแต่ละอุปกรณ์ก็ต้องการความสะอาดที่ต่างกันไปซึ่งก็ขึ้นอยู่กับลักษณะการทำงานและ Clearance ที่มีของอุปกรณ์เหล่านั้นโดยทั่วไปดังแสดงไว้ในตารางที่ 6

.
ตารางที่ 6 ความสะอาดของน้ำมันไฮดรอลิกที่แนะนำสำหรับอุปกรณ์ต่าง ๆ

.
มาตรฐานขององค์การอวกาศแห่งชาติแห่งอเมริกา (National Aerospace Standard, NAS) คือ NAS1638 

จะแบ่งขนาดของอณุภาคออกตามขนาดและจำนวนของอณุภาคขนาดนั้น ๆ  โดยจะแบ่งระดับของความสะอาดออกเป็น 14 ระดับตั้งแต่สกปรกที่สุดจนถึงสะอาดที่สุดดังตารางที่ 7

.

ตารางที่ 7 ตารางแสดงการแบ่งจำนวนสิ่งเจือปนตามระบบ NAS1638

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