เคล็ดลับดูแล GearBox เพิ่มประสิทธิภาพ Cooling Tower

     การดูแลรักษาระบบCooling Tower ให้ทำงานได้อย่างเต็มประสิทธิภาพเป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่งในหลายๆ อุตสาหกรรม หนึ่งในส่วนประกอบที่มีบทบาทสำคัญในการทำงานของ Cooling Tower คืออุปกรณ์ Rotating Part ซึ่งมีหน้าที่หลักในการระบายความร้อนและรักษาเสถียรภาพของระบบ 


     จากบทความที่ผ่านมา เราได้อธิบายถึงประเภทของอุปกรณ์ในคูลลิ่งทาวเวอร์ ได้แก่ Rotating Part และ Static Part ไปแล้ว  ในบทความนี้เราจะมาเจาะลึกถึงความสำคัญของอุปกรณ์ Rotating Part แต่ละตัวว่ามีหน้าที่หลักในการทำงานอย่างไร, วิธีการดูแลรักษาและวิธีการตรวจสอบที่ถูกต้อง เพื่อให้มั่นใจได้ว่า Cooling Tower ของท่านทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพสูงสุดตลอดเวลา


     หนึ่งในส่วนประกอบที่มีบทบาทสำคัญในการทำงานของระบบ Cooling Tower ในส่วนของอุปกรณ์ Rotating Part คือ GearBox ซึ่งวันนี้เราจะมาอธิบายในรายละเอียดเพื่อให้ทุกท่านเข้าใจอย่างถ่องแท้

GearBox หรือ Gear Reducer

     GearBox หรือ Gear Reducer ทำหน้าที่ลดความเร็วของมอเตอร์ที่ใช้ขับพัดลม ในระบบ Cooling Tower มักใช้มอเตอร์ 4 poles* ในการขับเคลื่อนใบพัด(Fan blade) ซึ่งความเร็วมาตรฐานของมอเตอร์ 4 poles คือประมาณ 1500 รอบต่อนาที โดยเราไม่สามารถขับใบพัดตรงๆ ได้ เนื่องจากจะทำให้ความเร็วปลายใบ(Tip speed) สูงเกินไป ซึ่งตามมาตรฐานจะกำหนดให้ Tip speed ไม่เกิน 61 เมตรต่อวินาที หาก Tip speed สูงเกินค่าที่กำหนด จะมีความเสี่ยงที่จะเกิดการสั่นสะเทือนสูง (Vibration) ซึ่งอาจทำให้เกิดความเสียหายได้ในภายหลัง
                      *poles คือจำนวนขั้วแม่เหล็กที่สร้างสนามแม่เหล็กภายในมอเตอร์ ยิ่งมีจำนวน poles มาก ความเร็วรอบของมอเตอร์จะต่ำลง

สำหรับการคำนวณหาค่าความเร็วปลายใบพัด (Tip speed) จะใช้สมการ :
 

ตัวอย่างการคำนวณหาค่าความเร็วปลายใบพัด : หากใบพัดมีเส้นผ่านศูนย์กลาง 7.32 เมตรและหมุนด้วยความเร็ว 150 RPM

Tip speed = 73.2 × 3.14159×150
                                      60
Tip speed = 57.49m/s

หากคำนวณหาค่าความเร็วปลายใบพัดแล้วพบว่าเกิน 61 m/s ตามที่มาตรฐานกำหนดไว้
มีสองทางเลือกในการแก้ไข 

วิธีที่ 1 : ใช้ Gear Box หรือ Gear Reducer เพื่อลดความเร็ว

การใช้ Gear Reducer มีสามประเภทหลัก

     1. Helical Gear Drive

• เป็นเกียร์ที่ออกแบบมาติดกับชุดเกียร์จากโรงงาน โดยเพลาเกียร์และเพลามอเตอร์จะหันไปทางเดียวกัน
• นิยมใช้ใน Cooling Tower ขนาดเล็ก
• ปัญหาที่พบบ่อยคือ Motor และ Gear Reducer จะอยู่ในสภาพที่มีความชื้นตลอดเวลา ทำให้ต้องซ่อมบำรุงเกียร์บ่อยและอาจเสียหายง่ายหรือมีอายุการใช้งานสั้นกว่าปกติ

ภาพที่ 1 : Helical Gear Drive

      2. Belt Drive

• เป็นการลดความเร็วของเกียร์บ็อกซ์ด้วยการใช้สายพาน
• นิยมใช้ใน Cooling Tower ขนาดเล็ก
• ต้องทำการซ่อมบำรุงอยู่บ่อยครั้ง เนื่องจากต้องรักษาความตึงของสายพานไว้ตลอดเวลา
• ข้อเสียคือสายพานจะขาดบ่อยเนื่องจากอยู่ในสภาพที่มีความชื้นสูงและมีการสูญเสียพลังงานเนื่องจากสายพานเกิดการชำรุด ซึ่งเป็นสาเหตุให้การส่งกำลังไม่เต็มที่และพลังงานส่วนหนึ่งสูญหายไปในรูปของความร้อนหรือการเสียดทาน

ภาพที่ 2 :  Belt Drive

     3. Right Angle Gear Design

• เกียร์บ็อกซ์ประเภทนี้มีเพลาเกียร์ขาเข้าและขาออกตั้งฉากกัน 90 องศา ดังนั้นเมื่อเลือกใช้เกียร์แบบตั้งฉาก จะต้องมีเพลาขับ (Drive shaft) เชื่อมระหว่างเกียร์และมอเตอร์ เพื่อส่งกำลังจากมอเตอร์ไปยังเกียร์ลดความเร็ว (Gear Reducer)และใบพัดลม
• เกียร์ประเภทนี้ถูกออกแบบมาให้มีความทนทานมากกว่าสองประเภทแรก เนื่องจากมอเตอร์จะถูกติดตั้งอยู่นอกโครงสร้างด้านบน(Stack)ของ Cooling Tower ทำให้ไม่โดนความชื้นโดยตรง ส่วน Gear Reducer ที่อยู่ด้านในคูลลิ่งทาวเวอร์ถึงจะโดนความชื้นโดยตรง แต่ไม่มีผลต่อการใช้งานเพราะถูกออกแบบมาเป็นพิเศษให้ทนต่อสภาพความชื้นสูงๆได้ดี ส่งผลให้อายุการใช้งานยาวนานขึ้น
• เกียร์ประเภทนี้ได้รับการออกแบบตามมาตรฐาน CTI (Cooling Tower Institute)-ESG111 ซึ่งกำหนดการออกแบบ Gear Reducer สำหรับ Cooling Tower ให้สามารถทำงานในสภาพที่ต้องเจอกับความชื้นและการทำงานหนักได้อย่างมีประสิทธิภาพ เกียร์ทั่วไปจึงไม่เหมาะสมสำหรับการใช้งานในคูลลิ่งทาวเวอร์ที่มีความชื้นสูง
• นิยมใช้ใน Cooling Tower ขนาดใหญ่ 
• การตั้งศูนย์ (Alignment) ยากกว่าสองแบบแรกเพราะเพลาขับ(Drive shaft) มีขนาดยาวจึงต้องอาศัยช่างที่มีความเชี่ยวชาญเป็นพิเศษในการติดตั้ง

ภาพที่ 3 :  Right Angle Gear Design

วิธีที่ 2 : การเปลี่ยนจำนวน Pole Motor

โดยความเร็วของมอเตอร์แต่ละ Poles ที่ใช้มีดังนี้ : 

• มอเตอร์ 2 Poles: ประมาณ 3000 รอบต่อนาที
• มอเตอร์ 4 Poles: ประมาณ 1500 รอบต่อนาที
• มอเตอร์ 6 Poles: ประมาณ 1000 รอบต่อนาที
• มอเตอร์ 8 Poles: ประมาณ 750 รอบต่อนาที 

ซึ่งสามารถคำนวณความเร็วของมอเตอร์ได้จากสมการ :

     หากต้องการความเร็วรอบของมอเตอร์เพิ่มขึ้นหรือลดลง สามารถเลือกใช้มอเตอร์ที่มีจำนวน Poles ต่างๆ ได้ตามความเหมาะสมของการใช้งานและการออกแบบของระบบที่ต้องการใช้งานนั้นๆ และยังสามารถคำนวณความเร็วรอบของมอเตอร์ได้อย่างแม่นยำด้วยสมการที่กล่าวถึงข้างต้นนะครับ จะทำให้การเลือกใช้มอเตอร์ของท่านเป็นไปอย่างถูกต้องและเหมาะสม

     ดังนั้น Cooling Tower ส่วนใหญ่จะต้องมี Gear reducer เพื่อลดความเร็วของมอเตอร์ให้เหมาะสมกับใบพัด การเลือกใช้มอเตอร์และ Gear Box ที่เหมาะสมเป็นสิ่งสำคัญในการรักษาประสิทธิภาพและความปลอดภัยของระบบ Cooling Tower

วิธีการซ่อมบำรุง Gear Box หรือ Gear Reducer

     การซ่อมบำรุง Gear Box หรือ Gear Reducer นั้นถือเป็นงานที่ต้องใช้ความรู้และความชำนาญในการดำเนินการ ซึ่งประกอบด้วยขั้นตอนที่สำคัญดังนี้ :

• การเปลี่ยนน้ำมันเครื่อง : ปกติ Gear reduce จำเป็นต้องเปลี่ยนน้ำมันเครื่องตามกำหนดมาตรฐานของผู้ผลิตเช่นเดียวกับรถยนต์ เพื่อให้มั่นใจว่าระบบหล่อลื่นทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพ
• การตรวจสอบและเปลี่ยนแบริ่ง (Bearing) : โดยปกติ Bearing ต้องออกแบบมาพิเศษเพื่อรับโหลดได้และต้องออกแบบ Thermal rating (การระบายความร้อน) ให้เพียงพอต่อการใช้งานใน cooling tower ซึ่งอายุการใช้งาน Bearing ต้องไม่น้อยกว่า 100,000 ชั่วโมง หากพบว่าแบริ่งใกล้หมดอายุ ควรทำการ Overhaul เพื่อเปลี่ยนแบริ่ง และอุปกรณ์อื่นๆ เช่น Oil seal, O-ring, และ Shim รวมถึงการตรวจสอบสภาพเฟืองภายในอย่างละเอียด

ปัญหาที่พบบ่อยจากการ Overhaul Gear คือการเลือกช่างที่ไม่มีความชำนาญหรือไม่ได้มาตรฐานจากผู้ผลิต ซึ่งอาจนำไปสู่ : 

• การไม่ตั้งค่า Backlash และ Bearing End Play อย่างเหมาะสมส่งผลให้อายุการใช้งานของ Gear Reducer สั้นลงหรือเสียหายก่อนเวลาและการใช้วัสดุ Shim ผิดประเภทเพราะวัสดุบางชนิดสามารถหดตัวเมื่อเผชิญกับอุณหภูมิที่สูง ทำให้ค่าที่ตั้งไว้คลาดเคลื่อนและเกิดความเสียหาย

บทความเกี่ยวกับกรณีศึกษาเรื่องการซ่อมแซมเกียร์บ็อกซ์ไว้ >>> Gearbox พัง ใครๆ ก็ซ่อมได้ จริงหรอ?

     การเลือกช่างซ่อมเกียร์ที่ไม่มีประสบการณ์หรือเลือกเพียงเพราะราคาถูก อาจดูเหมือนเป็นการประหยัดเงินในระยะสั้น แต่เปรียบเสมือนการนำรถเข้าอู่ที่ไม่ได้มาตรฐาน แทนที่จะนำเข้าศูนย์บริการที่มีช่างผู้ชำนาญในการดูแลรักษาอุปกรณ์อย่างมืออาชีพ การลงทุนเลือกช่างที่มีความรู้และประสบการณ์สูง ย่อมเป็นการลงทุนที่คุ้มค่าในระยะยาว เพราะช่วยให้มั่นใจได้ว่าอุปกรณ์ต่างๆจะได้รับการดูแลอย่างถูกต้อง ลดความเสี่ยงของความเสียหายและยืดอายุการใช้งาน

     นอกจากนี้หลังจากการ Overhaul Gear เสร็จสิ้น ควรเลือกศูนย์ที่มีเครื่อง Running Test Gear จะช่วยให้มั่นใจว่าระบบทำงานได้ตามมาตรฐานก่อนนำไปติดตั้งใช้งานจริง การวัดเสียง อุณหภูมิ และการสั่นสะเทือน (Vibration) จะช่วยให้สามารถตรวจจับปัญหาที่อาจเกิดขึ้นล่วงหน้า ลดการสูญเสียเวลาและค่าใช้จ่ายจากการซ่อมแซมภายหลัง

     สุดท้ายนี้ การเลือกศูนย์บริการที่มีการทดสอบอุปกรณ์อย่างละเอียดเป็นวิธีที่ดีที่สุดในการป้องกันปัญหาที่อาจเกิดขึ้น ซึ่งจะช่วยลดความเสี่ยงและค่าใช้จ่ายในระยะยาว 

     หวังเป็นอย่างยิ่งว่าบทความนี้จะเป็นประโยชน์ต่อท่านผู้อ่าน หากท่านมีคำถามเกี่ยวกับคูลลิ่งทาวเวอร์หรือมีไอเดียสำหรับบทความถัดไปของเรา สามารถเสนอแนะและพูดคุยกันได้ที่อีเมล coolingexpert@innovek.co.th เราให้คำปรึกษาและตอบคำถาม ฟรี! ไม่มีค่าใช้จ่าย


หากท่านชื่นชอบบทความของเราและต้องการติดตามเพื่อไม่พลาดบทความใหม่ ๆ ติดตามเราได้ที่  
Facebook : Innovek Asia
ID LINE : @innovek
หรือสามารถคลิก "ติดตามรับข่าวสาร" ที่มุมซ้ายด้านล่างของเว็บไซต์เราได้เลย