การติดตั้งเครื่องสูบหลายเครื่องในระบบ เพื่อที่จะทำให้ระบบมีหัวรวมสูงขึ้นหรือมีอัตราการไหลสูงขึ้น เราสามารถกระทำได้โดยการติดตั้งเครื่องสูบให้มีลักษณะการต่อแบบอนุกรมและแบบขนานเช่นเดียวกับการต่อวงจรไฟฟ้า ในทางปฏิบัติการติดตั้งเครื่องสูบทั้งแบบอนุกรมและแบบขนานจะต้องติดตั้งวาล์วกันไหลกลับ (Check Valves) เพื่อที่จะป้องกันการไหลย้อนกลับของของไหล (Back Flow) ซึ่งจะส่งผลให้ชิ้นส่วนของเครื่องสูบได้รับความเสียหายได้ และอาจติดตั้งวาล์วควบคุมการไหล (Shutoff Valves) ทางด้านท่อดูดและท่อปล่อยของระบบ เพื่อควบคุมอัตราการไหลของของไหลในระบบ ดังรูปที่ 1

(ก) การติดตั้งแบบอนุกรมและสภาวะสมดุลของเครื่องสูบ

(ข) การติดตั้งแบบขนานและสภาวะสมดุลของเครื่องสูบ

รูปที่ 1 แสดงการติดตั้งเครื่องสูบแบบอนุกรมและแบบขนาน

ในการพิจารณาติดตั้งเครื่องสูบแบบอนุกรมหรือแบบขนาน จะนำเอากราฟสมรรถนะของเครื่องสูบมาช่วยในการพิจารณา เราอาจจะเอาความสัมพันธ์ระหว่างหัวความกดดันและอัตราการไหล จากกราฟสมรรถนะของเครื่องสูบทำให้ระบบเกิดความสมดุลกันขึ้น

การติดตั้งเครื่องสูบแบบอนุกรม  จะทำให้หัวของระบบมีค่าสูงขึ้น แต่อัตราการไหลของของไหลภายในระบบไม่เปลี่ยนแปลง หัวของระบบที่เพิ่มสูงขึ้นเราสามารถหาได้จากผลรวมของหัวความกดดันของเครื่องสูบแต่ละเครื่อง ดังรูปที่ 1 (ก) ที่อัตราการไหล Q ทำให้หัวความกดดันของระบบเพิ่มขึ้นมีค่าเท่ากับ H₁ + H₂ + H₃

การติดตั้งเครื่องสูบแบบขนาน จะทำให้อัตราการไหลของระบบมีค่าสูงขึ้น แต่หัวของระบบไม่เปลี่ยนแปลง อัตราการไหลของระบบที่เพิ่มสูงขึ้นเราสามารถหาได้จากผลรวมของอัตราการไหล ที่ได้จากเครื่องสูบแต่ละเครื่อง ดังรูปที่ 1 (ข) อัตราการไหลทั้งหมดของระบบหาได้จากผลรวมของอัตราการไหลที่ได้จากเครื่องสูบแต่ละเครื่อง

เราอาจจำแนกการติดตั้งเครื่องสูบ 2 เครื่อง แบบอนุกรมและแบบขนานได้เป็น 4 ลักษณะดังต่อไปนี้

1. การติดตั้งแบบอนุกรม เมื่อเครื่องสูบทั้งสองมีคุณลักษณะเหมือนกัน

2. การติดตั้งแบบอนุกรม เมื่อเครื่องสูบทั้งสองมีคุณลักษณะต่างกัน

3. การติดตั้งแบบขนาน เมื่อเครื่องสูบทั้งสองมีคุณลักษณะเหมือนกัน

4. การติดตั้งแบบขนาน เมื่อเครื่องสูบทั้งสองมีคุณลักษณะต่างกัน

รูปที่ 2 แสดงการติดตั้งเครื่องสูบ 2 เครื่อง ซึ่งมีคุณลักษณะเหมือนกันแบบอนุกรม เมื่อเครื่องสูบทำงานจะทำให้หัวของระบบเพิ่มสูงขึ้นแต่อัตราการไหลคงที่ เส้นกราฟ H-Q จะเป็นเส้นเดียวกัน เราสามารถหาอัตราการไหลของของไหลในสภาวะสมดุลของเครื่องสูบได้จากเส้นกราฟสมดุล (Equivalent Pump)

รูปที่ 2 แสดงการติดตั้งเครื่องสูบ 2 เครื่อง ที่มีคุณลักษณะเหมือนกันแบบอนุกรม

รูปที่ 3 แสดงการติดตั้งเครื่องสูบ 2 เครื่อง ซึ่งมีคุณลักษณะต่างกันแบบอนุกรม เส้นกราฟ H-Q ของเครื่องสูบแต่ละเครื่องจึงไม่เป็นเส้นกราฟเดียวกัน เมื่อเครื่องสูบทำงานจะทำให้หัวของระบบมีค่าสูงขึ้น แต่อัตราการไหลของระบบไม่เปลี่ยนแปลงที่อัตราการไหลใด ๆ เราสามารถหาค่าหัวของระบบที่เปลี่ยนไปได้จากกราฟสมดุลของระบบ

รูปที่ 3 แสดงการติดตั้งเครื่องสูบ 2 เครื่อง ที่มีคุณลักษณะต่างกันแบบอนุกรม

รูปที่ 4 แสดงการติดตั้งเครื่องสูบ 2 เครื่อง ซึ่งมีคุณลักษณะเหมือนกันแบบขนาน เส้นกราฟ H-Q ของเครื่องสูบแต่ละเครื่องจะเป็นเส้นกราฟเดียวกัน เมื่อเครื่องสูบทำงานจะทำให้อัตราการไหลของระบบมีค่าสูงขึ้น แต่หัวของระบบไม่เปลี่ยนแปลงจากรูปจะเห็นได้ว่า ค่าหัวความกดดันสูงที่สุดของกราฟสมรรถนะเครื่องสูบแต่ละเครื่อง จะเท่ากับกราฟสมรรถนะเครื่องสูบในสภาวะสมดุลที่หัวความกดดันใด ๆ ของระบบ เราสามารถหาค่าอัตราการไหลของระบบที่เปลี่ยนไปได้จากกราฟสมดุลของระบบ

รูปที่ 4 แสดงการติดตั้งเครื่องสูบ 2 เครื่อง ที่มีคุณลักษณะเหมือนกันแบบขนาน  

รูปที่ 5 แสดงการติดตั้งเครื่องสูบ 2 เครื่อง ซึ่งมีคุณลักษณะของสมรรถนะต่างกันแบบขนาน เส้นกราฟ H-Q ของเครื่องสูบแต่ละเครื่องจะเป็นเส้นกราฟต่างกัน เมื่อเครื่องสูบทำงานจะทำให้อัตราการไหลของระบบมีค่าสูงขึ้น แต่หัวของระบบไม่เปลี่ยนแปลงเนื่องจากเครื่องสูบมีขนาดต่างกัน เครื่องสูบซึ่งมีค่าหัวรวมต่ำกว่า จะยังไม่ทำงานจนกว่าค่าหัวรวมของเครื่องสูบซึ่งมีค่าสูงกว่า จะลดลงต่ำกว่าค่าหัวรวมของเครื่องสูบ ซึ่งมีค่าหัวรวมต่ำกว่า จากรูปเราสามารถหาอัตราการไหลของของไหลในระบบที่สภาวะสมดุลได้จากกราฟสมดุลของเครื่องสูบ

รูปที่ 5 แสดงการติดตั้งเครื่องสูบ 2 เครื่อง ที่มีคุณลักษณะต่างกันแบบขนาน

ตัวอย่างที่ 1 การติดตั้งเครื่องสูบ 2 เครื่อง ซึ่งมีขนาดต่างกันแบบขนาน เครื่องสูบทั้งสองมีขนาด 1.5´3 - 7 รุ่น 3198 ทำงานที่ความเร็วรอบ 3,500 rpm (ดังกราฟสมรรถนะรูปที่ 6) และมีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางใบพัด 6.5 in และ 7 in ตามลำดับ ถ้าต้องการอัตราการไหลของระบบเท่ากับ 250 gpm จงหาจุดทำงานของเครื่องสูบแต่ละเครื่อง

รูปที่ 6 แสดงกราฟสมรรถนะของเครื่องสูบ ตามตัวอย่างที่ 1

นำกราฟสมรรถนะของเครื่องสูบซึ่งมีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางใบพัด 6.5 in และ 7 in จากรูปที่ 6 มาเขียนใหม่ได้ดังรูปที่ 7 เครื่องสูบซึ่งมีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางใบพัด 6.5 in จะมีค่าหัวรวมต่ำกว่า จึงไม่สามารถสูบของไหลได้จนกว่าค่าหัวรวมดังกล่าวจะมีค่าสูงขึ้น อันเนื่องมาจากเครื่องสูบซึ่งมีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางใบพัด 7 in จะมีค่าหัวรวมต่ำลงจนมีค่าน้อยกว่า ซึ่งแสดงโดยเส้นประในรูปที่ 7 เนื่องจากเราต้องการอัตราการไหลของระบบเท่ากับ 250 gpm ณ จุดที่อัตราการไหลเท่ากับ 250 gpm ลากเส้นขึ้นไปตัดเส้นกราฟสมดุลของระบบที่จุด T หลังจากนั้นลากเส้นจากจุด T ขนานกับแกนอัตราการไหลไปตัดเส้นกราฟสมรรถนะของเครื่องสูบทั้งสอง ณ จุดตัดของกราฟดังกล่าวลากเส้นไปตัดแกนอัตราการไหล เราก็จะได้อัตราการไหลของเครื่องสูบแต่ละเครื่อง โดยที่เครื่องสูบขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางใบพัด 7 in จะได้อัตราการไหลเท่ากับ 160 gpm และเครื่องสูบขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางใบพัด 6.5 in จะได้อัตราการไหลเท่ากับ 90 gpm จากจุดที่เครื่องสูบแต่ละเครื่องทำงาน ถ้าเราลากเส้นต่อไปตัดแกนหัวความกดดัน จะพบว่าที่อัตราการไหลของระบบเท่ากับ 250 gpm หัวของระบบจะมีค่าเท่ากับ 175 ft 

รูปที่ 7 แสดงกราฟสมรรถนะของเครื่องสูบเมื่อติดตั้งแบบขนาน ตามตัวอย่างที่ 1

ผศ.อนุตร จำลองกุล ภาควิชาวิศวกรรมเครื่องจักรกลเกษตร คณะวิศวกรรมและเทคโนโลยีการเกษตร สถาบันเทคโนโลยีราชมงคล คลองหก อ.ธัญบุรี จ.ปทุมธานี

Hodge, B.K.1990. Analysis and Design of Energy Systems. New Jersey . Prentice Hall Co.,