Vapour Pressure (ความดันไอ) ในระบบไฮดรอลิก
เคยสงสัยไหมว่า ทำไมระบบไฮดรอลิกที่ใช้น้ำมันหล่อลื่นอย่างดี อยู่ๆ ถึงเกิดเสียงดังผิดปกติ มีแรงสั่นสะเทือน เมื่อถอดปั๊มและวาล์วออกมาดู กลับพบว่าเนื้อโลหะถูกกัดกร่อนแหว่งเป็นรูพรุนราวกับถูกกัดแทะ หนึ่งในตัวการสำคัญที่ผู้ใช้งานมักมองข้ามคือ ปรากฏการณ์โพรงไอ หรือ Cavitation ซึ่งเบื้องหลังการเกิดปัญหาเหล่านี้ แท้จริงแล้วถูกควบคุมด้วยกฎฟิสิกส์พื้นฐานที่เรียกว่า Vapour Pressure (ความดันไอ)
Vapour Pressure คืออะไร และสำคัญอย่างไรในระบบไฮดรอลิก?
โดยทั่วไป ของเหลวไม่ได้เดือดหรือกลายเป็นไอเพราะ "ความร้อนสูง" เพียงอย่างเดียว แต่ยังสามารถกลายเป็นไอได้ เมื่อน้ำมันไฮดรอลิกอยู่ภายใต้สภาวะ ความดันสูญญากาศ (Vacuum Pressure) หรือความดันในระบบลดต่ำลงมากๆ จะทำให้ น้ำมันไฮดรอลิคกลายเป็นไอได้ง่ายขึ้นจนนำไปสู่ปรากฏการณ์ Cavitation ในระบบไฮดรอลิก
เมื่อฟองไอเดินทางไปกระทบกับโซนความดันสูง จะเกิดการยุบตัวระเบิดอย่างรุนแรงจนสร้างความเสียหายมหาศาลต่ออุปกรณ์ กลไกและจุดเสี่ยงการเกิด Vapour pressure มีดังนี้
1. จุดที่มีความดันสูญญากาศในระบบ มักเกิดบริเวณทางดูดของปั๊มที่มีขนาดเล็กหรือยาวเกินไป
เมื่อน้ำมันไหลผ่านจุดที่มีแรงต้านสูง เช่น กรองทางดูด (Suction Strainer) อุดตัน, ท่อทางดูดเล็กเกินไปจะเกิดแรงดูดน้ำมันไฮดรอลิกในระบบจนความดันสัมบูรณ์ (Absolute Pressure) ลดลงอย่างรวดเร็วเข้าใกล้สภาวะสูญญากาศ

2. ความดันลดลงต่ำกว่าความดันไอ : จุดเปลี่ยนสถานะของน้ำมัน
เมื่อความดันภายในระบบลดต่ำลงมากจนเข้าใกล้สภาวะสุญญากาศ และต่ำกว่าค่าความดันไอของน้ำมัน ความดันภายนอกจะไม่มากพอที่จะยึดเหนี่ยวโมเลกุลน้ำมันไว้ได้อีกต่อไป ทำให้น้ำมันระเหยกลายเป็นฟองไอ (Vapor Bubbles)
ขึ้นมาทันที แม้ว่าอุณหภูมิน้ำมันในตอนนั้นจะไม่ได้สูงก็ตาม

3. ท่อน้ำมันไหลกลับติดตั้งไม่เหมาะสม (Improper Return Lines)
เมื่อ Vapor Bubbles ที่เกิดขึ้นจะมีการไหลพาไปกับน้ำมัน เข้าสู่พื้นที่ที่มีความดันสูงขึ้นภายในปั๊ม เช่น บริเวณทางส่ง หรือจุดที่ฟันเฟืองหรือลูกสูบของปั๊ม

4. การระเบิดยุบตัวอย่างฉับพลัน (Bubble Collapse / Implosion) เป็นกลไกการเกิด Cavitation
เมื่อฟองไอเจอความดันสูงที่มากกว่าความดันไออย่างมาก ฟองไอจะยุบตัวลงอย่างรุนแรง (Implosion) ในระดับไมโครวินาที เกิดเป็นคลื่นความดันช็อกเวฟและเจ็ทน้ำมันความเร็วสูง (Micro-jets) กระแทกเข้าใส่ ผิวโลหะ เสื้อปั๊ม ใบพัด หรือวาล์ว ส่งผลให้เกิดเสียงดัง สั่นสะเทือน และผิวโลหะเกิดการกัดกร่อนเป็นรูพรุน (Pitting)

จุดที่เกิดความดันไอ (Vapour Pressure) ในระบบ
%20%E0%B9%83%E0%B8%99%E0%B8%A3%E0%B8%B0%E0%B8%9A%E0%B8%9A.jpg)
วิธีป้องกันและแก้ไขปัญหา
หัวใจสำคัญของการหยุดปัญหาฟองไอ คือ "อย่าปล่อยให้ท่อทางดูดอึดอัดจนปั๊มต้องออกแรงเค้นดูดน้ำมัน" และ "อย่าปล่อยให้น้ำมันร้อนเกินไป" โดยมีแนวทางปฏิบัติดังนี้
1. เลือกท่อทางดูดให้ใหญ่พอและไม่ยาวเกินไป
ท่อทางดูดต้องมีขนาดใหญ่กว่าท่อส่งเสมอ อย่าใช้ท่อที่เล็กหรือยาวเกินไป และเดินท่อให้ตรงที่สุด หลีกเลี่ยงข้องอหรือจุดหักเลี้ยวเยอะๆ เพื่อให้น้ำมันไหลเข้าปั๊มได้โล่งและสะดวกที่สุด
2. ติดตั้งปั๊มให้อยู่ต่ำกว่าถังน้ำมัน
หากเป็นไปได้ ควรติดตั้งตัวปั๊มให้อยู่ในระดับต่ำกว่าระดับน้ำมันในถัง เพื่อให้น้ำหนักของน้ำมันช่วยไหลลงมาเลี้ยงปั๊มตลอดเวลา ปั๊มจะได้ไม่ต้องออกแรงดูดยกน้ำมันขึ้นมาเอง
3. หมั่นล้างหรือเปลี่ยนไส้กรองทางดูด
สาเหตุยอดฮิตที่ทำให้ปั๊มพังคือ "กรองตัน" เมื่อกรองเริ่มตัน ปั๊มจะดูดน้ำมันไม่ขึ้นจนเกิดแรงดูดสุญญากาศสูงมาก จึงควรทำความสะอาดหรือเปลี่ยนไส้กรองตามระยะ และคอยสังเกตเกจวัดแรงดูด อย่าปล่อยให้เข็มติดลบจนเกินเกณฑ์ที่กำหนด
4. คุมอุณหภูมิน้ำมันอย่าให้ร้อนจัด
ยิ่งน้ำมันร้อนมาก ยิ่งพร้อมจะเดือดเป็นฟองไอได้ง่ายขึ้น ควรคุมอุณหภูมิใช้งานให้อยู่ที่ประมาณ 40 – 55 °C และหมั่นเป่าฝุ่นหรือล้างคราบสกปรกที่ออยล์คูลเลอร์ (Oil Cooler) เพื่อให้ระบายความร้อนได้เต็มที่
5. อุ่นเครื่องก่อนใช้งาน (Cold start)
ช่วงเช้าหรือตอนเริ่มสตาร์ตเครื่องใหม่ๆ น้ำมันจะยังเย็นและมีความเหนียวข้นมาก ปั๊มจะดูดยากและเกิดฟองไอได้ง่าย ควรเดินเครื่องตัวเปล่าเบาๆ เพื่ออุ่นเครื่องให้น้ำมันอุ่นและเหลวลงก่อนเริ่มทำงานหนัก
6. เติมน้ำมันให้ถึงระดับและเลือกใช้น้ำมันให้ตรงสเปก
รักษาระดับน้ำมันในถังให้อยู่เหนือขีดกำหนดเสมอ เพื่อไม่ให้อากาศถูกดูดผสมเข้าไป และเลือกเบอร์น้ำมันตามที่คู่มือปั๊มระบุ ไม่ใช้น้ำมันที่เหนียวข้นจนเกินไป


