ความเร็วของน้ำมันในสายไฮดรอลิคควรเท่าไร พร้อมวิธีเลือกขนาดสายส่งและสายดูด

การเลือกขนาดสายจากแรงดันเพียงอย่างเดียวอาจทำให้ระบบมีแรงดันตกสูง น้ำมันร้อน เสียงดัง หรือปั๊มดูดน้ำมันไม่เต็ม ขนาดรูในของสายไฮดรอลิกต้องรองรับอัตราการไหลโดยควบคุมความเร็วของน้ำมันให้อยู่ในช่วงที่เหมาะกับหน้าที่ของท่อนั้น

ทำไมสายดูดต้องใหญ่กว่าสายส่ง

ปั๊มไม่ได้ “ดูด” น้ำมันด้วยแรงสูง แต่พึ่งความดันในถังและความต่างความดันให้น้ำมันไหลเข้าทางดูด หากสายเล็กเกินไป ความเร็วและความสูญเสียจะสูง ความดันที่ทางเข้าปั๊มลดลงจนเสี่ยงเกิด Cavitation เสียงดัง การสั่น และความเสียหายต่อปั๊ม

สายส่งอยู่หลังปั๊มและรับแรงดันสูง จึงยอมให้ความเร็วสูงกว่าสายดูดได้ แต่ถ้าสูงเกินไปก็เพิ่มแรงดันตก ความร้อน แรงกระแทก และการกัดเซาะบริเวณข้อต่อหรือทางโค้ง

ช่วงความเร็วที่ใช้เป็นจุดเริ่มต้น

ค่าต่อไปนี้เป็นแนวทางเบื้องต้นที่พบใช้ในการออกแบบทั่วไป ไม่ใช่ค่าตายตัว:

• สายดูดปั๊ม: ประมาณ 0.5–1.2 เมตรต่อวินาที
• สายกลับถัง: ประมาณ 2–3 เมตรต่อวินาที
• สายส่งหรือสายแรงดัน: ประมาณ 3–6 เมตรต่อวินาที
• ท่อเดรนหรือ Pilot line: เลือกให้แรงดันย้อนต่ำตามข้อกำหนดของอุปกรณ์

ระบบที่ใช้น้ำมันหนืด อุณหภูมิต่ำ ระยะสายยาว หรือปั๊มไวต่อสภาพทางดูดควรใช้ความเร็วต่ำลง ส่วนช่วงที่ผู้ผลิตปั๊ม วาล์ว หรือมาตรฐานโครงการกำหนดไว้ต้องมีลำดับความสำคัญเหนือค่าทั่วไป

สูตรคำนวณความเร็วจากอัตราการไหล

เมื่อใช้อัตราการไหล Q หน่วยลิตรต่อนาที และเส้นผ่านศูนย์กลางรูใน D หน่วยมิลลิเมตร:

v = 21.2 × Q ÷ D²

โดย v คือความเร็วของน้ำมันหน่วยเมตรต่อวินาที

หากต้องการหาเส้นผ่านศูนย์กลางขั้นต่ำจากความเร็วเป้าหมาย ใช้:

D = √(21.2 × Q ÷ v)

ต้องใช้ “รูในจริง” ของสายจากแคตตาล็อก ไม่ใช้ขนาดเกลียว เส้นผ่านศูนย์กลางภายนอก หรือ Dash Size โดยไม่ตรวจค่า I.D. จริง

ตัวอย่างเลือกขนาดที่อัตราการไหล 60 ลิตรต่อนาที

สายดูดกำหนดความเร็วเป้าหมาย 1 เมตรต่อวินาที:

D = √(21.2 × 60 ÷ 1) ≈ 35.7 มิลลิเมตร

ควรเลือกสายที่มีรูในจริงไม่น้อยกว่าค่าที่คำนวณ แล้วตรวจความสามารถด้านสุญญากาศและรัศมีโค้งอีกครั้ง ขนาดที่ใกล้เคียงอาจต้องขยับเป็นเบอร์มาตรฐานถัดไป

สายส่งกำหนดความเร็วเป้าหมาย 5 เมตรต่อวินาที:

D = √(21.2 × 60 ÷ 5) ≈ 16.0 มิลลิเมตร

จึงเริ่มพิจารณาสายที่มีรูในประมาณ 16 มิลลิเมตร แต่ยังต้องคำนวณแรงดันตกตลอดความยาว รวมข้อต่อ ข้องอ วาล์ว และอุณหภูมิน้ำมันก่อนสรุปขนาด

ทำไมคำนวณความเร็วแล้ว ยังต้องเช็กแรงดันตก

ความเร็วช่วยคัดขนาดเบื้องต้น แต่แรงดันตกขึ้นอยู่กับความยาวสาย ความหนืด ความขรุขระ จำนวนข้อต่อ และรูปแบบการไหล สายยาวหรือมีข้องอหลายจุดอาจต้องเพิ่มขนาดแม้ความเร็วยังอยู่ในช่วง เพื่อประหยัดพลังงานและลดความร้อนที่เกิดจากการสูญเสีย

สำหรับสายดูด ควรตรวจแรงดันสัมบูรณ์หรือข้อกำหนด Minimum Inlet Pressure/NPSH ของปั๊ม โดยพิจารณาระดับน้ำมัน ไส้กรอง อุณหภูมิ และความสูงจากถังถึงปั๊มร่วมกัน

จุดที่มักทำให้เลือกขนาดผิด

• ใช้อัตราการไหลเฉลี่ยแทนอัตราการไหลสูงสุด
• ลืมรวม Flow จากกระบอกสูบด้านก้าน ซึ่งอาจทำให้สายกลับมีอัตราการไหลสูงกว่าปั๊ม
• ใช้ขนาดพอร์ตเป็นขนาดสายโดยอัตโนมัติ
• ไม่คิดความหนืดขณะสตาร์ตเครื่องตอนน้ำมันเย็น
• ลดขนาดที่หัวต่อหรืออะแดปเตอร์จนกลายเป็นคอขวด
• เลือกสายดูดที่รับแรงดันได้สูง แต่ไม่มีคุณสมบัติต้านการแฟบ
• ไม่เผื่อแรงดันกระชากและอัตราการไหลชั่วขณะ

ขั้นตอนเลือกขนาดสายอย่างเป็นระบบ

1. หาอัตราการไหลสูงสุดของแต่ละช่วง
2. แยกว่าสายนั้นเป็นสายดูด สายกลับ สายเดรน หรือสายส่ง
3. เลือกความเร็วเป้าหมายตามหน้าที่และสภาพน้ำมัน
4. คำนวณ D แล้วเลือกขนาดรูในจริงเท่ากับหรือใหญ่กว่า
5. คำนวณแรงดันตกทั้งเส้นทางและตรวจข้อกำหนดของปั๊มกับวาล์ว
6. ตรวจแรงดันใช้งาน อุณหภูมิ รัศมีโค้ง และความเข้ากันได้ของของเหลว
7. ทบทวนขนาดเมื่อมีการเปลี่ยนปั๊ม รอบมอเตอร์ หรือรอบเวลาการทำงาน

สรุป

สายดูดควรรักษาความเร็วต่ำเพื่อป้องกันการขาดน้ำมัน ส่วนสายส่งรับความเร็วได้สูงกว่าแต่ต้องควบคุมแรงดันตกและความร้อน สูตรความเร็วช่วยเลือกขนาดเริ่มต้นได้รวดเร็ว แต่ขนาดสุดท้ายต้องตรวจรูในจริง ความยาว ความหนืด ข้อต่อ และข้อกำหนดของอุปกรณ์ทั้งระบบก่อนสั่งซื้อ