เครื่องกำเนิดไฟฟ้า เครื่องสูบน้ำดับเพลิง ควันดำ (Black Smoke)
สวัสดีกันอีกครั้งนะครับกับประเด็นของปัญหา ควันดำ ของเครื่องยนต์ หรือเครื่องกำเนิดไฟฟ้า หรือเครื่องสูบน้ำดับเพลิง หรือไม่ว่าจะเป็นเครื่องยนต์ที่ใช้งานในรูปแบบต่างๆ ทางพินธุภัทรเรา พบเจอกับปัญหานี้เป็นประจำ และเป็นปัญหาที่ค่อนข้างจะละเอียดอ่อนในการแก้ไข เพราะในการแก้ปัญหาแต่ละครั้งมันมีตัวเงินเข้ามาเกี่ยวข้องที่ค่อนข้างสูง แต่ความเป็นจริงแล้วนั้นปัญหานี้มันจะไม่ยากเย็นอะไรมากนัก ถ้าเรายอมที่จะจ่ายและจบมันได้อย่างง่ายดาย ซึ่งก็คือการแก้ปัญหาในทุกสาเหตุแบบเหมารวม แต่ในฐานะที่พินธุภัทร เราเป็นผู้ให้บริการ จึงอยากจะใช้วิธีแก้ปัญหาที่เป็นธรรม และตรงประเด็นให้มากที่สุด เพื่อจะช่วยลดต้นทุนให้กับลูกค้าได้อีกทางหนึ่ง และอยากนำปัญหาจากประสบการณ์มาเล่าสู่กันฟังรวมถึงหลักคิดที่เราใช้ เพื่อจะได้เป็นประโยชน์ อาจจะไม่มากก็น้อย หรืออาจให้ผู้ที่สนใจใช้เป็นแนวทางในการแก้ปัญหากันได้
ควันดำ คืออะไร ควันดำก็คือไอเสียของเครื่องยนต์ที่ถูกขับออกมาหลังกระบวนการเผาไหม้ที่ไม่สมบูรณ์ (Incomplete Combustion) น้ำมันดีเซลโดยทั่วไปจะมีสูตรเคมีคือ C14H30 คือสารประกอบไฮโดรคาร์บอนที่มี คาร์บอน 14 อะตอม และมี ไฮโดรเจน 30 อะตอม แน่นอนว่าการเผาไหม้นั้นจำเป็นต้องใช้อากาศหรือ O2 เพื่อการสันดาบได้พลังงานออกมาในรูปของความร้อนและการขยายตัวของแก๊สไปผลักลูกสูบเกิดงานออกมาในรูปของพลังงานกล ดังนั้นอัตราการเผาไหม้ที่เหมาะสมจำเป็นต้องมีการควบคุมปัจจัยที่ส่งผลกระทบต่อการเผาไหม้ทั้งหมดให้อยู่ในค่าและช่วงเวลาที่เหมาะสมเครื่องยนต์จึงจะมีการเผาไหม้ที่สมบูรณ์และได้งานออกมามากที่สุดได้ ในทางอุดมคติแล้วนั้นการเผาไหม้สารประกอบไฮโดรคาร์บอนกับออกซิเจนที่สมบูรณ์นั้นจะได้ไอเสียออกมาเพียงไม่กี่ตัวเท่านั้นคือ H2O (น้ำ), CO2 (คาร์บอนไดออกไซด์) แต่มันเป็นไปไม่ได้เพราะมันคืออุดมคติ ในความเป็นจริงแล้วการเผาไหม้ในเครื่องยนต์จะต้องใช้อากาศซึ่งจะมีไนโตรเจนปะปนเข้าไปด้วย อีกทั้งการจะควบคุมสเปรย์ให้เชื้อเพลิงคลุกเคล้ากับอากาศและเผาเชื้อเพลิงได้ทั้งหมดนั้นเป็นไปไม่ได้ ผู้ออกแบบเครื่องยนต์จึงหวังเพียงแค่ว่า ทำให้สภาวะการเผาไหม้นั้นดีที่สุดเท่าที่ทำได้เท่านั้น เช่นยึดหลัก 3T คือ Time (จังหวะและเวลาที่เหมาะสม), Temperature (อุณหภูมิ เพราะมันคือปัจจัยต่อการจุดระเบิดและการวาบไฟขอบเชื้อเพลิง) และ Turbulent (ความปั่นป่วนเพื่อให้น้ำมันกับอากาศผสมกันได้ดี) เมื่อผู้ผลิตเครื่องยนต์ได้จุดที่เหมาะสมที่สุดรวมถึงนำค่าของมลพิษมาพิจารณาด้วยแล้วเขาจึงได้ผลิตเครื่องยนต์ในรุ่นนั้นออกมาจำหน่าย
ต้องขออภัยที่เกริ่นนำซะนานเพียงแค่หวังให้เกิดความเข้าใจในพื้นฐานที่ดีเสียก่อนที่จะมาเข้าเรื่องกันครับ สรุปตรงที่ควันดำคือไอเสียที่เกิดจากการเผาไหม้ที่ไม่สมบูรณ์ในระดับที่เกินกว่าที่ควรจะเป็น มักจะเกิดจากการเผาไหม้ที่บริเวณส่วนผสมหนา หรือ Fuel Rich Combustion คือ บริเวณมีปริมาณเชื้อเพลิงมาก สาเหตุเครื่องยนต์มีการเผาไหม้ส่วนผสมหนานั้นเกิดขึ้นได้หลายปัจจัย ดังเช่น
1. เครื่องยนต์สึกหรอหรือชำรุดหนัก จะส่งผลให้เครื่องยนต์กำลังตก แต่ระบบ Governor จะยังพยายามจ่ายน้ำมันให้เครื่องยนต์สามารถเร่งเครื่องให้ได้ค่าเป้าหมาย กรณีนี้เครื่องยนต์อาจไม่สามารถรับภาระโหลดได้ตามเป้าหมายหรืออาจทำให้เครื่องยนต์นั้นไม่สามารถรักษาความเร็วรอบไว้ได้จนกระทั่งดับไป กรณีนี้อาจต้องถึงขั้นทำ Overhaul กันเลยทีเดียว แต่ควรทวนสอบประวัติการซ่อมและจำนวนชั่วโมงการเดินเครื่องประกอบการพิจารณาให้ดีเสียก่อน
2. ระบบเชื้อเพลิง มีการตั้งค่าการปล่อยน้ำมันในปริมาณที่มาก เกินกว่าค่าที่เหมาะสม เช่นอัตราการฉีดของหัวฉีดที่สูง กรณีนี้เครื่องยนต์อาจจะยังรับภาระโหลดได้ดีอยู่ หรืออาจแค่กำลังตกลงเล็กน้อย แต่จะพบอาการควันดำในขณะเดียวกัน และอาจมีอาการควันดำตั้งแต่ที่มีภาระโหลดต่ำๆ ได้
3. ระบบอากาศบกพร่อง เช่นกรองอากาศอุดตัน ตัวอุ่นอากาศตัน (After Cooler) หรือท่อทางเดินรั่ว หรือแม้กระทั่งตัว Turbocharger นั้นมีปัญหา กรณีนี้เครื่องยนต์จะมีกำลังตก และจะเห็นสีควันที่ดำค่อนข้างชัดเจนในขณะที่รับภาระโหลดสูงๆ
สีดำของควันไอเสียนั้น จะเป็นองค์ประกอบของคาร์บอนซะเป็นส่วนใหญ่ เนื่องจากคาร์บอนนั้นเป็นสารหนักที่เผาไหม้ได้ไม่ดีเท่ากับไฮโดรเจน เมื่อมันเกิดการเผาไหม้ที่ไม่สมบูรณ์มันอาจถูกขับออกมากับไอเสียในรูปของไฮโดรคาร์บอน CxHy ที่ผ่านปฎิกิริยา Oxidation บางส่วนมาแล้ว และจะอยู่ในรูปที่เป็นเขม่าสีดำนั่นเอง
สำหรับประสบการณ์ที่จะนำมาแบ่งปันกันในวันนี้ เกิดขึ้นกับเครื่องยนต์ CUMMINS รุ่น KTA38 ที่เป็น Prime Mover ของเครื่องกำเนิดไฟฟ้า เริ่มจากลูกค้าแจ้งว่าเครื่องยนต์มีสีควันที่ดำ หลังจากที่เดินเครื่องมาได้สักระยะ เราจึงทวนสอบประวัติการใช้งานและประวัติซ่อม พบว่าเครื่องใช้งานมาเพียง 600 ชม. และมีการ Major Overhaul มาแล้วก่อนหน้านี้ เราจึงมุ่งประเด็นไปที่ ระบบน้ำมันกับระบบอากาศเป็นอันดับแรก กรณีนี้เราพบว่าเครื่องสามารถจ่ายภาระโหลดที่ 60% ได้ แต่จะมีควันดำสูงมากตามภาระโหลด เราจึงเสนอลูกค้าเพื่อทวนสอบทันที โดยทำการรื้อถอด Turbocharger กับ After Cooler มาทำการซ่อมบำรุง ระหว่างที่รื้อถอด Turbocharger ออกมาพบทางเดินไอดีหลังอัดมีน้ำมันหล่อลื่นเล็ดลอดมาตามใบพัดด้าน Intake เหตุนี้เองจึงทำให้เรามุ่งประเด็นไปที่ Turbocharger กับระบบท่อทางเดินอากาศ และเพิ่มประเด็นของการไหลเวียนของน้ำมันหล่อลื่นเข้าเลี้ยง Turbocharger ร่วมด้วย เราสรุปสาเหตุข้างต้นและตัดประเด็นอื่นออกไปก่อน และทำการตรวจสอบซ่อมบำรุงในทันที โดยการเปลี่ยนอะไหล่ซ่อม Turbocharger และไล่ระบบไหลเวียนน้ำมันหล่อลื่น ซึ่งพบว่าไม่มีการอุดตันโดยมุงเน้นไปที่ทางน้ำมันกลับ แต่ประเด็นที่เราตระหนักคือแรงส่งลมหลังอัดที่สังเกตุว่าน้อย อาจเกิดจากการอุดตันของทางเดินอากาศ และทำให้เกิดแรงดูดน้ำมันหล่อลื่นให้เล็ดลอดเข้ามาได้ เราจึงรื้อแยกชิ้นส่วนท่อทางเดินอากาศทุกชิ้นอย่างละเอียดและพบว่ามีการอุดตันจริง มีเศษโลหะชำรุดและหลุดเข้าไปขวางทางเดินอากาศด้านในบริเวณใส้กรองซึ่งมองเห็นได้ยาก และหลังจากที่ซ่อมบำรุงทุกส่วนและแก้ไขปัญหาต่างๆ แล้วเสร็จ เราจึงประกอบและทดสอบเดินเครื่องพบว่าอาการควันดำนั้นหายไปอย่างสิ้นเชิง ทำให้ประเด็นนี้สรุปได้ชัดเจนว่าสาเหตุของอาการควันดำนั้นเกิดจากการขาดอากาศอย่างมีนัยยสำคัญ แต่ปัจจัยอื่นก็ยังมิอาจมองข้ามไปได้เพราะมันก็คือปัจจัยเสริมที่เป็นสาเหตุของอาการควันดำได้เช่นกัน
