การทดสอบไฟฟ้าของมอเตอร์แบบจุ่มน้ำ
มอเตอร์ไฟฟ้าที่ใช้ในงานสูบน้ำแบบจุ่มน้ำ จะต้องมีหลักเกณฑ์เฉพาะสำหรับการบำรุงรักษาและการทดสอบตามระยะเวลา เนื่องจากระบบทำงานในสภาพแวดล้อมที่รุนแรงมาก เช่นจุ่มในน้ำ จุ่มในบ่อบาดาล จุ่มในบ่อน้ำเสียเป็นต้น โดยทั่วไป เพราะความไม่รู้มักจะมองว่าเป็นระบบที่ “ใช้งานจนเสีย” (Run-to-Failure) ไม่ต้องมีการบำรุงรักษา ซึ่งเป็นความคิดที่ไม่ถูกต้อง
การมีโปรแกรมบำรุงรักษาทางไฟฟ้า (Electrical Maintenance Program, EMP หรือ Preventive maintenance) ที่ครอบคลุม จะช่วยให้ทราบถึงสภาพของมอเตอร์
• กลไกความเสียหายต่าง ๆ ตามระดับความสำคัญ
• ความสมบูรณ์ในการทำงาน
• ความเครียดจากสภาพแวดล้อมและการใช้งานของอุปกรณ์
EMP ช่วยให้สามารถติดตามอายุการใช้งานของปั๊มจุ่ม และช่วยให้ทีมบำรุงรักษาได้รู้ล่วงหน้าว่าเมื่อใดควรเปลี่ยนมอเตอร์ สายเคเบิล หรืออุปกรณ์อื่น ๆ ก่อนเกิดการเกิดความเสียหาย
ตั้งแต่เดือนพฤศจิกายน 2023 เป็นต้นมา มาตรฐาน NFPA 70B ว่าด้วยการบำรุงรักษาอุปกรณ์ไฟฟ้า ได้เป็นข้อกำหนดสำหรับอุปกรณ์ทุกประเภท รวมถึงระบบของมอเตอร์จุ่มน้ำด้วย
ข้อพิจารณาหลักในการตรวจสอบอุปกรณ์จุ่มน้ำของ NFPA 70B
โปรแกรมบำรุงรักษาทางไฟฟ้า (EMP)
1.โปรแกรมนี้ต้องมุ่งเน้นไปที่
• การลดความเสี่ยงของความเสียหายจากความชื้น
• การปนเปื้อนภายในระบบ
2. สภาพที่สมบูรณ์ของซีล ปะเก็น และโครงสร้างกันน้ำ
ต้องมีการตรวจสอบซีลและชิ้นส่วนป้องกันน้ำเข้าอย่างสม่ำเสมอ เพื่อป้องกันความชื้นเข้าสู่ระบบ
3.การทำสอบค่าความต้านทานฉนวน (Insulatin Resistance Text / Megohm Text)
เป็นการวัดค่าความต้านทานระหว่างขดลวดกับกราวด์ (Ground) เพื่อยืนยันว่ามอเตอร์มีสภาพพร้อมใช้งานทางไฟฟ้า
4.การป้องกันการกัดกร่อน
ควรตรวจสอบสภาพผิวเคลือบและชิ้นส่วนต่าง ๆ เป็นระยะ เพื่อลดผลกระทบจาก:
- น้ำ
- ความชื้น
- สิ่งปนเปื้อน
5.การบำรุงรักษาสายเคเบิลและจุดต่อสาย
ต้องตรวจสอบสายไฟและจุดต่อทั้งหมดอย่างสม่ำเสมอ เพื่อป้องกันความเสียหายจากน้ำหรือความชื้น
6.การบำรุงรักษาตามสภาพ (Condition-Based Maintenance)
ความถี่ในการตรวจสอบควรขึ้นอยู่กับสภาพแวดล้อมที่ใช้งาน เช่น:
• ปั๊มบ่อจุ่มที่ทำงานในสภาพรุนแรงหรือมีสารพิษ จำเป็นต้องมีแผนบำรุงรักษาที่เข้มงวดมากขึ้น
7.การจัดทำเอกสารผลการบำรุงรักษา
ต้องมีการบันทึกและติดตามข้อมูลการทดสอบอย่างครบถ้วน เพื่อให้สอดคล้องกับ NFPA 70B
ลำดับการทดสอบทางไฟฟ้าสำหรับมอเตอร์
นอกจากการทดสอบ IR แล้ว ยังมีการทดสอบอื่น ๆ ที่ให้ข้อมูลเชิงลึกเกี่ยวกับสุขภาพของมอเตอร์จุ่มน้ำ ดังนี้
1. การทดสอบความสมดุลของค่าความต้านทาน (Balance Resistance Test)
ใช้วัดความไม่สมดุลของความต้านทานระหว่างเฟส หากพบค่าความไม่สมดุลสูง อาจเกิดจาก:
- ไฟฟ้าลัดวงจรลงแกนมอเตอร์
- ไฟฟ้าลัดวงจรระหว่างขดลวด
- ใช้ขนาดสายไฟไม่ถูกต้องในการพันขดลวดใหม่
- จุดต่อหลวม หรือมีการกัดกร่อน
โดยทั่วไปควรมีความต่างระหว่างเฟสน้อยกว่า ~1% การทดสอบนี้สามารถนำมาวิเคราะห์แนวโน้ม (Trend) ได้
2. การทดสอบค่าความต้านทานฉนวน (IR), Dielectric Absorption และ Polarization Index
การทดสอบเหล่านี้ใช้ตรวจสอบความสมบูรณ์ของฉนวนรั่วลงดิน (Ground) สามารถตรวจพบ:
- ความชื้น
- สิ่งปนเปื้อน
- ความเสียหายของฉนวน
หากทำการทดสอบอย่างต่อเนื่อง จะสามารถเก็บประวัติแนวโน้มของสภาพฉนวนได้เป็นอย่างดี
หลักการของ IR Test
V=IR
ค่าความต้านทานฉนวนคำนวณจากกฎของโอห์ม โดยใช้แรงดันหารด้วยกระแสรั่วไหล
แรงดันทดสอบ DC ที่ใช้ทั่วไป:
| แรงดันมอเตอร์ | แรงดันทดสอบ |
| <1000V | 500VDC |
| 1000–2500V | 500–1000VDC |
| 2501–5000V | 1000–2500VDC |
| 5001–12000V | 2500–5000VDC |
| >12000V | 5000–10000VDC |
3. Polarization Index (PI) / Dielectric Absorption (DA)
PI เป็นอัตราส่วนของค่า IR ที่วัดหลังจากจ่ายแรงดัน 10 นาที เทียบกับค่า IR ที่ 1 นาที
PI=frac{IR{10min}{IR{1min}}
ใช้ประเมิน:
- ความชื้นในขดลวด
- การปนเปื้อน
- ความเสียหายของฉนวน
การประเมินค่า PI
| ค่า PI | สภาพ |
| <1.0 | อันตราย |
| 1.0–1.4 | แย่ |
| 1.5–1.9 | น่าสงสัย |
| 2.0–2.9 | พอใช้ |
| 3.1–4.0 | ดี |
| >4.0 | ดีเยี่ยม |
4. การทดสอบ DC High Potential (HiPot Test)
เป็นการใช้แรงดันทดสอบที่สูงกว่า Megger Test มาก ทดสอบเพื่อ
- ตรวจสอบกระแสรั่วไหลผิดปกติ
- ตรวจหาความเสียหายของฉนวนกราวด์
หากการทดสอบล้มเหลว แสดงว่าฉนวนกราวด์ไม่น่าเชื่อถือ และต้องมีการตรวจสอบเพิ่มเติม
DC Step Voltage Test
เป็นการทดสอบหลายระดับแรงดัน เพื่อดูพฤติกรรมของกระแสรั่วไหล
หากกระแสรั่วเพิ่มขึ้นแบบไม่เป็นเชิงเส้นเมื่อแรงดันเพิ่มขึ้น แสดงให้เห็นว่า:
- ฉนวนเริ่มเสื่อม
- เปราะ
- มีรอยแตก
- มีรูพรุน
แต่ละขั้นมักใช้เวลา 60 วินาที
5. Surge Test
ใช้ตรวจสอบสภาพของฉนวนระหว่างรอบขดลวด (Turn-to-Turn Insulation) สามารถตรวจพบ:
- Turn-to-turn short
- Coil imbalance
- ขดลวดกลับขั้ว
- ลามิเนชันลัดวงจร
หากรูปคลื่นกระโดดไปทางซ้าย แสดงถึงความถี่เพิ่มขึ้น ซึ่งอาจบ่งชี้การลัดวงจรระหว่างรอบขดลวด
กรณีศึกษา
ในบ่อ CBM ลึก 2,000 ฟุต มีการเปลี่ยนมอเตอร์ใหม่ หลังจากต่อสายและพันเทปครบ 3 ชั้นแล้ว จึงทำการทดสอบ IR ใหม่
ค่าที่วัดได้ = 2MΩ ทั้งที่ควรวัดได้อย่างน้อย 100MΩ
จึงตัดสินใจดึงมอเตอร์ขึ้นมาตรวจสอบ พบว่า:
- หนึ่งในจุดต่อสายถูกปอกลึกเกินไป
- เมื่อหย่อนอุปกรณ์ลงบ่อ ทำให้สายทองแดงขาด
หลังซ่อมและทดสอบใหม่ วัดได้ค่า 100MΩ จึงจะนำกลับไปใช้งานได้
การทดสอบก่อนใช้งานจริงมีความสำคัญมาก เพราะหากเดินมอเตอร์ทั้งที่มีปัญหา อาจจะทำให้เกิดความเสียหายรุนแรง ใช้เวลาซ่อมนานหลายชั่วโมงหรือหลายวัน
มอเตอร์จุ่มน้ำเป็นอุปกรณ์ที่ซับซ้อนและมีราคาสูง ความท้าทายหลักในอนาคต ที่ต้องแก้ไขต่อไป ได้แก่:
- การป้องกันน้ำเข้าสู่ตัวมอเตอร์
- การทำงานในสภาพแวดล้อมรุนแรง
- ข้อกำหนดด้านบำรุงรักษาตาม NFPA 70B
แม้หลายระบบจะถูกใช้งานจนเสียหาย แล้วเปลี่ยนใหม่ แต่การทดสอบเชิงคาดการณ์และการติดตามแนวโน้มข้อมูล (Predictive และ Trendable Testing) ยังถือเป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่งในการประเมินสภาพมอเตอร์ตลอดอายุการใช้งาน (Life cycle of motor)
