Inspection of submersible pump

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:

        แรงดันมอเตอร์แรงดันทดสอบ
    <1000V500VDC
    1000–2500V500–1000VDC
    2501–5000V1000–2500VDC
    5001–12000V2500–5000VDC
    >12000V5000–10000VDC

    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 PIสภาพ
    <1.0อันตราย
    1.0–1.4แย่
    1.5–1.9น่าสงสัย
    2.0–2.9พอใช้
    3.1–4.0ดี
    >4.0ดีเยี่ยม

    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)