วันศุกร์ที่ 1 เมษายน พ.ศ. 2554

การทำวิทยานิพนธ์ภาคปฏิบัติ ตอนที่ ๑๘ เมื่อ Mass Flow Controller คุมการไหลไม่ได้ MO Memoir : Friday 1 April 2554

เหตุการณ์ใน Memoir ฉบับนี้เป็นเหตุการณ์ต่อเนื่องจากที่ได้เล่าไว้ใน Memoir ปีที่ ๓ ฉบับที่ ๒๗๗ วันเสาร์ที่ ๒๖ มีนาคม ๒๕๕๔ เรื่อง สรุปปัญหาระบบ DeNOx (ภาค ๒)


บ่ายวันวาน ระหว่างที่ยืนดูสาวน้อย ๑๘๐ เซนติเมตรเตรียมการทดลองโดยใช้ระบบ DeNOx ผมก็สังเกตเห็นตัวเลขบนหน้าจอ Mass Flow Controller ของไนโตรเจนเต้นไปเต้นมา ผมก็เลยถามเขาดูว่าตัวเลขมันเต้นอย่างนี้แล้วจะทำยังไง เขาก็บอกมาว่าเขาพยายามค่อย ๆ เปิด On-off valve ที่ทางเข้า Mass Flow Controller ของไนโตรเจนแล้ว แต่ตัวเลขหน้าจอก็ยังไม่นิ่ง ผมก็บอกเขาไปว่าก็อาทิตย์ที่แล้วคุณไม่ได้อยู่ดู ถ้าอยากรู้ว่าจะแก้ปัญหานี้ได้อย่างไรก็ให้ไปตามสาวน้อย ๑๕๐ เซนติเมตรมาทำให้ดู

พอสาวน้อย ๑๕๐ เซนติเมตรมาถึง ผมก็ชี้ให้ดูหน้าจอ Mass Flow Controller ที่ตัวเลขมันเต้นอยู่ พอเห็นดังนั้นสาวน้อย ๑๕๐ เซนติเมตรก็ลงมือสาธิตวิธีการทำให้ตัวเลขหน้าจอ Mass Flow Controller มันนิ่งให้สาวน้อย ๑๘๐ เซนติเมตรดูเป็นตัวอย่าง (วิธีการเดียวกันกับที่ผมเคยสาธิตให้สาวน้อย ๑๕๐ เซนติเมตรดูเป็นตัวอย่างเมื่อสัปดาห์ที่แล้ว)


รูปที่ ๑ ระบบจ่ายแก๊สให้กับ Reactor ผ่านทาง Mass Flow Controller


ระบบจ่ายแก๊สให้กับ Reactor ผ่านทาง Mass Flow Controller ที่เราใช้อยู่นั้น (ที่แสดงในรูปที่ ๑) เราจะใช้ Pressure regulator ลดความดันภายในท่อแก๊สให้เหลือระดับต่ำที่เราต้องการ แก๊สดังกล่าวจะไหลผ่าน On-off valve ที่อยู่ทางด้านขาเข้าของ Mass Flow Controller ก่อนที่จะไหลเข้า Mass Flow Controller และต่อไปยัง reactor

โดยปรกติเมื่อเราสิ้นสุดการทดลองนั้น เราก็จะปิดหัวถังแก๊สและรอให้ความดันในระบบท่อเป็นศูนย์ จากนั้นจึงคลาย Pressure regulator และปิด On-off valve และตัดไฟฟ้าที่จ่ายเข้า Mass Flow Controller

ในการตัดไฟฟ้าที่จ่ายเข้า Mass Flow Controller นั้น เราไม่ได้ลดค่า set point ของ Mass Flow Controller ให้เป็นศูนย์ แต่จะใช้วิธีคงไว้ที่ค่าที่ใช้ในการทดลองครั้งสุดท้าย เพื่อที่ว่าเวลาเปิดเครื่องใหม่อีกครั้งจะได้ไม่ต้องมาปรับอัตราไหลกันใหม่

วิธีการดังกล่าวช่วยอำนวยความสะดวกในการเริ่มการทดลองใหม่อีกครั้ง แต่มักทำให้เกิดปัญหาค่าตัวเลขที่แสดงบนหน้าจอของ Mass Flow Controller ไม่นิ่ง ซึ่งหมายความ Mass Flow Controller ไม่สามารถควบคุมอัตราการไหลของแก๊สที่ไหลผ่านให้คงที่ได้

ปัญหาตัวเลขบนหน้าจอของ Mass Flow Controller ไม่นิ่งมักเกิดขึ้นเมื่อเราเปิด Pressure regulator ที่ท่อแก๊สให้ได้ความดันด้านขาออกตามต้องการก่อน จากนั้นจึงเปิด On-off valve สิ่งที่เกิดขึ้นคือจะมีแก๊สไหลผ่าน Mass Flow Controller อย่างรวดเร็วกระทันหัน ทำให้ระบบควบคุมของ Mass Flow Controller ไม่สามารถปรับให้อัตราการไหลมีเสถียรภาพได้ ส่วนสาเหตุเป็นเพราะอะไรนั้นเอาไว้ว่าง ๆ จะค่อยเล่าภายหลัง แต่ถ้ามีเวลาก็ควรไปอ่านเรื่อง PID controller เป็นพื้นฐานเอาไว้ก่อน

สาวน้อย ๑๕๐ เซนติเมตรเจอปัญหานี้ก่อนแล้วเมื่อสัปดาห์ที่แล้ว หลังจากที่เราแก้ปัญหาเรื่องความเข้มข้นของ NO ในแก๊สผสมเสร็จ ตอนแรกก็ทำเอาผมงงไปเหมือนกัน ก่อนจะนึกขึ้นได้ว่าควรทำอย่างไร

สิ่งที่ผมทำในวันนั้นคือปิด Pressure regulator และระบายแก๊สในท่อด้านขาออก ให้ความดันด้านขาออกของ Pressure regulator เป็นศูนย์ โดยที่ยังคงเปิด On-off valve เอาไว้ จากนั้นจึงค่อย ๆ เพิ่มความดันด้านขาออกของ Pressure regulator ขึ้นอย่างช้า ๆ ในระหว่างนี้ก็สังเกตตัวเลขหน้าจอของ Mass Flow Controller ไปด้วย ซึ่งจะเห็นในขณะที่เราค่อย ๆ เพิ่มความดันด้านของออกของ Pressure regulator นั้น ตัวเลขอัตราการไหลจะเพิ่มขึ้นเรื่อย ๆ จนในที่สุดจะไปหยุดนิ่ง ณ ค่าที่เราตั้งเอาไว้ จากจุดนี้เมื่อเราเพิ่มความดันด้านของออกของ Pressure regulator ไปจนถึงค่าที่เราต้องการ เราอาจจะเห็นตัวเลขหน้าจอเปลี่ยนไปมาเพียงเล็กน้อย แต่ก็จะกลับคืนมายังค่าที่เรากำหนดไว้อย่างรวดเร็ว ซึ่งแสดงว่า Mass Flow Controller สามารถควบคุมอัตราการไหลเอาไว้ได้


โดยปรกติตัววาล์วของ Mass Flow Controller จะเปิดมากหรือน้อยขึ้นอยู่กับอัตราการไหลของแก๊สที่ไหลผ่าน ถ้าต้องการให้แก๊สไหลผ่านเร็ว ตัววาล์วก็จะเปิดมาก ถ้าต้องการให้แก๊สไหลผ่านน้อย ตัววาล์วก็จะเปิดน้อย

ทีนี้ถ้าเรากำหนดค่าอัตราการไหลของแก๊สให้กับ Mass Flow Controller แต่เล่นตัดแก๊สออก ตัววาล์วของ Mass Flow Controller ก็จะเปิดเต็มที่ 100% Mass Flow Controller ก็จะตรวจพบว่าอัตราการไหลนั้นต่ำกว่าค่าที่ต้องการ ก็จะค้างตัววาล์วไว้ที่ 100%

พอเราค่อย ๆ เพิ่มความดันด้านขาออกของ Pressure regulator ให้สูงขึ้น แก๊สก็จะไหลผ่าน Mass Flow Controller มากขึ้น แต่ตราบเท่าที่ค่าอัตราการไหลยังต่ำกว่าค่าที่กำหนด ตัววาล์วก็จะยังคงเปิดกว้าง 100% อยู่ ในช่วงขณะนี้เมื่อเราเพิ่มความดันด้านขาออกของ Pressure regulator เราจะเห็นตัวเลขค่าการไหลที่หน้าจอของ Mass Flow Controller เพิ่มขึ้นเรื่อย ๆ

พอเราเพิ่มความดันด้านขาออกของ Pressure regulator สูงจนกระทั่ง Mass Flow Controller พบว่าอัตราการไหลผ่านเป็นไปตามค่าที่กำหนดแล้ว และเรายังเพิ่มความดันต่อไปอีก Mass Flow Controller ก็จะค่อย ๆ ปิดตัวลงทีละน้อย เพื่อป้องกันไม่ให้แก๊สไหลผ่านเกินค่ากำหนด ในช่วงขณะนี้เราจะเห็นว่าตัวเลขค่าการไหลบนหน้าจอของ Mass Flow Controller อาจมีการขยับเล็กน้อยเมื่อเพิ่มความดัน แต่ท้ายที่สุดจะกลับคืนมายังค่าเดิม


ระบบควบคุมแบบ PID นั้นจะทำงานได้ดีก็ต่อเมื่อ ค่า set point และ process value นั้นไม่แตกต่างกันมากเกินไป เรื่องทำนองนี้เคยเกริ่นเอาไว้คร่าว ๆ ที่หนึ่งแล้วตอนที่เล่าเรื่องเกี่ยวกับการควบคุมอุณหภูมิ Autoclave

ไม่มีความคิดเห็น: