GC-2014 ECD & PDD ตอนที่ ๒๑ Helium เข้า PDD (แก้ไข) MO Memoir : Friday 16 March 2555

Memoir ฉบับนี้เป็นการ "แก้ไขข้อผิดพลาด" ที่กล่าวไว้ใน Memoir ปีที่ ๔ ฉบับที่ ๔๑๒ วันเสาร์ที่ ๓ มีนาคม ๒๕๕๕ เรื่อง "GC-2014 ECD & PDD ตอนที่ ๒๐ Helium เข้า PDD" ในส่วนของท่อการไหลของแก๊สเข้า PDD 

เรื่องที่ทำการแก้ไขประกอบด้วย

๑. แนวเส้นท่อแก๊สที่เข้า PDD

๒. การตั้งวาล์ว APC5

ใน Memoir ฉบับที่ ๔๑๒ นั้นได้กล่าวถึงการเปิด APC5 เพื่อให้แก๊สไหลเข้า PDD โดยได้บอกไว้ว่าให้ลองตั้งความดันไว้ที่ 40.0 kPa ก่อน (ที่หน้า Add Flow ของคำสั่งควบคุม)

แต่ต่อมาพบว่าเมื่อสั่งเปิดวาล์ว APC5 นั้น เครื่องแจ้งความผิดพลาดว่า APC5 Leak

ความหมายของคำว่า "Leak" ในที่นี้ไม่ได้หมายความว่า "รั่ว" แต่หมายความว่า APC5 "ไม่สามารถควบคุมความดัน ด้านขาออกให้สูงเท่าค่าที่กำหนดได้" ทำให้ต้องมีการมุดเข้าไปตรวจสอบทางด้านหลังเครื่อง

สิ่งที่ค้นพบคือ

๑. แก๊สฮีเลียมจากถังแก๊ส จะต่อเข้า Helium purifier ก่อน

๒. แก๊สที่ออกจาก Helium purifier จะต่อเข้าข้อต่อสามทาง ท่อแก๊สในช่วงนี้ไม่มีวาล์วควบคุมใด ๆ

๓. เส้นท่อที่ออกจากข้อต่อสามทาง เส้นท่อหนึ่งจะเข้าไปยังช่อง APC4 ที่อยู่ทางด้านหลังของเครื่อง GC เส้นนี้เป็นเส้นท่อแก๊สที่เข้าไปทำหน้าที่ carrier gas

๔. เส้นท่อที่ออกจากข้อต่อสามทางอีกเส้นท่อหนึ่งจะ "ตรงไปยัง PDD" โดยที่ "ไม่มี" วาล์วใด ๆ อยู่ในเส้นท่อ

๕. ช่องด้านหลังเครื่องที่ระบุว่าเป็นช่องต่อเข้า APC5 นั้น "ไม่มี" ท่อแก๊สต่อเข้า

นั่นแสดงว่าระบบท่อของเรานั้นไม่มีวาล์วใด ๆ ทำหน้าที่ควบคุมการไหลของฮีเลียมไปยัง PDD อัตราการไหลของแก๊สฮีเลียมไปยัง PDD จะขึ้นอยู่กับความดันด้านขาออกของ pressure regulator ที่หัวถังแก๊สฮีเลียม 

 

ดังนั้นเพื่อให้ได้อัตราการไหลของฮีเลียมเข้า PDD ประมาณ 30 ml/min เราจึงต้องตั้งค่าความดันด้านขาออกของ pressure regulator ที่หัวถังแก๊สฮีเลียมเป็นประมาณ 75 psi (หรือ 5 bar) ประมาณว่าเมื่อผ่าน helium purifier แล้วความดันจะลดลงเหลือประมาณ 60 psi (หรือ 4 bar) ตามคู่มือที่นำมาแสดงไว้ในรูปที่ ๖ ของ memoir ฉบับที่ ๔๑๒ (โดยจะเริ่มทดสอบกับการทดลองของบงกชที่จะเริ่มในค่ำวันนี้)

ด้วยเหตุนี้จึงจำเป็นต้องแก้รูปแผนผังการไหลของแก๊สในส่วนแก๊สฮีเลียมไหลเข้า PDD และ GC เป็นดังรูปที่ ๑ ในหน้าถัดไป

รูปที่ ๑ แผนผังการไหลของแก๊ส จากการตรวจสอบพบว่าในขณะนี้แก๊สฮีเลียมจากถังจะต่อเข้า Helium purifier โดยตรง (ตามเส้นสีเขียว) แก๊สที่ออกจาก Helium purifier จะเข้าสู่ข้อต่อ ๓ ทาง โดยเส้นหนึ่งจะไปยัง APC-4 เพื่อจ่ายเป็น carrier gas เข้าคอลัมน์ อีกเส้นหนึ่งจะแยกตรงไปยัง PDD โดย "ไม่มี" การต่อผ่าน APC-5 ตำแหน่งจุดต่อเข้า APC-5 นั้นอยู่ทางด้านหลังของเครื่อง GC และไม่มีการต่อท่อแก๊สใดเข้าไป

รูปที่ ๒ แนวเส้นประสีเหลืองคือแนวท่อฮีเลียมเข้า PDD ที่ถูกต้อง ส่วนแนวเส้นประสีเขียวเป็นเส้นท่อที่เข้าใจผิดที่แสดงไว้ใน memoir ฉบับที่ ๔๑๒

รูปที่ ๓ อีกมุมหนึ่งของจุดต่อเข้า PDD

รูปที่ ๔ PDD มองจากด้านบน เส้นท่อที่เราเคยเข้าใจผิดว่าเป็นท่อฮีเลียมเข้า PDD (แนวเส้นประสีเขียว) อันที่จริงมันมุดลงไปข้างล่างข้าง ๆ PDD ตรงลูกศรชี้ ตอนนี้ไม่ทราบเหมือนกันว่าเป็นท่ออะไร

แม้ว่าในช่วงที่ผ่านมาดูเหมือนว่าการตอบสนองของ PDD ค่อนข้างจะคงที่เมื่อแต่ละคนทำการทดลอง แต่จากการติดตามระดับเส้น base line พบว่าระดับเส้น base line มีการเปลี่ยนแปลงอย่างช้า ๆ

ก่อนอื่นเรามาดูกันก่อนว่าในแต่ละรอบสัปดาห์นั้นมีการใช้ GC เครื่องนี้วิเคราะห์อะไรกันบ้าง

๑. คนที่ ๑ ทดสอบปฏิกิริยา DeNOx ในภาวะที่มีทั้ง SO₂ และน้ำ

๒. คนที่ ๒ ทดสอบปฏิกิริยา DeNOx ในภาวะที่มีทั้ง SO₂ และน้ำ

๓. คนที่ ๓ ทดสอบปฏิกิริยา DeNOx ในภาวะที่ไม่มี SO₂ และน้ำ

๔. คนที่ ๔ ทดสอบปฏิกิริยา DeNOx ในภาวะที่ไม่มี SO₂ และน้ำ

แต่ละคนจะใช้เวลาทดลอง ๑ วันเศษ โดยมีช่วงทิ้งว่างระหว่างการรับช่วงทำงาน (GC เปิดทิ้งไว้) ซึ่งเมื่อครบ ๔ คนก็จะใช้เวลา ๑ สัปดาห์พอดี 

 

เพื่อให้เห็นภาพดีขึ้นผมจะขอยกตัวเลขความแรงสัญญาณ (ค่าสมมุติ) มาแสดงประกอบ

เมื่อคนที่ ๑ เริ่มทำการทดลองนั้นสมมุติให้ base line อยู่ที่ระดับประมาณ 8,300,000 ในระหว่างการทดลองนั้น base line จะเคลื่อนตัวลงอย่างช้า ๆ พอทำการทดลองเสร็จจะพบว่าระดับ base line ไปอยู่ที่ประมาณ 8,000,000 ซึ่งเป็นระดับ base line ที่คนที่ ๒ มารับช่วงต่อ

เมื่อคนที่ ๒ ทำการทดลองไปเรื่อย ๆ ระดับ base line ก็เคลื่อนต่ำลงอย่างช้า ๆ เช่นเดียวกัน จนไปอยู่ที่ระดับประมาณ 7,800,000 ซึ่งเป็นระดับ base line ที่คนที่ ๓ มารับช่วงต่อ

แต่เมื่อคนที่ ๓ มารับช่วงนั้น ได้ทำการตัด SO₂ และน้ำออกจากระบบการทดลอง ดังนั้นแก๊สตัวอย่างที่ฉีดเข้า GC จึงไม่มี SO₂ และน้ำ และในระหว่างการวิเคราะห์นั้นพบว่าระดับ base line ค่อย ๆ เคลื่อนขึ้นอย่างช้า ๆ จนมาอยู่ที่ระดับประมาณ 8,000,000 ซึ่งเป็นระดับที่คนที่ ๔ มารับช่วงต่อ

คนที่ ๔ ที่มารับช่วงต่อก็ทำการทดลองในภาวะที่ไม่มีทั้ง SO₂ และน้ำเช่นเดียวกับคนที่ ๓ ดังนั้นแก๊สตัวอย่างที่ฉีดเข้า GC จึงไม่มีทั้ง SO₂ และน้ำ ในระหว่างการวิเคราะห์จะพบว่าระดับ base line ก็ยังคงค่อย ๆ เคลื่อนขึ้นอย่างช้า ๆ จนมาอยู่ที่ระดับประมาณ 8,300,000 ซึ่งเป็นระดับที่คนที่ ๑ มารับช่วงต่อ

พฤติกรรมดังกล่าวบ่งชี้ว่าถ้าแก๊สตัวอย่างของปฏิกิริยา DeNOx นั้นมีทั้ง SO₂ และน้ำ จะทำให้ระดับสัญญาณ base line ของ PDD ลดลง ซึ่งตรงจุดนี้ทำให้น่าสงสัยว่าพฤติกรรมการตอบสนองของ PDD ยังคงเดิมหรือไม่

กล่าวคือที่ระดับเส้น base line ต่างกัน ถ้าฉีดตัวอย่างเท่าเดิมแล้วจะได้พีคขนาดเท่าเดิมหรือไม่

ผมสงสัยว่าอาจเกิดปฏิกิริยาระหว่าง NH₃ กับ SO₂ และน้ำ ทำให้เกิดเป็นคราบสกปรกเกาะสะสมที่ PDD ซึ่งในระหว่างที่ทำปฏิกิริยา DeNOx ในภาวะที่มีทั้ง SO₂ และน้ำนั้น คราบดังกล่าวอาจค่อย ๆ สะสมอย่างช้า ๆ (เข้าไปพร้อมกับการฉีดแต่ละครั้ง) ทำให้ระดับเส้น base line ค่อย ๆ ลดลง แต่พอไม่มีการฉีด SO₂ และน้ำร่วมกับ NH₃ เข้า GC คราบดังกล่าวก็ค่อย ๆ หลุดออกมา ทำให้ระดับเส้น base line ค่อย ๆ ไต่สูงขึ้นเหมือนเดิม

วิธีการแก้ปัญหาผมมองไว้สองแนวทางคือ

(ก) การเพิ่มอัตราการไหลของฮีเลียมเข้า PDD กับ

(ข) การเพิ่มอุณหภูมิการทำงานของ PDD

ช่วงบ่ายวันนี้ผมได้ให้สาวน้อยจากเมืองระยองทดลองเพิ่มอัตราการไหลของฮีเลียมเข้า PDD โดยเพิ่มความดันด้านขาออกจากถังฮีเลียมก่อน ส่วนการเพิ่มอุณหภูมิการทำงานนั้นตอนนี้ผมคิดว่าอุณหภูมิการทำงานของ PDD ค่อนข้างสูงอยู่แล้ว (200ºC) จึงยังไม่อยากเพิ่มขึ้นอีก เว้นแต่อาจจะเพิ่มเพื่อการทำความสะอาด PDD เท่านั้น

เมื่อสักครู่ได้คุยโทรศัพท์กับสาวน้อยจากเมืองระยอง ทราบว่าเมื่อเพิ่มอัตราการไหลของฮีเลียมเข้า PDD (เพิ่มความดันหัวถังจาก 3.5 bar เป็น 5 bar) ทำให้ระดับสัญญาณ base line ของ PDD ลดลงจาก 8,100,000 เหลือประมาณ 5,900,000 แต่ตอนนี้อยู่ระหว่างการตรวจสอบว่าการตอบสนองต่อ NH₃ เป็นอย่างไรบ้าง

ผลสุดท้ายจะออกมาอย่างไรก็คงต้องคอยดูกันต่อไป