Vortex breaker MO Memoir : Friday 31 August 2555

เวลา : พฤษภาคม พ.ศ. ๒๕๓๑ 

 

สถานที่ : ประเทศญี่ปุ่น เมือง Chiba หน้าปั๊มสูบเฮกเซนออกจาก polymerisation reactor (่ชนิด CSTR ความจุประมาณ 100 m³)

วันนั้นทางโรงงานต้องการระบาย slurry (เฮกเซนที่ใช้เป็นตัวทำละลาย + ผงพอลิเมอร์) เดิมออกจาก reactor เพื่อต้องการเปลี่ยนเกรดพอลิเมอร์ที่จะทำการผลิต ทาง operator ผู้ฝึกสอนชาวญี่ปุ่น ก็ได้นำผมไปดูวิธีการทำงาน

สิ่งที่เขาบอกคือให้คอยสังเกตที่ pressure gauge ที่วัดความดันด้านขาออกจากปั๊ม และให้ฟังเสียงที่เกิดขึ้นที่ตัวปั๊ม เมื่อระดับของเหลวใน reactor ลดลงเรื่อย ๆ สิ่งที่เห็นก็คือเข็มชี้บอกความดันที่ pressure gauge เริ่มสั่นไปมา และการทำงานของปั๊มมีเสียงเปลี่ยนไปจากเดิม

พอเกิดเหตุการณ์ดังกล่าว operator ผู้นั้นก็ได้ทำการปิดวาล์วด้านขาออกของปั๊มลงทีละน้อย (จากเดิมที่เปิดเต็มที่) จนกระทั่งเข็มชี้บอกความดันของ pressure gauge หยุดเต้น และเสียงผิดปรกตินั้นหายไป

พอเข็มชี้บอกความดันเริ่มเต้นอีก ซึ่งเกิดขึ้นพร้อมกับมีเสียงผิดปรกติเกิดขึ้น เขาก็เริ่มการปิดวาล์วด้านขาออกของปั๊มลงอีกจนกระทั่งเสียงหายไป

เหตุการณ์ดำเนินซ้ำไปเรื่อย ๆ จนกระทั่งปิดวาล์วด้านขาออกจนสุด ก็หยุดการทำงานของปั๊ม

ถ้าเราสังเกตเวลาที่น้ำไหลลงรูระบายที่ก้นภาชนะบรรจุนั้น จะเห็นว่าน้ำจะมีการไหลหมุนวน โดยระดับตรงกลางจะยุบตัวต่ำลงกว่าระดับที่อยู่รอบ ๆ นั่นคือการเกิด vortex ซึ่งเกิดจากการที่โลกมีการหมุนรอบตัวเอง การไหลวนดังกล่าวในซีกโลกเหนือและซีกโลกใต้จะไหลหมุนวนในทิศทางตรงข้ามกัน โดยในซีกโลกเหนือจะหมุนตามเข็มนาฬิกา (เมื่อมองจากทางด้านบน) และในซีกโลกใต้จะหมุนทวนเข็มนาฬิกา

รูปที่ ๑ (ซ้าย) เมื่อไม่มีการติดตั้ง vortex breaker เมื่อระดับของเหลวในถังลดต่ำลง vortex ที่เกิดขึ้นจะทำให้ให้เกิดฟองแก๊สผสมลงมากับของเหลวที่ไหลเข้าปั๊ม ทำให้การทำงานของปั๊มไม่ราบเรียบ การแก้ปัญหาทำได้โดยการลดอัตราการสูบออกของปั๊ม หรือ (ขวา) ติดตั้ง vortex breaker ซึ่งในรูปเป็นเพียงแผ่นโลหะแบน ๆ วางอยู่เหนือช่องทางระบายของเหลวออก

ถ้าเป็นการระบายลงท่อระบายทิ้ง การเกิด vortex ก็คงไม่มีปัญหาอะไร แต่ถ้าเป็นการสูบออกด้วยปั๊ม ฟองแก๊สที่ติดมากับของเหลวจะก่อให้เกิดปัญหาในการทำงานของปั๊ม เสียงผิดปรกติที่ได้ยินและการสั่นของเข็มชี้ความดันของ pressure gauge ที่เล่ามาข้างต้นบ่งบอกให้รู้ว่าของเหลวที่ไหลเข้าปั๊มนั้นมีฟองแก๊สติดมาด้วย

วิธีการแก้ปัญหาที่ operator ผู้นั้นกระทำคือลดอัตราการไหลของของเหลวที่ไหลผ่านปั๊ม ซึ่งทำให้การเกิด vortex ลดลง แต่เมื่อระดับของเหลวใน reactor ลดต่ำลงอีก ฟองแก๊สก็ไหลปนมากับของเหลวเข้ามาถึงตัวปั๊มอีก ทำให้ต้องลดอัตราการไหลของของเหลวที่ไหลผ่านปั๊มให้ต่ำลงไปอีก จนกระทั่งปิดวาล์วด้านขาออกของปั๊มจนสุด

การแก้ปัญหาอีกวิธีการหนึ่งก็คือการติดตั้งอุปกรณ์ที่เรียกว่า "vortex breaker" ที่ปากท่อด้านที่รับของเหลวเข้าปั๊ม vortex breaker อาจเป็นเพียงแค่แผ่นโลหะแบน ๆ (หรือวัสดุอื่น) ที่วางขวางอยู่ทางด้านบนปากท่อรับของเหลวเข้าปั๊มดังแสดงในรูปที่ ๑ ซึ่งปิดกั้นไม่ให้ vortex นั้นต่ำลงจนเข้าไปในตัวท่อรับของเหลวเข้าปั๊มได้ (ทำงานได้ตราบเท่าที่ระดับของเหลวในถังนั้นสูงกว่าระดับการติดตั้ง vortex breaker) 

 

เนื่องจากการเกิด vortex คือการไหลหมุนวน ดังนั้นการติดตั้งผนังกั้นในทิศทางที่ตั้งฉากกับการหมุนวนจึงสามารถทำลายการไหลหมุนวนได้ ดังเช่น vortex breaker ที่แสดงในรูปที่ ๒ ที่มีลักษณะเป็นโครงสร้างกากบาทสำหรับสอดหรือติดตั้งตรงปากท่อรับของเหลวเข้าปั๊ม

แต่โครงสร้าง vortex breaker ก็ไม่ได้มีเพียงตัวอย่างที่ยกมาให้ดูนี้ ที่ยกมาก็เพียงเพื่อให้รู้จักว่ามีอุปกรณ์เช่นนี้อยู่ และให้รู้ว่ามันมีหน้าที่และความสำคัญอย่างไรเท่านั้นเอง

รูปที่ ๒ vortex breaker รูปทรงกากบาท

แต่โรงงานที่ผมไปฝึกงานนั้นเขาไม่ติดตั้ง vortex breaker ก็เพราะระบบของเขานั้นเป็น slurry ที่มีผงพอลิเมอร์แขวนลอยอยู่ การติดตั้ง vortex breaker จะทำให้ผงพอลิเมอร์ตกค้างในระบบและก่อให้เกิดปัญหาการอุดตันตามาได้ ดังนั้นการจะติดตั้ง vortex breaker หรือไม่นั้นก็ต้องคำนึงถึงเรื่องนี้ด้วย

ตอนที่เริ่มเขียน Memoir ก็ยังสงสัยอยู่เหมือนกันว่าจะเขียนไปได้นานเท่าไร แต่นี่ก็เป็นฉบับที่ ๕๐๐ แล้ว (ในเวลา ๔ ปี ๑ เดือน ๓ สัปดาห์) ก็คงต้องดูกันต่อไปว่าจะลากไปได้ยาวอีกไกลแค่ไหน