วันศุกร์ที่ 9 มกราคม พ.ศ. 2558

การ bypass วาล์วกันการไหลย้อนกลับ MO Memoir : Friday 9 January 2558

ชิ้นส่วนระบบท่อที่เอามาให้ดูในรูปที่ ๑ ข้างล่างผมเห็นครั้งแรกตอนที่เดินผ่านระบบส่งน้ำหล่อเย็น ชิ้นส่วนดังกล่าวที่ถ่ายรูปมาให้ดูนี้ติดตั้งอยู่ในระบบท่อด้านขาออกของ cooling water pump ที่สูบน้ำจากหอทำน้ำเย็น (cooling tower) ส่งไปยังเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน (heat exchanger) ที่อยู่บนอาคารสูงขึ้นไปประมาณ ๑๐ เมตร โดยชิ้นส่วนดังกล่าวติดตั้งอยู่ระหว่างตัวปั๊มกับวาล์วด้านขาออก (discharge valve) ของปั๊ม ตอนที่เห็นตอนแรกผมก็งงไปเหมือนกัน เพราะชิ้นส่วนที่ควรที่จะอยู่ที่ตำแหน่งดังกล่าวควรจะเป็นวาล์วกันการไหลย้อนกลับ (ที่ทางอเมริกันเรียก check valve ส่วนทางอังกฤษเรียก non-return valve หรือย่อว่า NRV) แต่ชิ้นส่วนที่เห็นกลับมีล้อหมุน (hand wheel) เหมือนกับให้ปรับแต่งการไหลได้ จากการสืบค้นข้อมูลก็เลยทราบว่าฃิ้นส่วนดังกล่าวคือ “check valve with internal bypass” หรือวาล์วกันการไหลย้อนกลับที่มีช่องทาง bypass ทำขึ้นอยู่ภายในลำตัววาล์ว ช่องทาง bypass นี้ยอมให้ของเหลวไหลย้อนเส้นผ่านอ้อมผ่านวาล์วกันการไหลย้อนกลับได้ ส่วนจะไม่ให้ไหลเลย หรือให้ไหลมากน้อยเท่าใดนั้น ก็ใช้การหมุนปรับที่ล้อหมุนสีแดงที่อยู่ทางด้านซ้ายของรูป ถ้าเป็นวาล์วกันการไหลย้อนกลับตัวใหญ่ ก็จะมีท่อ bypass กับวาล์วปรับอีกตัวหนึ่งติดตั้งอยู่ในระบบท่อข้างนอกลำตัววาล์ว

แต่ประเด็นที่เป็นคำถามก็คือ ปรกติการติดตั้งวาล์วกันการไหลย้อนกลับนั้นเรามีวัตถุประสงค์เพื่อป้องกันไม่ให้เกิดการไหลย้อนกลับ แล้วทำไมถึงมีการสร้าง (และ/หรือออกแบบระบบท่อ) ให้สามารถเกิดการไหลย้อนกลับผ่านทางเส้นทาง bypass ตัววาล์วกันการไหลย้อนกลับได้
 
รูปที่ ๑ วาล์วกันการไหลย้อนกลับที่มีช่องทาง bypass ทำขึ้นอยู่ภายในลำตัววาล์ว (check valve with internal bypass)
  
คำถามนี้ก็มีการตั้งคำถามให้เห็นเหมือนกันในเว็บของผู้ประกอบวิชาชีพทางวิศวกรรมในต่างประเทศ ถีงความเหมาะสมของการมีเส้นทาง bypass เลี่ยงตัววาล์วกันการไหลย้อนกลับเพื่อให้ของเหลวนั้นไหลย้อนกลับอ้อมวาล์วกันการไหลย้อนกลับได้ ซึ่งมีทั้งฝ่ายที่เห็นด้วยและไม่เห็นด้วย ฝ่ายที่ไม่เห็นด้วยนั้นมักจะอ้างเหตุผลทางด้าน “ความปลอดภัย” โดยยังยืนกรานหน้าที่การทำงานว่าการติดตั้งวาล์วกันการไหลย้อนกลับก็เพื่อไม่ต้องการให้เกิดการไหลย้อนกลับในเส้นท่อเส้นนั้น ดังนั้นมันจึงไม่ควรทำให้สามารถเกิดการไหลย้อนกลับในเส้นท่อเส้นนั้นได้ ไม่ว่ากรณีใด ๆ แต่สำหรับฝ่ายที่เห็นด้วยนั้นมักจะใช้เหตุผลโดยอิงจากสภาพการปฏิบัติงานจริง โดยจะเน้นถึงการที่ต้องพิจารณาเป็นกรณีเฉพาะไป กล่าวคือเขาไม่คิดว่ามันจำเป็นต้องมีเสมอ แต่ในบางระบบนั้นมันควรที่จะมี ซี่งจะส่งผลดีต่อการปฏิบัติงานมากกว่าการไม่มี
  
จากที่อ่านความเห็นของกลุ่มที่เห็นว่าการ bypass วาล์วกันการไหลย้อนกลับสามารถทำได้นั้น (ซึ่งกลุ่มนี้อิงมาจากการปฏิบัติงานจริง) พอจะสรุปกรณีที่เขาเห็นว่าสามารถมีได้ออกได้เป็นสองกรณีคือ

กรณีที่ ๑ ปั๊มที่ท่อจ่ายของเหลวด้านขาออกนั้นขึ้นไปในแนวดิ่ง (หรือไต่สูงขึ้นไป)

รูปที่ ๒ ข้างล่างแสดงตัวอย่างระบบ piping ของท่อด้านขาออกของปั๊มตัวหนึ่งที่จ่ายของเหลวออกไหลขึ้นไปตามท่อในแนวดิ่ง โดยทั่วไปท่อด้านขาออกของปั๊มเมื่อออกจากตัวปั๊มแล้วจะพบกับวาล์วกันการไหลย้อนกลับก่อน จากนั้นจึงตามด้วย block valve หรือ discharge valve
 
รูปที่ ๒ ตัวอย่างของระบบ piping ด้านขาออกของปั๊ม ที่ท่อทางออกนั้นขึ้นไปในแนวดิ่ง

ในกรณีนี้กลุ่มที่เห็นด้วยว่าสามารถมีเส้นทาง bypass วาล์วกันการไหลย้อนกลับได้นั้นได้ยกตัวอย่างกรณีของ
  
- การระบายของเหลวในท่อด้านขาออก ออกจากระบบท่อด้านขาออก การมีเส้นทาง bypass วาล์วกันการไหลย้อนกลับจะทำให้สามารถระบายของเหลวที่ค้างอยู่ในท่อด้านขาออกออกทางท่อระบาย (drain) ของตัวปั๊มได้ ในกรณีนี้ผมเห็นว่ามันเป็นวิธีการที่ดีกว่าและปลอดภัยกว่าการคลายหน้าแปลนให้ของเหลวรั่วออก เพราะการระบายออกทางท่อ drain นั้นเราสามารถเก็บรวบรวมของเหลวที่ระบายทิ้งได้ง่ายกว่าการคลายหน้าแปลนเพื่อให้ของเหลวรั่วออก

- ใช้เพื่อเติมของเหลวเข้าปั๊มเมื่อต้องการเดินเครื่องปั๊ม ด้วยการใช้ของเหลวที่อยู่ในท่อด้านขาออกมาเติมให้เต็มตัวปั๊ม กรณีนี้โดยส่วนตัวผมเห็นว่ามันจำเป็นก็ต่อเมื่อระดับของเหลวด้านขาเข้าปั๊มนั้นมันอยู่ต่ำกว่าตำแหน่งติดตั้งตัวปั๊ม เพราะถ้าระดับของเหลวด้านขาเข้านั้นมันอยู่ที่ระดับความสูงที่สูงกว่าตำแหน่งติดตั้งปั๊ม เราก็ทำเพียงแค่เปิดวาล์วด้านขาเข้าปั๊ม ของเหลวก็จะไหลเข้ามาเติมเต็มตัวปั๊มได้เองอยู่แล้ว
  
แต่ไม่ว่าจะเป็นกรณีใดก็ตาม ต่างก็มีความเห็นหนึ่งที่เหมือนกันก็คือ เส้นทาง bypass นี้จะ “เปิด” ใช้เพื่อการเริ่มเดินเครื่องปั๊มหรือเพื่อการซ่อมบำรุงเท่านั้น และควรที่จะ “ปิด” ในระหว่างการใช้งานปรกติ โดยมีการล๊อคเอาไว้เพื่อไม่ให้ถูกเปิดโดยพลการ โดยต้องมีการขออนุญาตและลงบันทึกการใช้งานและสิ้นสุดการใช้งานด้วย

กรณีที่ ๒ ปั๊มสำรองที่ใช้สูบของเหลวที่มีอุณหภูมิแตกต่างจากอุณหภูมิห้องมาก

เนื่องจากปั๊มเป็นอุปกรณ์ตัวหนึ่งที่ถูกใช้งานหนักในโรงงาน และอายุการใช้งานของชิ้นส่วนต่าง ๆ ก็มักจะไม่ยาวนานจนถึงการหยุดเดินเครื่องโรงงาน ทำให้การติดตั้งปั๊มในโรงงานนั้นมักจะติดตั้งเป็นคู่ โดยตัวหนึ่งเป็นตัวใช้งานหลักและอีกตัวหนึ่ง (ที่เป็นปั๊มแบบเดียวกัน) ทำหน้าที่เป็นตัวสำรอง ซึ่งจะเปิดใช้งานเมื่อมีความจำเป็นที่ต้องทำการหยุดปั๊มตัวหลักเพื่อการบำรุงรักษา
  
ปั๊มที่ตั้งทิ้งไว้โดยไม่มีการใช้งานนั้น อุณหภูมิของตัวปั๊มก็จะมีค่าอยู่ที่ประมาณอุณหภูมิห้อง ถ้าหากของเหลวที่ปั๊มทำการสูบอัดนั้นมีอุณหภูมิที่ใกล้เคียงกับอุณหภูมิห้อง เมื่อต้องการจะใช้งานปั๊มก็สามารถใช้งานได้เลย แต่ถ้าของเหลวนั้นมีอุณหภูมิที่แตกต่างไปจากอุณหภูมิห้องมาก (เช่นอาจสูงกว่าหรือต่ำกว่า แต่ส่วนใหญ่แล้วมักจะเป็นกรณีที่มีอุณหภูมิที่สูงกว่า) จำเป็นที่จะต้องให้ปั๊มมีอุณหภูมิในระดับเดียวกับของเหลวที่จะทำการสูบอัดก่อน (เพื่อให้ชิ้นส่วนของปั๊มที่เป็นโลหะมีการขยายต้ว/หดตัวจนเข้าที่ที่อุณหภูมิของเหลวที่จะทำการสูบอัด) ขั้นตอนการทำให้ปั๊มมีอุณหภูมิพร้อมใช้งานนี้เป็นขั้นตอนที่กินเวลา ดังนั้นในกรณีที่เมื่อใดก็ตามที่ปั๊มหลักหยุดการทำงานและมีความจำเป็นที่จะต้องนำเอาปั๊มสำรองเข้าสู่การทำงานแทนที่อย่างรวดเร็ว จึงจำเป็นที่ปั๊มสำรองนั้นต้องอยู่ในสภาพที่พร้อมใช้งานตลอดเวลา กล่าวคือมีอุณหภูมิในระดับเดึยวกับของเหลวที่จะทำการสูบอัด วิธีการหนึ่งคือการให้บางส่วนของของเหลวที่ปั๊มหลักนั้นทำการสูบอัด ไหลวนย้อนกลับทางปั๊มสำรองกลับมายังด้านทางเข้าของปั๊มหลักใหม่ตลอดเวลา
  
ลองพิจารณารูปที่ ๓ ข้างล่าง สมมุติว่าปั๊มหลักนั้นทำการสูบจ่ายของเหลวร้อน และถ้าปั๊มหลักเกิดปัญหาต้องหยุดการทำงานทำให้จำเป็นต้องเดินปั๊มสำรองทดแทนอย่างรวดเร็ว เพื่อให้อุณหภูมิของตัวปั๊มสำรองอยู่ในระดับเดียวกับของเหลวที่จะทำการสูบจ่าย ก็สามารถทำได้ด้วยการออกแบบระบบท่อให้ของเหลวส่วนหนึ่ง (ไม่มากเท่าใดนักเมื่อเทียบกับอัตราการจ่ายของปั๊ม) สามารถไหลย้อนจากด้านขาออกของปั๊ม วนกลับเข้าปั๊มสำรองกลับไปยังด้านขาเข้าปั๊มใหม่ ในกรณีนี้จำเป็นที่ของเหลวนั้นจะต้องสามารถไหล bypass ผ่านวาล์วกันการไหลย้อนกลับของปั๊มสำรองได้ (ตามเส้นประสีแดงในรูป)
 
รูปที่ ๓ ตัวอย่างระบบ piping ของการตั้งปั๊มหลักและปั๊มสำรอง
  
ตามระบบ piping ในรูปที่ ๓ นั้น วาล์วด้านขาเข้าปั๊ม (suction valve) และวาล์วด้านขาออกปั๊ม (discharge valve) ของปั๊มทั้งสองตัวจะเปิดทิ้งไว้ตลอดเวลา ในขณะที่ปั๊มหลักทำงานอยู่นั้น วาล์วกันการไหลย้อนกลับของปั๊มหลักจะเปิดเต็มที่ แต่วาล์วกันการไหลของปั๊มสำรองจะถูกแรงดันด้านขาออกกดให้ปิด ทำให้ของเหลวร้อนไม่สามารถไหลย้อนกลับทางตัวปั๊มสำรองได้ การมีเส้นทาง bypass วาล์วกันการไหลย้อนกลับจะทำให้ของเหลวร้อนบางส่วนไหลย้อนเข้าไปในตัวปั๊มสำรองและออกไปทางด้านขาเข้าของปั๊มหลัก ความร้อนจากของเหลวร้อนที่ไหลผ่านตัวปั๊มสำรอง (ถ้ามีของเหลวไหลผ่านในปริมาณที่พอเหมาะ) จะทำให้ตัวปั๊มสำรองมีอุณหภูมิพร้อมใช้งานตลอดเวลา
  
ในทางกลับกัน เมื่อจะนำตัวปั๊มหลักกลับเข้าสู่การใช้งานใหม่ ก็จำเป็นต้องมีการอุ่นตัวปั๊มหลักจนมีอุณหภูมิได้ที่ ดังนั้นจึงควรมีเส้นทาง bypass วาล์วป้องกันการไหลย้อนกลับของปั๊มหลักด้วยเช่นกัน

ข้อถกเถียงที่เกิดขึ้นนั้นดูเหมือนว่าแต่ละรายนั้นมองว่าวาล์วกันการไหลย้อนกลับนั้นทำหน้าที่เป็นอุปกรณ์แบบ “ใช้งานทั่วไป” หรือเป็นส่วนหนึ่งของอุปกรณ์ “ความปลอดภัย” กลุ่มที่มองว่าวาล์วกันการไหลย้อนกลับนั้นถือว่าเป็นส่วนหนึ่งของอุปกรณ์ความปลอดภัยจะถือว่าสิ่งที่มีหน้าที่ต้องปิดเมื่อระบบมีผิดปรกติ (เช่นวาล์วกันการไหลย้อนกลับ) จะต้องไม่มีโอกาสเปิดหรือมีเส้นทางเลี่ยงได้ และสิ่งที่มีหน้าที่ต้องเปิดเมื่อระบบมีความผิดปรกติ (เช่นวาล์วระบายความดัน) จะต้องไม่มีโอกาสที่จะถูกปิด (ด้วยเหตุนี้จึงไม่มีการติดตั้ง block valve ไว้ทางด้านขาเข้าของวาล์วระบายความดัน และทางด้านขาออกของท่อระบายความดัน)
  
ในขณะที่อีกกลุ่มนั้นมองว่าวาล์วระบายกันการไหลย้อนกลับทางด้านขาออกของปั๊มหอยโข่ง (centrifugal pump) นั้นเป็นเพียงตัวช่วยในการทำงาน กล่าวคือเป็นตัวป้องกันไม่ให้เกิดการไหลย้อนกลับในปริมาณมากอย่างกระทันหันเมื่อปั๊มหยุดการทำงาน มันเป็นเพียงแค่ตัวช่วยเพื่อให้เวลาผู้ปฏิบัติงาน (หรือโอเปอเรเตอร์) มีเวลาเดินไปปิดหรือหมุนปิดวาล์วด้านขาออกของปั๊ม (ที่เป็นตัวจริงในการป้องกันการไหลย้อนกลับผ่านตัวปั๊ม) เท่านั้น ดังนั้นในกรณีที่ ๒ ที่กล่าวมาข้างต้น ถ้าหากปั๊ม ”ทั้งสองตัว” เกิดหยุดการทำงานพร้อมกัน จำเป็นที่ผู้ปฏิบัติงานนั้นต้องรู้ว่าจะเกิดการไหลย้อนกลับจากด้าน downstream ที่มีความดันสูงกลับมายังด้าน upstream ที่มีความดันต่ำกว่าได้ และจำเป็นที่ต้องทำการปิดกั้นการไหลย้อนกลับ จะด้วยการปิดเส้นทาง bypass และ/หรือวาล์วกันการไหลย้อนกลับ ก่อนที่การไหลย้อนกลับนั้นจะสร้างความเสียหายให้กับอุปกรณ์ที่อยู่ทางด้าน upstream ได้
  
จากการที่ได้อ่านบทความ/หนังสือและฟังการบรรยายจากวิศวกรความปลอดภัยที่ผ่านการเป็นพนักงานปฏิบัติงานฝ่ายผลิตมาก่อนนั้นพบว่าเขาเหล่านั้นมีความเห็นอย่างหนึ่งที่เหมือนกันเกี่ยวกับตัววาล์วกันการไหลย้อนกลับคือ “มักจะเปิดทั้งที่ควรจะปิด และมักจะปิดทั้งที่ควรจะเปิด” ซึ่งแสดงให้เห็นถึงความไม่แน่นอนในการทำงานของวาล์วกันการไหลย้อนกลับ ในบางรายนั้นถึงกับเสนอว่าถ้าจะให้วาล์วกันการไหลย้อนกลับเป็นส่วนหนึ่งของอุปกรณ์ความปลอดภัย ก็ควรที่จะติดตั้งซ้อนกันสองตัวและต้อง “ต่างชนิด” กันด้วย (เช่นติดตั้งแบบ swing check valve คู่กับ lift check valve) ทั้งนี้เพื่อลดโอกาสที่จะทำงานผิดพลาดพร้อม ๆ กัน

สำหรับคนที่ยังไม่รู้ว่าระบบท่อและวาล์วของปั๊มหอยโข่งในรูปที่ ๓ มาได้ยังไงนั้น ขอแนะนำให้อ่าน Memoir ปีที่ ๒ ฉบับที่ ๑๒๒ วันพฤหัสบดีที่ ๑๘ กุมภาพันธ์ ๒๕๕๓ เรื่อง “ฝึกงานภาคฤดูร้อน ๒๕๕๓ ตอนที่ ๖ ระบบ piping ของปั๊มหอยโข่ง” ที่ได้อธิบายเรื่องดังกล่าวเอาไว้แล้ว


บางทีแทนที่จะมาถกเถียงกันกันตรง “วิธีการ” ว่าต้องทำอย่างไร ถ้าเปลี่ยนมุมมองเป็นพิจารณาจาก “วัตถุประสงค์ที่ต้องการ“ แล้ว เราก็สามารถที่จะมองเห็นว่ามันมี “วิธีการ” ใดบ้าง (ซึ่งอาจจะใช้เพียงวิธีการเดียวหรือต้องใช้หลายวิธีการประกอบกัน) เพื่อให้บรรลุ “วัตถุประสงค์ที่ต้องการ” ของเราได้

ไม่มีความคิดเห็น: