Vacuum breaker - การป้องกันการเกิดสุญญากาศในระบบ MO Memoir : Tuesday 6 January 2558

ตอนแรกที่ผมเห็นนั้น เขาบอกว่ายังประกอบไม่เสร็จสมบูรณ์ ผมก็เลยไม่ติดใจอะไร สิ่งที่เห็นนั้นก็คือท่อแยกที่มีการติดตั้ง Swing check valve โดยที่ด้านขาเข้าของ check valve ยังไม่มีการต่อเข้ากับระบบท่อใด ๆ (รูปที่ ๑ และ ๒) ผมเห็นการต่อแบบนี้อยู่ ๒ ตำแหน่ง ตำแหน่งหนึ่งอยู่ในท่อแนวดิ่ง (ดังรูปที่ถ่ายมาให้ดู) อีกตำแหน่งหนึ่งอยู่ในท่อแนวนอน
  

แต่พอตรวจสอบกับ Piping and Instrumental Diagram (P&ID) แล้วพบว่าตามแบบนั้นมันต้องต่อเอาไว้แค่นั้นจริง (คือเป็น Swing check valve ที่ต่อลอยเอาไว้อย่างนั้น) ก็เลยลองตรวจสอบว่าระบบท่อดังกล่าวนั้นเชื่อมต่อกับ Vessel และอุปกรณ์ตัวไหนบ้าง ทำให้ทราบวัตถุประสงค์ของการติดตั้ง Swing check valve ทั้งสองตัวดังกล่าวคือ “การป้องกันไม่ให้เกิดภาวะสุญญากาศขึ้นในระบบ” ด้วยการยอมให้อากาศจากภายนอกไหลเข้าไปในระบบได้ถ้าหากความดันในระบบนั้นต่ำกว่าความดันบรรยากาศ
  

ในหน่วยผลิตบางหน่วยนั้น ก่อนเริ่มต้นการผลิต ในตัว vessel และ piping ต่าง ๆ ก็มีอากาศอยู่ภายใน แต่เมื่อเริ่มเดินเครื่องการผลิต อากาศที่อยู่ใน vessel และ piping ต่าง ๆ นั้นถูกแทนที่ด้วยไอระเหยที่เกิดขึ้นจากของเหลวร้อนที่ไหลอยู่ในระบบ ในระหว่างการเดินเครื่องตามปรกติ ความดันในระบบอาจจะเท่ากับหรือสูงกว่าความดันบรรยากาศได้ ขึ้นอยู่กับความดันไอของของเหลวร้อนที่อยู่ในระบบนั้น แต่เมื่อระบบเย็นตัวลง ไอระเหยจะเกิดการควบแน่นกลายเป็นของเหลว ทำให้ความดันภายในระบบต่ำกว่าความดันบรรยากาศได้
  

รูปที่ ๑ ท่อนี้มีการติดตั้ง Swing check valve (ในวงสีส้ม) โดยที่ทางด้านขาเข้าของ Check valve เปิดออกสู่บรรยากาศ

  

ถ้าอุปกรณ์ (โดยเฉพาะ vessel) ไม่ได้รับการออกแบบมาให้รับแรงกดจากอากาศภายนอก ก็จะเกิดความเสียหายกับอุปกรณ์การผลิตได้เมื่อเกิดสุญญากาศขึ้นภายในระบบ ดังนั้นจึงต้องมีการหาทางป้องกันไม่ให้ความดันในระบบนั้นลดต่ำกว่าความดันบรรยากาศ วิธีการหนึ่งที่กระทำกันก็คือ (ในกรณีที่ยอมให้อากาศเข้าไปในระบบได้) ยอมให้อากาศจากภายนอกไหลเข้าระบบ

 

รูปที่ ๒ ตัว Swing check valve ที่แสดงในรูปที่ ๑ สำหรับให้อากาศภายนอกไหลเข้าระบบถ้าความดันในระบบนั้นต่ำกว่าความดันบรรยากาศ การติดตั้ง check valve ชนิดนี้ในแนวดิ่งต้องให้ทิศทางการไหลเป็นการไหลขึ้นด้วยนะ

ตัวอย่างเช่นกรณีของ vessel สองใบที่รองรับของเหลวที่ร้อน (เช่นผลิตภัณฑ์จากหอกลั่น) โดยของเหลวจะไหลจากกระบวนการมายัง V1 ก่อน จากนั้นจึงค่อยไหลจาก V1 ไปยัง V2 (ดูรูปที่ ๓) ที่อยู่ที่ระดับความสูงที่ต่ำกว่าโดยใช้แรงโน้มถ่วง (รูปที่ ๓) ในกรณีเช่นนี้เพื่อให้ของเหลวไหลจาก V1 ไปยัง V2 ได้สะดวก จำเป็นต้องมีท่อที่เรียกว่า pressure balancing line หรือ “ท่อสมดุลความดัน” ที่เชื่อมต่อที่ว่างด้านบนของ vessel ทั้งสองเข้าด้วยกัน ท่อนี้มีไว้เพื่อให้ความดันเหนือผิวของเหลวใน vessel ทั้งสองเท่ากัน ของเหลวจะได้ไหลจาก V1 ไปยัง V2 ได้สะดวก เพราะถ้าไม่มีการระบายความดันเหนือผิวของเหลวใน V2 ออก เมื่อระดับของเหลวใน V2 เพิ่มสูงขึ้นเรื่อย ๆ ความดันเหนือผิวของเหลวใน V2 จะเพิ่มสูงขึ้น และถ้าสูงมากพอก็อาจทำให้หยุดการไหลของของเหลวจาก V1 มายัง V2 ได้ ท่อสมดุลความดันที่เชื่อมต่อส่วนที่เป็นไอด้านบนของ V1 และ V2 เข้าด้วยกันทำหน้าที่เป็นทางเดินของแก๊สที่อยู่เหนือผิวของเหลวใน V2 ให้ไหลย้อนกลับไปยัง V1 ได้เมื่อระดับของเหลวใน V2 เพิ่มสูงขึ้น (ดูรูปที่ ๓)

รูปที่ ๓ ตัวอย่างการติดตั้งวาล์วกันการไหลย้อนกลับ (check valve หรือ non-return valve) ที่ยอมให้อากาศจากภายนอกไหลเข้าไปในระบบถ้าหากความดันในระบบต่ำกว่าความดันบรรยากาศ แต่ไม่ยอมให้ไอระเหยในระบบรั่วไหลออกแม้ว่าความดันในระบบจะสูงกว่าความดันบรรยากาศภายนอกก็ตาม

แต่ถ้าหากหยุดเดินเครื่องระบบ อุณหภูมิในระบบลดต่ำลง ไอระเหยที่อยู่ใน V1 และ V2 ก็จะควบแน่นกลับเป็นของเหลว ทำให้ความดันภายใน V1 และ V2 ลดต่ำลงกว่าความดันบรรยากาศ ทั้ง V1 และ V2 จะต้องรับแรงกดจากอากาศภายนอก ในกรณีที่เรายอมให้อากาศเข้าไปในระบบได้นั้นก็สามารถทำการป้องกันด้วยการติดตั้งระบบที่เรียกว่า Vacuum breaker หรือตัวทำลายสุญญากาศ ที่ง่ายที่สุดก็คือการติดตั้ง check valve ดังแสดงในรูปที่ ๓ ข้างบน
  

ระบบนี้แตกต่างไปจาก Breather valve ที่เคยเล่าไว้ก่อนหน้านี้ Breather valve ใช้กับระบบที่ไม่ทนต่อความดันที่ ”ต่ำกว่า” ความดันบรรยากาศหรือ “สูงกว่า” ความดันบรรยากาศ แต่ระบบ Vacuum breaker นี้ใช้กับระบบที่ทนต่อความดันที่ “สูงกว่า” ความดันบรรยากาศ แต่ไม่ทนต่อความดันที่ “ต่ำกว่า” ความดันบรรยากาศ
  

ในส่วนที่ผมไปเห็นมานั้น โดยความเห็นส่วนตัวคิดว่าอาจทำการปรับปรุงเล็กน้อยด้วยการต่อท่อทางด้านขาเข้าของ Swing check valve ดังกล่าวเพิ่มเติม โดยให้ท่อที่ต่อเพิ่มดังกล่าวมีความยาวเพื่อแค่ไม่ให้ใครก็ตามเอานิ้วหรือปากกาไปแหย่เล่นเพื่อเปิด Swing check valve ดังกล่าวในขณะที่หน่วยผลิตกำลังเดินเครื่องอยู่

การเรียนรู้การใช้งานของ Process plant นั้นแตกต่างไปจากการเรียนรู้การทำงานของอุปกรณ์สำเร็จรูปต่าง ๆ ตัวอุปกรณ์สำเร็จรูปนั้นอาจมีบางชิ้นส่วนหรือบางปุ่มปรับที่มีการระบุเอาไว้ว่าผู้ใช้ไม่ควรเข้าไปยุ่งอะไร ควรให้เป็นหน้าที่ของช่างผู้เชี่ยวชาญซึ่งมักจะเป็นคนของบริษัทที่ขายอุปกรณ์นั้น ซึ่งชิ้นส่วนเหล่านี้มักจะเกี่ยวข้องกับการตรวจสอบการทำงาน การสอบเทียบ และการซ่อมบำรุง แต่ถ้าเป็น Process plant นั้น จำเป็นที่เจ้าหน้าที่ผู้ปฏิบัติงาน (หรือที่เรามักเรียกว่า operator) ต้องรู้ว่าหน้าที่การทำงานของวาล์วแต่ละตัว ท่อแต่ละเส้นนั้น มีไว้เพื่อวัตถุประสงค์ใด เพราะวาล์วบางตัว ท่อบางเส้นนั้น อาจมีไว้เพื่อการใช้งานในช่วงเริ่มต้นเดินเครื่องหรือหยุดเดินเครื่อง (ซึ่งนาน ๆ ครั้งจะใช้ที) หรือใช้ในกรณีที่ระบบมีปัญหา (ซึ่งไม่รู้ว่าเมื่อใดจะได้ใช้) หรือเป็นอุปกรณ์นิรภัยของระบบ (มีเอาไว้ในกรณีฉุกเฉินซึ่งอาจไม่มีการใช้งานเลย) ส่วนต่าง ๆ เหล่านี้เราจะไม่เห็นการใช้งานของมันถ้าหากหน่วยผลิตนั้นเดินเครื่องอย่างปรกติ แต่ถึงกระนั้นก็ตามมันก็จำเป็นต้องมีการรับรู้หน้าที่การทำงานของมัน และต้องได้รับการตรวจสอบว่าส่วนต่าง ๆ เหล่านี้พร้อมใช้งานตลอดเวลา