อุปกรณ์ที่ใช้เพิ่มความดันให้กับแก๊สจะมีชื่อเรียกที่แตกต่างออกไปตามระดับความดันที่เพิ่ม
"fan"
หรือพัดลมเป็นอุปกรณ์ที่เน้นไปที่อัตราการไหลที่สูงมากกว่าการเพิ่มความดัน
(ความดันที่ได้อาจจะอยู่เพียงแค่ระดับนิ้วน้ำ)
ตัวอย่างอย่างที่ใช้พัดลมได้แก่พวกพัดลมดูดอากาศต่าง
ๆ "blower"
เป็นอุปกรณ์ที่เพิ่มความดันได้สูงกว่าพัดลม
แต่ไม่สูงมาก
โดยยังเน้นไปที่อัตราการไหลที่สูง
ตัวอย่างงานที่เห็นใช้
blower
กันอย่างแพร่หลายเห็นจะได้แก่การเติมอากาศให้กับน้ำในระบบบำบัดน้ำที่ต้องอัดอากาศเข้าไปที่ก้นบ่อน้ำ
ที่ระดับความดันสูงขึ้นไปอีกก็จะเรียกว่าเป็น
"compressor"
ความแตกต่างหนึ่งที่สำคัญระหว่างการเพิ่มความดันให้กับของเหลวและกับแก๊สคือ
การเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิ
ในกรณีของเหลวนั้นถือได้ว่าอุณหภูมิหลังการอัดนั้นไม่เปลี่ยนแปลง
ส่วนแก๊สนั้นยิ่งอัดให้มีความดันสูงขึ้นมากเท่าใดแก๊สที่ผ่านการอัดก็ยิ่งมีอุณหภูมิสูงมากตามไปด้วย
ดังนั้นจึงเป็นเรื่องปรกติที่ปัญหานี้มักเกิดกับ
compressor
เป็นประจำ
ประสิทธิภาพการทำงานของคอมเพรสเซอร์ขึ้นอยู่กับอุณหภูมิแก๊สขาเข้า
โดยประสิทธิภาพจะสูงขึ้นถ้าอุณหภูมิแก๊สขาเข้าต่ำลง
การอัดแก๊สให้มีความดันสูงในขั้นตอนเดียวจะมีประสิทธิภาพต่ำกว่าการอัดเพิ่มความดันทีละขั้น
โดยมีการลดอุณหภูมิแก๊สที่ผ่านการอัดแต่ละขั้นให้ต่ำลงก่อนที่จะนำไปอัดในขั้นต่อไป
นอกจากนี้ในกรณีที่แก๊สนั้นสามารถเกิดปฏิกิริยาการสลายตัวเองได้หรือทำปฏิกิริยาระหว่างกันได้ในกรณีของแก๊สผสมถ้าแก๊สนั้นมีอุณหภูมิสูงพอ
ในกรณีเช่นนี้อุณหภูมิที่ปฏิกิริยาจะเริ่มเกิดจะเป็นตัวกำหนดว่าในการอัดแต่ละขั้นนั้นจะเพิ่มความดันได้ไม่เกินเท่าใด
การลดอุณหภูมิแก๊สก่อนการอัดนั้นมีทั้งการใช้เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนดึงความร้อนออก
และการฉีดของเหลวที่เหมาะสมในปริมาณที่พอเหมาะเข้าไปผสมกับแก๊สก่อนการอัด
โดยใช้การระเหยของละอองของเหลวที่ฉีดเข้าไปนั้นเป็นตัวลดอุณหภูมิแก๊ส
และในกรณีของแก๊สที่มีความหนาแน่นต่ำนั้น
อาจต้องทำการผสมแก๊สที่มีความหนาแน่นสูงเข้าไปก่อนการอัด
เพื่อให้คอมเพรสเซอร์ทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพ
และค่อยควบแน่นแก๊สความหนาแน่นสูงที่ผสมเข้าไปนั้นทางด้านขาออก
ตรงนี้ดูตัวอย่างเรื่องผลของอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นในระหว่างขั้นตอนการอัดแก๊สต่อการเกิดปฏิกิริยาเคมีของแก๊สที่ถูกอัด
และการลดอุณหภูมิแก๊สขาเข้าด้วยการฉีดของเหลวผสมเข้าไปในแก๊สขาเข้า
ได้ใน Memoir
ปีที่
๘ ฉบับที่ ๑๑๗๘ วันพฤหัสบดีที่
๒ มิถุนายน ๒๕๕๙ เรื่อง
"ทำความรู้จักกระบวนการผลิตเอทิลีน ตอนที่ ๑๐ Charge gas compression ภาค ๒"
อีกสิ่งหนึ่งที่คอมเพรสเซอร์
(โดยเฉพาะ
centrifugal
compressor)
แตกต่างจากปั๊มคือคอมเพรสเซอร์มักจะมาด้วยอุปกรณ์ประกอบที่พร้อมกว่า
เวลาเราซื้อปั๊มนั้นค่อนข้างจะมั่นใจได้เลยว่าจะได้มาแต่ตัวปั๊ม
(กับมอเตอร์ขับเคลื่อน
ถ้าเป็นปั๊มตัวเล็ก
หรือมีการระบุไว้ตอนซื้อ)
พวกอุปกรณ์วัดเช่นเกจวัดความดัน
ระบบท่อด้านขาออกที่จำเป็นสำหรับการเริ่มเดินเครื่อง
อุปกรณ์ควบคุมการเปิดปิด
จะไม่มีให้มา ผู้ซื้อปั๊มไปต้องไปจัดการเอาเอง
แต่คอมเพรสเซอร์นั้นบางทีก็ให้มาครบ
(เคยเห็น
centrifugal
compressor ตัวใหญ่ที่ใช้อัดอากาศ
ที่ให้มาตั้งแต่
วงจรวาย-เดลต้าที่ใช้ในการเริ่มเดินเครื่องมอเตอร์
ระบบท่อ bypass
หรือ
vent
แก๊สทิ้งที่เปิดปิดอัตโนมัติที่จำเป็นต้องใช้ในการเริ่มเดินเครื่อง
เพื่อลดโหลดให้กับมอเตอร์)
ดังนั้น
P&ID
ของกระบวนการ
พอมาถึงจุดของคอมเพรสเซอร์นั้นบางทีอาจจะไม่มีรายละเอียดอะไรมาก
บอกแต่เพียงว่าไปอยู่ในแบบของผู้ขายคอมเพรสเซอร์
(ที่ภาษาอังกฤษเรียกว่า
vendor
หรือ
supplier)
ต่อไปขอเชิญชมรูปประกอบพร้อมคำบรรยายครับ
รูปที่
๑ ตัวอย่าง P&ID
ของหน่วย
after
cooler (หน่วยลดความอุณหภูมิแก๊สที่ผ่านการอัด)
ของ
reciprocating
compressor
ที่มีถังดักแยกของเหลวที่ควบแน่นแยกจากตัวเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน
(เป็นสิ่งจำเป็น)
พึงสังเกตว่าการปรับอัตราการไหลของน้ำหล่อเย็น
(หรือของเหลวที่มารับความร้อน)
จะปรับทางด้านขาออกของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน
ทั้งนี้เพื่อให้มั่นใจว่าจะมีน้ำหล่อเย็นอยู่เต็มตัวเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน
รูปด้านซ้ายและขวาเป็นรูปเดียวกัน
เพียงแต่สลับซ้ายขวากันเท่านั้นเอง
รูปที่
๒ อีกตัวอย่างหนึ่งของ
P&ID
ของหน่วย
after
cooler ชนิด
shell
and tube heat exchanger
ที่ของเหลวที่ควบแน่นถูกแยกออกจากแก๊สทางอีกฟากหนึ่งของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน
พึงสังเกตว่าในรูปที่ ๑ และ
๒ นั้นจะมีวาล์วระบายความดันในด้านน้ำหล่อเย็นนั้น
ซึ่งจำเป็นเมื่อความดันของอีกสายหนึ่งนั้นสูงกว่า
ซึ่งถ้าเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนเกิดการรั่วไหลจนแก๊สความดันสูงไหลเข้ามาฝั่งด้านน้ำหล่อเย็นได้
จะทำให้เกิดความเสียหายแก่ระบบท่อน้ำหล่อเย็น
จึงจำเป็นต้องมีการติดตั้งวาล์วระบายความดันเอาไว้
รูปที่
๓ ตัวอย่าง P&ID
ของระบบหล่อเย็นกระบอกสูบคอมเพรสเซอร์
ตรงนี้อาจเปรียบได้กับเครื่องยนต์ที่ต้องมีน้ำเข้าไปหล่อเลี้ยงรอบกระบอกสูบเพื่อให้ไม่เครื่องยนต์ร้อนเกินไป
สำหรับแก๊สบางชนิด
(ซึ่งอาจเป็นแก๊สบริสุทธิ์หรือแก๊สผสม)
ที่อาจเกิดปฏิกิริยาหรือสลายตัวเมื่ออุณหภูมิสูงพอ
ก็จำเป็นต้องลดอุณหภูมิแก๊สนั้นในระหว่างการอัดเพื่อไม่ให้อุณหภูมิแก๊สเพิ่มมากเกินไป
ในกรณีของคอมเพรสเซอร์ชนิดลูกสูบเราสามารถใช้การหล่อเย็นที่กระบอกสูบช่วยได้แบบเครื่องยนต์รถ
แต่ในกรณีของ centrifugal
compressor ต้องอัดแก๊สก่อนแล้วจึงค่อยลดอุณหภูมิ
รูปที่
๔ สิ่งหนึ่งที่คอมเพรสเซอร์แตกต่างจากปั๊มคือ
คอมเพรสเซอร์มักจะมาโดยมีอุปกรณ์ประกอบต่าง
ๆ มาครบถ้วนมากกว่า
เช่นอาจมีการติดตั้งอุปกรณ์วัด
(อุณหภูมิ
ความดัน)
และวาล์วระบายความดันมาให้ในตัว
ในขณะที่ปั๊มนั้นมักจะมาแต่ตัวปั๊ม
(รวมมอเตอร์)
ด้วยเหตุนี้ในกรณีของคอมเพรสเซอร์
เส้นแบ่งความรับผิดชอบระหว่างผู้ซื้อกับผู้ใช้จึงไม่จำเป็นต้องอยู่ที่ตำแหน่งในรูป
(คือไม่รวมเกจวัดความดันและวาล์วระบายความดัน)
ดังนั้นอย่าแปลกใจถ้าจะพบว่าใน
P&ID
บางหน่วยจะแสดงว่ามีแค่ท่อต่อเข้า-ออกตัวคอมเพรสเซอร์เท่านั้น
โดยไม่แสดงเกจวัด
เพราะต้องรอว่าจะได้คอมเพรสเซอร์แบบไหนมา
รูปที่
๕ ตัวอย่าง P&ID
ของคอมเพรสเซอร์ที่มีการอัดสองขั้นตอน
โดยมีการลดอุณหภูมิแก๊สหลังการอัดขึ้นแรกและก่อนเข้าสู่ขั้นตอนการอัดที่สอง
รูปนี้แสดงตัวอย่างระบบควบคุมที่ใช้ระดับของเหลวในถังแยกของเหลวที่ควบแน่นออกจากแก๊ส
(knock
out drum) เป็นตัวกำหนดการทำงานของคอมเพรสเซอร์
โดยถ้าระดับของเหลวในถังดังกล่าวสูงมากเกินไป
level
switch high (LSH) จะหยุดการทำงานของคอมเพรสเซอร์และส่งสัญญาณเตือน
level
alarm high (LAH)
รูปที่
๗ก และรูปที่ ๗ข ในหน้าถัดไป
(เป็นรูปต่อเนื่องกัน)
แสดงตัวอย่าง
P&ID
ของ
multi-stage
compressor ขนาดใหญ่
ในรูปนี้แสดงขั้นตอนการอัดเพียงแค่
๓ ขั้นตอนโดยอาจมี intercooler
อยู่ระหว่างขั้นตอนที่
๑ และ ๒ และระหว่างขั้นตอนที่
๒ และ ๓ คอมเพรสเซอร์แบบนี้ตัว
impeller
ของแต่ละขั้นตอนการอัดจะติดตั้งอยู่บนเพลาเดียวกันและหมุนไปพร้อมกัน
รูปที่นำมาแสดงเป็นตัวอย่างนี้เป็นระบบที่ใช้กังหันไอน้ำเป็นตัวขับเคลื่อน
รูปที่
๗ข ส่วนต่อด้านขวาของรูปที่
๗ก
รูปที่
๘
Root
blower หรือ
Lobe
blower ขนาดเล็กที่ใช้อัดอากาศลงบ่อน้ำเพื่อการเติมออกซิเจนให้กับน้ำ
คำ "blower"
มักใช้กับอุปกรณ์เพิ่มความดันให้กับแก๊สไม่มาก
จึงมีการเรียกให้แตกต่างจาก
"compressor"
ส่วน
"fan"
นั้นจะเน้นที่อัตราการไหลสูงมากกว่าการเพิ่มความดัน
พึงสังเกตว่า blower
เครื่องนี้ใช้สายพานถ่ายทอดกำลังจากมอเตอร์ให้กับตัว
blower
และนอตที่อยู่ที่ฐานของมอเตอร์
(ที่ลูกศรสีแดงชี้)
ที่ใช้สำหรับการปรับละเอียดตำแหน่งมอเตอร์เพื่อให้มูเล่สายพาน
(pulley
หรือมู่เล่)
ที่ตัวมอเตอร์นั้นวางตัวขนานและอยู่ในแนวเดียวกับมูเล่สายพานของคอมเพรสเซอร์
รูปที่
๙ Root
blower ตัวเดียวกับรูปที่
๘ แต่เป็นภาพอีกมุมมองหนึ่ง
จะเห็นว่าคอมเพรสเซอร์ตัวนี้มีวาล์วระบายความดันและเกจวัดความดันมาพร้อม
ผู้ใช้งานทำเพียงแต่ต่อท่อด้านขาออกและติดตั้งวาล์วด้านขาออกเพิ่มเติมเท่านั้น
ไม่มีความคิดเห็น:
แสดงความคิดเห็น