เมื่อแก๊สรั่วที่ rotameter (การทำวิทยานิพนธ์ภาคปฏิบัติ ตอนที่ ๘๗) MO Memoir : Thursday 2 February 2560

หมดเวลาไปเกือบ ๒ วันกับปัญหาที่จะบอกว่าง่ายก็ง่าย จะบอกว่ายากก็ยาก ก็คือการหาว่ารอยรั่วมันอยู่ตรงไหน
 

เรื่องทั้งเรื่องเริ่มจากการสังเกตว่าฟองแก๊สที่ไหลออกจากปลายสายยางที่จุ่มอยู่ในขวดน้ำนั้นมันออกมาน้อยผิดปรกติ และเมื่อทดลองจุ่มปลายสายยางให้ลึกลงไปในน้ำไม่มาก แก๊สก็หยุดไหล แต่ตัวเลขที่ mass flow controller นั้นยังแสดงค่าปรกติ ไม่มีการเปลี่ยนแปลงใด ๆ
 

ลักษณะเช่นนี้จากประสบการณ์ที่เคยเจอมาบอกว่าระบบมีรอยรั่วสักแห่ง ซึ่งไม่เล็กและไม่ใหญ่นัก ถ้าหากความต้านทานการไหลด้านเส้นทางหลัก (ที่เกิดจากเบดตัวเร่งปฏิกิริยา อุณหภูมิการทดลอง และความลึกของปลายสายยางที่จุ่มลงไปในน้ำ) ไม่มากนัก แก๊สส่วนใหญ่ก็จะไหลออกทางเส้นทางหลัก แต่ถ้าความต้านทานการไหลด้านเส้นทางหลักเพิ่มสูงขึ้น (เช่นการจุ่มปลายสายยางให้จมลงไปในน้ำมากขึ้น) แก๊สอาจถึงขั้นหยุดไหลในเส้นทางหลัก (คือไม่มีฟองแก๊สออกที่ปลายสายางที่จุ่มอยู่ในน้ำ) และไหลออกทางรูรั่วแทน (เห็นได้จากการที่ตัวเลขที่ mass flow controller นั้นยังแสดงค่าปรกติ ไม่มีการเปลี่ยนแปลงใด ๆ)
 

คำถามก็คือถ้าเช่นนั้นจุดรั่วไหลอยู่ตรงไหน จากประสบการณ์ที่ผ่านมาพบว่าจุดแรก ๆ ที่ควรตรวจสอบคือจุดที่มีการถอด-ประกอบ (เช่นตัว saturator และท่อเชื่อมต่อบริเวณดังกล่าว) การตรวจสอบเริ่มจากการปิดวาล์วแก๊สขาเข้าทุกทาง จากนั้นเปิดเฉพาะแก๊สหลัก (ตัวที่อัตราการไหลสูงสุด) เพียงตัวเดียว แล้วทำการตรวจสอบการรั่ว ทั้งเส้นทางการไหลไปยังปลายทาง และเส้นทางการไหลที่ย้อนกลับมาทางสายแก๊สอื่นที่เข้ามาบรรจบไปจนถึงตัววาล์วที่ปิดอยู่

รูปที่ ๑ ระบบ SCR ที่เกิดปัญหา รูปนี้ถ่ายหลังจากเอา rotameter ออกไปแล้ว
 

ในกรณีนี้พบว่ายังมีการรั่วไหลอยู่ การตรวจสอบเส้นทางการไหลมายังปลายทางไม่พบการรั่วไหล เลยให้ทำการตรวจสอบย้อนกลับไปทางเส้นทางแก๊สย่อยที่เข้ามาบรรจบ แต่ก็ไม่พบการรั่วไหลที่ตำแหน่งข้อต่อใด ๆ
 

เย็นวันอังคารนึกขึ้นได้ว่าก่อนหน้านี้เห็นมีการถอด rotameter ออกมาทำความสะอาด เนื่องจากลูกลอย (ลูกบอลพลาสติก) ติดค้างอยู่ไม่ขยับ ก็เลยให้ทดลองถอดท่อที่มาจาก rotameter ออกที่เข้าบรรจนท่อไนโตรเจน แล้วปิดช่องเปิดนั้นด้วยวาล์ว แล้วทดลองเปิดไนโตรเจนใหม่ คราวนี้ปรากฏว่าเกิดฟองแก๊สที่ปลายสายยางมากเหมือนปรกติ แสดงว่าปัญหาอยู่ที่ตัว rotameter (ตรงตำแหน่งท่อแก้วของ rotameter กดเข้ากับปะเก็นยาง ซึ่งกดไม่สนิท ทำให้เกิดการรั่วไหล)
 

rotameter ตัวนี้เดิมมันมีลูกลอยอยู่ ๒ ตัว คือลูกลอยพลาสติกอยู่บนและลูกลอยโลหะอยู่ล่าง ตัวลูกบอลพลาสติกนั้นมันเบากว่า ใช้สำหรับอัตราการไหลต่ำ ส่วนลูกบอลโลหะนั้นใช้สำหรับอัตราการไหลสูง (จนทำให้ลูกบอลพลาสติกลอยขึ้นไปติดด้านบนแล้ว) ตัวเลขที่แสดงข้างหลอดแก้วนั้นไม่ได้แสดงอัตราการไหลที่แท้จริง ต้องทำการสอบเทียบกับแก๊สที่ใช้ ถ้าอัตราการไหลต่ำก็ใช้ระดับของลูกลอยพลาสติก ถ้าอัตราการไหลสูงก็ใช้ระดับของลูกลอยโลหะ (รูปที่ ๒ ข้างล่าง)
 

เนื่องจากการรั่วครั้งนี้เกิดขึ้นที่ตัวอุปกรณ์ ไม่ใช่ระบบข้อต่อท่อ พอเราไม่นึกเฉลียวใจว่าปัญหาอาจจะอยู่ที่ตัวอุปกรณ์ก็ได้ เราก็เลยหาไม่เจอว่าปัญหามันอยู่ที่ไหน
 

ถือเสียว่าเป็นบทเรียนดี ๆ บทเรียนหนึ่งก็แล้วกันครับ :) :) :)

รูปที่ ๒ rotameter ตัวนี้มีลูกลอยสองตัว ตัวบนจะเบากว่าตัวล่าง ตัวบนใช้สำหรับอัตราการไหลต่ำเพราะด้วยน้ำหนักที่เบากว่าจะทำให้เห็นการเปลี่ยนแปลงน้ำหนักง่ายกว่าเมื่ออัตราการไหลเปลี่ยนเพียงเล็กน้อย แต่ที่อัตราการไหลสูงขึ้น ลูกลอยตัวบนจะลอยขึ้นไปติดเพดานบนสุดของหลอดแก้ว ต้องใช้การอ่านระดับจากลูกลอยตัวล่างแทน 

รูปที่ ๓ ระหว่างทำการทดลองควรสังเกตอัตราการเกิดฟองแก๊สที่ปลายสายยางที่จุ่มอยู่ในน้ำนี้ด้วย และจำเอาไว้ด้วยมันออกมาเร็วเท่าใด ถ้าพบว่าอัตราการเกิดฟองลดลง แสดงว่าระบบมีปัญหาการรั่วไหลและ/หรืออุดตัน

ทำแลปข้ามคืนกันเหนื่อย ๆ ก็ต้องมีการพักผ่อนกับบ้างแหละครับ ถือเป็นเรื่องปรกติ (ขอย้ำว่า "ทำแลป" นะครับ)  :) :) :)