ช่วงที่ผ่านมาพอจะมีเวลาอ่านรายงานการสอบสวนการระเบิดที่โรงกลั่นน้ำมันแห่งหนึ่งในประเทศอังกฤษเมื่อ ๒๖ ปีที่แล้ว ความน่าสนใจของเหตุการณ์นั้นอยู่ตรงที่ สิ่งที่ Instrument วัดจริงกับสิ่งที่จอแสดงผลให้ห้องควบคุมบอกกับโอเปอร์เรเตอร์นั้น ในความเป็นจริงมันเป็นคนละสิ่งกัน แต่ในสภาพที่อุปกรณ์ไม่มีความบกพร่องนั้น มันจะสามารถอ้างอิงถึงกันได้
แต่ก่อนจะเข้าสู่เรื่องดังกล่าว (ซึ่งคงจะออกมาเร็ว ๆ นี้) ก็ขอนำเอาเรื่องราวทำนองเดียวกันที่เคยอ่านเจอ และสิ่งที่เคยประสบกับตัวเอง (ที่บางเรื่องก็เคยเล่าไปแล้ว) มาเล่าสู่กันฟังก่อน
๑. ในความเป็นจริงคือบอกว่าส่งสัญญาณเปิด "วาล์วระบายอากาศ" ออกไปแล้ว ไม่ได้บอกว่าวาล์วปิดแล้ว
เรื่องแรกนำมาจากบทที่ ๒๔ ของหนังสือ "What Went Wrong? Case Histories of Process Plant Disasters" ที่เขียนโดย T.A. Kletz เป็นเรื่องเกี่ยวกับอุบัติเหตุที่เกิดขึ้นในโรงงานผลิตเอทิลีนออกไซด์ (Ethylene oxide)
เอทิลีนออกไซด์ผลิตจากปฏิกิริยาระหว่างเอทิลีน (Ethylene) กับออกซิเจน ปฏิกิริยาเป็นปฏิกิริยาคายความร้อนที่เกิดในเฟสแก๊สโดยอาศัยตัวเร่งปฏิกิริยาช่วย ความร้อนของปฏิกิริยาจะถูกระบายออกไปด้วยของเหลวที่ไหลอยู่รอบ ๆ tube ที่บรรจุตัวเร่งปฏิกิริยาและ "แก๊สที่ไหลผ่าน catalyst bed" ที่บรรจุอยู่ใน tube
เหตุการณ์เขึ้นเมื่อโรงงานเกิด "trip" (ทำนองว่าเครื่องดับกระทันหัน เช่นเกิดไฟฟ้าดับชั่วขณะแล้วกลับคืนมาใหม่) แล้วจำเป็นต้องกลับมาเริ่มเดินเครื่องใหม่ทันที แต่เมื่อเกิด "trip" นั้น ระบบการทำงานต่าง ๆ จะต้องปรับตัวไปอยู่ยังตำแหน่งที่ปลอดภัย (หลัก ๆ ก็คือ maximum cooling และ minimum heating) และในกรณีนี้สิ่งหนึ่งที่ระบบป้องกันออกแบบไว้ก็คือให้ปิดวาล์วที่ป้อนออกซิเจนเข้าระบบ
วาล์วคุมการปิด-เปิดออกซิเจนเข้าระบบนั้นใช้ความดันอากาศเป็นตัวคุมให้วาล์วอยู่ในตำแหน่งเปิด ถ้าเมื่อใดที่ความดันอากาศหายไปวาล์วก็จะเข้าสู่ตำแหน่งปิด ระบบป้องกันที่ออกแบบไว้คือจะมี Solenoid valve ตัวหนึ่งเป็นตัวควบคุมความดันอากาศ ถ้าเมื่อใดที่ Solenoid valve นี้หมุนไปยังตำแหน่งที่ระบายอากาศทิ้ง ความดันอากาศที่เข้าไปเปิดวาล์วคุมการไหลของออกซิเจนก็จะหายไป วาล์วคุมการไหลของออกซิเจนก็จะปิดตัว (รูปที่ ๑)
รูปที่ ๑ แผนผังการควบคุมวาล์วเปิด-ปิดการไหลของออกซิเจนเข้า reactor (วาดขึ้นมาใหม่จากรูปในหนังสือ)
ในเหตุการณ์นี้เมื่อโรงงานเกิด "trip" ไฟสัญญาณเตือนที่ห้องควบคุมก็บอกว่าวาล์วคุมการไหลของออกซิเจนนั้นอยู่ที่ตำแหน่ง "ปิด" แต่ก่อนที่จะได้เริ่มเดินเครื่องโรงงานใหม่ ก็เกิดการระเบิดขึ้นเสียก่อน การตรวจสอบพบว่าในความเป็นจริงนั้นวาล์วคุมการไหลของออกซิเจนนั้นอยู่ที่ตำแหน่ง "เปิด"
การที่วาล์วคุมการไหลของออกซิเจนไม่ปิดนั้นอาจมีสาเหตุมาจาก
(ก) Solenoid valve ไม่ทำงาน (คือได้รับคำสั่งให้ระบายอากาศทิ้ง แต่ไม่ทำงานตามคำสั่ง)
(ข) ไม่มีการระบายอากาศทิ้งออกไป (เช่น เส้นทางระบายอากาศอุดตัน) และ/หรือ
(ค) วาล์วคุมการไหลของออกซิเจนไม่ทำงาน (คือ มีการระบายอากาศกดให้วาล์วเปิดทิ้งแล้ว แต่วาล์วไม่ขยับตัว)
จากการตรวจสอบพบว่าในเหตุการณ์นี้สาเหตุก็คือไม่มีการระบายอากาศทิ้งออกไป (ข้อ (ข)) เนื่องจากมีตัวต่อไปทำรังอุดรูระบายอากาศ ส่วนไฟที่แสดงที่ห้องควบคุมนั้น บอกแต่เพียงว่ามีสัญญาณส่งไปยัง Solenoid valve เพื่อให้ระบายอากาศทิ้ง ไม่ได้ทำการวัดตำแหน่งของวาล์วควบคุมการไหลของออกซิเจนโดยตรง
๒. ในความเป็นจริงคือวัด "ความดัน" ไม่ใช่ "ระดับความสูง"
วิธีการหนึ่งที่ใช้บอกระดับความสูงของของเหลวในถังเก็บคือการวัดความดันที่ก้นถังบรรจุของเหลว กล่าวคือความดันที่ก้นถังจะเปลี่ยนแปลงตามความสูงของของเหลว แต่วิธีการนี้จะให้ผลที่ถูกต้องก็ต่อเมื่อ
(ก) ความหนาแน่นของของเหลวนั้นคงที่ (หรือเปลี่ยนน้อยมากเมื่ออุณหภูมิเปลี่ยน) และ
(ข) ต้องนำความดันที่อยู่เหนือผิวของเหลวนั้นมาหักล้างด้วย (ความดันที่ก้นถังเป็นผลรวมของความดันที่เกิดจากระดับความสูงของของเหลว กับความดันที่อยู่เหนือผิวของเหลว)
เรื่องแรกเป็นคำถามที่มาจากวิศวกรของโรงงานแห่งหนึ่งตอนที่ผมไปบรรยายเรื่องพื้นฐานตัวเร่งปฏิกิริยาให้หน่วยงานนั้น เขาถามว่าทำไมพอเปลี่ยนตัวเร่งปฏิกิริยาแล้วจึงทำให้ระดับของเหลวในถังเปลี่ยน ซึ่งผมก็ได้แนะนำเขาไปว่า เนื่องจากถังปฏิกรณ์ของเขาคุมระดับของเหลวด้วยการให้ของเหลวไหลล้นออก ดังนั้นในความเป็นจริงระดับของเหลวใน reactor ควรจะคงที่ (ถ้าท่อไหลล้นไม่อุดตันนะ) แต่สิ่งที่เขาวัดจริงคือผลต่างความดัน (ความดันดันที่ก้นถังลบด้วยความดันเหนือผิวของเหลว) ดังนั้นสิ่งที่น่าจะเป็นไปได้คือความหนาแน่นของของเหลวในถึงเปลี่ยนไป ทั้งนี้เพราะการเปลี่ยนตัวเร่งปฏิกิริยา จะทำให้ได้พอลิเมอร์ที่มีความหนาแน่นที่เปลี่ยนแปลงไป เรื่องนี้เคยเล่าไว้เมื่อวันพุธที่ ๒ พฤษภาคม พ.ศ. ๒๕๕๕ เรื่อง "เมื่อระดับตัวทำละลายใน polymerisation reactor เพิ่มสูงขึ้น"
เรื่องที่สองมาจากโรงงานแหน่งหนึ่งไปมีโอกาสไปช่วยเขาตรวจสอบการก่อสร้าง วันหนึ่งได้ยินผู้ดูแลหน่วยงาน (ที่ไม่ใช่วิศวกร) บ่นว่ามีปัญหาเรื่องของเหลวในถังที่อ่านค่าจากอุปกรณ์วัดกับพอเปิดดูระดับที่มีอยู่จริงในถังนั้นมันไม่ตรงกัน เขาก็คิดว่าอุปกรณ์ที่ผู้ก่อสร้างโรงงานติดตั้งให้นั้นมันมีปัญหา และควรต้องมีการร้องขอให้เปลี่ยนของใหม่ให้
ถังเก็บที่มีปัญหานี้เป็นถังเก็บของเหลวบริสุทธิ์จุดเดือดต่ำ (ไม่ถึง 80ºC) ที่ตั้งอยู่กลางแจ้ง ถังใบนี้ใช้การวัดความดันที่ก้นถังเพียงจุดเดียวบอกระดับความสูงของของเหลวในถัง (คือติดไว้ที่ระดับประมาณล่างสุดของส่วนโค้ง) และมี Breather valve ลดการสูญเสียเนื่องจากการระเหยติดตั้งไว้ด้านบน (รูปที่ ๒)
คำแนะนำที่ผมให้เขาไปตรวจสอบก็มีอยู่สองข้อด้วยกัน ข้อแรกคือเห็นการเปลี่ยนแปลงระดับเมื่ออุณหภูมิสูงขึ้นหรือไม่ (เช่นทำไมตอนบ่ายอุปกรณ์วัดแสดงระดับของเหลวในถังเพิ่มสูงขึ้นทั้ง ๆ ที่ไม่ได้มีการป้อนสารเข้าถัง) เพราะถังนี้มีการติดตั้ง "Breather valve" ตัว Breather valve นี้มันช่วยลดการสูญเสียเนื่องจากการระเหยด้วยการยอมให้ระดับความดันในถังเพิ่มได้ระดับหนึ่ง (ขึ้นอยู่กับความสามารถของถังในการรับความดัน) เมื่อระดับของเหลวในถังเพิ่มสูงขึ้นหรือของเหลวมีการระเหยเพิ่มมากขึ้นเนื่องจากอุณหภูมิเพิ่มสูงขึ้นตามอุณหภูมิสภาพแวดล้อม และเนื่องจากถังเก็บใบนี้ไม่ได้มีการนำเอาความดันเหนือผิวของเหลวมาหักล้างออกจากความดันที่วัดได้ที่ก้นถัง (มีการวัดเฉพาะความดันที่ตำแหน่งล่างสุดเท่านั้น) การเปลี่ยนแปลงความดันเหนือผิวของเหลวก็จะส่งผลต่อความดันที่อ่านได้ที่ก้นถังด้วย และเมื่อนำค่าความดันดังกล่าวไปแปลงเป็นระดับความสูงของเหลว ก็จะได้ค่าที่ผิดพลาด
สำหรับผู้ที่ไม่รู้จักว่า Breather valve คืออะไร สามารถอ่านเพิ่มเติมได้ในเรื่อง "การควบคุมความดันในถังบรรยากาศ (Atmospheric tank)" (วันศุกร์ที่ ๑๓ พฤษภาคม ๒๕๕๔) และ "Breather valve กับ Flame arrester" (วันพุธที่ ๓๑ ธันวาคม ๒๕๕๗)
คำแนะนำข้อที่สองที่ผมให้เขาไปก็คือ การติดตั้งอุปกรณ์วัดนั้น set zero ระดับความสูงไว้ที่ตำแหน่งใด ที่ตำแหน่งต่ำสุดของถัง หรือที่ตำแหน่ง "Tangent line" (คือส่วนล่างสุดของตัวถังที่มีรูปร่างเป็นทรงกระบอก)
ในช่วงลำตัวถังที่เป็นทรงกระบอกนั้น ความสัมพันธ์ระหว่างปริมาตรของเหลวในถังกับความสูงของถังจะเป็นเส้นตรง ส่วนบริเวณก้นถังที่เป็นส่วนโค้งนั้นระดับความสูงจะเปลี่ยนแปลงเร็วขึ้นเรื่อย ๆ แม้ว่าของเหลวจะไหลออกด้วยอัตราเร็วคงที่ การไปตั้งค่า zero ระดับความสูงไว้ที่ Tangent line ก็ยังมีข้อดีตรงที่ช่วยป้องกันไม่ให้มีแก๊สไหลปนกับของเหลวเข้าไปในปั๊มหรือปั๊มทำงานโดยไม่มีของเหลวไหลเข้าปั๊ม ซึ่งอาจเป็นสาเหตุทำให้ปั๊มพังได้ สำหรับผู้ที่ไม่เข้าใจว่า Tangent line คืออะไรนั้นสามารถอ่านเพิ่มเติมได้ในเรื่อง "Tangent line to Tangent line" (วันจันทร์ที่ ๔ มิถุนายน ๒๕๖๑)
๓. ในความเป็นจริงคือวัดอุณหภูมิของ "อากาศ" รอบ ๆ ไม่ใช่อุณหภูมิ "คอลัมน์"
เรื่องสุดท้ายเกี่ยวกับเครื่องแก๊สโครมาโทกราฟ เพื่อให้การแยกสารทำได้ดี จึงมีการเพิ่มอุณหภูมิ "คอลัมน์" ให้สูงขึ้นระหว่างการวิเคราะห์ (รูปที่ ๓) เมื่อวิเคราะห์เสร็จแล้วก็จะลดอุณหภูมิ "คอลัมน์" กลับลงมาที่จุดเริ่มต้นใหม่ ก่อนที่จะเริ่มการวิเคราะห์ครั้งต่อไปได้
ในช่วงแรกเมื่อเริ่มเปิดเครื่อง นิสิตพบว่าการวิเคราะห์ก็ไม่มีปัญหาอะไร คือพีคสารแต่ละตัวออกมาตามเวลาที่ควรเป็น แต่เมื่อทำการทดลองไปสักพักพบว่าพีคสารต่าง ๆ นั้นมีแนวโน้มที่จะออกมา "เร็วขึ้น" แม้ว่าขนาดพื้นที่พีคจะคงเดิมก็ตาม แต่ถ้าปล่อยให้เครื่องได้พักนานพอ พอเริ่มวิเคราะห์ใหม่ก็จะได้ผลที่ปรกติ คือพีคจะออกมาตามเวลาที่ควรเป็น ก่อนที่จะเกิดปรากฎการณ์ที่พีคออกมาเร็วผิดปรกติตามมาอีก
เมื่อตรวจสอบการตั้งอุณหภูมิ "คอลัมน์" ก็พบว่า หลังจากที่วิเคราะห์ตัวอย่างหนึ่งเสร็จสิ้นแล้ว ก็จะสั่งให้เครื่องลดอุณหภูมิลงมายังอุณหภูมิเริ่มต้นใหม่ และเมื่ออุณหภูมิลดลงมาถึงอุณหภูมิเริ่มต้นแล้วก็จะต้องให้รอเป็นระยะเวลาหนึ่งที่ตัวเครื่องเรียกว่า Equilibrium time ก่อนที่จะทำการวิเคราะห์ตัวอย่างต่อไปได้
ปัญหาที่พบนี้เด่นชัดเมื่อใช้คอลัมน์ "แก้ว" เป็นคอลัมน์วิเคราะห์ ในความเป็นจริงนั้นตัวเครื่องเองไม่ได้วัดอุณหภูมิของ "คอลัมน์" แต่วัดอุณหภูมิของ "อากาศ" ที่อยู่รอบ ๆ คอลัมน์ใน oven ในช่วงที่เพิ่มอุณหภูมิ "อากาศ" ให้สูงขึ้นนั้น อากาศจะถ่ายเทความร้อนให้กับ packing และแก๊สที่ไหลอยู่ในคอลัมน์ และพอลดอุณหภูมิอากาศที่อยู่รอบนอกนั้นให้เย็นลง (ด้วยการระบายอากาศร้อนทิ้งและให้อากาศเย็นภายนอกไหลเข้ามาแทน) ความร้อนที่สะสมอยู่ใน packing ก็จะระบายออกสู่อากาศ แต่ด้วยการที่แก้วนั้นมีค่าการนำความร้อนที่ไม่ดี จึงทำให้แม้ว่าอุณหภูมิอากาศใน oven นั้นอยู่ที่ค่าที่ต้องการแล้ว แต่อุณหภูมิของ packing นั้นยังคงสูงกว่า ทำให้ถ้าตั้งเวลา Equilibrium time ไม่นานพอ การวิเคราะห์ครั้งถัดมาจึงเป็นการวิเคราะห์ที่อุณหภูมิ packing ในคอลัมน์นั้น "สูงกว่า" การวิเคราะห์ครั้งก่อนหน้า จึงทำให้เห็นพีคออกมาเร็วขึ้น เหตุการณ์นี้เคยเล่าไว้ครั้งหนึ่งในเรื่อง "การทำวิทยานิพนธ์ภาคปฏิบัติ ตอนที่ ๓๐ เมื่อพีค GC ออกมาผิดเวลา (อีกแล้ว)" (วันเสาร์ที่ ๑๖ กรกฎาคม ๒๕๕๔)
ท้ายสุดขอปิดท้ายที่ว่างของหน้าด้วยบรรยากาศแบบเดิมของห้องแลปที่เริ่มเวียนกลับมาอีกครั้ง
#นิทราในแลปแมว
ไม่มีความคิดเห็น:
แสดงความคิดเห็น