วาล์วเป็นอุปกรณ์ที่ขาดไม่ได้สำหรับระบบท่อของโรงงาน การทำงานของวาล์วมีทั้งรูปแบบที่ใช้เป็นประจำ (เช่น ควมคุมอัตรา/ทิศทางการไหล คุมการปิด-เปิด) และนาน ๆ ครั้งใช้งานที (เช่นวาล์วสำหรับการเริ่มเดินเครื่องหรือหยุดเดินเครื่องโรงงาน) สองเรื่องที่นำมาเล่าในวันนี้ก็เป็นอุบัติเหตุที่เกิดจากความบกพร่องของวาล์ว
เรื่องที่ ๑ ไฟไหม้ที่เกิดจากน้ำมันที่รั่วออกทาง bonnet flange ของวาล์ว
เรื่องแรกนี้นำมาจากหน้าเว็บ http://www.shippai.org/fkd/en/cfen/CC1200020.html เรื่อง "Fire of gas oil caused due to leakage from a bonnet flange of a valve usually not used at an atmospheric distillation unit" เป็นกรณีของเหตุการณ์เพลิงไหม้ที่โรงกลั่นน้ำมันแห่งหนึ่งที่เมือง Osaka ประเทศญี่ปุ่น เมื่อวันที่ ๒๑ มกราคม พ.ศ. ๒๕๓๓
สำหรับคนที่กำลังเรียนอยู่เชื่อว่าจำนวนไม่น้อยคงจะไม่รู้ว่า "bonnet flange" คืออะไร ดังนั้นจึงแนะนำให้รู้จักก่อน
โครงสร้างของวาล์วพวก gate valve, globe valve, check valve หรือ plug valve จะประกอบด้วยส่วนลำตัว (body) ที่เป็นส่วนที่เป็นช่องทางการไหลเข้า-ออก และมีช่องเปิดอยู่ทางด้านบนเพื่อไว้สำหรับติดตั้งชิ้นส่วนที่ทำหน้าที่ควบคุมการไหล (ที่อาจเป็น gate, disk, ball ฯลฯ) เข้าไปในส่วนลำตัว และส่วน "bonnet" หรือฝาครอบ ที่ทำหน้าที่ปิดคลุมด้านบนช่องเปิดของส่วนลำตัวเอาไว้ (ดูรูปที่ ๑ ประกอบ) โดยตัว bonnet นี้ก็จะมักจะมีรูสำหรับให้ส่วนที่เป็นแกนที่ต่ออยู่กับชิ้นส่วนทำหน้าที่ควบคุมการไหลโผล่ออกมาข้างนอก เพื่อต่อเข้ากับอุปกรณ์ที่ทำหน้าที่ควบคุมระดับการเปิด-ปิดของชิ้นส่วนที่ทำหน้าทึ่ควบคุมการไหล (เช่น hand wheel, ก้านหมุน, ระบบเฟืองทดรอบ ฯลฯ)
ตัว body และ bonnet ต่างเป็นโครงสร้างที่ทำหน้าที่รับความดัน ตรงรอยต่อระหว่าง body และ bonnet ก็ต้องมีการป้องกันการรั่วไหล ในกรณีของวาล์วตัวเล็กและใช้กับของไหลที่ไม่อันตราย (เช่นน้ำ อากาศ) การประกอบ body กับ bonnet เข้าด้วยกันก็จะใช้การขันเกลียว แต่ถ้าเป็นกรณีของวาล์ตัวใหญ่หรือใช้กับของเหลวที่อันตราย ก็มักจะใช้การประกบกันแบบหน้าแปลน (flange) ที่มีการวางปะเก็น (gasket) ไว้ระหว่างพื้นผิวสัมผัส การประกบด้วยการใช้หน้าแปลนนี้มันยังมีข้อดีตรงที่ตัวสลักเกลียวที่ใช้ขันยึดนั้นไม่มีการสัมผัสกับของไหลที่อยู่ภายใน จึงไม่ต้องกังวลเรื่องเกลียวจะถูกกัดกร่อนด้วยของไหลที่ไหลอยู่ภายใน ส่วน bonnet flange ก็คือตัว bonnet ที่ประกบเข้ากับ valve body ด้วยรูปแบบหน้าแปลนนั่นเอง
เหตุการณ์นี้เกิดขึ้นในช่วงบ่ายในขณะที่โอเปอร์เรเตอร์กำลังเดินตรวจโรงงานและพบเห็นเพลิงไหม้บริเวณหน่วยกลั่นน้ำมันที่ความดันบรรยากาศ (atmospheric distillation unit)
การตรวจสอบที่เกิดเหตุหลังเพลิงสงบพบว่ามีการรั่วไหลของ gas oil ออกตรงหน้าแปลนของ bonnet flange ของวาล์วตัวหนึ่งที่ไม่มีการใช้งาน (ดูรูปที่ ๒ ประกอบ) ตำแหน่งของวาล์วตัวนี้อยู่เหนือปั๊มที่ทำงานที่อุณหภูมิสูง ทำให้น้ำมันที่รั่วไหลออกมานั้นลุกติดไฟเมื่อสัมผัสกับพื้นผิวโลหะที่มีอุณหภูมิสูง ส่วนสาเหตุที่ทำหน้าหน้าแปลนฉีกขาดนั้นไม่สามารถระบุได้ ซึ่งอาจเป็นได้ทั้งการเสื่อมสภาพของหน้าแปลนและการขันนอตยึดที่ใช้แรงไม่สม่ำเสมอ (คือกดด้านใดด้านหนึ่งมากเกินไป)
ตรงนี้มีขอขยายความเพิ่มเติมนิดนึง คือการลุกติดไฟเนื่องจาก auto-ignition temperature นั้นอาจเกิดได้จาก
(ก) เชื้อเพลิงที่รั่วออกมานั้นมีอุณหภูมิที่ "ต่ำกว่า" auto-ignition temperature ของเชื้อเพลิง แต่สัมผัสกับพื้นผิวที่มีอุณหภูมิสูงกว่า auto-ignition temperature ของเชื้อเพลิง หรือ
(ข) เชื้อเพลิงที่รั่วออกมานั้นมีอุณหภูมิที่ "สูงกว่า" auto-ignition temperature ของเชื้อเพลิง ดังนั้นเมื่อเชื้อเพลิงรั่วออกมาสัมผัสกับอากาศ ก็จะสามารถลุกติดไฟได้ทันที หรือ
(ค) เชื้อเพลิงที่รั่วออกมานั้นมีอุณหภูมิที่ "ต่ำกว่า" auto-ignition temperature ของเชื้อเพลิง แต่สัมผัสกับอากาศ มีอุณหภูมิสูงกว่า auto-ignition temperature ของเชื้อเพลิง (คือการจุดระเบิดของเครื่องยนต์ดีเซล)
ด้วยเหตุนี้จุดที่มีโอกาสที่เชื้อเพลิงจะรั่วไหลได้ (เช่นตัววาล์วและหน้าแปลน) จึงไม่ควรอยู่เหนือหรืออยู่ใกล้กับพื้นผิวที่มีอุณหภูมิสูงกว่า auto-ignition temperature ของเชื้อเพลิง (คืออย่างให้ของเชื้อเพลิงหยดใส่หรือฉีดพ่นใส่ได้)
ในรายงานยังกล่าวด้วยว่าการรั่วไหลที่โครงสร้างของตัววาล์วหลังการติดตั้งนั้นมักจะเป็นสิ่งที่ไม่ค่อยมีการคำนึงถึงกัน (อาจเป็นเพราะว่ามันเป็นอุปกรณ์ที่ประกอบเสร็จมาจากผู้ผลิต หรือโรงซ่อม) และจะว่าไปแล้วเรื่องการรั่วที่ตัววาล์วที่ผ่านการใช้งานมานานนี้ก็เคยเจอกับตัวเองเหมือนกัน (ดู Memoir วันอาทิตย์ที่ ๒๖ กุมภาพันธ์ ๒๕๖๐ เรื่อง "การผสมแก๊สอัตราการไหลต่ำเข้ากับแก๊สอัตราการไหลสูง (การทำวิทยานิพนธ์ภาคปฏิบัติตอนที่ ๘๘)"
เรื่องที่ ๒ ไฟไหม้ที่เกิดจากเฮปเทนที่รั่วออกทาง drain valve ของ flow meter
เรื่องที่สองนี้นำมาจากหน้าเว็บ http://www.shippai.org/fkd/en/cfen/CC1000116.html เรื่อง "Fire of heptane due to improper valve handling at a polypropylene manufacturing plant" เป็นกรณีของเหตุการณ์เพลิงไหม้ที่โรงงานผลิตพอลิโพรพิลีนแห่งหนึ่งที่ในเขต Chiba ประเทศญี่ปุ่น เมื่อวันที่ ๒๖ กรฏาคม พ.ศ. ๒๕๓๒ เนื้อหารายงานภาษาอังกฤษฉบับนี้อ่านแล้วค่อนข้างสับสน แต่คิดว่าเหตุการณ์ที่เกิดน่าจะเป็นดังนี้
เหตุการณ์นี้เกิดที่หน่วย solvent scrubber ของหน่วย solvent recovery process เฮปเทน (heptane C7H16) ถูกสูบจากทางด้านล่างด้วยปั๊ม และป้อนกลับเข้าสู่ scrubber ใหม่ผ่านทาง flow meter (ดูรูปที่ ๓ ประกอบ) เนื่องจากท่อเส้นที่ผ่าน flow meter เกิดการอุดตัน โอเปอร์เรเตอร์จึงทำการเปิด drain valve (2) ที่อยู่ทางด้านล่างเพื่อยืนยันว่ามีปัญหาการอุดตัน
ข้อความในบทความฉบับภาษาอังกฤษที่อธิบายเหตุการณ์นี้อ่านแล้วก็งง (ตามที่คัดลอกมาในรูปที่ ๔) เพราะดูเหมือนว่าระบบท่อจะมีปัญหาการอุดตัน (คิดว่าโอเปอร์เรเตอร์คงเห็นจากอัตราการไหลผ่าน flow meter ที่ลดลง) โอเปอร์เรเตอร์จึงทำการเปิด drain valve (2) ในขณะที่วาล์วทางด้านขาเข้า (1) นั้นยังคงเปิดอยู่ (ในขณะนี้เข้าใจว่าวาล์ว bypass (3) ตัว flow meter น่าจะปิดอยู่ โดยวาล์วด้านขาออก flow meter นั้นน่าจะยังคงเปิดอยู่ และตัว flow meter น่าจะมีโครงสร้างที่ทำหน้าที่ป้องกันการไหลย้อนกลับอยู่ในตัวมันเอง) การทำเช่นนี้น่าจะเป็นการทดสอบดูว่าตำแหน่งที่เกิดการอุดตันนั้นอยู่บริเวณไหน ถ้าอยู่ก่อนเข้า flow meter ก็จะเห็นของเหลวไหลออกมาได้น้อย แต่ถ้าอยู่หลัง flow meter ก็จะเห็นของเหลวออกไหลมาได้มาก
ข้อความภาษาอังกฤษของบทความเขียนว่า เมื่อเห็นเฮปเทนไหลออกมามาก โอเปอร์เรเตอร์จึงได้พยายามที่จะปิดวาล์วด้านขาเข้า (1) โดยที่ drain valve (2) เปิดอยู่ (ย่อหน้าบนในรูปที่ ๔ ตรงที่ขีดเส้นใต้สีน้ำเงิน และในย่อหน้าที่สองที่ขีดเส้นใต้สีแดง ตรงนี้ไม่เข้าใจว่าทำไมไม่ปิด drain valve (2) ที่เพิ่งจะเปิด) พอประโยคถัดไปบอกว่าแม้ว่าพยายามที่จะปิด drain valve (2) โดยเปิด block valve (1) (ย่อหน้าบนในรูปที่ ๔ ตรงที่ขีดเส้นใต้สีแดง ตรงนี้ก็ไม่เข้าใจว่าทำไมจึงกลับไปเปิด block valve (1) ใหม่อีก เพราะว่าการที่แม้ว่าจะไม่สามารถปิด block valve (1) ได้สนิท แต่มันก็น่าจะดีกว่ากลับไปเปิดมันใหม่) เฮปเทนที่รั่วไหลออกมาก็เกิดการระเบิดเสียก่อน
บทความกล่าวว่าตัว block valve (1) มีความเสียหาย (บทความไม่ได้บอกว่าความเสียหายนี้เกิดเมื่อใด คือเกิดก่อนหน้าหรือในขณะที่พยายามจะปิดวาล์ว) ทำให้ไม่สามารถปิดวาล์วได้เมื่อโอเปอร์เรเตอร์พยายามหมุนปิดวาล์ว แต่ไม่ยักกล่าวถึงเรื่องที่ว่า ทำไมโอเปอร์เรเตอร์จึงไม่พยายามปิด drain valve (2) ตั้งแต่แรก และของเหลวที่ไหลออกจาก drain valve นั้นระบายไปที่ไหน (มีระบบท่อรองรับหรือโอเปอร์เรเตอร์ต้องมีภาชนะมารองรับ)
ประเด็นหนึ่งที่น่านำมาลองคิดกันเล่น ๆ ก็คือ เมื่อพบว่าท่อด้านขาออกมีการอุดตันซึ่งเห็นได้จาก flow meter แสดงค่าอัตราการไหลที่ลดต่ำลงแม้ว่าจะเปิดวาวล์วเท่าเดิม เราจะระบุได้อย่างไรว่าการอุดตันนั้นน่าจะเกิดที่บริเวณไหน ทางด้านขาเข้าหรือขาออกของ flow meter
วิธีการหนึ่งที่คิดว่าน่าจะใช้ทดสอบได้ก็คือ เนื่องจากความดันด้านขาออกของปั๊มหอยโข่งมักจะลดลงเมื่ออัตราการไหลสูงขึ้น เมื่อท่อด้านขาออกเกิดการอุดตัน อัตราการไหลก็จะลดลง (อ่านได้จาก flow meter) และความดันด้านขาออกของปั๊มก็น่าจะสูงขึ้น (ที่ด้านขาออกของปั๊มควรมีเกจวัดความดันติดตั้งอยู่) ในกรณีที่การเปลี่ยนแปลงความดันกับอัตราการไหลนี้เห็นได้ชัด ถ้าลองเปิดวาล์ว bypass (3) ของสาย bypass ตัว flow meter แล้วเห็นความดันตกลงมาก ก็แสดงว่าบริเวณที่มีปัญหาอุดตันน่าจะอยู่ที่เส้นท่อที่ไหลผ่าน flow meter แต่ถ้าเปิดวาล์ว bypass (3) แล้วไม่เห็นการไหลดีขึ้น (ดูจากความดันด้านขาออกของปั๊มที่ไม่ได้ลดลงเท่าใดหรือไม่ลดลง) ก็แสดงว่าการอุดตันนั้นน่าจะเกิดที่เส้นท่อก่อนถึงจุดทางแยก
ในเหตุการณ์นี้ก็สงสัยอยู่เหมือนกันว่าโอเปอร์เรเตอร์กำลังทำการทดสอบแบบนี้อยู่หรือเปล่า โดยใช้การเปิด drain valve แล้วดูว่ามีของเหลวไหลออกมาแรงมาน้อยเท่าใด ถ้าไหลออกมาแรงก็แสดงว่าท่อด้านขาเข้าไม่อุดตัน ถ้าไหลออกมาไม่แรงก็แสดงว่าการอุดตันอยู่ทางด้านท่อขาเข้า เพราะถ้ามองเช่นนี้ก็จะอธิบายได้ว่าทำไมโอเปอร์เรเตอร์จึงทำการเปิด drain valve (2) ในขณะที่ block valve (1) ยังเปิดอยู่
รูปประกอบบทความ (รูปที่ ๓) น่าจะมีความผิดพลาดอยู่ คือเส้น bypass pump ที่มีวาล์ว bypass (3) อีกตัวติดนตั้งอยู่ คือเส้นนี้น่าจะเป็นเส้น return line มากกว่า คือทิศทางการไหลที่ถูกต้องควรต้องเป็นจากทางด้านขาออกของปั๊มวกกลับเข้ามาทางด้านขาเข้าของปั๊ม (ของเหลวมันควรต้องไหลจากด้านความดันสูงไปด้านความดันต่ำ) เส้นทางการไหลนี้มีความสำคัญเพราะถ้าหากท่อด้านขาออกเกิดการอุดตัน จะทำให้ไม่มีของเหลวไหลผ่านปั๊มในขณะที่ปั๊มทำงานอยู่ จะทำให้ปั๊มร้อนจัดจนเกิดปัญหาตามมาได้ การที่ท่อไหลย้อนกลับนี้อยู่จะช่วยให้มีของเหลวไหลผ่านปั๊มตลอดเวลา แม้ว่าท่อด้านขาออกนั้นจะเกิดการอุดตัน (และยังใช้เป็นท่อช่วยในการเริ่มเดินเครื่องปั๊มด้วย)
ไม่มีความคิดเห็น:
แสดงความคิดเห็น