ท่อน้ำสีเขียวเป็นท่อ PP ไม่ใช่ PVC MO Memoir : Wednesday 28 February 2567

พักหลัง ๆ facebook ชอบโฆษณาอะไรต่อมิอะไรมาให้ดู จะว่าไปมันก็อิงจากข้อมูลทางอินเทอร์เน็ตที่เราไปสืบค้นในแพลตฟอร์มหนึ่งว่าเราไปค้นหาความรู้เกี่ยวกับเรื่องอะไร แล้วมันก็มาโฆษณาให้เราเห็นในอีกแฟลตฟอร์มหนึ่ง ทั้ง ๆ ที่ทั้งสองแพลตฟอร์มนั้นเจ้าของเป็นคนละคนกัน ดังนั้นใครที่ยังคิดว่าโลกตะวันตก เสรีนิยม ประชาธิปไตย ไม่มีการดักฟังข้อมูลสิ่งที่เรากระทำนั้น ควรพิจารณาทบทวนใหม่ได้แล้ว

ช่วงก่อนหน้านี้ต้องทำการเปลี่ยนปั๊มน้ำที่บ้าน ก็เลยมีการค้นหาข้อมูลปั๊มน้ำ มันก็เลยมีโฆษณาท่อน้ำพ่วงมาให้ ตอนแรกก็ไม่ได้อ่านอะไร แต่พอเห็นบางหัวข้อลองเข้าไปอ่านดู ก็รู้สึกแปลก ๆ จนขอจับภาพหน้าจอมาเก็บไว้หน่อย

ท่อพีวีซี (PVC) ที่ย่อมาจาก Polyvinyl chloride เป็นท่อที่ราคาถูก จุดเด่นของท่อนี้คือต่อด้วย "กาว" ได้ คือไม่จำเป็นต้องมีเครื่องมือพิเศษใด ๆ ในการช่วยต่อท่อ แต่ท่อนี้ก็มีข้อเสียคือไม่ทนต่อแสงแดด (ทำให้ท่อกรอบได้ง่าย) และไม่เหมาะกับน้ำร้อน

 

ความแข็งเกร็งของท่อพีวีซีก็มีทั้งข้อดีข้อเสีย ข้อเสียจะเด่นชัดกับงานที่ท่ออาจมีการแอ่นตัวหรือโค้งงอ เช่นการเดินท่อประปาฝังดินหรือการเชื่อมต่อจากท่อประปาหลักมายังมิเตอร์หน้าบ้าน ในกรณีเช่นนี้ท่อที่มึความอ่อนจะเหมาะสมกว่า เช่นท่อพอลิเอทิลีน (PE) ที่ทำมาเป็นท่อสีดำ แต่มีแถบสีคาดตามความยาวเพื่อให้รู้ว่ามันเป็นท่ออะไร ถ้าเป็นสีฟ้าก็ท่อน้ำ ถ้าเป็นสีแดงก็ท่อร้อยสายไฟ

อีกตัวหนึ่งคือท่อพอลิโพรพิลีน (PP) ซึ่งในระหว่างกระบวนการพอลิเมอร์ไรซ์ถ้ามีการผสมโมโนเมอร์ตัวอื่นนอกเหนือจากโพรพิลีนเข้าไปด้วย (เพื่อปรับปรุงคุณสมบัติ) ก็จะมีคำว่าโคโมโนเมอร์ (comonomer) เพิ่มเติมเข้ามา ท่อน้ำที่ทำจากพอลิเมอร์ตัวนี้จะเป็นท่อ "สีเขียว"

ท่อ PE และ PP มันต่อด้วยการติดกาวไม่ได้ ต้องมีอุปกรณ์พิเศษในการเชื่อมต่อเพื่อให้ท่อมันหลอมเหลวติดกัน จุดนี้มันก็เลยเป็นข้อเสียถ้าหากต้องการดัดแปลงแก้ไขเพิ่มเติมระบบท่อเดิมถ้าหากวางท่อดังกล่าวในบ้าน เพราะคงหายากที่จะมีบ้านพักอาศัยหลังไหนที่ซื้ออุปกรณ์ต่อท่อเหล่านี้ไว้ติดบ้าน

รูปที่นำมาประกอบนำมาจากหน้าเว็บสามแห่ง แต่รูปท่อและข้อต่อในสองภาพหลังนั้นมันเป็นรูปเดียวกัน แต่มาจากคนละเว็บกัน สองภาพต่างกันที่ภาพเงาบนพื้นที่แตกต่างกัน ก็เลยไม่รู้ว่าต้นฉบับรูปนั้นมันอยู่ที่ไหน

แต่ที่แน่ ๆ คือ PVC กับ PP มันเป็นคนละตัวกัน

ปั๊มระเบิด เพราะไม่ได้เปิดวาล์ว (๓) MO Memoir : Monday 26 February 2567

เรื่องนี้เป็นเรื่องที่สามและเป็นเรื่องสุดท้ายในบทความเรื่อง "Case Histories of Pump Explosions while Running Isolated" เขียนโดย D.S. Giles และ P.N. Lodal ตีพิมพ์ในวารสาร Process Safety Progress, Vol, 20, No. 2 หน้า 152-156 เดือนมิถุนายน ค.ศ. 2001 โดยในกรณีนี้เป็นปั๊มคอนเดนเสต (condensate - ในที่นี้คือน้ำที่เกิดจากไอน้ำที่ควบแน่น)

ความหมายของคำว่า "condensate" ที่เป็นชื่อเรียกย่อ ๆ นี้ขึ้นอยู่กับว่าคุยกันเรื่องอะไร ถ้าเป็นเรื่องเกี่ยวกับไอน้ำก็จะหมายถึง steam condensate หรือไอน้ำที่ควบแน่นเป็นน้ำ ถ้าเป็นเรื่องการขุดเจาะแก๊สธรรมชาติก็จะหมายถึงไฮโดรคาร์บอนโมเลกุลใหญ่ที่ควบแน่นเป็นของเหลวได้ที่อุณหภูมิห้องและความดันบรรยากาศหรือ natural gas condensate ถ้าเป็นเรื่องการกลั่นก็จะหมายถึงไอที่ควบแน่นเป็นของเหลวที่เครื่องควบแน่น

รูปที่ ๑ ปั๊มคอนเดนเสตที่เสียหาย

น้ำที่จะเอาไปผลิตไอน้ำต้องผ่านการปรับสภาพด้วยการกำจัดแก๊สและไอออนต่าง ๆ ที่ละลายอยู่ออกก่อน ส่วนที่ว่าต้องกำจัดออกมากน้อยแค่ไหนก็ขึ้นอยู่กับการใช้งานและความดันของไอน้ำที่ต้องการผลิต ไอน้ำที่ควบแน่นเป็นของเหลว (ที่เรียกย่อ ๆ ว่าคอนเดนเสต) อาจถูกปล่อยทิ้ง รวบรวมเอาไปผลิตไอน้ำใหม่ หรือนำไปลดความดันเพื่อผลิตไอน้ำความดันต่ำ

คอนเดนเสตที่เกิดจากการควบแน่นไอน้ำความดันสูงจะเป็นของเหลวภายใต้ความดันที่สูง เมื่อนำคอนเดนเสตนี้ไปลดความดัน น้ำบางส่วนจะกลายเป็นไอน้ำความดันต่ำที่สามารถนำไปใช้ประโยชน์อย่างอื่นได้อีก

เหตุการณ์นี้เป็นเหตุการณ์ที่เกิดกับปั๊มคอนเดนเสตที่เป็นปั๊มหอยโข่งขนาดใหญ่ (อัตราการไหล 2,600 แกลลอนต่อนาที เฮด 250 ฟุต มอเตอร์ขนาด 75 แรงม้า) ที่พบว่าเกิดการระเบิดหลังระบบไอน้ำมีปัญหา หลังการระเบิดพบชิ้นส่วนตัวเรือนปั๊มหนัก 5 ปอนด์ (กว่า 2 กิโลกรัม) ปลิวไปไกลกว่า 400 ฟุต (ราว ๆ 120 เมตรหรือข้ามฟากสนามฟุตบอลตามแนวยาว) จากการตรวจสอบพบว่าวาล์วด้านขาเข้าและด้านขาออกของปั๊มนั้นปิดอยู่

รูปที่ ๒ ความเสียหายของตัวใบพัดและมอเตอร์

ปรกติปั๊มหอยโข่งจะมีวาล์วกันการไหลย้อนกลับอยู่ทางด้านขาออกโดยอยู่ระหว่างปั๊มกับวาล์วด้านขาออก วาล์วตัวนี้ป้องกันไม่ให้ของเหลวด้านความดันสูงไหลย้อนกลับเวลาปั๊มหยุดทำงาน เพราะจะทำให้ใบพัดปั๊มหมุนกลับทิศทางและอาจก่อให้เกิดความเสียหายได้ หรือถ้าทำการเริ่มเดินเครื่องปั๊มในขณะที่ใบพัดหมุนกลับทิศอยู่นั้น (ผลจากของเหลวความดันสูงที่รั่วไหลย้อนผ่านวาล์วกันการไหลย้อนกลับมาได้) ก็จะทำให้เกิดความเสียหายได้เช่นกัน แต่การป้องกันด้วยวาล์วกันการไหลย้อนกลับนั้นไม่ถือว่าเป็นมาตรการที่ไว้วางใจได้ เป็นเพียงแค่ให้เวลาสำหรับโอเปอร์เรเตอร์ที่จะต้องไปปิดวาล์วด้านขาออก

ในกรณีนี้เกิดเหตุการณ์ไฟฟ้าดับ โอเปอร์เรเตอร์จึงเข้าไปปิดวาล์วด้านขาเข้าและขาออกของปั๊ม (ด้วยเหตุผลที่กล่าวมาข้างต้น) โดยคิดว่าไฟฟ้าคงจะดับเป็นเวลานาน แต่เนื่องจากไฟฟ้าดับไม่นานจึงมีการกลับมาเดินเครื่องปั๊มใหม่อีกโดยที่ไม่ได้เปิดวาล์วด้านขาเข้าและขาออก คอนเดนเสตที่อยู่ในปั๊มจึงร้อนจนทำให้ปั๊มระเบิด

ในเหตุการณ์นี้มีบางประเด็นที่ต้องพิจารณา เรื่องแรกคือปรกติเวลาไฟฟ้าดับ ตัวอุปกรณ์จะหยุดทำงานและสวิตช์ควรไปอยู่ที่ตำแหน่งปิดเครื่องเพื่อที่เมื่อไฟฟ้ากลับคืนมาแล้วตัวอุปกรณ์จะไม่เริ่มทำงานด้วยตนเอง (ซึ่งจะเกิดขึ้นได้ถ้าสวิตช์ค้างอยู่ในตำแหน่งเปิดเครื่อง) ในเหตุการณ์นี้ปั๊มกลับมาทำงานเองหรือไม่ เรื่องที่สองก็คือถ้าหากเมื่อไฟฟ้ากลับมาแล้วและโอเปอร์เรเตอร์ต้องเข้าไปเริ่มเดินเครื่องปั๊มใหม่ ทำไมจึงไม่มีการตรวจสอบตำแหน่งวาล์วด้านขาเข้าและออกว่าอยู่ที่ตำแหน่งใด

แต่ไม่ว่าจะด้วยสาเหตุใดก็ตาม ที่แน่ ๆ ก็คือแม้แต่น้ำเปล่าธรรมดาที่ขังอยู่ในตัวปั๊ม ก็สามารถทำให้ปั๊มระเบืดได้

ปั๊มระเบิด เพราะไม่ได้เปิดวาล์ว (๒) MO Memoir : Sunday 25 February 2567

เรื่องที่นำมาเล่าในวันนี้เป็นเรื่องที่สองในบทความเรื่อง "Case Histories of Pump Explosions while Running Isolated" เขียนโดย D.S. Giles และ P.N. Lodal ตีพิมพ์ในวารสาร Process Safety Progress, Vol, 20, No. 2 หน้า 152-156 เดือนมิถุนายน ค.ศ. 2001 โดยเป็นเรื่องของปั๊มโซดาไฟ (Caustic soda หรือสารละลายโซเดียมไฮดรอกไซด์)

ปั๊มน้ำอัตโนมัติที่ใช้กันตามบ้านเป็นปั๊มขนาดเล็กที่ตัวปั๊มติดมากับตัวมอเตอร์ไฟฟ้า (เพลามอเตอร์กับเพลาหมุนใบพัดปั๊มเป็นเพลาเดียวกัน) ที่เคยเจอกับตัวนั้นปั๊มแบบนี้เวลาที่ของเหลวในปั๊มร้อน (pressure switch เสีย เลยทำให้ปั๊มไม่หยุดทำงานแม้ว่าจะไม่มีการเปิดใช้น้ำ) จะทำให้ตัวมอเตอร์ร้อนตามไปด้วย และปรกติตัวมอเตอร์ก็จะมี thermal switch อยู่ ดังนั้นพอมอเตอร์มีอุณหภูมิสูงเกิน มันก็จะหยุดทำงาน และจะไม่สามารถเริ่มการทำงานใหม่ได้จนกว่าตัวมอเตอร์จะเย็นลง

รูปที่ ๑ ภาพความเสียหายของปั๊ม

ปั๊มที่มีขนาดใหญ่ขึ้นมาจะมีตัวปั๊มและมอเตอร์แยกจากกัน ผู้ใช้สามารถเลือกยี่ห้อปั๊มที่ตัวเองต้องการแล้วมาจับคู่กับมอเตอร์ยี่ห้อที่ตัวเองต้องการ จากนั้นก็นำมาประกอบต่อเพลาใบพัดปั๊มเข้ากับเพลามอเตอร์ ดังนั้นเวลาที่ปั๊มร้อน (เช่นทำงานกับของเหลวที่ร้อน) มอเตอร์ก็ไม่จำเป็นต้องร้อนตาม

รูปที่ ๒ ความเสียหายของตัวใบพัด

เหตุการณ์ที่สองนี้เป็นกรณีของปั๊มสูบจ่ายสารละลายโซเดียมไฮดรอกไซด์ (NaOH) หรือสารละลายโซดาไฟของหน่วยผลิตแห่งหนึ่งที่ปิดการทำงานถาวร มีการปิดวาล์วด้านขาเข้าและขาออกของตัวปั๊ม แต่ไม่ได้ทำการระบายของเหลวที่ค้างอยู่ในปั๊มออก และไม่ได้มีการปลดการจ่ายกระแสไฟฟ้าที่จ่ายให้กับปั๊ม (ทำเพียงแค่ปิดสวิตช์เอาไว้)

เหตุการณ์เกิดขึ้นในช่วงบ่ายวันหนึ่งที่มีผู้รับเหมาต้องเข้าไปทำงานในอีกส่วนหนึ่งของโรงงาน และจำเป็นต้องมีการเปิดพัดลมระบายอากาศ สวิตช์ปิด-เปิดพัดลมระบายอากาศและสวิตช์ปิด-เปิดปั๊มสารละลายโซดาไฟอยู่เคียงข้างกัน (ตำแหน่งที่ตั้งสวิตช์อยู่ห่างจากปั๊มประมาณ 50 ฟุต) และมีลักษณะที่เหมือนกัน แม้ว่าจะมีป้ายระบุว่าสวิตช์ตัวไหนเป็นสวิตช์ของอุปกรณ์ใด แต่ป้ายดังกล่าวก็มีขนาดเล็ก (ในบทความบอกว่าต้องเข้าไปดูใกล้) และใช้วิธีการแกะสลักตัวอักษร (ตรงนี้บทความคงหมายถึงการกัดพื้นผิวโลหะให้เป็นตัวอักษร)

ปรากฏว่าผู้รับเหมาเปิดสวิตช์ผิด คือไปเปิดของปั๊มแทนที่จะเป็นของพัดลม หลังจากเปิดให้ปั๊มทำงานไม่นาน ก็เกิดการระเบิดที่ทำให้หน้าต่างที่อยู่ห่างออกไปถึง 200 ฟุต (ก็เกือบ 70 เมตร) สั่นสะเทือน ส่วนความเสียหายของปั๊มมากน้อยแค่ไหน ดูได้จากรูปที่นำมาจากบทความ

รูปที่ ๓ ความเสียหายบริเวณตัวปั๊มและมอเตอร์

ในกรณีนี้ของเหลวที่อยู่ในปั๊มเป็นของเหลวที่ไม่ติดไฟที่อุณหภูมิห้อง (จุดเดือดเกิน 100ºC เพราะเป็นสารละลายในน้ำ) แต่เวลาที่มันร้อนจัดอันเป็นผลจากการปั่นกวนของใบพัด (มอเตอร์ทำงานที่ความเร็วรอบ 1,750 rmp) มันก็สามารถทำให้เกิดแรงดันที่ทำให้เกิดความเสียหายอย่างรุนแรงได้ ในเหตุการณ์นี้เนื่องจากไม่มีใครทำงานอยู่ในบริเวณดังกล่าว จึงไม่มีผู้ใดได้รับบาดเจ็บ

ปั๊มระเบิด เพราะไม่ได้เปิดวาล์ว (๑) MO Memoir : Thursday 22 February 2567

เรื่องที่นำมาเล่าในวันนี้นำมาจากบทความเรื่อง "Case Histories of Pump Explosions while Running Isolated" เขียนโดย D.S. Giles และ P.N. Lodal ตีพิมพ์ในวารสาร Process Safety Progress, Vol, 20, No. 2 หน้า 152-156 เดือนมิถุนายน ค.ศ. 2001 ที่มีอยู่ด้วยกัน 3 เรื่อง โดยเรื่องแรกเป็นกรณีของปั๊มดูดตะกอน (Sludge pump)

เราปั๊มใช้ในการส่งลำเลียงของเหลว และปั๊มที่เราพบเห็นกันมากที่สุดคือ centrifugal pump หรือที่เรียกกันว่าปั๊มหอยโข่ง ปั๊มแบบนี้ถ้าให้ทำงานโดยไม่มีของเหลวไหลเข้า ปั๊มก็จะร้อนจนเกิดความเสียหายได้เพราะมันใช้ของเหลวที่ไหลเข้านั้นในการระบายความร้อน (และบางทีอาจรวมไปถึงการหล่อลื่นชิ้นส่วนที่เสียดสีกัน) ในทางกลับกันถ้าให้ปั๊มทำงานโดยที่ของเหลวไม่สามารถไหลออกไปได้หรือไหลออกได้น้อยเกินไปต่อเนื่องเป็นเวลานาน (เช่นวาล์วด้านขาออกปิดอยู่) ปั๊มก็จะร้อนจัดได้เช่นกัน

ปรกติสำหรับปั๊มหอยโข่งทั่วไปนั้น ก่อนเริ่มเดินเครื่องปั๊มจะต้องเติมของเหลวให้เต็มตัวปั๊มก่อน (โดยเฉพาะกรณีที่ปั๊มนั้นติดตั้งสูงกว่าระดับผิวของเหลว (เช่นการสูบน้ำขึ้นจากที่ต่ำ) เพราะปั๊มหอยโข่งไม่สามารถทำสุญญากาศได้มากพอที่จะดึงของเหลวเข้าสู่ตัวปั๊มได้ มียกเว้นก็พวกที่เป็น self priming เช่นที่ทางหน่วยงานใช้ในการสูบน้ำจากท่อระบายน้ำเพื่อระบายน้ำออกจากถนนหลังฝนตกและน้ำท่วม) ถ้ามีวาล์วด้านขาเข้าก็ต้องเปิดวาล์วด้านขาเข้าให้เต็มที่ ส่วนวาล์วด้านขาออกนั้นอาจจะ ปิดสนิท หรือเปิดบางส่วน ตรงนี้ขึ้นอยู่กับปัจจัยอื่นอีก เช่นอุณหภูมิของเหลวนั้นสูงหรือไม่ จากนั้นจึงเริ่มเดินเครื่องปั๊มแล้วค่อยมาเปิดวาล์วด้านขาออกให้เต็มที่

รูปที่ ๑ (ซ้าย) ที่เห็นคือตัวปั๊มหลัก ตัวปั๊มสำรองอยู่ทางด้านบนของรูปที่มีลูกศรีสีขาวชี้ (ขวา) ภาพระยะใกล้ของส่วนตัวเรือนปั๊มที่ได้รับความเสียหาย

ปั๊มที่เกิดเหตุเป็นปั๊มใช้สูบของเหลวออกทางด้านล่างของหอกลั่นที่ประกอบด้วยกรดอินทรีย์และของแข็ง (ตะกอนหรือ sludge) ที่เกิดจากการสลายตัว มีการติดตั้งปั๊ม 2 ตัวคู่ขนานกันโดยตัวหนึ่งเป็นตัวทำงานหลักและอีกตัวเป็นตัวสำรอง ปั๊มสามารถสร้างความดันด้านขาออกได้ 140 psi (ปอนด์ต่อตารางนิ้ว) ที่ความเร็วรอบการหมุน 3,500 rpm (รอบต่อนาที) สาเหตุที่ใช้ปั๊มสร้างความดันได้สูงขนาดนี้ก็เพราะของเหลวนั้นมีความหนืดสูง ปั๊มไม่ได้ทำงานต่อเนื่องเนื่องจากปริมาณที่ต้องสูบมีไม่มากและก้นหอกลั่นนั้นสามารถรองรับตะกอนได้นานหลายชั่วโมงโดยไม่ต้องสูบออก)

มอเตอร์ไฟฟ้าที่ใช้กันมากสุดคือมอเตอร์เหนี่ยวนำ (induction motor) ความเร็วรอบการหมุนของมอเตอร์ชนิดนี้ขึ้นอยู่กับ ความถี่กระแสไฟฟ้า (ที่ใช้กันก็มี 50 หรือ 60 Hz), จำนวนขั้วของมอเตอร์ (pole) ซึ่งเราสามารถประมาณค่าความเร็วในการหมุนได้จากสูตร 120f/p เมื่อ f คือความถี่และ p คือจำนวนขั้ว ความเร็วที่คำนวณได้จากสูตรนี้เรียกว่าความเร็วซิงโครนัส (synchronous speed) สำหรับมอเตอร์เหนี่ยวนำความเร็วรอบการหมุนที่แท้จริงจะต่ำกว่าความเร็วซิงโครนัสนี้อยู่เล็กน้อย ในกรณีนี้คาดการณ์ได้ว่ามอเตอร์ที่ใช้ควรจะมี 2 ขั้วและใช้กับไฟฟ้าระบบ 60 Hz

ในวันที่เกิดเหตุนั้นปั๊มหลักกำลังทำงานอยู่ และปั๊มสำรองถูกเดินเครื่องจากตำแหน่งที่อยู่ห่างออกไป (เปิด-ปิดได้จากห้องควบคุมที่อยู่อีกที่หนึ่งที่อยู่ห่างออกไป) โดยไม่ได้มีการตรวจสอบว่าวาล์วต่าง ๆ อยู่ในตำแหน่งที่ถูกต้องหรือไม่ หลังจากปั๊มสำรองทำงานไปได้ระยะหนึ่งก็เกิดการระเบิด ส่งเสียงได้ยินในระยะหลายร้อยฟุต พบชิ้นส่วนปั๊มกระเด็นห่างออกมา 35 ฟุต เนื่องจากไม่มีโอเปอร์เรเตอร์อยู่ในบริเวณดังกล่าวจึงไม่มีผู้ได้รับบาดเจ็บ

การสอบสวนและการวิเคราะห์พบว่า ปั๊มได้ทำงานโดยที่วาล์วด้านขาออกปิดอยู่นานเป็นระยะเวลาหนึ่ง ทำให้อุณหภูมิของเหลวในปั๊มเพิ่มจาก 60ºC จนถึงประมาณ230ºC ทำให้ความดันไอของของเหลวเพิ่มสูงกว่า 210 psig (ปอนด์ต่อตารางนิ้วเกจ) การวิเคราะห์ทางกลของชิ้นส่วนปั๊มและสลักเกลียวพบว่าชิ้นส่วนดังกล่าวจะเกิดความเสียหายที่ความดันในช่วง 200-225 psig ซึ่งตรงกับผลการวิเคราะห์อุณหภูมิ และเมื่อตรวจสอบรูปแบบความเสียหายของเข็มชี้บอกความดันของตัวเกจวัดความดัน (ที่ทำงานในช่วงความดัน 0-150 psig) พบว่ารูปแบบความเสียหายดังกล่าวจะเกิดที่ความดันประมาณ 200 psig

ทำไมความแรงของปั๊มหอยโข่งจึงใช้หน่วยเป็นเฮด ไม่ใช้เป็นความดัน MO Memoir : Saturday 17 February 2567

ปั๊มมันมีด้านให้ของเหลวไหลเข้าและด้านให้ของเหลวไหลออก

ด้านให้ของเหลวไหลเข้าคือด้านดูด (suction) ด้านให้ของเหลวไหลออกคือด้านส่ง (discharge)

ความแรงของปั๊มที่พูดกันคือด้านส่ง

ถ้าเป็นปั๊มชนิด positive displacement ที่ความเร็วรอบการทำงานคงที่ อัตราการไหลก็จะคงที่ ไม่ว่าความดันด้านขาออกจะเป็นเท่าใด (ตราบเท่าที่มันยังทนความดันได้โดยไม่พัง)

ถ้าเป็นปั๊มชนิด centrifugal ความแรงด้านขาออกจะบอกเป็น ความสูงของลำของเหลวที่ปั๊มสามารถส่งขึ้นไปได้ (หน่วยเป็นระยะทาง) ที่เรียกว่า "head" (เฮด) กับอัตราการไหล โดยที่แม้ว่าความเร็วรอบการทำงานคงที่ อัตราการไหลจะเพิ่มขึ้นถ้าความต้านทานการไหลด้านขาออกลดลง

ปั๊มหอยโข่ง (centrifugal pump) ทำงานด้วยการเปลี่ยนแปลงพลังงานจลน์ของของเหลวที่ถูกเหวี่ยงออกไปจากใบพัด (velocity head) ให้กลายเป็นความดัน (pressure head) ที่ความเร็วรอบการหมุนคงที่ มวลของเหลวที่ถูกใบพัดเหวี่ยงออกไปก็จะคงที่ ไม่ขึ้นกับความหนาแน่นของของเหลว พลังงานจลน์ของของเหลวที่ใบพัดเหวี่ยงออกไปคือ (1/2)mv²

ส่วนของเหลวที่ถูกเหวี่ยงออกไปจากใบพัดนั้นจะออกไปพันต้วปั๊มได้มากน้อยเท่าใดก็ขึ้นอยู่กับความต้านทานด้านขาออก ถ้าความต้านทานด้านขาออกต่ำ มันก็ออกไปได้มาก ถ้าความต้านทานด้านขาออกสูง มันก็ออกไปได้น้อย ถ้าความต้านทานด้านขาออกสูงเกินกว่าพลังงานจลน์ที่ใบพัดผลิตให้ (เช่นระดับความดันด้านขาออกสูงเกินไป หรือวาล์วด้านขาออกปิดอยู่) ของเหลวที่ถูกใบพัดเหวี่ยงก็ออกไปไม่ได้ มันก็ไหลวนอยู่ในตัวปั๊ม พลังงานจลน์ที่ของเหลวรับเข้าไปก็กลายเป็นพลังงานความร้อนแทน ซึ่งถ้าสะสมมากเกินไปก็จะทำให้ของเหลวในปั๊มเดือดได้ (ถ้าเป็นปั๊มน้ำตามบ้านก็จะทำให้มอเตอร์ร้อนจัดจนหยุดทำงานได้)

เมื่อสัปดาห์ที่ผ่านมา เห็นการส่งต่อข้อความหนึ่งดังที่นำมาแสดงข้างล่าง

"ทำไมความแรงปั๊มถึงใช้หน่วยเป็น เมตร แทนที่จะใช้หน่วยความดัน ???

หน่วยความยาวเมตร (meters) ถูกใช้ในการบอกถึงความสามารถในการดูดน้ำขึ้นมาได้ที่สูงขนาดเท่าไหร่

คิดเหมือนว่าถ้าปั๊มสามารถสร้างแรงดันให้น้ำไหลสูงขึ้นจากพื้นที่ต่ำ ๆ ให้สูงขึ้น

เราก็จะบอกว่าปั๊มนั้นมีความสามารถในการดูดน้ำได้หน่วยเมตร (meters) ตามความสูงที่น้ำต้องการขึ้นไปได้นั่นเอง

ที่สำคัญมันทำให้คนทั่วไปนึกภาพออกได้ง่ายด้วย

ถ้าพูดว่าปั๊มนี้มีแรง 0.5 barg คนทั่วไปก็คงนึกภาพไม่ออกว่าแรงประมาณไหน

แต่ถ้าเราบอกปั๊มแรง 5 เมตร ทุกคนก็จะเห็นภาพเดียวกันคือปั๊มสามารถดันน้ำได้สูง 5 เมตร"

ความสามารถของปั๊มเราบอกกันด้วยความสามารถด้าน "ส่ง" ของปั๊ม ความหมายของการ "ส่งขึ้นที่สูง" กับ "ดูดขึ้นที่สูง" นั้นไม่เหมือนกัน

"การส่งขึ้นที่สูง" คือปั๊มอยู่ที่ระดับต่ำกว่า และส่งของเหลวไปยังระดับที่สูงกว่า

"การดูดขึ้นที่สูง" คือการที่ปั๊มอยู่ที่ระดับที่สูงกว่าระดับของเหลว และดูดของเหลวขึ้นมาจากระดับที่ต่ำกว่า

 

จริงอยู่ที่ว่าในทางวิศวกรรม เรามีการใช้ความสูงของลำของเหลว เช่น in. H₂O (นิ้วน้ำ), cm H₂O เซนติเมตรน้ำ), mm Hg (มิลลิเมตรปรอท) เป็นตัวบ่งบอกขนาดความดัน แต่ก็มักใช้กับระดับความดันที่สูงกว่าหรือต่ำกว่าบรรยากาศไม่มาก (เช่นความสามารถในการรับความดันที่สูงกว่าหรือต่ำกว่าบรรยากาศของ Tank, การควบคุมความดันในห้องปฏิบัติการให้สูงกว่าหรือต่ำกว่าความดันบรรยากาศเล็กน้อย) เพื่อให้ตัวเลขมันกลม ๆ (คือไม่มีจุดทศนิยม) ที่มีขนาดไม่ใหญ่และไม่เล็กเกินไป

แต่ในกรณีของปั๊มหอยโข่งที่บอกความสามารถในการส่งของเหลวด้านขาออกด้วยความสูงของลำของเหลว (ที่เรียกว่า Head หรือ เฮด) นั้น มันมีเหตุผลที่แตกต่างออกไป

สำหรับปั๊มหอยโข่งตัวหนึ่งนั้น ความสูงที่ปั๊มสามารถส่งของเหลวขึ้นไปได้จะไม่ขึ้นกับความหนาแน่นของของเหลวนั้น คือไม่ว่าของเหลวจะมีความหนาแน่นมากน้อยเท่าใด มันก็ส่งขึ้นไปได้สูงเท่ากัน (ดูคำอธิบายในรูปข้างบนประกอบ) เช่นปั๊มตัวหนึ่งมีเฮดสูงสุด 50 เมตร เมื่อนำมาใช้ส่งของเหลวมีค่า specific gravity (sp. gr.) 0.7, 1.0 หรือ 1.2 มันก็ส่งของเหลวเหล่านี้ขึ้นไปได้สูงแค่ 50 เมตรเท่ากันหมด แต่ความดันด้านขาออกของปั๊มจะเป็น 3.5, 5 และ 6 kg/cm² ตามความหนาแน่นของของเหลวที่เพิ่มขึ้น

ดังนั้นการบอกความแรงด้วยความดันด้านขาออกจึงอาจทำให้เข้าใจความแรงของปั๊มคลาดเคลื่อน ถ้าของเหลวที่ใช้ในการแปลงหน่วยเฮดเป็นความดันนั้นมีความหนาแน่นแตกต่างจากของเหลวที่ใช้งานจริง เขาจึงบอกความสามารถของปั๊มในรูป Head (เฮด) คือบอกให้รู้ว่าปั๊มตัวนั้นสามารถส่งของเหลวขึ้นไปได้สูงเท่าใด (หน่วยเป็นระยะทาง) แทน

การส่งของเหลวจากระบบความดันต่ำไปยังระบบความดันสูง (แม้ว่าระบบทั้งสองจะอยู่ที่ระดับความสูงเดียวกันจากพื้น) จึงต้องแปลงค่าเฮดของปั๊มให้กลายเป็นความดันด้วยความหนาแน่นของของเหลวที่ต้องการส่ง จึงจะรู้ว่าปั๊มตัวนั้นสามารถที่จะทำการส่งของเหลวนั้นได้หรือไม่ อย่างเช่นจากตัวอย่างข้างบน ที่เป็นกรณีของปั๊มที่มีเฮดสูงสุด 50 เมตร ถ้าต้องการส่งของเหลวจากความดันบรรยากาศเข้าไปในถังที่มีความดันภายใน 4 kg/cm² จะเห็นว่าถ้าของเหลวมีความหนาแน่นต่ำถึงระดับหนึ่ง ความดันด้านขาออกที่ปั๊มสร้างได้จะไม่เพียงพอที่จะดันของเหลวเข้าไปในถัง

แอปที่เหมาะกับมือถือหน้าจอ 24 นิ้ว MO Memoir : Thursday 15 February 2567

เรื่องมันเริ่มจากเมื่อทางมหาวิทยาลัยอยากให้บุคลากร หันมาใช้แอปที่ทางมหาวิทยาลัยพัฒนาขึ้นมา ซึ่งผมเองก็จำเป็นต้องมาใช้เมื่อต้องลงทะเบียนตรวจสุขภาพประจำปี

โทรศัพท์ที่ผมใช้หน้าจอ 6.5 นิ้ว ความละเอียด 2 ล้านพิกเซล พอโหลดแอปมาเสร็จก็ลงมือเปิดใช้งาน ก็ได้รูปหน้าจอดังแสดงในภาพล่างซ้าย ซึ่งเป็นภาพจับหน้าจอโทรศัพท์และนำมาทำให้ขนาดเท่ากับจอโทรศัพท์

อ่านออกไหมครับว่าเขาเขียนอะไรไว้บ้าง จะขยายขนาดรูปให้มันใหญ่ขึ้นก็ไม่ได้

พอควานหาได้ว่าควรต้องไปยังหน้าไหนต่อ ก็ไปเจอปัญหาหาที่หน้าจอในรูปล่างซ้าย กดปุ่ม "ตกลง" เท่าไรมันก็ไม่ไปต่อสักที จนต้องไปถามเจ้าหน้าที่ว่าต้องทำอย่างไร เขาก็บอกว่าตอนเขาใช้ครั้งแรกก็เจอปัญหาแบบนี้เหมือนกัน

หาเจอไหมครับ " วงกลมสีขาวบนพื้นสีเทาอ่อน "

หน้าจอโทรศัพท์มันก็เล็กอยู่แล้ว แถมมาออกแบบให้ตัวหนังสือมีขนาดเล็กและขยายไม่ได้ แถมใช้สีตัวอักษรที่กลมกลืนกับพื้นหลังอีก ไม่รู้ว่าคนออกแบบและอนุญาตให้ใช้นั้นเขาคิดอย่างไร

การถอดหน้าแปลน (๒) MO Memoir : Tuesday 13 February 2567

เมื่อประมาณเกือบสองปีที่แล้ว ได้นั่งคุยกับพี่ที่เป็นช่างเทคนิคด้านไฟฟ้าอิเล็กทรอนิกส์ท่านหนึ่ง พี่เขาบอกว่าเกษียณแล้วอยากจะเขียนสิ่งที่ได้เรียนรู้มาทิ้งไว้ให้คนรุ่นหลังได้อ่าน แต่ไม่รู้ว่าจะเขียนอะไรดี ผมก็เลยเสนอพี่เขาไปว่า ให้ลองเขียนเรื่องง่าย ๆ ที่เป็นเทคนิคในการทำงาน ที่พี่รู้ว่ามันควรต้องทำและคิดว่าคนอื่นเขาก็รู้เหมือนกัน แต่เอาเข้าจริงมันอาจไม่มีการเขียนเอาไว้ (หรือมีเขียนไว้แต่แพร่หลายในวงจำกัด)

แล้วผมก็ยกตัวอย่างเรื่องการใช้มัลติมิเตอร์ ที่ก่อนอื่นต้องตรวจสอบว่ามันทำงานได้ปรกติหรือไม่ (คือมันจะมีถ่านไฟฉาย 9V อยู่ข้างใน) ด้วยการตั้งให้มันวัดค่าความต้านทาน แล้วเอาขาทั้งสองข้างของมัลติมิเตอร์มาแตะกัน เพื่อดูว่ามันวัดได้ 0 โอห์ม (หรือเกือบ 0) หรือไม่ ผมก็บอกว่าเรื่องแบบนี้แหละ ที่คนทำงานนั้นรู้กันด้วยการบอกต่อ ๆ กันมา แต่การสอนแบบนี้มันจะมีปัญหาได้ในระยะยาวถ้าไม่มีบันทึกเอาไว้ เพราะมันอาจสูญหายไปได้เมื่อไม่มีคนเรียนต่อ หรือคนรู้ลืมสอนและย้ำให้ผู้เรียนต้องปฏิบัติให้เป็นนิสัย

รูปที่ ๑ อุบัติเหตุช่างซ่อมบำรุงสองรายเสียชีวิตเนื่องจากแก๊สรั่วออกจากท่อและลุกติดไฟ เนื่องจากไม่ได้มีการระบายสิ่งที่ตกค้างอยู่ในท่อก่อนที่จะทำการถอด bolt ออกจากหน้าแปลนเกือบทุกตัว ทำให้ความดันข้างในดันให้หน้าแปลนแยกออกกว้างและสารข้างในรั่วไหลออกมาในปริมาณมากได้อย่างรวดเร็ว คำว่า LPG-type material นี้ไม่ได้จำกัดที่แก๊สหุงต้ม แต่เป็นสารใด ๆ ก็ได้ที่เป็นของเหลวภายใต้ความดัน (เช่นของเหลวจุดเดือดสูงกว่าอุณหภูมิห้อง แต่เป็นของเหลวที่อุณหภูมิสูงกว่าจุดเดือดปรกติได้เนื่องจากในระบบมีความดันที่สูง) เมื่อรั่วไหลออกสู่ความดันบรรยากาศก็จะระเหยกลายเป็นไอเหมิอนแก๊สหุงต้มรั่วไหลออกมา

เรื่องที่นำมาเล่าในวันนี้นำมาจากเอกสาร BP Process Safety เรื่อง "Hazards of Trapped Pressure and Vacuum" ที่เป็นเอกสารในชุด A collection of booklets describing hazards and how to manage them ที่จัดพิมพ์โดย Institution of Chemical Engineers (ICheE) ประเทศอังกฤษ เป็นเรื่องเกี่ยวกับอันตรายจากความดันที่ค้างอยู่ในระบบและสุญญากาศที่เกิดในระบบ เอกสารฉบับนี้ยาวเกือบ ๑๐๐ หน้า แต่วันนี้ขอเลือกมาเฉพาะการถอดหน้าแปลน

เรื่องการถอดหน้าแปลนนี้เคยเล่าไว้เมื่อเกือบ ๑๐ ปีที่แล้ว (MO Memoir ฉบับวันอาทิตย์ที่ ๑๔ ธันวาคม ๒๕๕๗ เรื่อง "การถอดหน้าแปลน") แต่ตอนนั้นเป็นการเล่าให้ฟังว่ารุ่นพี่นั้นเล่าอะไรให้ฟัง แต่สำหรับวันนี้มีเอกสารอ้างอิงที่บริษัท BP (British Petroleum) ของอังกฤษจัดทำและทางสมาคมวิชาชีพวิศวกรรมเคมีเห็นชอบและพิมพ์เผยแพร่

สิ่งที่ในส่วนบทนำของเอกสารนี้กล่าวไว้พอสรุปได้ว่า วิธีการที่นำเสนอนั้นเป็นเพียงแค่หลักการและ/หรือข้อเสนอแนะ ที่ควรต้องมีการปรับให้เข้ากับสภาพการทำงานจริงของแต่ละกระบวนการ

รูปที่ ๒ รูปแนะนำวิธีการถอดหน้าแปลนที่ถูกต้อง

รูปที่ ๒ เป็นคำแนะนำวิธีการถอดหน้าแปลนที่ถูกต้องโดยนำมาจากหน้าที่ ๑๗ ของเอกสารที่นำมาเล่าให้ฟัง แต่ก่อนอื่นลองมาทำความเข้าใจคำศัพท์บางคำดูก่อน

คำว่า "Break" ถ้าเป็นคำนามที่คนไทยออกเสียงว่า "เบรค" ก็หมายถึงห้ามล้อรถ ถ้าเป็นคำกิริยาเราก็มักจะชินกับความหมายว่า "หยุด" หรือ "ทำให้เสียหาย" แต่คำว่า "breaking a flange" ในที่นี้ไม่ได้หมายถึงการทำให้หน้าแปลนเสียหาย แต่หมายถึงการถอดหน้าแปลน ทำนองเดียวกันคำว่า "Crack" ที่เราจะชินกับความหมายว่าแตก แต่คำว่า "cracking a valve" ไม่ได้หมายความว่าทำให้วาล์วแตกเสียหาย แต่หมายถึงการเปิดวาล์ว "เพียงเล็กน้อย" ทีนี้ก็ต้องไปตีความให้เป็นรูปธรรมกันอีกว่าเปิด "เพียงเล็กน้อย" คือเปิดแค่ไหน จากประสบการณ์ที่เคยมีกับท่อไอน้ำที่ต้องเปิดไอน้ำเข้าระบบท่อที่เย็น จะเปิดวาล์วเพียงแค่รู้สึกว่ามีไอน้ำไหลผ่านวาล์วแล้ว (มีเสียงดังจากตัววาล์ว) ก็จะหยุดการเปิด รอให้ท่ออุ่นขึ้นจนไม่มีเสียง water hammer ก็ค่อยเปิดเพิ่มขึ้นทีละน้อยเป็นขั้น ๆ

คำว่า "Slacken" คือการคลายหรือทำให้หลวม มีความหมายเดียวกับ "Loosen" คำว่า "slacken a bolt" ก็คือการคลายน็อตนั่นเอง

คำว่า "Bolt" ก็คือน็อตตัวผู้ ส่วนน็อตตัวเมียก็คือ "Nut" (ที่แปลว่าถั่วก็ได้) แต่คนไทยจะเรียกรวมว่า "น็อต" ยกเว้นเวลาต้องการระบุว่าเป็นชิ้นส่วนไหน ก็จะบอกว่าเป็นตัวผู้หรือตัวเมีย

คำว่า "Fox wedge" ก็คือลิ่ม คือชิ้นส่วนที่มีลักษณะเป็นแท่งสามเหลี่ยมยาว ใช้สำหรับอัดแทรกเข้าไประหว่างพื้นผิวสองพื้นผิวที่ประกบกันอยู่ เพื่อให้สองพื้นผิวนั้นแยกออกจากกัน

ที่นี้ก็มาดูคำบรรยายในรูปที่ ๒ แม้ว่าในรูปนี้จะเป็นหน้าแปลนที่มีน็อตยึดเพียง 4 ตัว แต่ก็แสดงให้เห็นหลักการทำงานที่สามารถนำไปใช้กับหน้าแปลนที่มีขนาดใหญ่กว่านี้ได้

ขอเริ่มจากการเตรียมตัวก่อน

A - สวมเสื้อผ้าและอุปกรณ์ป้องกันที่เหมาะสม

B - มีภาชนะรองรับของเหลวที่อาจมีการรั่วไหลออกมา (แม้ว่าเป็นท่อแก๊สก็ควรต้องระวังเช่นกัน เพราะอาจมีของเหลวค้างอยู่ในท่อก็ได้)

C - จุดที่จะทำการถอดหน้าแปลนนั้นต้องมีการรองรับที่เหมาะสม คือต้องรองรับน้ำหนักของท่อที่จะถอดได้

ต่อไปเป็นขั้นตอนการถอดหน้าแปลน

1 - ให้คลายน็อตตัวที่อยู่ห่างทีสุดก่อน จากรูปคือการคลายน็อตตัวที่อยู่ฟากตรงข้าม ซึ่งถ้าเป็นท่อขนาดเล็กก็คงจะพอทำได้อยู่ แต่ถ้าเป็นท่อขนาดใหญ่มากก็คงจะทำแบบนี้ไม่ได้ เหตุผลที่ให้ทำอย่างนี้ก็คือถ้ามีการรั่วไหลพุ่งออกมา จะได้พุ่งออกไปจากตัวผู้ทำงาน

2 - คลายน็อตตัวที่สองที่อยู่ข้างตัวแรกทางด้านบน ในกรณีของหน้าแปลนในรูปที่มีน็อตแค่ 4 ตัว การคลายน็อตสองตัวที่อยู่เคียงกันก็เรียกว่าคลายน็อตไปถึง 50% ของจำนวนน็อตทั้งหมดที่ยึดหน้าแปลนอยู่ แต่ถ้าหน้าแปลนใช้น็อตมากกว่านี้ก็คงต้องมีการคลายน็อตเพิ่มขึ้น (แต่ก็ยังคงอยู่ในอีกฝั่งของผู้ทำงาน) เพื่อที่จะทำการง้างหน้าแปลนได้

3 - สอดลิ่มเข้าไปเพื่อง้างหน้าแปลน นี่คงเป็นเหตุผลว่าทำไมต้องคลายน็อตทางด้านครึ่งบนก่อน เพื่อที่จะได้ทำการสอดลิ่มและตอกอัดเพื่อง้างหน้าแปลนได้ง่าย และถ้าในท่อนั้นมีทั้งแก๊สและของเหลวค้างอยู่ ก็จะมีแต่แก๊สรั่วออกมาโดยไม่มีของเหลวฉีดพ่นออกมา

4 - คลายน็อตตัวที่สามที่อยู่ทางด้านล่างเพื่อระบายของเหลวที่อาจตกค้างอยู่ บทความไม่ได้กล่าวเพิ่มเติมอะไรไว้อีก แต่ดูแล้วน่าจะกระทำก็ต่อเมื่อในท่อไม่มีความดันแก๊สเหลืออยู่แล้ว เพราะไม่เช่นนั้นจะแทนที่ของเหลวจะไหลหยดออกมาก็จะกลายเป็นฉีดพุ่งออกมาแทน

5 - ไม่ควรทำการคลายน็อตตัวสุดท้ายก่อนที่จะทำการใช้ลิ่มง้างหน้าแปลนและทำการระบายของเหลวและแก๊สในท่อออกหมดแล้ว

การ "คลายน็อต" ในที่นี้ไม่ได้หมายถึงให้ถอดน็อตตัวเมืยออกมาเลย แค่หมุนให้มันเลื่อนถอยหลังออกมา ที่ต้องทำเช่นนี้ก็เพราะถ้าพบว่าในท่อยังมีความดันสูงอยู่ (เช่นมีปัญหาเรื่องการปิดแยกระบบ) ก็จะได้ขันกลับคืนเข้าไปได้ และในกรณีของหน้าแปลนตาบอดหรือ blind flange จะช่วยป้องกันไม่ให้ตัวหน้าแปลนปลิวออกมาเนื่องจากความดันของแก๊ส (เพราะยังมีน็อตคอยรับแรงอยู่ครบทุกตัว) ที่สามารถทำให้ผู้โดยกระแทกเสียชีวิตได้

ผมเขียนเรื่องการถอดหน้าแปลนที่มีน็อตยึดเพียงแค่ 4 ตัวไปแล้ว ทีนี้ก็ได้แต่รอว่าเมื่อใดจะมีผู้ที่มีประสบการณ์การถอดหน้าแปลนท่อขนาดใหญ่ (เช่น 20 นิ้วขึ้นไป) มาแบ่งปันประสบการณ์ให้ฟังบ้างว่าควรต้องทำอย่างไร

เพลิงไหม้และการระเบิดที่ Steam Cracker Unit, Czech Republic 2558 (2015) ตอนที่ ๓ การวิเคราะห์สาเหตุ MO Memoir : Monday 5 February 2567

วันที่ ๑๒ เมษายน ปีค.ศ. ๑๘๓๑ (พ.ศ. ๒๓๗๔ หรือช่วงรัชกาลที่ ๓ ของไทย) ระหว่างที่ทหารอังกฤษ ๗๔ เดินเป็นจังหวะพร้อมกันข้ามสะพาน Broughton Suspension Bridge ซึ่งเป็นสะพานแขวนชนิด Iron chain suspension bridge มีความรู้สึกว่าสะพานสั่นตามจังหวะการเดินที่ทำให้รู้สึกสนุก ก็เลยย้ำจังหวะการเดินเข้าไปอีก ผลก็คือสะพานดังกล่าวพังลงมา แม้ว่าเหตุการณ์ครั้งนั้นจะไม่มีผู้เสียชีวิต แต่จากนั้นมาเวลากองทหารเดินข้ามสะพานแขวนก็มีคำสั่งให้ต้องเดินแบบ "Break step" คือห้ามเดินเข้าจังหวะกัน

แต่เหตุการณ์ที่ขึ้นชื่อและเป็นที่รู้จักกันแพร่หลายกว่าน่าจะเป็นกรณีของสะพานแชวน Tacoma ที่พังลงเพราะลมที่พัดผ่านนั้นทำให้จังหวะการแกว่งของสะพานตรงกับความถี่การสั่นตามธรรมชาติของสะพาน การแกว่งก็เลยรุนแรงขึ้นจนทำให้สะพานพังลงมาในวันที่ ๑ กรกฎาคม ปีค.ศ. ๑๙๔๐ (พ.ศ. ๒๔๘๓) เหตุการณ์ช่วงที่สะพานพังลงมามีการบันทึกภาพยนต์ไว้ จึงทำให้เป็นที่รู้จักกันแพร่หลาย

บทความต้นฉบับของเรื่องการระเบิดที่ Steam Cracker Unit นี้มีการวิเคราะห์สาเหตุที่ทำให้เกิดความเสียหายในแต่ละจุดว่าเกิดจากอะไร แต่ใน Memoir นี้จะขอนำมาเฉพาะสิ่งที่เห็นว่าเป็นต้นตอของความเสียหายอื่น ๆ ที่เกิดตามมา ซึ่งก็คือทำไมอัตราการไหลของน้ำหล่อเย็นจึงลดลง และทำไม pressure relief valve จึงเกิดการ chattering และการ chattering นี้นำไปสู่การรั่วไหลได้อย่างไร ซึ่งการสอบสวนพบว่ามีสาเหตุที่เหมือนกับทั้งสองกรณีที่กล่าวมาข้างต้น

เริ่มต้นด้วยรูปที่ ๑๕ ที่เป็นเหตุการณ์ก่อนที่น้ำหล่อเย็นจะขาดหายไปจนกระทั่งกลับมาสู่ระดับเดิม สำหรับแผนผังหน่วยผลิตนั้นขอให้ดูในบทความตอนที่ ๒ ของเรื่องนี้

รูปที่ ๑๕ เหตุการณ์ช่วงก่อนที่น้ำหล่อเย็นจะขาดหายไปจนกระทั่งกลับมาสู่ระดับเดิม

ช่วงก่อนเกิดเหตุการณ์ โรงงานเดินเครื่องที่กำลังผลิตประมาณ 90-93% โดยมีกำลังการผลิตเอทิลีนประมาณ 56-58 ตันต่อชั่วโมง หอกลั่นแยกโพรเพน-โพรพิลีนมีเครื่องควบแน่น 4 เครื่อง (EA-125 A ถึง D) ทำงานพร้อมกัน โดยใช้น้ำหล่อเย็นเป็นแหล่งระบายความร้อน

ระบบน้ำหล่อเย็นที่จ่ายให้กับเครื่องควบแน่นดังกล่าวเป็นท่อใต้ดินมีทั้งหมด 4 เส้นท่อ ณ เวลาหนึ่งจะมีการดึงน้ำหล่อเย็นมาใช้อย่างน้อยจาก 1 เส้นท่อ โดยอีก 1 เส้นท่อเป็นเส้นสำรอง โดยช่วงก่อนเกิดเหตุนั้นกำลังใช้น้ำจากเส้นท่อที่ 3 และ 4 อยู่

ก่อนเกิดเหตุการณ์ อุปกรณ์วัดการไหลของเส้นท่อที่ 3 ไม่ทำงาน จึงได้มีการซ่อมแซมและซ่อมบำรุง การวางแผนตรวจสอบการทำงานกำหนดให้มีในวันที่ ๑๓ สิงหาคม ค.ศ. ๒๐๑๕ ขั้นตอนการทำงานเพื่อตรวจสอบมิเตอร์วัดการไหลที่ได้ตกลงกันไว้ก็คือ จะใช้เฉพาะเส้นท่อที่ 3 เท่านั้นโดยจะปิดน้ำจากเส้นท่อที่ 4 เป็นการชั่วคราว ให้มีเฉพาะน้ำจากเส้นท่อที่ 3 ที่ไหลเข้าเครื่องควบแน่น ในช่วงระหว่างเวลา 8.05 ถึง 8.15 น ได้ทำการเปิดวาล์วน้ำของเส้นท่อที่ 3 ที่อยู่ในพื้นที่หน่วย Steam Cracker ตามด้วยการปิด (หรือปิดบางส่วน) วาล์วน้ำของเส้นท่อที่ 4 ที่หน่วย Steam Cracker โดยที่วาล์วของเส้นท่อที่ 3 ที่ "Battery Limit" ไม่ถูกเปิด ("Battery Limit" คือขอบเขตความรับผิดชอบระหว่างสองหน่วยงาน) สิ่งที่เกิดตามมาคือมีการขัดจังหวะการไหลของน้ำหล่อเย็นไปยังส่วนต่าง ๆ ของหน่วย Setam Cracker ซึ่งรวมทั้งเครื่องควบแน่นโพรพิลีนด้วย อัตราการไหลของน้ำหล่อเย็นลดลงจาก 12,000 m³/h ลงเหลือประมาณ 6,600 m³/h เป็นเวลานานประมาณ 13 นาที ก่อนที่จะกลับคืนสู่ระดับเดิมที่เวลาประมาณ 8.29 น

รูปที่ ๑๖ การสลับท่อน้ำหล่อเย็นระหว่างเส้นท่อที่ 3 และเส้นท่อที่ 4 ในหัวข้อ 5.1 เขียนไว้อีกอย่าง

ในเรื่องการสลับเส้นท่อ ข้อความในหัวข้อการสอบสวน (รูปที่ ๑๖) อ่านแล้วดูสับสนกับข้อความ ในรูปที่ ๑๕ แต่ละเส้นท่อจะมีวาล์วที่เกี่ยวข้องอยู่ 2 ตำแหน่ง ตำแหน่งแรกอยู่ที่ batter limit ที่เรียกว่าวาล์ว outlet (เพราะส่งน้ำออกจากหน่วยผลิตน้ำหล่อเย็น) ตำแหน่งที่สองอยู่ทางด้านขาเข้าเครื่องควบแน่นที่เรียกว่าวาวล์ inlet (คือป้อนน้ำหล่อเย็นเข้าเครื่องควบแน่น) ในรูปที่ ๑๖ บอกว่าก่อนการสลับเส้นท่อ วาล์ว inlet ของเส้นท่อที่ 4 ปิดอยู่ในขณะที่วาล์ว inlet และ outlet ของเส้นท่อที่ 3 นั้นเปิดอยู่ การสลับเส้นท่อคือจะหยุดใช้งานเส้นท่อที่ 3 โดยเปลี่ยนไปใช้งานเส้นท่อที่ 4 (สลับกับรูปที่ ๑๕) แต่ไม่ว่าเหตุการณ์จริงจะเป็นอย่างไร สิ่งที่เกิดคือวาล์ว outlet ของเส้นท่อที่จะนำกลับมาใช้งานนั้นปิดอยู่

รูปที่ ๑๗ เหตุการณ์ที่หอกลั่นแยกโพรเพน-โพรพิลีน

หอกลั่นแยกโพรเพน-โพรพิลีนถูกออกแบบให้ผลิตโพรพิลีนบริสุทธิ์ 99.8% (รูปที่ ๑๗) ออกทางยอดหอ และโพรเพนเหลวออกทางก้นหอ ตัวหอกลั่นสร้างในปีค.ศ. ๑๙๗๗ (พ.ศ. ๒๕๒๐) มีความสูง 90 เมตร ความดันใช้งานสูงสุดที่ยอมให้ (MAWP) คือ 1.635 MPa (ความดันเกจ) สารผสมโพรเพน-โพรพิลีนถูกป้อนเข้าที่ตำแหน่ง Tray ที่ 106 ผลิตภัณฑ์แก๊สโพรพิลีนที่ออกทางยอดหอจะถูกควบแน่นให้เป็นของเหลวด้วยเครื่องควบแน่น E-425 จำนวน 4 ตัว (A-D) โพรพิลีนที่ควบแน่นจะไหลไปยัง Reflux drum (FA-407) โดยของเหลวที่ถังนี้ส่วนหนึ่งจะถูกส่งไปเก็บเป็นผลิตภัณฑ์และอีกส่วนถูกป้อนเข้าหอกลับเพื่อเป็น reflux โดยค่าอัตราส่วนการ reflux (หรือ reflux ratio) อยู่ในช่วงประมาณ 15-18 ตัว reboiler (EA-424 A/B) ที่ก้นหอใช้ quench water เป็นแหล่งให้ความร้อน โพรเพนที่แยกมาได้จะถูกส่ง กลับไปยังหน่วย pyrolysis เพื่อใช้เป็นวัตถุดิบ หรือใช้เป็นเชื้อเพลิงถ้าจำเป็น

ค่า reflux ratio คืออัตราส่วนปริมาณของสารที่ส่งกลับไปยังหอกลั่นต่อปริมาณของสารที่ดึงออกไปเป็นผลิตภัณฑ์ อย่างเช่นในกรณีนี้ ค่า reflux ratio 15 คือจากปริมาณของเหลวที่เครื่องควบแน่นควบแน่นได้ 15 ส่วนถูกส่งกลับไปยัง Tray ที่ 1 โดยมีเพียงแค่ 1 ส่วนถูกดึงออกไปเป็นผลิตภัณฑ์ การเพิ่มค่าอัตราส่วนนี้จะทำให้ผลิตภัณฑ์ยอดหอที่ได้มีความบริสุทธิ์เพิ่มขึ้น แต่ได้ในปริมาณ (ต่อหน่วยเวลา) ที่ลดลง

การควบคุมความดันในหอใช้วาล์วควบคุม PC 04-252 ทำการปรับแต่งอัตราการไหลน้ำหล่อเย็นที่เครื่องควบแน่น และในกรณีที่ความดันขึ้นสูงก็จะใช้วาล์ว PC 04-254 ระบายแก๊สจาก Reflux drum ทิ้งออกระบบเผาแก๊สทิ้ง การควบคุมดับของเหลวก้นหอใช้การควบคุมอัตราการไหลของ quench water ด้วยวาล์ว FC 04-252

รูปที่ ๑๘ ระบบระบายความดัน

ตัวหอกลั่นแยกโพรเพน-โพรพิลีนมีวาล์วระบายความดัน (pressure relief valve) 4 ตัวที่เหมือนกันหมด วาล์วเป็นชนิดใช้แรงสปริงกด (แรงกดสปริงเป็นตัวกำหนดความดันที่จะให้วาล์วเปิด) และมี balancing bellow (เพื่อป้องกันความดันด้านขาออกมากดตัววาล์วร่วมกับแรงสปริง เพราะจะทำให้วาล์วเปิดที่ความดันสูงกว่าค่าที่ตั้งเอาไว้) ทางเข้า-ออกต่อกับท่อด้วยหน้าแปลน อุณหภูมิระบายความดันคือ 50ºC และตั้งค่าให้เปิดที่ 1.86 MPa อัตราการระบายโพรพิลีนคือ 604,700 kg/h วาล์วสร้างขึ้นตามการออกแบบในปีค.ศ. ๑๙๗๘ (พ.ศ. ๒๕๒๑) ด้านเข้า-ออกของวาล์วแต่ละตัวจะมี gate valve เพื่อให้สามารถถอดวาล์วออกมาซ่อมบำรุงได้ แต่มีกลไกป้องกันที่ทำให้ต้องมีวาล์วอย่างน้อย 3 ตัวทำงานอยู่เสมอ (การทำงานปรกติจะใช้งาน 3 ตัว ลำรอง 1 ตัว) และในระหว่างเกิดเหตุ วาล์วตัวที่ 4 ทำหน้าที่เป็นวาล์วสำรอง การตรวจสอบครั้งสุดท้าย (ก่อนเกิดเหตุ) พบว่าวาล์วทำงานได้ปรกติและไม่มีข้อบกพร่องใด ๆ (รูปที่ ๑๘)

การติดตั้ง pressure relief valve มากกว่า 1 ตัวจะทำเมื่อวาล์วตัวเดียวไม่สามารถระบายความดันได้รวดเร็วพอ หรือถ้าใช้วาล์วเพียงตัวเดียวจะต้องใช้วาล์วที่มีขนาดใหญ่ซึ่งจะเกิดปัญหา chattering ได้ง่ายเวลาที่ต้องระบายความดันที่เพิ่มขึ้นไม่มาก ในเหตุการณ์นี้ วาวล์ทั้ง 4 ตัวถูกตั้งให้เริ่มเปิดที่ความดันเดียวกัน ซึ่งเป็นสาเหตุส่วนหนึ่งที่ทำให้เกิดปัญหา (คือมาตรฐานปัจจุบันไม่แนะนำให้ทำเช่นนั้น ซึ่งตรงนี้จะกล่าวถึงในช่วงต่อไป แต่อย่าเพิ่งด่วนสรุปว่าการติดตั้งนั้นไม่เหมาะสม เพราะต้องไปดูว่ามาตรฐานตอนปีที่ติดตั้งวาล์วนั้นกล่าวไว้อย่างไร เพราะมันอาจถูกต้องตามมาตรฐาน ณ เวลานั้นก็ได้)

 

รูปที่ ๑๙ อัตราการไหลน้ำหล่อเย็น, ความดันภายในหอกลั่น, อัตราการไหลสาย reflux และระดับของเหลวใน reflux drum ในช่วงเวลาก่อนและขณะเกิดเหตุ

รูปที่ ๑๙ เป็นข้อมูลพารามิเตอร์ต่าง ๆ ของหอกลั่นแยกโพรเพน-โพรพิลีน จะเห็นว่าโอเปอร์เรเตอร์ต้องหยุดการทำงานของ reflux pump (จุดที่ reflux flow เป็นศูนย์) ก่อนที่จะกู้อัตราการไหลของน้ำหล่อเย็นกลับคืนมาได้ แต่ที่ไม่เห็นความดันเพิ่มขึ้นคงเป็นเพราะว่ามีการเปิดวาล์วเพื่อระบายความดัน แต่แม้ว่าจะกู้อัตราการไหลน้ำหล่อเย็นกลับมาได้ ระดับของเหลวใน reflux drum ก็ไม่ได้เพิ่มขึ้น (ตรงนี้น่าจะมีข้อมูลอุณหภูมิยอดหอมาประกอบหน่อย ว่าในช่วงเวลานั้นมีการเปลี่ยนแปลงอย่างไร)

ในบทความกล่าวว่ามีการวัดความดันที่ตัวหอกลั่น (น่าจะเป็นตำแหน่งก่อนถึงเครื่องควบแน่น) และการวัดความดันที่ reflux drum ข้อมูลความดันที่แสดงในรูปที่ ๑๙ (เส้นสีดำหนา) น่าจะเป็นความดันที่หอกลั่น ตรงนี้พออ่านแล้วก็เกิดคำถามส่วนตัวขึ้นว่า เป็นไปได้หรือไม่ที่โพรพิลีนที่ควบแน่นเป็นของเหลวแล้ว พอไหลมายัง reflux drum ที่มีการเปิดวาล์วระบายความดันเพื่อระบายความดันใน reflux drum ออกสู่ระบบเผาแก๊สทิ้งโดยตรง ทำให้ความดันใน reflux drum นั้นต่ำกว่าที่เครื่องควบแน่น โพรพิลีนที่ควบแน่นเป็นของเหลวจึงเดือดกลายเป็นไอใหม่อีก (เนื่องจากความดันที่ลดต่ำลง) ทำให้ไม่มีของเหลวสะสมเพิ่มใน reflux drum และการปิดวาล์วระบายความดันตรงนี้ จะช่วยแก้ปัญหาได้ไหม

รูปที่ ๒๐ การตั้งค่าความดันของวาล์วระบายความดัน

หัวข้อ 5.2.3 เป็นการพิจารณาการออกแบบวาล์วระบายความดัน (รูปที่ ๒๐) หัวข้อ 5.2.3.1 กล่าวว่า วาล์วระบายความดันทุกตัว (คือทั้ง 4 ตัว) ตั้งให้เปิดที่คามดัน 1.86 MPa (ตัว g ข้างหลังคือระบุว่าเป็น gauge pressure หรือความดันเกจ) ซึ่งเป็นไปตามข้อกำหนดของการออกแบบดั้งเดิม (น่าจะหมายถึงตอนสร้างโรงงาน) แต่มาตรฐาน API R 520 และ 521 ก็มีคำแนะนำว่า ในกรณีที่มีการติตดั้งวาล์วระบายความดันหลายตัว ควรที่จะตั้งให้เปิดที่ความดันเป็นลำดับขั้นกัน (คือค่อย ๆ เพิ่มขึ้น) และการตั้งให้เปิดที่ความดันเดียวกันก็มีส่วนที่ให้ระบบระบายความดันไม่มีเสถียรภาพ แต่เมื่อทำการพิจารณาแล้วเห็นว่าไม่ใช่สาเหตุหลักที่ทำให้เกิดการสั่นที่ก่อให้เกิดความเสียหาย

 

รูปที่ ๒๑ ตัวอย่างการตั้งค่าความดันให้วาล์วเปิดในกรณีที่มีวาล์วระบายความดัน 2 ตัว ที่สภาวะการทำงานปรกติ (Table 3)

รูปที่ ๒๒ ตัวอย่างการตั้งค่าความดันให้วาล์วเปิดในกรณีที่มีวาล์วระบายความดัน 2 ตัว ในกรณีของไฟคลอก (Table 5)

รูปที่ ๒๓ นำมาจาก API RP 521 Guide for Pressure-Relieving and Depressuring Systems ฉบับเดือนมีนาคมปีค.ศ. ๑๙๙๗ ในหัวข้อ 3.20.3.2 ในเรื่องของการหาขนาดวาล์วระบายความดัน ผู้ออกแบบควรต้องพิจารณาความเป็นไปได้ทั้งหมดที่จะทำให้ความดันสูงเกิน ประเมินค่าอัตราการไหลที่ต้องใช้ในการระบายความดัน เพราะจะส่งผลต่อพื้นที่ "orifice" (หรือขนาดช่องเปิดสำหรับให้ของไหลไหลผ่านว่าควรต้องมีพื้นที่อย่างน้อยเท่าไร) แต่เมื่อกระบวนการผลิตมีการเพิ่มขนาดมาก ขนาดพื้นที่ที่ได้จากวาล์วระบายความดันตัวเดียวจึงไม่เพียงพอ ทำให้จำเป็นต้องมีการติดตั้งวาล์วระบายความดันมากกว่าหนึ่งตัว เพื่อให้ได้ขนาดพื้นที่ orifice ตามต้องการ

ปรกติการคำนวณหาขนาด orifice จะอิงจากอัตราการเพิ่มความดันที่มากที่สุดที่คาดการณ์ไว้ว่าสามารถเกิดขึ้นได้ อย่างเช่นในกรณีของหอกลั่นอาจอิงจากเหตุการณ์ที่เครื่องควบแน่นไม่มีน้ำหล่อเย็น ในขณะที่ reboiler นั้นยังมีการให้ความร้อนอย่างเต็มที่ (ถ้าคิดว่าเหตุการณ์นี้มีโอกาสเกิดได้) แต่มันก็ก่อปัญหาได้ในกรณีที่อัตราการเพิ่มความดันไม่ได้รวดเร็วมากและระบบนั้นใช้วาล์วระบายความดันที่มีขนาดใหญ่เพียงตัวเดียวหรือตัวเล็กหลายตัวที่ตั้งให้เปิดที่ความดันเดียวกัน เพราะทันทีที่วาล์วเปิดความดันก็จะลดลงอย่างรวดเร็วทำให้วาล์วปิดโดยเร็ว และจะเป็นเช่นนี้ไปเรื่อย ๆ จนกว่าการเพิ่มความดันนั้นจะหายไป ปรากฏการณ์นี้มีชื่อเรียกว่า "chattering"

ในหัวข้อนี้กล่าวเอาไว้ด้วยว่าวาล์วอาจเกิดการ chattering ที่ทำให้เกิดความเสียหายได้ถ้าหากใช้วาล์วระบายความดันหลายตัวโดยตั้งให้ "เปิดที่ความดันเดียวกัน" แต่การแก้ปัญหาทำได้ด้วยการให้วาล์วเปิดทีละตัวที่ความดันเป็นลำดับขั้น

รูปที่ ๒๓ ข้อความใน API RP 521 ที่กล่าวถึงปัญหาที่เกิดขึ้นได้กรณีที่ใช้วาล์วระบายความดันหลายตัวโดยตั้งให้เปิดที่ความดันเดียวกัน (ในกรอบสี่เหลี่ยมสีแดง)

ในเหตุการณ์นี้เห็นว่ามีบางประเด็นที่เห็นว่าน่าจะนำมาพิจารณากันก็คือ มีการใช้วาล์วระบายความดัน 4 ตัว โดยในเวลาใดเวลาหนึ่งต้องมีวาล์วทำงานอยู่อย่างน้อย 3 ตัว

ประเด็นแรกก็คือเมื่อได้ขนาดพื้นที่ orifice ที่ต้องมีแล้ว ขนาดพื้นที่นี้ควรได้จากพื้นที่ orifice ของวาล์วจำนวน 3 ตัว (คือทำงาน 3 ตัว สำรอง 1 ตัว) หรือ 4 ตัวรวมกัน (คือให้ทั้ง 4 ตัวทำงานในเวลาเดียวกัน ไม่มีวาล์วสำรอง) เพราะถ้าใช้พื้นที่รวมของวาล์ว 4 ตัว ก็จะทำให้ขนาดพื้นที่นั้นเล็กเกินไปถ้ามีวาล์วทำงานเพียง 3 ตัว หรือจะมองว่าโอกาสที่จะเกิดเหตุการณ์ที่ทำให้จำเป็นต้องใช้วาล์ว 4 ตัวทำงานร่วมกันในขณะที่มีวาล์วพร้อมใช้งานเพียงแค่ 3 ตัวนั้นต่ำมาก

ประเด็นที่สองคือในกรณีของการใช้วาล์วมากกว่า 1 ตัวที่ตั้งค่าความดันให้เปิดเป็นลำดับ โดยวาล์วตัวแรกตั้งให้เปิดที่ค่า MAWP ถ้าหากมีความจำเป็นต้องนำวาล์วตัวนี้ออกจากระบบชั่วคราว (เช่นเอาไปซ่อมบำรุง) จะทำให้วาล์วตัวแรกที่เหลืออยู่จะเปิดที่ความดันที่สูงกว่า MAWP ระบบจะมีปัญาหาไหมถ้าเกิดปัญหาความดันสูงเกินในช่วงเวลานี้

ความผิดพลาดในการสื่อสาร (ระหว่างโอเปอร์เรเตอร์ที่ทำหน้าที่ควบคุมวาล์วน้ำหล่อเย็นที่เครื่องควบแน่น และโอเปอร์เรเตอร์ของหน่วยผลิตน้ำหล่อเย็นที่ควบคุมวาล์วเปิด-ปิดน้ำที่ส่งออกจากหน่วยผลิตน้ำหล่อเย็น) และการตรวจสอบตำแหน่งวาล์วว่าเปิดหรือปิด ทำให้เกิดปัญหาน้ำหล่อเย็นหายไป ตามมาด้วยการเกิดความดันสูงเกินจนวาล์วระบายความดันที่ตัวหอกลั่นทำงาน แต่ตัววาล์วระบายความดันเองก็เกิด chattering จนทำให้หน้าแปลนที่ยึดตัววาล์วเข้ากับท่อทางเข้าเกิดการคลายตัวจนทำให้มีโพรพิลีนรั่วไหลออกมา คำถามที่ตามมาก็คือหน้าแปลนเกิดการคลายตัวได้อย่างไร

รูปที่ ๒๔ การเกิด Acoustic resonance ที่นำไปสู่การคลายตัวของน็อตบริเวณหน้าแปลนจนทำให้เกิดการรั่วไหล

จากที่กล่าวไว้ก่อนหน้านี้ในหัวข้อ 5.2.3.1 ว่าลำพังการเกิด chattering อย่างเดียวไม่ใช่สาเหตุหลักที่ทำให้เกิดการรั่วไหล จึงจำเป็นต้องมองหาสาเหตุอื่นที่น่าจะเป็นสาเหตุหลัก

หัวข้อ 5.2.4 (รูปที่ ๒๔) จากการตรวจตัวของ bolt และ nut ที่ใช้ยึดตัววาล์วเข้ากับหน้าแปลนที่เกิดการรั่วไหลนั้น ปรากฏว่าไม่พบความเสียหายหรือรอยแตกร้าวใด ๆ (ตรงนี้ขอใช้ทับศัพท์คำ bolt และ nut เพราะภาษาไทยไปเรียกรวมว่า น็อต โดยแยกเป็นน็อตตัวผู้ (bolt หรือ สลักเกลียว) และน็อตตัวเมีย (nut) หรือแป้นเกลียว) แสดงว่าตัว nut เกิดการคลายตัวเนื่องจากการสั่นอย่างรุนแรงของระบบวาล์วระบายความดัน จนทำให้ตัว nut ค่อย ๆ คลายตัวออกอย่างช้า ๆ ซึ่งน่าจะเกิดขึ้นพร้อมกันทุกตัว

(หน้าแปลนถูกประกบเข้าด้วยกันโดยใช้ bolt และ nut ขันอัด ในการใช้งานปรกติ bolt และ nut ทุกตัวควรจะรับแรงดึงเท่า ๆ กัน (เวลาขัน nut อัดเข้าไป ตัว bolt จะยืดออก) แต่ถ้า nut เกิดการคลายตัวพร้อมกัน หน้าแปลนก็จะแยกห่างจากกันโดยที่ตัว bolt ที่ยังมีอยู่ครบทุกตัวยังช่วยกันรับแรงอยู่ แต่ถ้ามี nut ของ bolt บางตัวเกิดการคลายตัว จะทำให้ bolt ตัวนี้ไม่ได้รับแรงดึง แรงดึงบน bolt ที่เหลือจะเพิ่มสูงขึ้น และถ้าแรงดึงที่กระทำบน bolt ที่เหลืออยู่นั้นสูงเกินกว่าความแข็งแรงของวัสดุที่ใช้ทำ bolt ตัว bolt ที่เหลือก็จะฉีกขาด)

ในบทความมีการพิจารณาหลายหลายสาเหตุ แต่ข้อสรุปนั้นไปลงที่การเกิด "Acoustic resonance" ระหว่างวาล์วที่เปิดกับท่อเชื่อมต่อระหว่างตัววาล์วกับ header (ท่อหลักที่วาล์วระบายความดันทั้ง 4 ตัวเชื่อมต่ออยู่) คือจังหวะการสั่นนั้นไปทำให้เกิดคลื่นนิ่งที่มีจังหวะเดียวกันกับค่าความถี่การสั่นตามธรรมชาติ (natural frequency) ของตัววาล์วระบายความดัน จึงทำให้การสั่นเกิดรุนแรงขึ้นเรื่อย ๆ จนทำให้ nut คลายตัวออก แรงกดที่หน้าแปลนจึงหายไป โพรพิลีนจึงรั่วไหลออกมา

ปิดท้ายบทความชุดนี้ด้วยภาพเพลิงไหม้บริเวณหอกลั่นแยกโพรเพน-โพรพิลีนจากบทความที่นำมาเล่าให้ฟังก็แล้วกัน

รูปที่ ๒๕ ภาพเพลิงไหม้บริเวณหอกลั่นแยกโพรเพน-โพรพิลีน

เพลิงไหม้และการระเบิดที่ Steam Cracker Unit, Czech Republic 2558 (2015) ตอนที่ ๒ ลำดับเหตุการณ์ MO Memoir : Thursday 1 February 2567

ก่อนที่จะเริ่มลำดับเหตุการณ์ ลองมาทำความรู้จักการกลั่นและการทำงานของหอกลั่นลำดับส่วนกันก่อน รูปที่ ๘ ข้างล่างเป็นหอกลั่นแยกโพรเพน-โพรพิลีนของโรงงานที่เกิดเหตุ

การกลั่นแยกสารโดยอาศัยจุดเดือดที่แตกต่างกัน เมื่อเราให้ความร้อนแก่ของเหลวที่เป็นสารผสม ไอที่ระเหยขึ้นมาจะมีสัดส่วนสารที่มีจุดเดือดต่ำมากกว่าของเหลวที่เหลืออยู่ และถ้าเรานำไอที่ระเหยขึ้นมานี้มาทำการควบแน่นให้เป็นของเหลวและให้ความร้อนจนระเหยกลายเป็นไอใหม่บางส่วน (ไม่ได้ระเหยทั้งหมด) ไอที่ระเหยขึ้นมาก็จะมีสัดส่วนสารที่มีจุดเดือดต่ำเพิ่มขึ้นไปอีก

ในหอกลั่นนั้นกระบวนการควบแน่นของไอและทำให้ของเหลวเดือดกลายเป็นไอนั้นเกิดใน "Tray" (หน้าตา Tray เป็นอย่างไรดูได้ในบทความเรื่อง "ทำความรู้จักหน้าตา Tray หอกลั่น" MO Memoir ฉบับวันเสาร์ที่ ๓ มกราคม พ.ศ. ๒๕๕๘) โดยของเหลวที่อยู่บนแต่ละ Tray นั้นจะได้รับความร้อนจากไอระเหยที่ออกมาจาก Tray ที่อยู่ต่ำลงไป โดยมีของเหลวที่อยู่ใน Tray ที่สูงกว่าไหลลงมาชดเชย จำนวน Tray มีมากหรือน้อยขึ้นอยู่กับความแตกต่างระหว่างจุดเดือดของสาร ในกรณีของการแยกโพรเพนกับโพรพิลีนที่จุดเดือดแตกต่างกันไม่มาก จำนวน Tray ที่ใช้จะอยู่ที่ระดับประมาณ 200 Tray

รูปที่ ๘ หอกลั่นแยกโพรเพน-โพรพิลีน

รูปที่ ๘ เป็นแผนผังหอกลั่นแยกโพรเพน-โพรพิลีน (Propylene column) ของโรงงานที่เกิดเหตุที่มีทั้งสิ้น 185 Tray สารผสมจะถูกป้อนผ่านวาล์วควบคุม FC 04-251 เข้าที่ตำแหน่ง Tray ที่ 106 ความเข้มข้นของโพรพิลีนใน Tray ที่สูงขึ้นไปจะเพิ่มขึ้นเรื่อย ๆ ในทางกลับกันความเข้มข้นของโพรเพนใน Tray ที่อยู่ต่ำลงมาก็จะเพิ่มขึ้นเรื่อย ๆ ไอระเหยที่ออกจาก Tray ที่ 1 ที่อยู่บนสุดจะถูกควบแน่นเป็นของเหลวที่เครื่องควบแน่น EA-452 A/D (ด้วยกัน 4 ตัวคือ A-D) ด้วยการระบายความร้อนให้กับน้ำหล่อเย็น กลายเป็นของเหลวไหลลงมารวบรวมไว้ที่ Reflux drum (FA-407) ของเหลวที่ควบแน่นถูกดึงออกไปเป็นผลิตภัณฑ์โพรพิลีน โดยมีบางส่วนถูกสูบป้อนกลับเข้ามายัง Tray ที่ 1 ใหม่ เพื่อควบแน่นไอที่ระเหยออกมาจาก Tray ที่ 2 ของเหลวส่วนที่ถูกสูบป้อนกลับมายัง Tray ที่ 1 ใหม่นี้เรียกว่า "Reflux"

โพรเพน-โพรพิลีนมีจุดเดือดใกล้กัน (ความดันในการทำงานของหอกลั่นสูงกว่าความดันบรรยากาศนะ) ทำให้ต้องใช้ Tray จำนวนมาก ความสูงของหอก็เลยมากตามไปด้วย ในกรณีนี้จะอยู่ที่ขาดอีกนิดหน่อยก็ถึง 100 เมตรแล้ว เวลาวาดรูประบบหอกลั่นมักจะวาดรูปให้บรรดาเครื่องควบแน่น, Reflux drum, วาล์วระบายความดัน (Pressure Relief Valve) และปั๊มต่าง ๆ อยู่ทางด้านบนของรูป ก็เลยทำให้บางคนคิดว่าอุปกรณ์เหล่านี้ติดตั้งอยู่ทางด้านบนของหอ แต่ในความเป็นจริงมันติดตั้งอยู่ที่พื้นด้านล่าง คือไอระเหยจากยอดหอจะไหลลงมาควบแน่นที่เครื่องควบแน่นทางด้านล่าง มีเพียงของเหลวที่เป็น Reflux นั้นจะถูกปั๊มส่งกลับไปยังยอดหอ

แผนผังกระบวนการกลั่นแยกโพรเพน-โพรพิลีนในรูปที่ ๘ เหมือนกับที่เคยเล่าไว้ในเรื่อง "ทำความรู้จักกระบวนการผลิตเอทิลีน ตอนที่ ๒๐ Propylene fractionation section" MO Memoir ฉบับวันอาทิตย์ที่ ๑๖ ตุลาคม พ.ศ. ๒๕๕๙ ที่มีหอกลั่นเพียงตัวเดียว และใช้น้ำร้อนจาก Quench Tower มาเป็นตัวให้ความร้อนที่ Reboiler การออกแบบในช่วงเวลาถัดมามีการใช้หอกลั่นสองหอ (แต่ความสูงของแต่ละหอก็ยังอยู่ที่ระดับเกือบ 100 เมตรเช่นเดิม) ทำงานที่ความดันแตกต่างกัน โดยหอกลั่นแรกทำงานที่ความดันสูงกว่าหอกลั่นที่สอง และเปลี่ยนสารให้ความร้อนที่หม้อต้ำซ้ำเป็นสารอื่น

ของเหลวที่อยู่ที่ก้นหอจะเป็นโพรเพนความเข้มข้นสูงที่ถูกดึงออกไปเป็นผลิตภัณฑ์ โดยมีส่วนหนึ่งถูกนำไปต้มให้เดือดกลายเป็นไอใหม่อีกครั้งที่หม้อต้มซ้ำหรือ Reboiler EA-424 A/B (มีอยู่ด้วยกัน 2 ตัว) โดยใช้น้ำร้อน (Quench Water) ที่ได้มาจาก Quench Tower เป็นแหล่งให้ความร้อน (เป็นการลดอุณหภูมิของ Quench Water ไปในตัวก่อนนำกลับไปใช้งานใหม่) ไอที่ระเหยจะเป็นแหล่งให้ความร้อนกับ Tray 185 ที่อยู่ล่างสุด

รูปที่ ๙ การทำงานที่นำไปสู่ความไม่เสถียรของหอกลั่น

ต่อไปจะเป็นลำดับเหตุการณ์ที่นำไปสู่การเสียเสถียรภาพในการทำงานของหอกลั่นแยกโพรเพน-โพรพิลีน (รูปที่ ๙)

ก่อนเกิดเหตุนั้น โรงงานทำงานที่กำลังการผลิตระดับ 90-99% ด้วยการเดินเครื่อง pyrolysis heater จำนวน 9 หน่วยจากทั้งหมด 10 หน่วย กำลังผลิตของหอกลั่นโพรเพน-โพรพิลีนอยู่ที่ 93.5% (32.1 ตันต่อชั่วโมง โดยกำลังการผลิตเต็มที่คือ 34.3 ตันต่อชั่วโมง)

ณ เวลา 8.16 น อัตราการไหลของน้ำหล่อเย็นไปยังเครื่องควบแน่นโพรพิลีนยอดหอ (EA-425 A-D) ลดลงจากประมาณ 12,000 m³/hr ลงเหลือประมาณ 6,600 m³/hr ก่อนจะกลับมายังระดับเดิมในเวลา 13 นาที (ส่วนสาเหตุว่ามันลดลงได้อย่างไรนั้นค่อยว่ากันในตอนต่อไป) เมื่ออัตราการไหลของน้ำหล่อเย็นลดลง ความดันในหอกลั่นโพรพิลีนก็เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว (เพราะไอระเหยของโพรพิลีนที่ออกมาจาก Tray 1 ไม่ควบแน่น ก็เลยสะสมอยู่ภายใน) วาล์วควบคุมความดัน (PRV-01-04) จึงเริ่มระบายความดัน และเริ่มการระบายโพรพิลีนออกสู่ระบบเผาแก๊สทิ้ง (บทความไม่ได้ระบุว่าผ่านทางวาล์วไหน แต่ดูจากรูปที่ ๘ แล้วน่าจะเป็นวาล์ว PC 04-254)

จากนั้นระดับของเหลวใน Reflux drum (FA-407) ลดลงเหลือ 0% ในเวลาไม่กี่นาที (เพราะไม่มีโพรพิลีนควบแน่นมากพอที่จะชดเชยของเหลวที่ป้อนกลับไปยังหอกลั่น) จากการประเมินสถานการณ์ทางโอเปอร์เรเตอร์เห็นว่าสถานการณ์วิกฤตมาก จึงตัดสินใจระบายโพรพิลีนออกสู่ระบบเผาแก๊สทิ้ง และพยายามทำให้หอกลั่นแยกโพรเพน-โพรพิลีนกลับมามีเสถียรภาพเหมือนเดิม ซึ่งรวมทั้งการหยุดเดินเครื่อง pyrolysis heater 1 หน่วย (BA-107) (การหยุดเดินเครื่อง pyrolysis heater ไปบางหน่วยก็เพื่อลดกำลังการผลิต แต่ถ้าดูจากรูปที่ ๗ (ในบทความตอนที่ ๑) จะเห็นว่า เส้นทางจาก pyrolysis heater มายังหอกลั่นแยกโพรเพน-โพรพิลีนนั้นมีหน่วยผลิตต่าง ๆ คั่นกลางอยู่หลายหน่วย ทำให้ต้องใช้เวลานานกว่าจะเห็นผลของการลดกำลังการผลิต)

รูปที่ ๑๐ ช่วงเหตุการณ์ที่นำไปสู่การรั่วไหลและเพลิงไหม้

ลำดับเหตุการณ์ถัดมาบรรยายไว้ในรูปที่ ๑๐ หลังจากที่อัตราการไหลน้ำหล่อเย็นกลับคืนระดับเดิมหลังจากลดต่ำลงเป็นเวลา 13 นาที ความดันในหอกลั่นแยกโพรเพน-โพรพิลีนลดต่ำลงเป็นช่วงเวลาสั้น ๆ ก่อนที่จะเพิ่มสูงขึ้นอีกจนทำให้ต้องหยุดการทำงาน pyrolysis heater เพิ่มอีกหนึ่งตัว (BA-106) การสูญเสียการควบแน่นของโพรพิลีนทำให้ไม่มีโพรพิลีนเหลวไหลเข้า Reflux drum และเมื่อปริมาณของเหลวใน reflux drum หมดไปอย่างรวดเร็ว โอเปอร์เรเตอร์จึงจำเป็นต้องหยุดการทำงานของ Reflux pump (GA-406) (เพื่อป้องกันไม่ให้เกิดความเสียหายกับปั๊มถ้าทำงานโดยไม่มีของเหลวอยู่ภายใน) ทำให้ไม่มีของเหลวไหลไปป้อนยัง Tray ที่ 1

ของเหลวในสาย Reflux ที่ป้อนกลับไปยัง Tray ที่ 1 จะไปช่วยควบแน่นสารที่มีจุดเดือดสูงที่ระเหยขึ้นมาจาก Tray ที่ 2 ก่อนหน้านี้ที่บอกว่าระดับของเหลวใน Reflux drum ลดเหลือ 0% แต่ยังไม่ได้บิดการทำงาน Reflux pump นั่นคงเป็นเพราะจุดต่ำสุดของอุปกรณ์วัดระดับนั้นไม่ได้อยู่ที่จุดต่ำสุดของระดับของเหลว เมื่อน้ำหล่อเย็นกลับมาไหลที่อัตราเดิมก็ทำให้การควบแน่นไอโพรพิลีนนั้นเพิ่มขึ้น ความดันจึงลดลง แต่ด้วยการที่ไม่มีของเหลวจาก Reflux drum ป้อนกลับไปยัง Tray ที่ 1 จึงไม่มีของเหลวที่จะไปควบแน่นไอที่ระเหยออกมาจาก Tray ที่อยู่ต่ำลงไป (ของเหลวที่อยู่ในTray ด้านบนจะไหลลงสู่ Tray ด้านล่างตลอดเวลา) ปริมาณไอที่ไหลมายังเครื่องควบแน่นจึงเพิ่มขึ้น ความดันจึงเพิ่มกลับขึ้นมาใหม่

จุดนี้น่าสนใจตรงที่ถ้าหากไม่มีปัญหาเรื่อง reflux ตรงนี้ เหตุการณ์จะกลับเป็นปรกติได้ไหม

และเมื่อหยุดการทำงานของ Reflux pump แล้ว โอเปอร์เรเตอร์ที่อยู่หน้างานเห็นการสั่นอย่างรุนแรงของวาล์วระบายความดันที่ระบายโพรพิลีนเข้าสู่ระบบเผาแก๊สทิ้ง (เกิด chattering) เวลาประมาณ 8.40 น โอเปอร์เรเตอร์จึงได้พยายามปิด gate valve ของ reliev valve ตัวที่มีการสั่นรุนแรงที่สุด (หอกลั่นมีวาล์วระบายความดัน 4 ตัวที่ตั้งให้เปิดที่ความดันเดียวกัน ซึ่งตรงนี้มีส่วนทำให้เกิดปัญหา เรื่องนี้จะมากล่าวถึงอีกครั้งในตอนต่อไป บทความบอกว่า "ตัวที่มีการสั่นรุนแรงที่สุด" แสดงว่าน่าจะเกิด chattering กับวาล์วระบายความดันหลายตัวพร้อมกัน) หลังพยายามปิดวาล์วได้เพียงไม่กี่นาทีโอเปอร์เรเตอร์ก็เห็นการรั่วของโพรพิลีนออกมาจากหน้าแปลนที่คลายตัวระหว่างตัว gate valve และวาล์วระบายความดัน โอเปอร์เรเตอร์ที่อยู่หน้างานจึงแจ้งห้องควบคุมให้ตามพนักงานดับเพลิงและอพยพออกจากบริเวณ

ในช่วงเวลาเดียวกันโอเปอร์เรเตอร์อยู่ในห้องควบคุมก็ได้เริ่มลดอัตราการไหลของ Quench water ที่เป็นตัวจ่ายความร้อนให้กับ Reboiler (EA-424 A/B) (เพื่อลดปริมาณไอที่ป้อนกลับเข้าหอกลั่น) ส่งผลให้หน่วยอื่นของ Steam Cracker ได้รับน้ำหล่อเย็นลดลง (เพราะ Quench water ต้องมาคายความร้อนที่นี่ให้เป็นน้ำเย็นก่อนนำไปใช้ยังหน่วยอื่น พอมาลดอัตราการไหลที่นี่ ก็เลยส่งผลกระทบต่อหน่วยที่รอรับน้ำหล่อเย็นจาก Reboiler ตัวนี้)

พนักงานดับเพลิงได้รับแจ้งเหตุเมื่อเวลาประมาณ 8.51 น และมาถึงที่เกิดเหตุเวลาประมาณ 8.55 น และพอถึงเวลา 8.57 น ไอโพรพิลีนที่รั่วออกมาก็เกิดการจุดระเบิด ก่อให้เกิดเพลิงไหม้บริเวณโดยรอบหอกลั่นแยกโพรเพน-โพรพิลีน การระเบิดทำให้หม้อน้ำจำนวน 2 ตัวที่ผลิตไอน้ำความดันสูงให้กับหน่วย Steam cracker หยุดทำงาน โอเปอร์เรเตอร์จึงได้เริ่มทำการหยุดเดินเครื่องฉุกเฉิน (emergency shut down) ส่วนต่าง ๆ ของโรงงาน ณ เวลา 8.58 น

เวลาประมาณ 9.02 น ส่วนของท่อ DN500 (ที่ทำหน้าที่ระบายแก๊สออกสู่ระบบเผาแก๊สทิ้ง) ส่วนที่เชื่อมต่ออยู่ระหว่างหอกลั่นแยกโพรเพน-โพรพิลีนกับวาล์วระบายความดัน (PRV 03) ที่ถูกเปลวไฟลนโดนตรงเกิดการฉีกขาด (ในหอกลั่นยังมีโพรเพนและโพรพิลีนอยู่ และยังมีความดันอยู่ภายใน พอโลหะโดนไฟลนนานเข้า ความแข็งแรงก็เลยลดต่ำลง ท่อก็เลยฉีกขาด) (รูปที่ ๑๑)

รูปที่ ๑๑ ท่อที่เกิดการฉีกขาด

รูปที่ ๑๒ เป็นคำบรรยายการลุกลามของเหตุการณ์ การฉีกขาดของท่อให้เกิดเพลิงไหม้ขนาดใหญ่และผลที่ตามมาคือระบบท่อไอน้ำสำรองสำหรับ pyrolysis heater และอากาศอัดความดันสำหรับอุปกรณ์วัดคุม (instrument air) เสียหาย (สูญเสีย instrument air ก็เท่ากับสูญเสียการควบคุมการเปิด-ปิดวาล์วควบคุมที่ปรกติจะใช้แรงดันของอากาศตัวนี้ สูญเสียระบบไอน้ำก็ทำให้ไม่มีไอน้ำที่จะเข้าไปไล่ไฮโดรคาร์บอนที่ตกค้างอยู่ภายในท่อของ pyrolysis heater ได้) ทางโรงงานจึงได้ทำการอพยพผู้คนโดยเหลือไว้เท่าที่จำเป็น และเมื่อพนักงานสามารถควบคุมเพลิงที่หอกลั่นโพรพิลีนได้ จึงให้โอเปอร์เรเตอร์ภาคสนามเข้าไปตรวจสอบ pyrolysis heater เนื่องจากการหยุดเดินเครื่องและลดอุณหภูมินั้นไม่ได้เป็นไปตามขั้นตอนปฏิบัติที่ถูกต้องเนื่องจากสูญเสียไอน้ำและอากาศอัดความดันสำหรับอุปกรณ์วัดคุม เวลาประมาณ 10.15 น โอเปอร์เรเตอร์ภาคสนามที่เข้าไปทำการตรวจสอบ pyrolysis heater พบเพลิงไหม้ที่หน่วย BA-109 ที่บริเวณรับความร้อนด้วยการแผ่รังสี (ตำแหน่งที่ท่อจะมีอุณหภูมิสูงสุด) จึงได้ทำการปิดวาล์วเชื่อมต่อระหว่างระบบ pyrolysis heater กับหน่วยอื่น (วาล์ว RHEFLA DN-1000 ในรูปที่ ๓) และเมื่อเวลาประมาณ 10.55 น ก็ตรวจพบไฟไหม้ที่ BA-108 ตามด้วยที่ BA-107 และ BA-110 (รูปที่ ๑๓)

รูปที่ ๑๒ ช่วงเหตุการณ์ที่ลุกลามออกไป

โอเปอร์เรเตอร์หยุดการทำงาน pyrolysis heater BA-107 เป็นตัวแรก แต่พอพบว่ายังไม่สามารถลดความดันลงได้ก็หยุดการทำงานของ pyrolysis heater ฺBA-106 เป็นตัวที่สอง ถ้าดูลำดับเหตุการณ์ในรูปที่ ๑๔ จะเห็นว่าตั้งแต่เริ่มขั้นตอนหยุดการทำงาน BA-107 ที่เวลา 8.34 น จนถึงการระเบิดครั้งแรกที่เวลา 8.57 น ห่างกันเพียง 23 นาที ก่อนที่อีก 5 นาทีถัดมาจะเกิดการระเบิดครั้งที่สองที่ทำให้สูญเสียระบบไอน้ำและอากาศอัดความดัน ซึ่งช่วงเวลาดังกล่าวดูแล้วไม่เพียงพอที่จะไล่ไฮโดรคาร์บอนออกจาก pyrolysis ได้หมดและทำให้ระบบเย็นตัวลง

เพลิงไหม้ที่ pyrolysis heater สามารถดับได้ในเวลาประมาณหนึ่งวัน ส่วนเพลิงไหม้ที่หอกลั่นแยกโพรเพน-โพรพิลีนนั้นดับลงได้ในอีก 5 วันถัดมา (ขนาดที่ใหญ่ของหอกลั่นทำให้มีเชื้อเพลิงสะสมภายในมาก จึงต้องรอจนกว่าเชื้อเพลิงภายในนั้นเผาไหม้หมด)

ตอนหน้าเราจะมาดูกันว่าความผิดพลาดเกิดจากอะไร

รูปที่ ๑๓ ภาพถ่ายรังสีอินฟราเรดของ pyrolysis heater ที่เกิดเพลิงไหม้

รูปที่ ๑๔ ลำดับเวลาของเหตุการณ์