การป้องกันอุปกรณ์วัดจากความร้อนของของไหล MO Memoir : Thursday 24 July 2557

เคยมีอาจารย์ผู้หนึ่งมาปรึกษาเรื่องการประหยัดพลังงานในโรงงานว่า นอกจากจะแนะทำให้ทางโรงงานทำการปรับปรุงระบบฉนวนหุ้มท่อไอน้ำและวาล์วแล้ว และเนื่องจากโรงงานที่เขาไปดูแลนั้นมีบางหน่วยผลิตที่มีการทำงานเฉพาะช่วงเวลาเช้าถึงค่ำ ตอนกลางคือไม่มีการทำงาน ดังนั้นเขาจะเสนอให้ทางโรงงานประหยัดพลังงานด้วยการปิดระบบท่อไอน้ำของหน่วยผลิตนั้นดีไหม
  

ผมก็ให้ความเห็นของผมไปว่าการปิดไอน้ำช่วงเวลากลางคืนมันก็ลดการใช้พลังงานในช่วงเวลากลางคืน แต่การเปิดใช้ระบบท่อไอน้ำนั้นมันใช้เวลา เพราะต้องค่อย ๆ อุ่นระบบท่อให้ร้อนขึ้น ไม่ใช่อยากเปิดก็เปิดวาล์วใช้ได้เลยอย่างระบบไฟฟ้าหรือน้ำประปา และช่วงเวลาที่ต้องอุ่นระบบขึ้นมานี้เป็นช่วงเวลาที่มีการสูญเสีย ไม่ว่าจะเป็นไอน้ำที่ควบแน่นกลายเป็นของเหลว หรือเวลาที่ต้องรอกว่าจะเดินเครื่องได้ ดังนั้นเขาควรนำประเด็นนี้ไปพิจารณาด้วยว่า ระหว่างการยอมสูญเสียไอน้ำในปริมาณน้อยตลอดทั้งคืน แต่เมื่อเริ่มงานตอนเช้าระบบก็พร้อมใช้งานได้ทันที กับการประหยัดการสูญเสียในเวลากลางคืน แต่ต้องมาจ่ายมากขึ้นแทนตอนเช้า แบบไหนที่ประหยัดพลังงานมากกว่ากัน
  

รูปที่ ๑ ระบบท่อไอน้ำที่มีเกจวัดความดันทั้งด้านขาเข้าและขาออก

แต่ก็มีบางตำแหน่งเหมือนกันที่เราจงใจให้มีการรั่วไหลของความร้อน หนึ่งในตำแหน่งนั้นก็คือท่อที่ทำการเชื่อมต่อระหว่างท่อของ process กับอุปกรณ์วัด
  

ปรกติในโรงงานมีอุปกรณ์วัดอยู่หลายแบบอยู่แล้ว แต่ที่เห็นได้ทั่วไปเห็นจะได้แก่อุปกรณ์วัดอุณหภูมิ อุปกรณ์วัดความดัน อุปกรณ์วัดระดับ กับวัดอัตราการไหล แต่การวัดระดับและวัดอัตราการไหลนั้นบ่อยครั้งที่ใช้การวัดความแตกต่างของ "ความดัน" ที่สองตำแหน่ง แล้วค่อยแปลงค่าความแตกต่างนั้นเป็น "ระดับ" หรือ "อัตราการไหล" เช่นการวัดระดับนั้นก็จะวัดความดันในถังส่วนที่อยู่เหนือของเหลว และความดันที่ก้นถัง จากนั้นก็ใช้ค่าความดันที่วัดได้กับความหนาแน่นของของเหลวที่ทำการวัดนั้นมาแปลงเป็นค่าระดับความสูง ส่วนการวัดอัตราการไหลก็ใช้การวัดค่าความดันลดเมื่อของไหลไหลผ่านอุปกรณ์วัด (เช่นแผ่นออริฟิสหรือท่อเวนจูรี) และจึงแปลงค่าความดันที่ลดลงนั้นเป็นอัตราการไหลอีกที

และเจ้าตัวอุปกรณ์วัดความดันนี้แหละ ที่มักจะไม่ค่อยทนต่ออุณหภูมิสูง

รูปที่ ๒ ภาพขยายให้เห็นท่อ syphon สำหรับติดตั้งเกจวัดความดันของระบบท่อในรูปที่ ๑

รูปที่ ๑ เป็นระบบท่อไอน้ำที่มีการใช้วาล์วควบคุมอัตราการไหลควบคุมการจ่ายไอน้ำ ระบบท่อดังกล่าวมีการติดตั้งเกจวัดความดันไว้ทั้งทางด้านขาเข้าและขาออกของวาล์ว เกจวัดความดันในรูปนั้นทำงานด้วยระบบกลไก (จะยกเว้นมีอยู่ตัวหนึ่งที่อยู่ทางด้านซ้ายของรูปที่ ๒ (บน) ที่มีการแปลงสัญญาณความดันเป็นสัญญาณไฟฟ้าส่งต่อไปยังห้องควบคุม) อุปกรณ์พวกนี้มันรับความดันได้ แต่มันทนอุณหภูมิสูงไม่ได้ ดังนั้นเวลาที่จะวัดความดันในท่อเขาจึงต้องใช้ท่อเชื่อมต่อที่ไม่มีการหุ้มฉนวน เพื่อให้ของไหลในระบบท่อที่ต้องการวัดความดันนั้นมีอุณหภูมิลดต่ำลง (ด้วยการสูญเสียความร้อนสู่บรรยากาศรอบ ๆ) ท่อยิ่งยาวก็ยิ่งมีพื้นที่ผิวในการถ่ายเทความร้อนมากขึ้น แต่มันจะเกะกะ เขาก็เลยขดให้มันงอซะ ซึ่งอาจะขดเป็นวงแบบในรูปหรือขดเป็นรูปตัว U หรือรูปร่างอื่นก็ได้ ท่อนี้เขาเรียกว่า "Syphon tube" หรือในกรณีแบบที่ขดเป็นวง (แบบในรูปที่ ๒) บางทีเขาก็เรียกว่าเป็น "Pigtail type syphon tube"
  

สิ่งหนึ่งที่ต้องระวังคือต้องไม่ให้ของไหลที่อยู่ในส่วน syphon tube นั้นกลายเป็นของแข็งอุดตัน syphon tube การเกิดของแข็งอุดตันอาจเกิดได้ถ้าหากของไหลในท่อมีอุณหภูมิต่ำเกินไป เช่นในกรณีของท่อไอน้ำ ไอน้ำร้อนในท่อมีสิทธิที่จะควบแน่นเป็นของเหลวค้างอยู่ใน syphon tube นี้ และถ้าอุณหภูมิข้างนอกไม่เย็นจัดจนทำให้น้ำกลายเป็นน้ำแข็งได้ การวัดความดันก็จะไม่มีปัญหาใด ซึ่งเหตุการณ์นี้ไม่น่าจะเกิดในบ้านเรา แต่ในประเทศที่เป็นเมืองหนาวอาจเกิดขึ้นได้ หรือในกรณีของของเหลวที่เมื่อเย็นตัวลงอาจมีการแยกเฟสเป็นของแข็ง (เช่นน้ำมันที่มี wax ละลายอยู่ หรือสารละลายที่มีพอลิเมอร์ละลายปนอยู่) ของแข็งที่แยกออกมาก็อาจอุดตัน syphon tube นี้ได้ และเมื่อเกิดการอุดตันเมื่อใด ตัวเกจวัดความดันจะไม่สามารถแสดงความดันที่แท้จริงในระบบท่อได้
 

พึงสังเกตด้วยนะว่าจะมีการติดตั้งวาล์วเอาไว้ตัวหนึ่งก่อนต่ออุปกรณ์วัด ทั้งนี้เผื่อต้องมีการถอดเปลี่ยนหรือถอดเอาอุปกรณ์วัดไปซ่อม จะได้ทำการถอดได้โดยไม่ต้องปิดระบบ แต่ตัวที่อยู่ในรูปที่ ๓ ข้างล่างไม่ยักมีการติดตั้งวาล์ว อาจเป็นเพราะว่าเป็นการทำงานแบบ batch ไม่ใช่ระบบต่อเนื่องเหมือนในรูปที่ ๒
 

ที่เอาเรื่องนี้มาเล่าก็เพื่อต้องการให้อย่าเผลอไปคิดว่าจะช่วยโรงงานประหยัดพลังงานด้วยการหุ้มฉนวน syphon tube นี้ หรือแม้แต่เดินอยู่ในโรงงานก็อย่าเผลอไปโดนท่อเข้าโดยนึกว่ามันไม่ร้อน ทางด้านเกจวัดความดันมันไม่ค่อยร้อนหรอก แต่ด้านที่ต่อออกมาจากท่อหลักมันก็มีอุณหภูมิตามของไหลที่ไหลอยู่ในท่อนั้น

รูปที่ ๓ รูปนี้เป็นเกจวัดความดันของหม้ออบไม้ พึงสังเกตว่าเกจวัดความดันมีการบรรจุของเหลว (ตรงลูกศรชี้) เพื่อหน่วงการสั่นของเข็ม และ syphon tube ที่เชื่อมต่อเข้ากับอุปกรณ์ส่งสัญญาณจะมีขดมากกว่าเพื่อลดอุณหภูมิให้ต่ำลงไปอีก