"Lead pipe" เรื่องของท่อที่ไม่ใช่ท่อตะกั่ว MO Memoir : Friday 2 January 2558

"Lead" คำ ๆ นี้ในภาษาอังกฤษจะแปลว่าอะไรนั้นขึ้นอยู่กับว่าอ่านออกเสียงอย่างไร
  

ถ้าออกเสียงไปทาง "ลีด" ก็จะแปลว่า นำ นำทาง หรืออะไรทำนองนี้ เช่น cheer leader ที่เราอ่านว่าเชียร์ลีดเดอร์ที่หมายถึงผู้นำการเชียร์
  

ถ้าออกเสียงไปทาง "เลด" ก็จะแปลว่า ตะกั่ว ที่เป็นโลหะชนิดหนึ่ง เช่น unleaded gasoline ที่หมายถึงน้ำมันเบนซินไรสารตะกั่ว
  

แล้วคำว่า "Lead pipe" นี้จะหมายถึงอะไรได้บ้างล่ะ ความหมายเท่าที่ผมรู้จักนั้นก็มีอยู่ ๓ ความหมาย
  

ความหมายแรกคือท่อตะกั่ว (ต้องอ่านเป็น "เลดไปป์") คือท่อที่ทำจากโลหะตะกั่ว ในอดีตตามบ้านเรือนของฝรั่งนั้นจะมีการใช้ท่อตะกั่วทำท่อน้ำในบ้านแต่ในปัจจุบันถูกห้ามใช้แล้วเนื่องจากมีตะกั่วปนเปื้อนในน้ำประปาได้
  

ความหมายที่สองคือส่วนของท่อลมที่ใช้สำหรับการสวมต่อ mouth piece หรือที่เรียกว่า "กำพวด" ในภาษาไทย ในกลุ่มเครื่องดนตรีพวก brass instrument ต่าง ๆ (เช่น ทรัมเปต ทรอมโบน ฯลฯ) (ต้องอ่านเป็น "ลีดไปป์")
  

แต่ที่จะเล่าในที่นี้คือตัว "ลีดไปป์" ที่เป็นท่อสำหรับการเชื่อมต่ออุปกรณ์วัดเข้ากับ process equipment ของโรงงาน

รูปที่ ๑ ตัวอย่างการต่อท่อ lead pipe จากหน้าแปลน orifice ที่ใช้วัดอัตราการไหลในท่อแนวราบ (อันที่จริงมันวัดความดันลดคร่อมแผ่น orifice แล้วค่อยแปลงความแตกต่างดังกล่าวเป็นอัตราการไหลอีกที) ในกรณีนี้ระดับของท่อ lead pipe จุดต่อเข้า pressure transmitter และแนวแกนของท่อที่ต้องการวัดอัตราการไหลควรต้องอยู่ที่ระดับเดียวกัน

  

การควบคุมการผลิตในโรงงานนั้นจะมีการวัดค่าพารามิเตอร์ที่สำคัญต่าง ๆ ที่เห็นวัดกันทั่วไปก็ได้แก่ อุณหภูมิ ระดับ อัตราการไหล และองค์ประกอบ อุปกรณ์ตัวหนึ่งที่มีการใช้กันมากคืออุปกรณ์วัด "ความดัน" เพราะถูกนำไปใช้เมื่อต้องการทราบค่า "ความดัน" ในกระบวนการ ใช้เมื่อต้องการทราบค่า "อัตราการไหล" ของ process fluid ในกระบวนการ โดยคำนวณจากค่าความดันลดระหว่างสองตำแหน่งเมื่อของไหลไหลผ่านสิ่งกีดขวาง (เช่นแผ่น orifice) หรือใช้ในการวัด "ระดับ" ของเหลวในถัง โดยคำนวณจากผลต่างระหว่างค่าความดันที่ก้นถังและเหนือผิวของเหลว

รูปที่ ๒ ตัวอย่างการติดตั้ง differential pressure transmitter (DPT) เพื่อวัดความดันลดคร่อมแผ่น orifice โดยในรูปแบบนี้เป็นกรณีที่ process pipe อยู่สูงแล้วต้องการติดตั้ง DPT ในตำแหน่งที่ต่ำลงมาเพื่อความสะดวกในการตรวจสอบและซ่อมบำรุง ท่อที่ระบุว่า "purge line" นั้นอาจมีการติดตั้งในกรณีที่เกรงว่าท่อ lead pipe อาจะเกิดการอุดตันได้ เช่นกรณีที่มีของแข็งแขวนลอยอยู่ใน process fluid ที่ไหลอยู่ใน process pipe ในกรณีนี้ก็จะมีการติดตั้ง purge line โดยใช้ fluid ชนิดเดียวกับที่ไหลอยู่ใน process pipe อัดสวนกลับเข้าไป เพื่อไม่ให้ของแข็งนั้นเข้ามาใน lead pipe ได้
  

อุปกรณ์วัดความดันหลักที่ใช้ทำหน้าที่นี้เห็นจะได้แก่ differential pressure cell (หรือเรียกย่อว่า DP cell) ที่วัดผลต่างความดันระหว่างสองตำแหน่ง ถ้าหากอุปกรณ์วัดความดันนี้สามารถส่งต่อค่าที่วัดได้ไปยังอุปกรณ์อ่าน/บันทึกค่าที่อยู่ในห้องควบคุม ก็จะเรียกอุปกรณ์วัดความดันนี้ว่า differential pressure transmitter (DPT) การทำงานของ DP cell นี้ใช้การเปลี่ยนแปลงรูปร่างของแผ่นไดอะแฟรมที่ทำจากวัสดุที่มีความยืดหยุ่น ด้านหนึ่งของแผ่นไดอะแฟรมจะต่อเข้ากับด้านความดันสูงของระบบ อีกด้านหนึ่งจะต่อเข้ากับด้านความดันต่ำของระบบ ถ้าความดันระหว่างสองด้านของแผ่นไดอะแฟรมแตกต่างกันมาก แผ่นไดอะแฟรมก็จะเปลี่ยนแปลงรูปร่างไปมาก และขนาดการเปลี่ยนแปลงรูปร่างของแผ่นไดอะแฟรมนี้จะถูกเปลี่ยนเป็นผลต่างความดัน
  

รูปที่ ๓ ตัวอย่างการติดตั้ง lead pipe สำหรับ DPT ที่ใช้วัดระดับผงอนุภาคใน drum โดยด้านหนึ่งของ DPT ต่อเข้ากับตัว drum โดยตรง อีกด้านต่อผ่าน lead pipe เข้ากับทางด้านบนของ drum ท่อ purge line จะมีแก๊ส (ชนิดเดียวกับใน drum) ไหลผ่านเข้าไปใน drum เพื่อป้องกันไม่ให้ผงของแข็งลอยเข้ามาอุดตันท่อ lead pipe ได้
  

การนำ DPT ไปใช้ในการวัดอัตราการไหลนั้นเราไม่สามารถติดตั้ง DPT เข้ากับตัวท่อได้โดยตรง ต้องมีท่อต่อเชื่อมระหว่าง DPT กับตัวท่อที่จุดที่ต้องการวัดความดัน ท่อเชื่อมต่อระหว่าง DPT (หรืออุปกรณ์วัดคุมตัวอื่น) เข้ากับจุดที่ต้องการวัดความดันนี้เรียกว่า "Lead pipe" ส่วนจะทำจากวัสดุชนิดใดนั้นก็ขึ้นอยู่กับกระบวนการ และบ่อครั้งที่เห็นใช้ tube แทน pipe แต่ก็ยังเรียก lead pipe อยู่ดี ไม่ยักเรียก lead tube รูปที่นำมาให้ดูนั้นเป็นตัวอย่างที่นำมาจากเอกสาร Technical requirements สำหรับการติดตั้ง DPT ของกระบวนการผลิตหนึ่ง ซึ่งรูปแบบการติดตั้งอาจเปลี่ยนแปลงไปตามกระบวนการผลิตได้ แต่หลักการพื้นฐานนั้นยังคงเดิมอยู่
  

รูปที่ ๔ ตัวอย่างการติดตั้ง DPT โดยใช้ lead pipe เพื่อใช้วัดระดับของเหลวในถัง การจะมี purge line หรือไม่นั้นขึ้นอยู่กับของเหลวที่ทำการวัดว่ามีโอกาสทำให้ lead pipe อุดตันหรือไม่ ถ้าต้องมีการใช้ purge line lead pipe ด้านความดันต่ำควรที่จะ purge ด้วยแก๊ส (แบบเดียวกับที่อยู่ใน drum หรือผสมเข้าด้วยกันได้) และด้านความดันสูงก็ควรที่จะ purge ด้วยของเหลว (แบบเดียวกับที่อยู่ใน drum หรือผสมเข้าด้วยกันได้)
  

ท่อ lead pipe ไม่เพียงแต่ช่วยในการเชื่อมต่อ DPT เข้ากับระบบ แต่ยังช่วยป้องกัน DPT จากอุณหภูมิที่สูงของ process fluid ที่ไหลอยู่ภายในท่อหรือบรรจุอยู่ใน drum ด้วย เช่นในกรณีของท่อไอน้ำที่มีการติดตั้ง lead pipe ตามแบบในรูปที่ ๒ ในส่วนของท่อ lead pipe จะมีน้ำที่เป็นของเหลวที่เกิดจากไอน้ำที่ควบแน่นสะสมอยู่ และน้ำส่วนนี้จะเป็นตัวป้องกันไม่ให้ความร้อนของไอน้ำทำอันตรายแก่โครงสร้างของ DPT (แต่ระดับน้ำในท่อด้านความดันสูงและต่ำต้องเท่ากันนะ)
  

และที่สำคัญก็คือท่อ lead pipe นี้ต้องไม่อุดตัน ซึ่งอาจเกิดจากการที่ของเหลวในท่อเกิดการแข็งตัวหรือมีของแข็งสะสมจนอุดตัน ซึ่งอาจทำได้ด้วยการให้ความร้อนแก่ lead pipe (เพื่อการป้องกันการแข็งตัวของของเหลว) หรือด้วยการใช้ purge line ที่ทำการป้อน fluid ที่สะอาด (ที่เป็นของเหลวหรือแก๊สที่เข้ากับระบบได้) เข้าไปในท่อ lead pipe
  

รูปที่ ๕ การเดินท่อ lead pipe สำหรับวัดความดันภายในถังที่มีไอระเหยที่ควบแน่นได้ ด้านหนึ่งของ DPT ต่อเข้ากับ lead pipe ที่ต่อกับ drum ส่วนอีกด้านวัดเทียบกับความดันบรรยากาศภายนอก drum ในกรณีนี้ท่อ lead pipe ต้องมีความลาดเอียงที่เพียงพอที่จะทำให้ของเหลวที่เกิดการควบแน่นในท่อ lead pipe ไหลกลับคืนสู่ drum ได้สะดวก
  

ในรูปที่ ๑ ๒ และ ๔ นั้นจะเห็นว่าก่อนการเชื่อมต่อ lead pipe เข้ากับ DPT จะมีวาล์วอยู่ ๓ ตัว ระบบวาล์ว ๓ ตัวนี้เรียกว่า 3-way maifold โดยวาล์วสองตัวที่อยู่ในท่อ lead pipe ด้านความดันสูงและความดันต่ำนั้นคือ block valve และวาล์วที่อยู่ในท่อเชื่อมต่อระหว่างท่อ lead pipe ด้านความดันสูงและด้านความดันต่ำคือ equalizer valve (ดูรูปที่ ๒) ในระหว่างการใช้งานตามปรกตินั้น block valve ทั้งสองตัวจะเปิดอยู่ ในขณะที่ equalizer valve จะปิด 3-way manifold นี้ใช้ในการ set zero ตัว DPT ถอด DPT ออกจากระบบ และใช้ในการนำ DPT เข้าสู่การทำงาน
  

การ set zero DPT นั้นทำได้ด้วยการปิด block valve ทั้งสองตัวของ 3-way manifold ซึ่งจะเป็นการแยก DPT ออกจากระบบ จากนั้นก็เปิด equalizer valve ซึ่งจะทำให้ความดันทางท่อด้านความดันสูงและท่อความดันต่ำนั้นเท่ากัน ซึ่งควรทำให้ DPT อ่านค่าเป็นศูนย์ ส่วนการถอด DPT ออกจากระบบ (เช่นเมื่อต้องการถอดมาเพื่อการบำรุงรักษาหรือเปลี่ยนตัวใหม่) ก็ทำได้ด้วยการปิด block valve และระบายความดันออกทางด้าน drain valve
  

ในการนำ DPT เข้าสู่การทำงานนั้นขอเริ่มจากการที่ block valve ทั้งสองตัวและ equalizer valve อยู่ในตำแหน่งปิด จากนั้นทำการเปิด equalizer valve จากนั้นให้เปิด block valve "ด้านความดันสูง" อย่างช้า ๆ ซึ่งจะทำให้ความดันทั้งสองด้านของ DPT นั้นเพิ่มสูงขึ้นโดยมีระดับที่เท่ากัน ซึ่ง DPT ควรที่จะอ่านค่าเป็นศูนย์ การทำเช่นนี้ไม่เพียงแค่ช่วยทำให้ตัวแผ่นไดอะแฟรมไม่ต้องเผชิญหน้ากับความดันที่เพิ่มขึ้นสูงอย่างกระทันหัน และยังใช้เป็นการทดสอบด้วยว่าระบบมีการรั่วซึมหรือไม่ หลังจากนั้นจึงปิด equalizer valve (โดยที่ block valve ด้านความดันสูงยังคงเปิดค้างอยู่) และเปิด block valve ด้านความดันต่ำ ก็จะทำให้ DPT เข้าสู่สภาวะการทำงาน
  
เมื่อต้นสัปดาห์ที่ผ่านมามีโอกาสไปลงสังเกตการณ์ภาคสนาม ๒ วัน มีโอกาสได้ร่วมงานกับวิศวกรต่างสาขาและผู้ที่ไม่ได้จบมาทางด้านวิศวกรรมศาสตร์ ได้อะไรต่อมิอะไรกลับมาเล่าให้ฟังหลายอย่าง แต่คิดว่าถ้าเล่าไปเลยก็คงมีจำนวนไม่น้อยที่ไม่เข้าใจ เพราะจำเป็นต้องมีพื้นฐานความรู้ในบางเรื่องก่อนจึงจะฟังรู้เรื่อง เรื่องที่เขียนในบันทึกฉบับนี้ก็เป็นเรื่องหนึ่งของพื้นฐานความรู้ที่จะช่วยในการทำความเข้าใจในเรื่องเล่าถัดไปที่จะตามมา