Triple block valve ยังเอาไม่อยู่ MO Memoir : Sunday 3 March 2562

"People should have to take a class on this information before they receive their undergraduate degrees in engineering. Nobody really tell us this stuff." - A message from a chemical engineering student who found What Went Wrong? in a library

ข้อความข้างต้นเป็นข้อความเกริ่นนำ Chapter 1 Maintenance ในหนังสือ Still Going Wrong! ที่เขียนโดย Prof. Trevor A. Kletz ที่เป็นผู้เขียนหนังสือ What Went Wrong? เช่นกัน หนังสือที่เขียนโดย Prof. Kletz นั้นใช้ไวยากรณ์ภาษาอังกฤษที่เรียบง่าย ตรงไปตรงมา แต่สำหรับผู้อ่านคนไทยที่ไม่มีประสบการณ์กับของจริงบ้าง แม้ว่าจะมีพื้นฐานไวยากรณ์ภาษาอังกฤษที่ดีก็อาจจะอ่านไม่รู้เรื่องเลยว่าเขากำลังกล่าวถึงอะไร เพราะศัพท์เทคนิคต่าง ๆ ที่ใช้นั้นต่างเป็นศัพท์เทคนิคในการทำงานภาคปฏิบัติ (ไม่ว่าจะเป็นอุปกรณ์หรือวิธีการทำงาน) ซึ่งจำนวนมากเป็นศัพท์ที่ไม่มีปรากฏในตำราเรียนหรือบทความวิชาการทั่วไป

รูปที่ ๑ หนังสือ "Still Going Wrong!" ที่เอามาเป็นต้นเรื่องในวันนี้คือเล่มกลาง

ใน Memoir ฉบับวันศุกร์ที่ผ่านมาผมได้เกริ่นถึงความเห็นเกี่ยวกับการทำ isolation (ระบบหรืออุปกรณ์) ที่เกิดขึ้นจากการสนทนากับวิศวรายหนึ่ง มาวันนี้ก็เลยขอยกตัวอย่างหนึ่งจาก Chapter 12 Leaks ของหนังสือ Still Going Wrong! มาเล่าสู่กันฟัง แต่ก่อนอื่นเพื่อเป็นการปูพื้นฐานสำหรับบางคน จะขอขยายความคำว่า "isolation" ก่อน
 

คำว่า "การทำ isolation" หรือ "isolate ระบบ" ที่ภาษาบ้านเราเรียกกันนั้นหมายถึงการแยกโดดเดี่ยวระบบหรืออุปกรณ์จากกระบวนการที่มันเชื่อมต่ออยู่ โดยมีวัตถุประสงค์เพื่อไม่ให้มีการถ่ายเท process fluid จากกระบวนการเข้าสู่ระบบหรืออุปกรณ์ที่ต้องการทำ isolation
 

เช่นถ้าเราต้องการถอดปั๊มออกไปซ่อม การทำ isolation ปั๊มก็คือการปิดกั้นเส้นทางการไหลทุกเส้นทางที่เชื่อมต่อกับตัวปั๊ม (ซึ่งครอบคลุมไปถึงการตัดระบบไฟฟ้าด้วย) เพื่อให้มันใจว่าเมื่อถอดปั๊มออกไปแล้วจะต้องไม่มีการรั่วไหลของ process fluid ออกมานอกระบบ หรือถ้าเราต้องการเข้าไปตรวจสอบภายใน vessel สักใบหนึ่ง การทำ isolation vessel นั้นก็คือการทำให้มั่นใจว่าจะไม่มีการรั่วไหลของ process fluid เข้าไปใน vessel นั้นในขณะที่คนกำลังทำงานอยู่ข้างใน
 

วิธีการทำ isolation มีหลายแบบ การเลือกวิธีการใดนั้นขึ้นอยู่กับปัจจัยหลายอย่าง เช่น ชนิดของ process fluid ว่าอันตรายแค่ไหนในรูปแบบใด (เข่น ไวไฟ เป็นพิษ กัดกร่อน) อุณหภูมิและความดัน วัตถุประสงค์ของการทำ isolation (เช่นถอดอุปกรณ์ไปซ่อม หรือต้องเข้าไปทำงานข้างใน) ฯลฯ

รูปที่ ๒ รูปแบบการทำ Isolation อุปกรณ์ต่าง ๆ จาก HSG 253 The safe isolation of plant and equipment
 

รูปที่ ๒ เป็นรูปแบบการทำ isolation รูปแบบต่าง ๆ ที่นำมาจากหน้า ๒๖ ของเอกสาร HSG 253 The safe isolation of plant and equipment (ดาวน์โหลดฟรีได้ที่ http://www.hse.gov.uk/pubns/books/hsg253.htm) ที่ได้ทำการแบ่งรูปแบบการทำ isolation ออกเป็น ๓ รูปแบบที่ขอเรียกว่าแบบ "ตามความเสี่ยง" ก็แล้วกัน โดยในที่นี้จะขอขยายความแต่ละรูปแบบพอสังเขปเพื่อให้เห็นภาพ
 

รูปแบบที่ III Non-proved isolation หรือรูปแบบที่ไม่ได้รับการรับรอง รูปแบบนี้ใช้เพียงแค่วาล์วเพียงอย่างเดียวในการปิดกั้น process fluid จากระบบ แม้ว่าจะมีการใช้ block valve สองตัวต่ออนุกรมกันก็ไม่รับประกันความปลอดภัย เรียกว่าเป็นรูปแบบที่มีความเสี่ยงสูงสุดก็ได้และในทางปฏิบัติก็ไม่แนะนำให้ใช้วิธีการเช่นนี้ (และผู้ออกแบบระบบท่อก็ต้องไม่ออกแบบโดยคาดหวังให้ผู้ปฏิบัติงานใช้วิธีการทำงานแบบนี้ด้วย)
 

รูปแบบที่ II Proved isolation หรือรูปแบบที่ได้รับการรับรอง รูปแบบนี้มีการติตดั้งวาล์วระบายที่เรียกชื่อกลาง ๆ ว่า bleed valve (ซึ่งก็คือ drain valve ในกรณีที่ process fluid เป็นของเหลวหรือ vent valve ในกรณีที่ process fluid เป็นแก๊ส) และมีการติดตั้งอุปกรณ์วัดความดันเพื่อตรวจสอบการรั่วไหลของ process fluid แต่แม้ว่าจะใช้แบบ Double Block and Bleed (DBB) ก็ใช่ว่าจะไว้วางใจได้ 100% เพราะมันก็เคยมีกรณีตัวอย่างที่ bleed line นั้นมีขนาดเล็กเกินไป ทำให้ process fluid ที่รั่วผ่าน block valve ตัวแรกสะสมจนทำให้ความดันสูงพอที่จะทำให้ process fluid รั่วผ่าน block valve ตัวที่สองเข้าไปทางฟาก equipment ได้
 

อุปกรณ์วัดความดันตัวที่อยู่ระหว่าง block valve สองตัวเนี่ยผมก็ไม่ติดใจอะไร เพราะถ้ามี process fluid รั่วออกมามันก็น่าจะเห็นความดันเพิ่มขึ้นได้ แต่ที่สงสัยคือตัวที่อยู่ระหว่าง block valve ตัวหลังกับ equipment ซึ่งถ้าเป็นกรณีที่เป็นการ isolate equipment โดยที่ไม่มีการถอดเอา equipment ออกก็พอจะเข้าใจว่าถ้ามีการรั่วผ่าน block valve ตัวที่สองเข้าไปสะสมใน equipment ก็มีสิทธิที่จะเห็นความดันเพิ่มขึ้นได้ แต่ถ้าเป็น equipment ที่เปิดออกสู่บรรยากาศ (เช่น vessel ที่คนจะเข้าไปตรวจ) ผมสงสัยว่ามันจะมีประโยชน์หรือ
 

รูปแบบที่ I Positive isolation เป็นรูปแบบที่ให้ความมั่นใจสูงสุดว่าจะไม่มีการรั่วไหลไปยัง equipment รูปแบบนี้ใช้การถอดท่อออกเลย (คือไม่มี physical connection) หรือใช้การแทรก slip plate เข้าไปทางด้านหลัง block valve (ส่วนที่ว่าจะมี block valve เพียงตัวเดียวหรือสองตัวคงขึ้นอยู่กับอันตรายของ process fluid) แต่ทั้งนี้ถ้าเป็นการถอดท่อออกก็ต้องปิดปลายท่อด้าน process fluid ด้วย blind flange ให้ดีด้วย คือ blind flange ต้องสามารถรับความดันด้าน process ได้โดยไม่เกิดการรั่วไหลของ process fluid และถ้าใส่ slip plate ก็ต้องมั่นใจด้วยว่าตัว slip plate สามารถรับความดันและทนต่อการกัดกร่อนของ process fluid ได้

รูปที่ ๓ แผนผังระบบที่เกิดปัญหา วาดขึ้นใหม่โดยอิงจากรูปที่ 12.1 ในหนังสือ Still Going Wrong!
 

กรณีสุด ๆ กรณีหนึ่งที่แสดงให้เห็นถึงความเอาแน่เอานอนไม่ได้ของวาล์วในการป้องกันการรั่วไหลเห็นจะได้แก่เหตุการณ์ที่เกิดขึ้นที่โรงไฟฟ้านิวเคลียร์ Hunterston ประเทศอังกฤษ โรงไฟฟ้าดังกล่าวเป็นชนิด Advanced Gas-cooled Reactor หรือที่ย่อว่า AGR จุดเด่นของเตาปฏิกรณ์ชนิดนี้เห็นจะได้แก่การที่สามารรถผลิตไอน้ำอุณหภูมิในระดับเดียวกันกับไอน้ำที่ผลิตจากการเผาเชื้อเพลิงฟอสซิล ทำให้ประสิทธิภาพของโรงไฟฟ้าสูงตามไปด้วย 
  

(คือในทางทฤษฏี ประสิทธิภาพของวัฏจักรกำลังขึ้นอยู่กับผลต่างอุณหภูมิระหว่างแหล่งความร้อนและแหล่งรับความร้อน เนื่องจากแหล่งรับความร้อนมักจะเป็นน้ำหล่อเย็นที่มีอุณหภูมิตามสภาพอากาศ ดังนั้นจึงเหลือตัวแปรให้เล่นเพียงตัวเดียวคืออุณหภูมิของแหล่งความร้อน ถ้าผลต่างอุณหภูมินี้ยิ่งมาก ประสิทธิภาพก็จะสูงมากตามไปด้วย)

เตาปฏิกรณ์ชนิดนี้ใช้แก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ (CO₂) เป็นตัวรับความร้อนจากแท่งเฃื้อเพลิงเพื่อนำไปผลิตไอน้ำอีกที คาร์บอนไดออกไซด์นั้นจะส่งมาทางรถบรรทุกที่มาถ่ายลงถังพัก ในการถ่ายของเหลวจากถังใบหนึ่งไปยังถังอีกใบหนึ่งในระบบปิดเช่นนี้นั้น จำเป็นต้องมีการปรับความดันเหนือผิวของเหลวในถังที่รับของเหลวไม่ให้เพิ่มขึ้นเพราะไม่เช่นนั้นจะไม่สามารถส่งของเหลวเข้าไปได้หรืออาจทำให้ตัวถังเก็บของเหลวได้รับความเสียหายได้ วิธีการหนึ่งที่ใช้กันก็คือการจัดให้มี pressure balancing line ระหว่างถังที่ถ่ายของเหลวและถังที่รองรับของเหลว โดยท่อนี้จะเชื่อมต่อระหว่างส่วนที่เป็นไอในถังจ่ายของเหลวกับถังที่รองรับของเหลว (รูปที่ ๓) กล่าวคือเมื่อของเหลวถูกสูบจากถังจ่ายไปยังถังรับ ปริมาตรที่ว่างของส่วนที่เป็นไอในถังจ่ายจะเพิ่มขึ้นในขณะที่ปริมาตรที่ว่างส่วนที่เป็นไอในถังรับจะลดลง ท่อ pressure balancing line จะทำหน้าที่เป็นเส้นทางให้ส่วนที่เป็นไอในถังรับไหลเข้าไปยังส่วนที่เป็นไอในถังจ่าย เป็นการป้องกันไม่ให้ความดันในถังรับเพิ่มสูงขึ้นและความดันในถังจ่ายลดต่ำลง
 

คาร์บอนไดออกไซด์ส่วนที่เป็นของเหลวในถังพักจะถูกปั๊มสูบจ่ายไปใช้งานยังเครื่องปฏิกรณ์ แต่ในขณะเดียวกันบริเวณส่วนที่เป็นไอในถังพักก็จะมีท่อต่อไปยังเครื่องปฏิกรณ์เช่นกันเพื่อไว้สำหรับใช้ไล่แก๊สในเครื่องปฏิกรณ์ก่อนทำการซ่อมบำรุงและไล่อากาศออก กล่าวคือการไหลควรเป็นการไหลจากถังพักไปยังเครื่องปฏิกรณ์ และเพื่อป้องกันไม่ให้แก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ที่ปนเปื้อนสารกัมมันตภาพรังสีรั่วไหลย้อนกลับมายังถังพักได้ จึงได้มีการติดตั้ง block valve ต่ออนุกรมกันจำนวน ๓ ตัว (วาล์วสีแดงในรูปที่ ๓)
 

ในช่วงประมาณเดือนกุมภาพันธ์ค.ศ. ๑๙๙๗ (พ.ศ. ๒๕๔๐) มีการตรวจพบว่าบริเวณวาล์วดังกล่าวมีกัมมันตภาพรังสีสูงผิดปรกติ จึงได้มีการตรวจสอบและพบว่า block valve ทั้ง ๓ ตัวนั้นรั่ว ทำให้มีแก๊สปนเปื้อนสารกัมมันตภาพรังสีบางส่วนไหลเข้าไปปนเปื้อนในถังพัก และเมื่อมีรถบรรทุกมาส่งแก๊สให้กับถังพัก สารกัมมันตภาพรังสีดังกล่าวก็ติดกลับไปกับรถผ่านทาง pressure balancing line และที่สำคัญก็คือรถบรรทุกที่นำแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์มาส่งนั้น ก็นำแก๊สไปส่งให้กับอุตสาหกรรมอาหารด้วย ทำให้เกิดความกังวลว่าจะมีอาหารปนเปื้อนกัมมันตภาพรังสีจนต้องมีการเรียกแก๊สกลับคืน
 

เรื่องการเชื่อใจวาล์วเพียงอย่างเดียวในการปิดกั้นการไหลอย่างสมบูรณ์ไม่ได้นั้นเป็นที่ทราบกันทั่วไปมานานแล้วในอุตสาหกรรมเคมี แต่ที่แปลกก็คือทำไมคนในอุตสาหกรรมโรงไฟฟ้านิวเคลียร์จึงปล่อยให้เรื่องเช่นนี้เกิดขึ้น ประเด็นนี้ Prof. Kletz กล่าวไว้ในหนังสือว่าน่าจะเป็นเพราะผู้ที่ทำงานในอุตสกรรมโรงไฟฟ้านิวเคลียร์นั้นเชื่อว่าปัญหาของพวกเขาเป็นปัญหาแบบพิเศษ (ทำนองว่าคนอื่นไม่มี) จึงไม่สามารถเรียนรู้จากอุตสาหกรรมอื่นได้

หนังสือ What Went Wrong? นั้นที่ห้องสมุดของภาควิชาเราก็มีอยู่เล่มหนึ่ง น่าจะเป็นฉบับที่พิมพ์ครั้งแรก แต่จะเคยมีใครยืมหรือหยิบมาอ่านหรือไม่นั้นผมก็ไม่รู้เหมือนกัน แต่ที่แน่ ๆ ก็คือผมไม่เคยยืมมาอ่าน

เพราะผมเองก็ซื้อหนังสือนี้เก็บไว้เป็นสมบัติส่วนตัวเล่มหนึ่ง