อันตรายใน Analyser House เรื่องที่ ๒ MO Memoir : Sunday 24 March 2567

อุบัติเหตุจำนวนไม่น้อยในอุตสาหกรรมเกิดจากการต่อท่อผิด ทั้ง ๆ ที่การป้องกันความผิดพลาดดังกล่าวทำได้ง่ายด้วยการใช้ข้อต่อที่แตกต่างกัน (เช่น ชนิด (ตัวผู้/ตัวเมีย), ทิศทางการหมุน (เวียนซ้าย/เวียนขวา) หรือขนาดที่ไม่เท่ากัน) ส่วนการทาสีน่าจะจัดเป็นมาตรการเฉพาะหน้ามากกว่า เพราะเมื่อเวลาผ่านไปสีที่ทาไว้ก็หลุดร่อนได้ หรือการทำงานในที่มีแสงสว่างน้อยก็ทำให้การมองสีไม่ชัดเจนได้

เรื่องที่นำมาเล่าในวันนี้ก็เกิดจากการต่อท่อสลับกัน แต่เนื่องจากในบทความนั้นมีการกล่าวถึงโครงสร้างวาวล์ตัวหนึ่ง ก็เลยจะขอปูพื้นเรื่องชื่อเรียกโครงสร้างวาล์วให้กับผู้ที่กำลังศึกษาอยู่ก่อน

รูปที่ ๑ ตัวอย่างโครงสร้างและชื่อชิ้นส่วนต่าง ๆ ของวาล์วควบคุม (control valve) "Gland" คือบริเวณในกรอบสีเขียวที่มี valve stem สอดผ่านและมี gland packing อุดกันรั่ว โดยที่ยังยอมให้ valve stem เคลื่อนที่ขึ้นลงในแนวเส้นตรงได้ (รูปจาก https://instrumentationtools.com/basic-parts-control-valves/)

"Valve stem" เป็นชิ้นส่วนที่เชื่อมต่อเข้ากับโครงสร้างที่ทำหน้าที่ปิดกั้นการไหล เช่น valve plug ในกรณีของ globe valve (ดังรูปที่ ๑ ข้างบน) หรือลูกบอล ในกรณีของ ball valve ถ้าเป็น globe valve ตัว valve stem จะเคลื่อนที่ขึ้นลงเพื่อควบคุมระดับการยกตัวของ valve plug แต่ถ้าเป็น ball valve ตัว valve stem จะหมุนไปมาเพื่อควบคุมระดับการเปิดของลูกบอล

ช่องทางที่ให้ valve stem สอดผ่านนี้ต้องยอมให้ valve stem เคลื่อนตัวได้อย่างอิสระ และในขณะเดียวกันก็ต้องสามารถป้องกันไม่ให้ของไหลภายในรั่วไหลออกมาภายนอกได้ ดังนั้นบริเวณนี้จึงมีการใส่ "gland packing" (บ้านเราเรียกว่า "ปะเก็นเชือก") ที่มีการผสมวัสดุที่มีความลื่นเคลือบผิวอยู่ ในรูปที่ ๑ นั้นตัว gland packing ถูกกดอัดไว้ด้วย packing follower ที่ถูกกดเอาไว้ด้วย packing flange อีกที ถ้าขันนอตอัด packing ลงไป ตัว gland packing ก็จะถูกบีบอัดและขยายตัวออกทางด้านข้างทำให้ปิดกั้นการรั่วไหล แต่การอัดแน่นที่มากเกินไปก็จะทำให้ตัว valve stem เคลื่อนตัวได้ยากมากขึ้นหรือขยับตัวไม่ได้ ตรงบริเวณนี้เมื่อใช้งานไปนานเข้าเมื่อ gland packing เริ่มเสื่อมสภาพหรือน็อตที่ขันกดนั้นเกิดการคลายตัวก็จะมีการรั่วไหลได้ การแก้ปัญหาเบื้องต้นทำได้ด้วยการขันอัดแน่นเข้าไปอีกจนกว่าจะได้เวลาเปลี่ยน gland packing

รูปที่ ๒ คำบรรยายเหตุการณ์ ส่วนภาพประกอบนั้นเข้าใจว่าเพื่อให้ผู้อ่านเห็นภาพการเดินท่อ Loading/Unloading valve

คอมเพรสเซอร์เป็นอุปกรณ์ที่ใช้ในการอัดแก๊ส อุปกรณ์ขับเคลื่อนหลักที่ใช้กันมากที่สุดในปัจจุบันคือมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสสลับ (เกือบทั้งหมดที่ใช้กันคือมอเตอร์ไฟฟ้าเหนี่ยวนำหรือ induction motor) ที่จำเป็นต้องให้มอเตอร์มีภาระงาน (load) ต่ำสุดเมื่อเริ่มหมุน เพราะช่วงเวลาดังกล่าวมอเตอร์จะกินกระแสไฟฟ้ามาก (ประมาณ 6 เท่าตัวของกระแสการทำงานปรกติ) เป็นช่วงเวลาสั้น ๆ และวิธีการหนึ่งที่ใช้กันก็คือให้คอมเพรสเซอร์ทำงานที่ความดันด้านขาเข้าเท่ากับความดันด้นขาออก (คือเดินตัวเปล่าโดยไม่มีการอัดแก๊ส)

ในกรณีที่ความต้องการแก๊สด้านขาออกนั้นไม่คงที่ การให้คอมเพรสเซอร์ทำงานเต็มที่ตลอดเวลาแล้วไปควบคุมระดับการเปิดวาล์วด้านขาออกจะเป็นการสิ้นเปลืองพลังงาน วิธีการหนึ่งที่ใช้กันคือการให้คอมเพรสเซอร์อัดแก๊สเข้าถังเก็บและจ่ายแก๊สจากถังเก็บออกไป พอความดันแก๊สในถังสูงถึงค่าที่กำหนดไว้ก็ให้คอมเพรสเซอร์หยุดทำงาน และพอความดันแก๊ในถังเก็บลดต่ำลงจนถึงระดับหนึ่งก็ให้คอมเพรสเซอร์เริ่มทำงานใหม่ การทำงานแบบนี้เป็นสิ่งที่เราเห็นกับเครื่องอัดอากาศขนาดเล็กที่ใช้งานกันทั่วไป (ที่เราเรียกว่าปั๊มลม) แต่เพื่อไม่ให้มอเตอร์ไฟฟ้ากินกระแสไฟมากตอนคอมเพรสเซอร์เริ่มทำงานใหม่ ก็จะมีการติดตั้งวาล์วตัวหนึ่งไว้ด้านขาออก เพื่อระบายแก๊สด้านขาออกทิ้งให้ความดันด้านขาออกลดต่ำลง (แต่ยังป้องกันไม่ให้แก๊สในถังเก็บด้านความดันสูงไหลย้อนกลับ) วาล์วตัวนี้มีชื่อว่า loader/unloader (หรือ loading/unloading) valve

รูปแบบการทำงานของวาล์วตัวนี้มีหลายรูปแบบ การระบายแก๊สด้านขาออกทิ้งก็เป็นรูปแบบหนึ่ง แต่ถ้าแก๊สนั้นปล่อยออกสู่อากาศโดยตรงไม่ได้ (เช่นเป็นแก๊สพิษหรือแก๊สเชื้อเพลิง) ก็ต้องใช้วิธีการอื่นแทน เช่นการเปิดเส้นทางการไหลให้ด้านขาเข้าเชื่อมต่อกับด้านขาออก หรือในกรณีของ reciprocating compressor ก็อาจเปิดวาล์วด้านขาเข้าค้างเอาไว้

เรื่องที่นำมาเล่าในวันนี้นำมาจากบทความเรื่อง "Explosion in Analyser House" เขียนโดย Rajib Talukder เผยแพร่ไว้เมื่อเดือนมิถุนายน ค.ศ. ๒๐๒๓ โดยเป็นเรื่องของเหตุการณ์เมื่อปีค.ศ. ๑๙๙๙ ที่ผู้เขียนนั้นได้มีโอกาสได้เห็นการระเบิดใน Analyser House แห่งหนึ่งโดยมีสาเหตุมาจากการต่อท่อผิด แต่ที่น่าตกใจคือในปีค.ศ. ๒๐๑๙ หรืออีก ๑๙ ปีให้หลังผู้เขียนก็ได้มาพบรูปแบบการเดินท่อแบบเดียวกับที่ก่อเรื่องไว้ก่อนหน้าในโรงกลั่นน้ำมันอีกแห่งหนึ่งอีก

เหตุการณ์ในปีค.ศ. ๑๙๙๙ (พ.ศ. ๒๕๔๒) เกิดขึ้นหลังจากการซ่อมบำรุง recycle gas compressor ของหน่วย diesel hydrotreater คอมเพรสเซอร์ตัวนี้ใช้ในการอัดแก๊สที่ประกอบด้วยไฮโดรเจน 95 mol% และไฮโดรเจนซัลไฟด์ (H₂S) 0.05 mol% คอมเพรสเซอร์เป็นชนิด reciprocating ที่มี loading/unloading valve จำนวน 8 ตัวที่ควบคุมการเปิด-ปิดด้วยการใช้ Instrument Air (IA) และยังมี flare tubing connection (จุดต่อท่อระบายออกสู่ระบบเผาแก๊สทิ้ง) เพื่อรวบรวมแก๊สที่อาจรั่วออกมาทาง valve gland ไปกำจัดทิ้งอย่างปลอดภัย

ประเด็นที่ก่อให้เกิดอุบัติเหตุคือจุดต่อท่อ Instrument Air กับ flare tubing connection ใช้ข้อต่อแบบเดียวกันที่สามารถต่อสลับกันได้

คืนก่อนวันเกิดเหตุ การซ่อมบำรุงคอมเพรสเซอร์เสร็จสิ้นและเริ่มเดินเครื่อง ต่อมาในเช้าวันรุ่งขึ้นมีการตรวจพบกลิ่นแก๊สไฮโดรเจนซัลไฟล์ในบริเวณ Analyser House ที่ตั้งอยู่ใกล้กับตัวคอมเพรสเซอร์ เพื่อที่จะหาแหล่งที่มาของแก๊สช่างเทคนิครายหนึ่งจึงเข้าไปใน Analyser House หลังจากนั้นไม่นานก็เกิดการระเบิดใน Analyser House

Analyser House หลังนี้ใช้ Instument Air ในการสร้างความดันบวก (positive pressure) ในตัวอาคาร จากการสอบสวนพบว่ามีการต่อท่อผิดที่ loading/unloading valve ของตัวคอมเพรสเซอร์ โดยต่อท่อ Instrument Air เข้ากับ flare tubing connection ทำให้ไฮโดรเจนและไฮโดรเจนซัลไฟล์เข้าไปปะปนกับ Instrument Air ที่ใช้ในการสร้างความดันบวกภายใน Analyser House

ในเหตุการณ์นี้แก๊สผสม H₂ + H₂S ซึ่งต่างเป็นแก๊สที่ติดไฟได้ทั้งคู่รั่วไหลเข้าไปในระบบ Instrument Air ซึ่งแสดงว่าความดันของแก๊สในคอมเพรสเซอร์นั้นสูงกว่าของระบบ Instrument Air ที่น่าสนใจคือถ้าเกิดกลับกันคือ Instrument Air รั่วไหลเข้าไปในระบบ H₂ + H₂S ที่ไหลเวียนกลับไปยัง hydrotreater ใหม่ ผลที่เกิดขึ้นจะเป็นอย่างไร

UVCE case 7 Shell Olefin Plant 2540 (1997) ตอนที่ ๑ MO Memoir : Sunday 20 December 2563

ตอนสายของวันอาทิตย์ที่ ๒๒ มิถุนายน พ.ศ. ๒๕๔๐ (ค.ศ. ๑๙๙๗) เวลาประมาณ ๑๐ โมงเศษ ได้เกิดการรั่วไหลของแก๊สก่อนที่จะเกิดการระเบิดตามมาในอีกไม่กี่นาที ณ โรงงานผลิตโอเลฟินส์ของบริษัท Shell ในมลรัฐเท็กซัส ประเทศสหรัฐอเมริกา อุบัติเหตุครั้งนี้แม้ว่าจะไม่มีผู้เสียชีวิตแต่ก็มีหลายประเด็นที่น่าสนใจ เช่นสาเหตุที่ทำให้เกิดการรั่วไหลนั้นต้นตอมาจากความเสียหายของชิ้นส่วนเล็ก ๆ ชิ้นส่วนหนึ่ง และความเสียหายดังกล่าวก็ไม่ได้เกิดขึ้นครั้งแรก แต่เคยได้เกิดขึ้นก่อนหน้านี้หลายครั้งแม้ว่าจะเกิดที่โรงงานอื่นแต่ก็เป็นของเครือบริษัทเดียวกัน ซึ่งเป็นการแสดงให้เห็นว่าข้อมูลอุบัติเหตุที่เกิดก่อนหน้านั้นไม่ได้มีการเผยแพร่ให้รับทราบกันอย่างทั่วถึง และมีการประเมินผลกระทบที่ตามมาต่ำเกินไป อาจเป็นเพราะว่าเหตุที่เกิดก่อนหน้านี้มีการตรวจพบก่อนที่จะเกิดความเสียหายรุนแรงตามมา

เรื่องที่นำมาเล่านี้นำมาจาก EPA/OSHA Joint Chemical Accident Investigation Report : Shell Chemical Company, Deer Park, Texas เผยแพร่เมื่อเดือนมิถุนายน พ.ศ. ๒๕๔๑ (ค.ศ. ๑๙๙๘) ที่เป็นรายงานการสอบสวนที่เกิดขึ้นที่ Olefin Plant Number III (OP-III) แต่ก่อนอื่นจะขอปูพื้นฐานกระบวนการผลิตเอทิลีน โดยจะเน้นเฉพาะส่วนเพิ่มความดันให้กับแก๊ส ซึ่งเป็นจุดต้นตอของการรั่วไหลในเหตุการณ์นี้ แต่สำหรับผู้ที่สนใจสามารถอ่านเพิ่มเติมได้ในบทความเรื่อง

"ทำความรู้จักกระบวนการผลิตเอทิลีน ตอนที่ ๙ Charge gas compression ภาค ๑" (Memoir ปีที่ ๘ ฉบับที่ ๑๑๗๗ วันอาทิตย์ที่ ๒๙ พฤษภาคม ๒๕๕๙)

"ทำความรู้จักกระบวนการผลิตเอทิลีน ตอนที่ ๑๐ Charge gas compression ภาค ๒" (Memoir ปีที่ ๘ ฉบับที่ ๑๑๗๘ วันพฤหัสบดีที่ ๒ มิถุนายน ๒๕๕๙) และ

"ทำความรู้จักกระบวนการผลิตเอทิลีน ตอนที่ ๑๑ Charge gas compression ภาค ๓" (Memoir ปีที่ ๘ ฉบับที่ ๑๑๘๑ วันพุธที่ ๘ มิถุนายน ๒๕๕๙)

ในการผลิตเอทิลีน (Ethylene C₂H₄ หรือ Ethene) นั้นจะนำไฮโดรคาร์บอนโมเลกุลใหญ่มาให้ความร้อนใน Pyrolysis furnace จนไฮโดรคาร์บอนโมเลกุลใหญ่นั้นแตกออกเป็นโมเลกุลเล็กลงจนกลายเป็นเอทิลีนร่วมกับโอเลฟินส์ตัวอื่น เช่นโพรพิลีน (Propylene C₃H₆ หรือ Propene) เพื่อให้ปฏิกิริยาดำเนินไปข้างหน้าได้ดี ความดันการเกิดปฏิกิริยาจึงไม่สูงมาก (มากกว่าความดันบรรยากาศไม่มาก ทั้งนี้เพราะในปฏิกิริยานี้จำนวนโมลของผลิตภัณฑ์เพิ่มสูงกว่าสารตั้งต้น) การผลิตในส่วนนี้เป็นส่วนที่ใช้อุณหภูมิสูง (Hot side) ก็เรียกว่าตั้งแต่ระดับประมาณอุณหภูมิห้องไปจนถึงเกือบ 1000ºC (ขึ้นกับชนิดไฮโดรคาร์บอนที่ใช้เป็นสารตั้งต้น)

แก๊สผลิตภัณฑ์ร้อนที่ออกมาจาก Pyrolysis furnace นั้นจะถูกลดอุณหภูมิให้ต่ำลง (โดยใช้การดึงเอาความร้อนกลับไปใช้ประโยชน์) ก่อนจะเข้าสู่ขั้นตอนการอัดเพิ่มความดัน การอัดเพิ่มความดันนี้ก็เพื่อทำให้สามารถทำให้แก๊สเป็นของเหลวได้ที่อุณหภูมิที่ไม่ต่ำเกินไป และให้มีความดันมากพอที่แก๊สจะไหลผ่านระบบกลั่นแยกต่าง ๆ ไปจนถึงปลายทางสายการผลิต การผลิตส่วนนี้เป็นส่วนที่ใช้อุณหภูมิต่ำ ก็เรียกว่าประมาณอุณหภูมิห้องไปจนต่ำสุดก็ประมาณระดับ -100ºC

เพื่อที่จะรักษาประสิทธิภาพการอัดแก๊สและป้องกันไม่ให้เอทิลีนเกิดปฏิกิริยาถ้าอุณหภูมิแก๊สสูงเกินไป การอัดแก๊สให้ได้ระดับความดันที่ต้องการจึงต้องค่อย ๆ เพิ่มความดันทีละขั้น อย่างเช่นในโรงงานที่เกิดเหตุนี้ใช้การอัด 5 ขั้นตอนด้วยกัน โดยในระหว่างแต่ละขั้นตอนการอัดนั้นจะมีการแยกเอาส่วนที่เป็นของเหลวที่ควบแน่นออกมาเมื่อลดอุณหภูมิแก๊สความดันสูงที่ออกมาจากขั้นตอนการอัดแต่ละขั้น รูปที่ ๑ เป็นแผนผังของโรงงานที่เกิดเหตุ ส่วนรูปที่ ๒ เป็นแผนผังของหน่วยเพิ่มความดัน

รูปที่ ๑ แผนผังหน่วยการผลิตที่เกิดเหตุ ส่วนด้านทิศใต้เป็นส่วนที่เรียกว่า "Hot side" คือเป็นด้านที่รับวัตถุดิบ (ไฮโดรคาร์บอน) เข้ามา ให้ความร้อนใน Pyrolysis furnace เพื่อให้โมเลกุลไฮโดรคาร์บอนโมเลกุลใหญ่แตกตัวเป็นเอทิลีน หน่วยนี้จะทำงานที่ความดันต่ำ (สูงกว่าบรรยากาศไม่มาก) จากนั้นแก๊สที่ออกจาก Pyrolysis furnace จะเข้าสู่หน่วยเพิ่มความดัน (Process gas compressor) ที่อยู่ทางด้านทิศเหนือ (เรียกว่า "Cold side") เพื่อเพิ่มความดันแก๊สให้สูงขึ้นก่อนส่งต่อเข้าระบบทำความเย็น และการกลั่นแยกต่อไป

รูปที่ ๒ แผนผังกระบวนการอัดแก๊สที่มีการอัดเพิ่มความดัน 5 ขั้นตอนด้วยกัน

กระบวนการอัดแก๊สของโรงงานนี้เป็นกระบวนการอัด 5 ขั้นตอน (รูปที่ ๒) ใช้กังหันไอน้ำ (Steam turbine) ขับเคลื่อนคอมเพรสเซอร์ 5 ตัวที่ต่อร่วมแกนกัน การผลิตเอทิลีนนั้นเป็นกระบวนการที่ใช้พลังงานความร้อนสูง และเมื่อได้ผลิตภัณฑ์แล้วก็ต้องลดอุณหภูมิให้ต่ำลงก่อนทำการกลั่นแยก การลดอุณหภูมินี้ก็มีทั้งการนำความร้อนนั้นไปผลิตไอน้ำความดันสูงและถ่ายเทให้กับสายอื่นที่ต้องการอุ่นให้ร้อนขึ้น ส่วนหนึ่งของไอน้ำความดันสูงที่ได้มาก็นำมาใช้ในการขับเคลื่อนเครื่องอัดแก๊ส (จะได้ลดการพึ่งพาพลังงานไฟฟ้าไปด้วยในตัว)

แก๊สที่ผ่านการอัดแต่ละขั้นตอนจะมีอุณหภูมิสูงขึ้น ซึ่งต้องลดให้ต่ำลงก่อนที่จะเข้าสู่ขั้นตอนถัดไป (ในรูปที่ ๒ ไม่ได้เขียนส่วนที่เป็นเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนเอาไว้) แก๊สร้อนที่มีความดันสูงขึ้นเมื่อทำให้เย็นลงก็จะมีไฮโดรคาร์บอนหนักบางส่วนควบแน่นออกมา ซึ่งต้องแยกออกจากแก๊สก่อนที่จะเข้าสู่ขั้นตอนอัดถัดไปโดยใช้ Liquid knock-out drum

อุปกรณ์สำคัญอีกตัวหนึ่งที่ต้องติดตั้งไว้ทางท่อด้านขาออกของปั๊มหรือคอมเพรสเซอร์ก็คือวาล์วกันการไหลย้อนกลับ (check valve หรือ non-return valve) ทั้งนี้เพราะด้านขาออกมีความดันสูงกว่าด้านขาเข้า ถ้าหากปั๊มหรือคอมเพรสเซอร์หยุดทำงาน (ไม่ว่าจะเป็นด้วยการกดปุ่มหยุดหรือไฟฟ้าดับก็ตาม) ของไหลความดันสูงทางด้านขาออกก็จะไหลย้อนกลับเข้าสู่ตัวปั๊มหรือคอมเพรสเซอร์ได้ และสามารถทำให้อุปกรณ์หมุนกลับทิศทาง ซึ่งถ้าหมุนด้วยความเร็วรอบสูงเกินไปก็จะเกิดความเสียหายต่อตัวอุปกรณ์ได้ หรืออาจทำให้ระบบท่อและ/หรืออุปกรณ์ด้านขาเข้าที่ไม่ได้ออกแบบไว้รองรับความดันที่สูงเกินนั้นเกิดความเสียหายได้

รูปที่ ๓ เหตุการณ์ในขณะเริ่มต้นเดินเครื่องเครื่องคอมเพรสเซอร์ใหม่หลังไฟฟ้าดับ

ทีนี้เราลองกลับมาดูเหตุการณ์ที่เกิดขึ้นที่โรงโอเลฟินส์ดังกล่าว เริ่มจากการที่เกิดเหตุไฟฟ้าดับเมื่อเวลาประมาณ ๐๒.๑๕ น อันเป็นผลจากหม้อแปลงไฟฟ้าระเบิดจากพายุฝนฟ้าคะนอง ในช่วงเวลาดังกล่าวระบบไฟฟ้าสำรองได้ทำงานเพื่อจ่ายไฟให้กับระบบที่สำคัญบางส่วน ในช่วงเวลานี้ยังมี pyrolysis furnace บางตัวทำงานอยู่ ซึ่งจำเป็นต้องให้มีแก๊สไหลผ่านเพื่อรับความร้อน แต่เนื่องจากคอมเพรสเซอร์ที่จะดูดเอาแก๊สนั้นส่งต่อไปยังหน่วยกลั่นแยกไม่ทำงาน จึงต้องระบายแก๊สออกไปเผาทิ้งที่ระบบ flare ซึ่งถือว่าเป็นการสูญเสียและก่อให้เกิดควันดำมาก (เพราะหม้อไอน้ำที่ผลิตไอน้ำเพื่อไปเจือจางการเผาไหม้ที่ปากปล่อง flare หยุดทำงาน) ดังนั้นโอเปอร์เรเตอร์จึงได้ตัดสินใจที่จะเริ่มเดินเครื่องคอมเพรสเซอร์ใหม่อีกครั้งเพื่อลดการสูญเสียและปัญหาการเกิดควันดำ เนื่องจากคอมเพรสเซอร์ขับเคลื่อนด้วยการใช้กังหันไอน้ำ ดังนั้นการเริ่มเดินเครื่องจึงเริ่มด้วย "Slow roll" หรือค่อย ๆ หมุนอย่างช้า ๆ ก่อน (รูปที่ ๓)

มอเตอร์ไฟฟ้ากระแสสลับพวก Induction motor ที่ใช้งานกันอย่างแพร่หลายที่สุดจะหมุนด้วยความเร็วรอบคงที่ที่ขึ้นอยู่กับความถี่กระแสไฟฟ้า ในช่วงที่มอเตอร์เริ่มหมุนนั้นกระแสจะไหลเข้าขดลวดสูงมาก แต่เมื่อหมุนจนได้ความเร็วรอบแล้วกระแสจะลดต่ำลงมาก ดังนั้นอุปกรณ์ที่ใช้มอเตอร์พวกนี้ขับเคลื่อน ตอนเริ่มเดินเครื่องจึงต้องทำให้มอเตอร์หมุนจนถึงความเร็วรอบให้เร็วที่สุด และให้มี load ตอนเริ่มเดินเครื่องต่ำสุด เพื่อไม่ให้กระแสตอนเริ่มเดินเครื่องนั้นสูงมากเกินไป

ด้วยเหตุนี้ในกรณีของปั๊มหอยโข่ง เวลาเริ่มเดินเครื่องจึงมักจะปิดวาล์วด้านขาออกของปั๊มหรือเปิด minimum flow line เอาไว้ เพื่อให้มอเตอร์มี load ต่ำสุดซึ่งจะเกิดขึ้นเมื่ออัตราการของของเหลวเป็นศูนย์ ในกรณีของคอมเพรสเซอร์ที่ถ้าเป็นการอัดอากาศธรรมดา ก็จะใช้การเปิดท่อทางออกสู่บรรยากาศเพื่อให้มอเตอร์มี load ต่ำสุดเช่นกัน เพราะเป็นการดูดอากาศที่ความดันบรรยากาศและปล่อยออกไปที่ความดันบรรยากาศเช่นเดิม

แต่ถ้าเป็นการขับเคลื่อนด้วยกังหันไอน้ำจะแตกต่างออกไป เพราะไอน้ำจะทำให้ตัวกังหันไอน้ำร้อนขึ้น และเมื่อโลหะร้อนก็จะมีการขยายตัว ดังนั้นเพื่อป้องกันความเสียหายที่เกิดขึ้นจากชิ้นส่วนโลหะแต่ละชิ้นส่วนขยายตัวแตกต่างกัน จึงจำเป็นที่ต้องให้อุปกรณ์ค่อย ๆ ร้อนขึ้นอย่างช้า ๆ (ทำนองเดียวกับการเปิดไอน้ำเข้าระบบท่อที่เย็น ที่ต้องค่อย ๆ เปิดเพื่ออุ่นท่อให้ร้อนและลดการเกิด water hammer เนื่องจากไอน้ำควบแน่นในปริมาณมากในระบบท่อที่เย็น) ขั้นตอนนี้คือขั้นตอน "Slow roll" ที่เขียนไว้ในรูปที่ ๓ ซึ่งขั้นตอนทั้งหมดจะกินเวลาอย่างน้อย 2 ถึง 4 ชั่วโมง

พวก rotating machinery หรือเครื่องจักรกลที่มีชิ้นส่วนที่หมุนจะมีช่วงความเร็วเชิงมุมของการหมุนช่วงหนึ่งที่เรียกว่า "critical speed" (รูปที่ ๔) ชิ้นส่วนแต่ละชิ้นจะมีการสั่นด้วยความถี่ธรรมชาติที่ค่า ๆ หนึ่ง และเมื่อใดก็ตามที่ความเร็วเชิงมุมนี้สอดคล้องกับความถี่การสั่นตามธรรมชาติ ก็จะทำชิ้นส่วนนั้นเกิดการสั่นที่รุนแรงขึ้น ถ้าความเร็วรอบการหมุนอยู่นอกช่วงนี้ (ไม่ว่าจะเป็นช้ากว่าหรือเร็วกว่า) การสั่นก็จะลดลง ในกรณีของอุปกรณ์ที่สามารถเพิ่มความเร็วรอบการหมุนได้เร็ว ช่วงเวลาที่ชิ้นส่วนมีความเร็วรอบในช่วง critical speed ก็จะสั้น แต่ถ้าเป็นกรณีของอุปกรณ์ที่ต้องเพิ่มความเร็วรอบการหมุนอย่างช้า ๆ เช่นกรณีของกังหันแก๊สในที่นี้ ช่วงเวลาที่ความเร็วรอบการหมุนอยู่ในช่วง critical speed ก็จะนานมากขึ้น ด้วยเหตุนี้เพื่อป้องกันความเสียหายที่อาจเกิดขึ้นกับตัวอุปกรณ์ จึงได้มีการติดตั้งอุปกรณ์ตรวจวัดการสั่นสะเทือน (vibration sensor) ที่จะหยุดการทำงานของอุปกรณ์ถ้าตรวจพบการสั่นที่สูงมากเกินไป

และในระหว่างการเริ่มต้นเดินเครื่องคอมเพรสเซอร์นี้ vibration sensor ก็ได้ตรวจพบการสั่นสะเทือนที่มากเกินไป จึงได้ทำการหยุดการทำงานของคอมเพรสเซอร์ เหตุการณ์ดังกล่าวเกิดขึ้นหลายครั้ง แต่เนื่องจากโอเปอร์เรเตอร์เข้าใจว่าสาเหตุเกิดจากการเร่งความเร็วรอบผ่าน critical speed ที่ช้าเกินไป จึงได้ทำการ reset สัญญาณและเริ่มต้นเดินเครื่องใหม่

อนึ่งในรายงานการสอบสวนบันทึกไว้ว่า โอเปอร์เรเตอร์ที่ทำหน้าที่เดินเครื่องคอมเพรสเซอร์นั้นได้ข้ามขั้นตอนหนึ่งไปก็คือการระบายของเหลวที่ควบแน่นออกจากระบบ เพราะถ้ามีของเหลวเหล่านี้สะสมมากเกินไป มันจะสามารถหลุดรอดเข้าไปในตัวกังหันไอน้ำและคอมเพรสเซอร์ได้ ซึ่งจะนำไปสู่การสั่นอย่างรุนแรง ค่าการสั่นปรกติจะอยู่ที่ 0.2 mil แต่ตรวจวัดการสั่นได้ถึง 1.0 mil

หน่วย "mil" ในที่นี้คือ 1 ใน 1000 นิ้วนะ ไม่ใช่มิลลิเมตรที่เขียนย่อว่า mm

รูปที่ ๔ ช่วงความเร็ววิกฤตหรือ Critical speed ของ rotating machinery

เมื่อปั๊มหรือคอมเพรสเซอร์หยุดทำงานนั้น ของไหลทางด้านความดันสูงจะไหลย้อนกลับ การไหลย้อนกลับนี้จะทำให้วาล์วกันการไหลย้อนกลับปิดตัว ในกรณีของวาล์วกันการไหลย้อนกลับแบบ swing check valve นั้น ตัว valve disc จะปิดตัวเร็วแค่ไหนก็ขึ้นอยู่กับความดันด้านขาเข้าว่าลดลงเร็วแค่ไหน ถ้าของไหลเป็นแก๊ส ความเร็วในการปิดก็จะเร็วกว่ากรณีที่ของไหลเป็นของเหลว (แบบเดียวกับที่เราเห็นการเติมของเหลวเข้าไปใน pressure gauge เพื่อหน่วงการสั่นของอุปกรณ์เวลาที่ใช้กับระบบที่มีการเปลี่ยนแปลงความดันอย่างรวดเร็ว) และในส่วนของคอมเพรสเซอร์นั้นยังมีเรื่องการเกิด surging เข้ามาเกี่ยวข้องอีก (อ่านเพิ่มเติมได้ในเรื่อง "Centrifugal compressor กับการเกิด Surge และการป้องกัน" Memoir ปีที่ ๕ ฉบับที่ ๕๗๘ วันเสาร์ที่ ๑๖ กุมภาพันธ์ ๒๕๕๖)

รูปที่ ๕ ตัวอย่างรูปร่างหน้าตาของ Pneumatically-assisted swing check valve ที่มีกระบอกสูบลมช่วยในการดึงให้วาล์วอยู่ในตำแหน่งปิดสนิท/ป้องกันการกระแทกของ valve disc ในขณะปิด ตัวกระบอกสูบลมนี้จะมีวาล์วปรับแต่งการปิดว่าจะให้ปิดช้าหรือเร็วแค่ไหน ส่วน counterweight หรือน้ำหนักถ่วงนั้นถ้าติดตั้งอยู่ทางฝั่งเดียวกับ valve disc ก็จะช่วยให้วาล์วเคลื่อนตัวเพื่อปิดได้ง่ายขึ้น แต่ก็จะทำให้ต้องใช้แรงดันมากขึ้นเพื่อดันให้วาล์วเปิด ในทางกลับกันถ้าน้ำหนักถ่วงนั้นอยู่คนละฟากของ valve disc ก็จะช่วยให้วาล์วเปิดได้ง่ายขึ้น แต่ก็จะปิดได้ยากขึ้น (รูปจาก https://www.made-in-china.com)

รูปที่ ๕ เป็นตัวอย่างหนึ่งของ swing check valve ที่มีอุปกรณ์ประกอบคือ Counter weight หรือน้ำหนักถ่วง และ Pneumatic cylinder หรือกระบอกสูบลม ตัวน้ำหนักถ่วงนี้ไม่เพียงแต่จะใช้ช่วยในการเปิดหรือปิดวาล์ว (ขึ้นอยู่กับว่าติดตั้งน้ำหนักถ่วงไว้ทางด้านไหน) แต่ยังช่วงแสดงให้เห็นด้วยว่าในขณะนั้นวาล์วเปิดหรือปิดอยู่ ส่วนตัวกระบอกสูบลมนั้นก็ทำหน้าที่ทั้งช่วยเพิ่มแรงต้านทานการเปิด (ลดปัญหาการเปิดปิดอย่างรวดเร็ว) และยังช่วงหน่วงการปิด (ไม่ให้ปิดกระแทกแรง) เพลา (shaft) ที่ติดตั้งน้ำหนักถ่วงนี้อาจเป็นเพลาตัวเดียวกับที่ติดตั้ง valve disc หรืออาจเป็นคนละตัวกัน

ตัว valve disc อยู่ข้างในตัววาล์วในขณะที่ counter weight อยู่ข้างนอก ดังนั้นเพื่อให้ counter weight หมุนไปตามการเคลื่อนตัวของ valve disc จึงจำเป็นที่ต้องให้การเคลื่อนตัวของ valve disc นั้นทำให้เพลาที่ใช้เป็นแกนหมุน หมุนตามไปด้วย ดังนั้นจำเป็นต้องมีการตรึงตัว valve disc และแขนติดตั้ง counter weight เข้ากับตัวเพลา วิธีการหนึ่งที่ใช้กันที่เหมาะสำหรับการส่งกำลังและสามารถรับแรงได้ดีคือการใช้ระบบ key, key seat/key way (รูปที่ ๖) โดยตัว key นั้นทำหน้าที่ส่งผ่านแรงการหมุนจากชิ้นส่วนหนึ่งไปยังอีกชิ้นส่วนหนึ่ง

รูปที่ ๖ ระบบ key, keyseat และ keyway ที่ใช้ส่งผ่านการหมุนระหว่างชิ้นส่วนสองชิ้นที่สวมเข้าด้วยกัน (ภาพจาก https://www.lovejoy-inc.com)

นอกจากนี้ตรงจุดที่เพลาโผล่ทะลุตัววาล์วออกมา ก็ต้องมีการป้องกันไม่ให้ของไหลข้างในรั่วไหลออกมาข้างนอกได้ โดยที่ยังต้องให้เพลานั้นหมุนได้โดยมีแรงเสียดทานน้อยที่สุด เทคนิคหนึ่งที่ใช้กันตรงนี้ก็คือการใช้ stuffing box (สำหรับผู้ที่ยังไม่รู้จัก stuffinb box ของให้อ่านรายละเอียดเพิ่มเติมได้ใน Memoir ปีที่ ๙ ฉบับที่ ๑๓๑๐ วันพฤหัสบดีที่ ๑๒ มกราคม ๒๕๖๐ เรื่อง "Piping and Instrumentation Diagram (P&ID) ของอุปกรณ์ ตอน Auxiliary piping ของปั๊มหอยโข่ง")

สำหรับตอนที่ ๑ นี้ก็ถือว่าเป็นการแนะนำให้รู้จักกับตัวละครสำคัญที่เกี่ยวข้องในเหตุการณ์ก่อนก็แล้วกัน ส่วนที่ว่าแล้วมันเกิดอะไรขึ้นต่อก็ขอเอาไว้เล่าต่อในตอนที่ ๒

คอมเพรสเซอร์เขาไม่ค่อยชอบของเหลวกับแก๊สความหนาแน่นต่ำครับ MO Memoir : Sunday 30 August 2563

"ถ้าเราต้องการเปลี่ยนสารตัวหนึ่งจากของเหลวที่ความดันต่ำ ให้เป็นแก๊สความความดันสูง เราควร

(ก) ให้ความร้อนแก่ของเหลวจนกลายเป็นไอที่ความดันต่ำก่อน จากนั้นจึงค่อยเพิ่มความดันให้กับไอน้ำ หรือ

(ข) เพิ่มความดันให้กับของเหลวจนเป็นของเหลวที่ความดันสูงก่อน จากนั้นจึงค่อยให้ความร้อนจนของเหลวกลายเป็นไอที่ความดันสูง"

สัปดาห์ที่แล้วมีผู้ถามคำถามข้างต้นมาถึงผม ซึ่งผมก็ได้ตอบเขาไปแล้ว (อันที่จริงมันก็มีอยู่ในบทความเก่า ๆ ใน blog นี้ด้วย) มาวันนี้ก็เลยอยากจะขอเขียนอะไรเพิ่มเติมขึ้นอีกนิดหน่อย

รูปแบบการทำงานของอุปกรณ์เพิ่มความดันให้กับของเหลวหรือแก๊สอาจแบ่งได้เป็น ๒ ประเภทด้วยกันคือ positive displacement ที่เพิ่มความดันให้กับของเหลวหรือแก๊สโดยตรง และ dynamic compression ที่ใช้การเพิ่มพลังงานจลน์ให้กับโมเลกุลของเหลวหรือแก๊ส (คือเพิ่มความเร็วในการเคลื่อนที่) แล้วค่อยให้พลังงานจลน์นั้นเปลี่ยนเป็นความดัน (จะเรียกว่าเปลี่ยนจาก velocity head เป็น pressure head ก็ได้) วิธีการเพิ่มพลังงานจลน์ที่กระทำกันก็คือการใช้การหมุนเหวี่ยงด้วยใบพัด ซึ่งก็ได้แก่พวก centrifugal pump (ปั๊มหอยโข่ง) และ centrifugal compressor และอุปกรณ์ประเภทหลังนี้ก็เป็นพวกที่มีการใช้งานกันอย่างแพร่หลายมากที่สุด

การอัดแก๊สให้มีความดันสูงขึ้นนั้น สิ่งที่เกิดขึ้นก็คืออุณหภูมิแก๊สที่ผ่านการอัดนั้นจะเพิ่มขึ้น แต่เมื่อความดันสูงขึ้นแก๊สก็จะควบแน่นเป็นของเหลวได้ที่อุณหภูมิสูงขึ้น ดังนั้นการอัดแก๊สจะทำได้ดีก็ต่อเมื่อแก๊สนั้นจะต้องไม่เกิดการควบแน่นเมื่อความดันสูงขึ้น กล่าวคืออุณหภูมิของแก๊สก่อนอัดนั้นต้องสูงกว่าอุณหภูมิจุดควบแน่นของแก๊สนั้น และแก๊สที่ผ่านการอัดแล้วต้องไม่ควบแน่น ณ อุณหภูมิด้านขาออกของคอมเพรสเซอร์ (แต่ไปควบแน่นในเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนที่ลดอุณหภูมิของแก๊สที่ผ่านการอัดแล้วไม่เป็นไร)

รูปที่ ๑ กราฟต่าง ๆ ที่นำมาประกอบ Memoir ฉบับนี้ นำมาจากบทความนี้ (ลิงก์ข้างล่าง) https://www.airbestpractices.com/technology/air-compressors/how-inlet-conditions-impact-centrifugal-air-compressor-performance

ปั๊มหอยโข่งที่ใช้กับของเหลวนั้นไม่ชอบให้มีฟองแก๊สในของเหลว ในกรณีที่ฟองแก๊สนั้นเป็นแก๊สที่ไม่ควบแน่น (เช่นมีฟองอากาศปนเข้ามาในน้ำ) เพราะพลังงานที่จ่ายให้ของเหลวจะถูกใช้ในการอัดฟองแก๊ส และถ้าเป็นฟองแก๊สที่เกิดจากการเดือดของของเหลวในตัวปั๊ม (บริเวณทางเข้าปั๊มที่ดูดของเหลวเข้ามาจะมีความดันที่ลดต่ำลง) เมื่อความดันเพิ่มสูงขึ้น ฟองแก๊สนั้นก็จะเกิดการยุบตัวลงอย่างรวดเร็ว (ผลจากการควบแน่น) ทำให้เกิดปรากฏการณ์ที่เรียกว่า cavitation ที่สามารถทำความเสียหายต่อชิ้นส่วนโลหะภายในปั๊มได้

ในกรณีชอง centrifugal compressor นั้น หยดของเหลวที่ติดมากับแก๊สที่ไหลเข้า หรือที่เกิดขึ้นระหว่างที่แก๊สมีความดันสูงขึ้น ก็สามารถทำให้ตัวอุปกรณ์ประสบกับปัญหา erosion ได้เช่นกัน ดังนั้นในกรณีที่เกรงว่าจะมีของเหลวติดมากับแก๊สที่ไหลเข้าคอมเพรสเซอร์ ก็จะมีการติดตั้ง knock out drum เอาไว้ที่ทางด้านขาเข้าของคอมเพรสเซอร์ knock out drum นี้เป็นถังเปล่า ๆ ใบหนึ่งที่ดักหยดของเหลวด้วยการทำให้แก๊สมีความเร็วลดต่ำลง (เพราะพื้นที่หน้าตัดของถังมันใหญ่กว่าท่อ) และมีการเปลี่ยนทิศทางการไหลของแก๊ส (แก๊สจะเลี้ยวออกไปอีกทาง ในขณะที่หยดของเหลวที่มีมวลมากกว่าจะเลี้ยวตามยากกว่า และวิ่งไปปะทะแผ่นกั้นหรือผนังของถัง กลายเป็นหยดของเหลวที่ใหญ่ขึ้นและไหลสงสูงก้นถัง knoco out drum บางตัวอาจมีการติดตั้ง mist eliminator เอาไว้ที่ทางออกของแก๊ส เพื่อช่วยดักหยดของเหลวเอาไว้อีกชั้นหนึ่ง

พวก centrifugal compressor ที่ใช้การเพิ่มพลังงานจลน์ให้กับโมเลกุลแก๊สด้วยการเหวี่ยงออกไปนั้น ที่ความเร็วรอบการหมุนคงที่ ความเร็วที่โมเลกุลแก๊สถูกเหวี่ยงออกไปก็จะคงที่ ส่วนพลังงานจลน์จะได้เท่าใดนั้นก็ขึ้นอยู่กับมวลของแก๊สที่ไหลเข้ามาและถูกเหวี่ยงออกไป ถ้าแก๊สที่ไหลเข้ามานั้นมีความดันสูง อุณหภูมิต่ำ และน้ำหนักโมเลกุลสูง น้ำหนักของแก๊สต่อหน่วยปริมาตรก็จะสูง (กล่าวคือมีความหนาแน่นสูง) พลังงานจลน์ของการเหวี่ยงออกไปก็จะสูง โดยใบพัดต้องใช้พลังงานมากขึ้นเพื่อที่จะหมุนด้วยความเร็วรอบคงที่ แต่ถ้าแก๊สที่ไหลเข้ามานั้นมีความดันต่ำ อุณหภูมิสูง และน้ำหนักโมเลกุลต่ำ น้ำหนักของแก๊สต่อหน่วยปริมาตรก็จะต่ำ (กล่าวคือมีความหนาแน่นต่ำ) พลังงานจลน์ของการเหวี่ยงออกไปก็จะต่ำ ใบพัดก็ต้องการพลังงานในการเหวี่ยงลดลง

แต่ทั้งนี้พลังงานจลน์ของการเหวี่ยงออกไปนั้น เมื่อเปลี่ยนรูปไปเป็นความดันแล้ว ต้องสามารถเอาชนะความดันต้านทางของแก๊สด้านขาออกได้ แก๊สจึงจะไหลไปข้างหน้าได้ และเมื่อใดที่พลังงานจลน์ในการเหวี่ยงออกไปนั้นไม่สามารถสร้างความดันที่เอาชนะความดันต้านทางด้านขาออกได้ แก๊สด้านขาออกก็จะไหลย้อนกลับได้ มันก็เลยเป็นการสู้กันระหว่างแก๊สด้านขาออกที่มีความดันสูงที่ไหลสวนทางกับแก๊สที่ใบพัดคอมเพรสเซอร์พยายามเหวี่ยงออกมา ก็ทำให้เกิดปรากฏการณ์ที่เรียกว่า surging ได้

รูปที่ ๒-๔ แสดงผลของอุณหภูมิและความดันของแก๊สที่ไหลเข้าคอมเพรสเซอร์ และความชื้นสัมพันธ์ในอากาศที่มีต่อความดันด้านขาออกที่ได้ แต่ทุกกราฟมีทุกสิ่งที่เหมือนกันคือ เมื่อใดก็ตามที่ความหนาแน่นแก๊สที่ไหลเข้าคอมเพรสเซอร์นั้นลดต่ำลง ความดันด้านขาออกก็จะลดลง

รูปที่ ๒ ที่อัตราการไหลโดยปริมาตรคงเดิม (ใบพัดหมุนด้วยความเร็วรอบคงที่) เมื่ออุณหภูมิแก๊สไหลเข้านั้นเพิ่มสูงขึ้น ความหนาแน่นแก๊สก็จะลดลง พลังงานจลน์ของแก๊สที่ถูกเหวี่ยงออกไปก็จะลดลง ความดันด้านขาออกที่ได้ก็จะลดลงไปด้วย

 

รูปที่ ๓ เมื่อความดันแก๊สขาเข้าลดต่ำลง (ที่อุณหภูมิคงที่) ความหนาแน่นแก๊สก็จะลดลง พลังงานจลน์ของแก๊สที่ถูกเหวี่ยงออกไปก็จะลดลง ความดันด้านขาออกที่ได้ก็จะลดลงไปด้วย

รูปที่ ๔ ในกรณีของการอัดอากาศนั้น เนื่องจากในอากาศจะมีความชื้นอยู่ และน้ำหนักโมเลกุลของน้ำนั้นต่ำกว่าของอากาศ ดังนั้นถ้าอากาศมีความชื้นมากขึ้น (คือมีสัดส่วนไอน้ำที่ผสมอยู่นั้นสูงขึ้น) ความหนาแน่นอากาศก็จะลดต่ำลง พลังงานจลน์ของอากาศที่ถูกเหวี่ยงออกไปก็จะลดลง ความดันด้านขาออกที่ได้ก็จะลดลงไปด้วย

มีเรื่องหนึ่งที่มีคนเคยถามมาเป็นเรื่องเกี่ยวกับการเพิ่มประสิทธิภาพของคอมเพรสเซอร์อัดอากาศ กล่าวคือในวันที่อากาศร้อนจัดนั้น ความหนาแน่นอากาศลดต่ำลง ประสิทธิภาพของคอมเพรสเซอร์ก็เลยตก การลดอุณหภูมิอากาศขาเข้าด้วยการติดตั้งเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนนั้น (ที่อาจใช้เพียงแค่เฉพาะวันที่มีอากาศร้อน) เป็นการลงทุนสูงแน่ ๆ แต่ถ้าจะใช้วิธีการฉีดพ่นละอองน้ำให้กับอากาศก่อนเข้าคอมเพรสเซอร์ (ซึ่งเป็นการลงทุนที่ต่ำกว่า) เพื่อให้การระเหยของหยดน้ำทำให้อุณหภูมิอากาศลดต่ำลง จะเป็นการช่วยไหม ซึ่งก็ได้ตอบเขาไปว่าก็ต้องระวังการเกิด erosion อันเป็นผลจากหยดน้ำที่ฉีดเข้าไปมากเกินไปและระเหยไม่หมด ส่วนความหนาแน่นของอากาศนั้นจะลดลงหรือเพิ่มขึ้นก็ขึ้นอยู่กับว่าปริมาณน้ำที่ฉีดเข้าไปที่ไปทำให้ความชื้นสัมพัทธ์สูงขึ้นและน้ำหนักโมเลกุลของอากาศลดต่ำลง อันส่งผลให้ความหนาแน่นอกาศลดลง และอุณหภูมิของอากาศที่ลดต่ำลงที่ทำให้ความหนาแน่นอากาศเพิ่มสูงขึ้น ปัจจัยไหนจะเด่นกว่ากัน ซึ่งได้ยินมาว่ามีการทดลองเอากระบอกฉีดน้ำไปฉีดละอองน้ำให้กับอากาศก่อนเข้าคอมเพรสเซอร์ แล้วก็ได้ผลดี

ด้วยเหตุนี้ ถ้าต้องการเปลี่ยนของเหลวความดันต่ำให้กลายเป็นแก๊สที่ความดันสูง ก็จะทำการเพิ่มความดันให้กับของเหลวนั้นก่อน แล้วจึงค่อยให้ความร้อนเพื่อเปลี่ยนให้ของเหลวนั้นกลายเป็นไอที่ความดันสูง ซึ่งเป็นวิธีการที่ใช้ในการผลิตไอน้ำความดันสูงที่ทำกันอยู่ทั่วไป ซึ่งเรื่องนี้เคยเล่าไว้ใน Memoir ฉบับวันพฤหัสบดีที่ ๑ ตุลาคม ๒๕๕๘ เรื่อง "ต้องควบแน่นก่อนแล้วค่อยต้มใหม่"

แต่ถ้ามีความจำเป็นที่ต้องอัดแก๊สที่อาจมีความหนาแน่นเปลี่ยนไปมาได้ โดยความหนาแน่นนั้นอาจลดต่ำลงได้มาก อันเป็นผลจากมีแก๊สโมเลกุลต่ำผสมเข้ามาในปริมาณมากขึ้น เราก็พอมีวิธีการที่จะทำให้คอมเพรสเซอร์ทำงานได้โดยไม่เกิด surging ได้ เช่นในการเพิ่มความดันให้กับแก๊สไฮโดรคาร์บอน C1-C2 ที่อาจมีไฮโดรเจนผสมเข้ามามากในบางช่วงเวลานั้น แทนที่เราจะทำการอัดแก๊สไฮโดรคาร์บอน C1-C2 ให้มีความดันสูงโดยตรง เราก็อาจทำการผสมไฮโดรคาร์บอน C3-C4 (ก็คือพวกแก๊สหุงต้ม) เข้ากับแก๊สก่อนเข้าคอมเพรสเซอร์ แล้วค่อยไปควบแน่นเอาไฮโดรคาร์บอน C3-C4 ออกจากแก๊สความดันสูง แล้วก็ป้อนไฮโดรคาร์บอน C3-C4 ที่ควบแน่นเป็นของเหลวนี้กลับไปทางด้านขาเข้าคอมเพรสเซอร์ใหม่ ซึ่งเมื่อไฮโดรคาร์บอน C3-C4 ที่ควบแน่นนั้นมีความดันลดลง มันก็จะระเหยกลายเป็นไอผสมเข้ากับแก๊สมวลโมเลกุลต่ำที่ไหลเข้าคอมเพรสเซอร์ได้เอง (รูปที่ ๕) จุดหนึ่งที่อาจประสบกับปัญหานี้ได้ก็คือระบบ flare gas recovery ที่องค์ประกอบของแก๊สนั้นขึ้นอยู่กับว่าในขณะนั้นมีหน่วยผลิตไหนระบายแก๊สทิ้งออกมา

รูปที่ ๕ เทคนิคหนึ่งที่ทำให้คอมเพรสเซอร์ทำการเพิ่มความดันให้กับแก๊สที่มีมวลโมเลกุลต่ำได้โดยไม่เกิด surging

ทำความรู้จัก Equipment schedule (๑) Compressor และ Pump MO Memoir : Wednesday 6 June 2561

เวลาใครสักคนได้ยินคำว่า "Schedule" เชื่อว่าส่วนใหญ่คงนึกถึงความหมายที่เกี่ยวข้องกับ "เวลา" เช่นกำหนดการต่าง ๆ แต่อันที่จริงคำนี้ยังมีอีกความหมายคือ "รายการ" (รูปที่ ๑) ซึ่งในงานวิศวกรรมก็มีการใช้คำนี้ในความหมายหลังนี้ในคำว่า "Equipment schedule" ซึ่งหมายถึงรายการอุปกรณ์

รูปที่ ๑ ความหมายของคำว่า Schedule ในฐานะที่เป็นคำนาม (จาก Oxford Advanced Learner's Dictionary 4th ed. ฉบับพิมพ์ปีค.ศ. ๑๙๙๑)

Equipment schedule ในที่นี้เป็นรายการอุปกรณ์สำหรับโรงงานหรือหน่วยผลิตหนึ่ง ว่าประกอบด้วยอุปกรณ์อะไรบ้าง จำนวนเท่าใด ทำหน้าที่อะไร โดยมีรายละเอียดกำหนดคร่าว ๆ ซึ่งไม่เหมือนกับ specification ที่เป็นการกำหนดเจาะลึกรายละเอียดตัวอุปกรณ์ว่าแต่ละชิ้นส่วนต้องมีลักษณะเป็นไปตามเงื่อนไขอย่างไรบ้างเพื่อให้ตรงกับการใช้งานจริง
 

ตัวอย่างเช่นในการเลือกซื้อปั๊ม ถ้าเป็น specification ก็จะมีการกำหนดรายละเอียดต่าง ๆ ที่จำเป็น เช่น รูปแบบการทำงาน (centrifugal หรือ reciprocating) วัสดุที่ใช้สร้างชิ้นส่วนต่าง ๆ ระบบป้องกันการรั่วซึม (sealing) ชนิดของอุปกรณ์ขับเคลื่อน (driver) ความเร็วรอบการหมุนของอุปกรณ์ขับเคลื่อน ฯลฯ ดังนั้นปั๊มตัวไหนที่เข้าเกณฑ์ที่กำหนดไว้ใน specification ก็สามารถนำมาใช้งานได้ แต่พอเป็น schedule ก็อาจมีการระบุในส่วนของ น้ำหนักและ/หรือมิติ (ข้อมูลสำหรับการเคลื่อนย้าย) ผู้ผลิต/ผู้จัดจำหน่าย ที่จะระบุได้หลังจากเลือกซื้อแล้ว หรือจะมองว่า specification นั้นเป็นตัวกำหนดว่าอุปกรณ์แต่ละชิ้นสำหรับแต่ละงานนั้นต้องมีคุณสมบัติอย่างไร Equipment schedule ก็จะเป็นตัวบอกว่าสำหรับแต่ละกระบวนการผลิตนั้นมีอุปกรณ์อะไรอยู่บ้างและเป็นจำนวนเท่าใด และข้อมูลบางอย่างก็อาจปรากฏอยู่ทั้ง specification และ schedule ก็ได้
 

บทความชุดนี้คงมีหลายตอน ในตอนแรกนี้จะขอยกกรณีของ compressor และ pump มาให้ดูเป็น "ตัวอย่าง" ก่อน (ซึ่งแปลว่าสามารถเอาไปดัดแปลงให้เหมาะสมกับงานของแต่ละคนได้)
 

ตารางที่ ๑ เป็นตัวอย่างรายละเอียด Equipment schedule สำหรับ compressor เราลองมาไล่ดูทีละหัวข้อไปเรื่อย ๆ ก็แล้วกัน
 

"Item no." คือรหัสชื่ออุปกรณ์ เช่น C-100, C-212 ที่ปรกติก็จะประกอบด้วยตัวอักษรนำหน้าที่บ่งบอกว่าเป็นอุปกรณ์อะไร และตัวเลขตามหลังที่บ่งบอกว่าใช้กับหน่วยผลิตใด
 

"Service name" คือใช้ทำหน้าที่อะไร เช่นอาจเป็น Recyle gas blower, 2nd stage compressor เป็นต้น
 

"No. required" คือให้บ่งบอกจำนวน เช่นในกรณีที่เป็น compressor ชนิดเดียวกัน ทำหน้าที่เดียวกัน 3 ตัว เช่นสมมุติว่าโรงงานมี compressure อัดอากาศสำหรับใช้งานทั่วไปในโรงงาน (plant air) การตั้งชื่ออุปกรณ์ (Item no.) ก็อาจเป็น C-701A, C-701B และ C-701C แต่การกรอกข้อมูลในส่วนของ Item no. ก็จะเป็น C-701 แต่พอจำนวนจะกรอกเป็น 3
 

"Compressor of Blower" ตรงช่อง Type ให้ระบุว่าเป็น Compressor หรือ Blower ส่วนช่อง Shaft power ก็ให้ระบุกำลังที่ต้องใช้ในการขับเคลื่อน
 

ช่อง "Gas" ให้ระบุชนิดแก๊สและน้ำหนักโมเลกุลของแก๊สที่ทำการอัด (ข้อมูลสำคัญสำหรับการทำงานของทั้ง Blower และ Compressor)
 

"Suction" คือเงื่อนไขแก๊สด้านขาเข้า ว่ามีความดันและอุณหภูมิเท่าใด การระบุความดันตรงนี้ต้องดูด้วยว่าให้ระบุเป็นควานดันเกจ (gauge ที่ย่อว่า g) หรือความดันสัมบูรณ์ (absolute ที่ย่อว่า a)
 

"Discharge" คือเงื่อนไขแก๊สด้านขาออก ว่ามีความดันและอุณหภูมิเท่าใด และเช่นเดียวกันกับด้านขาเข้า การระบุความดันด้านขาออกนี้ต้องดูด้วยว่าให้ระบุเป็นควานดันเกจ (gauge ที่ย่อว่า g) หรือความดันสัมบูรณ์ (absolute ที่ย่อว่า a)
 

"Flow rate" คืออัตราการไหล เนื่องจากแก๊สนั้นปริมาตรเปลี่ยนไปตามอุณหภูมิและความดัน ดังนั้นอัตราการไหลโดยปริมาตรด้านขาเข้าและขาออกจึงแตกต่างกัน แต่อัตราการไหลโดยน้ำหนัก (In weight) จะเท่ากัน และถ้าเป็นการระบุอัตราการไหลโดยปริมาตร (เช่นด้านขาเข้าดังตัวอย่างที่ยกมา) ก็ต้องระบุให้ชัดเจนด้วยว่าอัตราการไหลโดยปริมาตรนั้นเป็นปริมาณ ณ อุณหภูมิและความดันของแก๊สที่ไหลเข้า compressor (At suction (m³/hr)) หรือเป็นค่าที่ปรับแก้มาเป็นค่าที่ Normal Temperature and Pressure (NTP) แล้ว (At NTP (Nm³/hr)) แต่ทั้งนี้ควรต้องมีการตรวจสอบให้ชัดเจนด้วยว่า "NTP" นั้นกำหนดค่าที่ความดันและอุณหภูมิเท่าใด (เพราะมันมีนิยามที่แตกต่างกันอยู่)
 

"Material & Construction" คือให้ระบุชนิดวัสดุที่ใช้ทำตัวอุปกรณ์ เช่นตัวเรือน (Casing) ตัวใบพัด (Impeller) ในกรณีของชนิด centrifugal หรือลูกสูบ (Piston) ในกรณีของชนิด reciprocating ชนิดของวิธีการป้องกันการรั่วซึม (seal) ว่าเป็นชนิดใดเช่น mechanical seal, labyrinth, carbon ring, gland packing เป็นต้น
 

"Driver" หรืออุปกรณ์ขับเคลื่อน ให้ระบุชนิด (Type) เช่นเป็น มอเตอร์ไฟฟ้า ใช้อากาศอัดความดัน ระบบไอน้ำ เครื่องยนต์ดีเซล เป็นต้น กำลังขับเคลื่อน (Output (kW)) และรอบการหมุนของอุปกรณ์ขับเคลื่อน (ในกรณีของพวก centrifugal รอบการหมุนของอุปกรณ์ขับเคลื่อนไม่จำเป็นต้องเท่ากับตัว impeller เพราะอาจมีการใช้สายพานหรือเฟืองทดรอบได้ และในกรณีของชนิด reciprocating นั้นรอบการหมุนของมอเตอร์อาจคงที่ แต่ไปปรับที่ระยะช่วงชักของลูกสูบเพื่อปรับอัตราการไหลได้)
 

"Approx weight" คือน้ำหนักโดยประมาณ ซึ่งเป็นข้อมูลสำคัญสำหรับการขนส่ง ในกรณีของพวกที่ใช้มอเตอร์ไฟฟ้าหรือเครื่องยนต์ดีเซล ตัว compressor และอุปกรณ์ขับเคลื่อนก็อาจรวมมาเป็นอุปกรณ์ชิ้นเดียวกันก็ได้
 

"Supplier" คือผู้ผลิตอุปกรณ์ แม้ว่าคำนี้ถ้าแปลออกมามันจะแปลว่าผู้ขายก็ได้ แต่ควรจะบันทึกว่าใครเป็นผู้ที่ผลิตอุปกรณ์นั้นจะดีกว่า เพราะเป็นเรื่องปรกติที่ผู้ขายอุปกรณ์ก็ไม่ได้เป็นผู้ผลิตอุปกรณ์นั้นเสมอไป
 

"Remarks" คือหมายเหตุ คือมีอะไรเป็นพิเศษที่ไม่ตรงกับช่องที่มีอยู่ ก็ให้มาเขียนไว้ที่นี่
 

ตารางที่ ๑ ตัวอย่าง Equipment schedule สำหรับ compressor

 

ตารางที่ ๒ เป็นตัวอย่างรายละเอียด Equipment schedule สำหรับ pump ซึ่งมีบางจุดก็คล้ายกับของ compressor เราลองมาไล่ดูทีละหัวข้อไปเรื่อย ๆ ก็แล้วกัน
 

"Item no." คือรหัสชื่ออุปกรณ์ เช่น P-501, P-701 ที่ปรกติก็จะประกอบด้วยตัวอักษรนำหน้าที่บ่งบอกว่าเป็นอุปกรณ์อะไร และตัวเลขตามหลังที่บ่งบอกว่าใช้กับหน่วยผลิตใด
 

"Service name" คือใช้ทำหน้าที่อะไร เช่นอาจเป็น Reflux pump, Fuel oil feed pump เป็นต้น
 

"No. required" คือให้บ่งบอกจำนวน และเช่นเดียวกันในกรณีของ compressor ถ้าหากมีปั๊มชนิดเดียวกัน ทำหน้าที่เดียวกัน 2 ตัว ซึ่งอันนี้เป็นเรื่องปรกติของปั๊มที่ทำงานต่อเนื่อง 24 ชั่วโมง ที่ต้องมีตัวสำรองเสมอ การตั้งชื่ออุปกรณ์ (Item no.) ก็อาจเป็น P-501A และ P-501B แต่การกรอกข้อมูลในส่วนของ Item no. ก็จะเป็น P-501 แต่พอจำนวนจะกรอกเป็น 2
 

"Type" คือชนิดของปั๊ม เช่น centrifugal, plunger (ลูกสูบ), diaphragm, gear, rotary ฯลฯ
 

ช่อง "Fluid name" ก็ให้กรอกของเหลวที่ปั๊มสูบ เช่น boiler feed water (BFW), caustic, seal oil ฯลฯ

ถัดไปคือ "Operating condition" หรือสภาวะการทำงานที่ประกอบด้วย อุณหภูมิ (Temperature), อัตราการไหล (Flow rate), ความหนาแน่น (Density), ความหนืด (Viscosity), มีของแข็งแขวนลอยหรือเป็น Slurry หรือไม่, ความดันด้านขาเข้า (Suction pressure) และความดันด้านขาออก (Discharge pressure) ที่เป็นความดันด้านขาออกในขณะทำงานที่สภาวะปรกติ
 

ช่อง "Total head as liquid column" ที่มีหน่วยเป็นระยะทาง (เช่น m ในตัวอย่างที่ยกมา) หมายถึงความดันสูงสุดด้านขาออก (ในกรณีของ centrifugal pump ก็จะเป็นค่าที่เมื่ออัตราการไหลเป็นศูนย์หรือวาล์วด้านขาออกปิด) ว่าเทียบเท่ากับความดันของของเหลวที่สูงกี่เมตร นิยามต้องนี้บางครั้งต้องระวังให้ดี โดยเฉพาะ "ของเหลว" นั้นหมายถึง "น้ำ" หรือของเหลวที่ปั๊มนั้นทำงานด้วยจริง เพราะความหนาแน่นมันต่างกัน และเป็นค่าที่อุณหภูมิเท่าใดด้วย เพราะของเหลวที่ร้อนจะมีความหนาแน่นต่ำกว่าาของเหลวที่เย็นกว่า 
  

ช่อง "NPSH" คือ Net Positive Suction Head นั่นเอง ว่าในระบบนั้นมีให้เท่าใด (AVA - Available) และในการทำงานจริงนั้นปั๊มต้องการเท่าใด (REQD - Required)
 

ช่อง "Design" ตรงนี้เป็นค่าของอุณหภูมิและความดันที่ใช้ในการออกแบบปั๊ม
 

"Material & Construction" เป็นข้อมูลเกี่ยวกับวัสดุที่ใช้ทำและโครงสร้าง (ว่ามีอะไรเป็นพิเศษหรือไม่) เช่นในส่วนของตัวเรือน (casing), ใบพัด (impeller), เพลา (shaft)
 

การป้องกันการรั่วซึมระหว่างเพลากับตัวเรือน (ช่อง "shaft seal") ว่าใช้ระบบใด เช่น double mechanical seal, gland packing เป็นต้น
 

"Flushing" คือการใช้ของเหลว (ที่สะอาด) ชะเข้าไปตรงบริเวณที่ติดตั้ง mechanical seal ซึ่งอาจทำไปเพื่อระบายความร้อน (ด้วยการอัดของเหลวที่เย็นกว่า process fluid เข้าไป) ป้องกันไม่ให้ของแข็งที่มากับ process fluid นั้นเข้ามาสะสมและก่อความเสียหายให้กับ mechanical seal เป็นต้น ของเหลวที่นำมาใช้ในการ flushing นี้อาจมาจากแหล่งภายนอกที่มีระบบจ่ายต่างหาก หรือนำเอา process fluid ด้านขาออก (ที่มีความดันสูง) มากรองเอาของแข็งออกและ/หรือลดอุณหภูมิให้ต่ำลงมาใช้เป็นของเหลวสำหรับ flushing ก็ได้
 

"Insulation" เป็นการถามความต้องการว่าต้องหุ้มฉนวน (ร้อนหรือเย็น) ให้กับตัวปั๊มด้วยหรือไม่
 

ช่อง "Driver : Type & Output" ให้ระบุอุปกรณ์ขับเคลื่อนว่าเป็นอะไร เช่น มอเตอร์ไฟฟ้า ไอน้ำ เครื่องยนต์ดีเซล (เช่นในกรณีของปั๊มน้ำดับเพลิง) และกำลังของหน่วยขับเคลื่อน ตัวปั๊มที่เพลามอเตอร์กับเพลาของ impeller นั้นเป็นคนละท่อนกัน เมื่อได้มาแล้วก็ควรต้องมีการตรวจสอบการเชื่อมต่อตรง coupling ด้วยว่าต่อเพลาไว้ตรงแนวกันหรือไม่
 

"Approx weight" คือน้ำหนักโดยประมาณ 
  

"Supplier" คือผู้ผลิตอุปกรณ์ 
  

"Remarks" คือหมายเหตุ คือมีอะไรเป็นพิเศษที่ไม่ตรงกับช่องที่มีอยู่ ก็ให้มาเขียนไว้ที่นี่

สำหรับตอนที่ ๑ คงจะจบเพียงแค่นี้ก่อน
 

ตารางที่ ๒ ตัวอย่าง Equipment schedule สำหรับ pump

MO Memoir รวมบทความชุดที่ ๑๗ ท่อ วาล์ว ปั๊ม คอมเพรสเซอร์ ๒ MO Memoir : Sunday 3 December 2560

"คนอย่างพี่ รุ่นพี่น่ะ ผมว่าไม่ควรเอาไปนั่งทำงานแบบงานบริหาร ทางบริษัทน่าจะตั้งให้มีตำแหน่งเป็นนักวิชาการเทียบเท่าผู้บริหารของบริษัทเลย แล้วเอาไปนั่งเขียนบันทึกประสบการณ์การทำงานสมัยที่พี่มาเริ่มบุกเบิกตั้งโรงงานใหม่ ๆ มันมีปัญหาอะไรเกิดขึ้นบ้าง ฟันฝ่ามาได้อย่างไร เพราะถ้าไม่มีการบันทึกเก็บเอาไว้ มันก็คงจะเลือนหายไป" ผมเคยบอกกับรุ่นพี่วิศวคนหนึ่งที่พบกันเมื่อกว่า ๕ ปีที่แล้วไว้ทำนองนี้ พี่คนนั้นเขาอาวุโสกว่าผมหลายปี (ตอนนี้ก็น่าจะยังไม่เกษียณ) เขามีประสบการณ์ในการสร้างและเดินเครื่องโรงแยกแก๊สธรรมชาติโดยเริ่มจากศูนย์ ช่วงที่ผมเริ่มทำงานใหม่ ๆ นั้นผมได้มีโอกาสพบกับวิศวกรรุ่นพี่เหล่านี้หลายท่าน ประสบการณ์ต่าง ๆ ที่ท่านเหล่านั้นเคยประสบ ความรู้ต่าง ๆ ที่ท่านเหล่านั้นมี ต่างถ่ายทอดสืบต่อกันมาด้วยวาจา ที่อาจเป็นขณะที่ทำงานอยู่ร่วมกัน หรือในระหว่างที่นั่งกินข้าวด้วยกัน

ย่อหน้าข้างบนเป็นส่วนหนึ่งของข้อความในบทส่งท้ายของรวมบทความชุดที่ ๑๗ ท่อ วาล์ว ปั๊ม คอมเพรสเซอร์ ๒ ที่เป็นการนำเอาบทความร่วม ๔๐ บทความกับจำนวนหน้า ๒๔๐ หน้ามาไว้ด้วยกัน เพื่อสะดวกในการค้นหา โดยหวังว่าจะเป็นประโยชน์แก่ผู้ที่กำลังศึกษาอยู่หรือผู้ที่ต้องการความรู้พื้นฐานในการทำงานด้านนี้

ดาวน์โหลดไฟล์ pdf กดที่ link นี้

ผู้เขียนกับเพื่อนร่วมรุ่นวิศว ในงานเลี้ยงหลังวันรับปริญญา วันเสาร์ที่ ๑๖ กรกฎาคม ๒๕๓๑

ข้อพึงคำนึงพื้นฐานในการเลือกใช้วาล์ว (Valve Philosophy) ตอนที่ ๖ MO Memoir : Sunday 19 November 2560

ตอนที่ ๖ เป็นเรื่องเกี่ยวกับวาล์วของ vessel และเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน (ในเอกสารใช้คำว่า exchanger ซึ่งหมายถึง heat exchanger) โดยเริ่มจากหัวข้อ 2.5 ในหน้าที่ ๑๔ (รูปที่ ๒๙)

รูปที่ ๒๙ ด้านล่างของหน้าที่ ๑๔/๒๒ ของเอกสาร Valve philosophy

คำว่า tower ในหัวช้อ 5.2.1a หมายถึง vessel ทรงกลมยาวที่วางตั้งในแนวดิ่ง (รูปที่ ๓๐) และมักจะหมายถึง vessel ที่มีหน้าที่ทำให้ของเหลวและไอสัมผัสกัน เช่น หอกลั่น (distillation หรือ fractionation tower) หอดูดซับ (absorber) หอชะ (scrubber) โดยมีไอไหลเข้าจากทางด้านล่างขึ้นบน และของเหลวไหลลงจากบนลงล่าง

รูปที่ ๓๐ ความหมายของ skirt ที่ใช้กับ Tower และตำแหน่งติดตั้งวาล์ว
 

tower ขนาดเล็กหรือไม่ใหญ่มากก็จะตั้งด้วยขาตั้ง หรือถ้าติดตั้งอยู่ในอาคารก็อาจใช้ lug ช่วยถ่ายน้ำหนักลงสู่โครงสร้างอาคาร แต่ถ้าเป็น tower ขนาดใหญ่ก็จะตั้งด้วยการใช้ "skirt" คือเป็นฐานทรงกระบอกตรงหรือบานเล็กน้อยลงทางด้านล่าง โดยตัว skirt จะมีช่องทางสำหรับให้ผู้ปฏิบัติงานเข้าไปทำงานข้างใต้ tower ได้ และสำหรับเดินท่อออกมา

รูปที่ ๓๑ หน้าที่ ๑๕/๒๒ ของเอกสาร Valve philosophy
 

vessel ต่าง ๆ ขึ้นรูปด้วยการนำแผ่นเหล็กมาม้วนเป็นลำตัว แล้วก็นำฝามาเชื่อมปิดหัวท้าย เจาะรูตามตำแหน่งที่เหมาะสมเพื่อการติดตั้งหน้าแปลนสำหรับต่อ ท่อ วาล์ว หรือติดตั้งอุปกรณ์ (เช่นใบพัดกวน) เชื่อมหูยึดสำหรับยกหรือติดตั้งอุปกรณ์ประกอบ (เช่นบันไดสำหรับปีน) ฯลฯ จากนั้นก็จะนำไปผ่านกระบวนการทางความร้อน (heat treatment) ด้วยการให้ความร้อนแก่ vessel และค่อย ๆ ทำให้เย็นตัวลงเพื่อปรับสภาพรอยเชื่อม หลังจากผ่านกระบวนการทางความร้อนแล้วก็จะไม่ทำการเชื่อมอะไรกับผนัง vessel อีก (แต่ถ้าเป็นส่วนที่โผล่ยื่นออกมา เช่นหูสำหรับยึดบันได โดยการเชื่อมนั้นไม่ได้ทำกระทำลงยังผนัง vessel ที่รับแรง ก็ไม่เป็นไร) ตัวหน้าแปลนสำหรับต่อ ท่อ วาล์ว หรือติดตั้งอุปกรณ์ นี้คือ nozzle
 

ข้อ 2.5.1a กล่าวว่าการติดตั้งวาล์วนั้นควรจะติดตั้งเข้ากับตัว nozzle ของ tower โดยตรง หรือให้ใกล้ที่สุด คือถ้าจำเป็นต้องมีท่อเชื่อมต่อระหว่าง nozzle ของ tower กับวาล์ว ก็พยายามให้ท่อนั้นสั้นสุด ตรงนี้คาดว่าคงเป็นเพราะเกรงว่าถ้าเกิดอะไรกับท่อดังกล่าว ยิ่งถ้าท่อดังกล่าวเป็นท่อยาวด้วย จะทำให้ท่อฉีกขาดง่ายทำให้ไม่สามารถปิดการรั่วไหลจากตัว tower (ที่มักมีขนาดใหญ่) ได้ แต่ทั้งนี้ก็มีข้อยกเว้นเหมือนกันคือถ้าการติดตั้งเข้ากับตัว tower นั้นทำให้ยากต่อการเข้าถึงเพื่อไปทำงานกับวาล์วตัวนั้น ก็อาจพิจารณาเดินท่อออกมายังตำแหน่งที่เหมาะสมได้เพื่อความสะดวกในการใช้งานได้ หรือไม่อาจต้องพิจารณาการใช้การติดตั้งวาล์วสองตัว โดยตัวหนึ่งติดตั้งเข้ากับ nozzle ของ tower โดยตรง (โดยเปิดค้างไว้) และอีกตัวหนึ่งที่ต้องใช้งานเป็นประจำ ก็ให้ติดตั้งในส่วนของท่อที่ต่อยื่นออกมายังบริเวณที่เข้าถึงและทำงานได้สะดวก
 

skirt คือโครงสร้างรองรับน้ำหนักของ tower เพื่อถ่ายน้ำหนัก tower ลงสู่ฐานรากบนพื้นดิน และยกส่วนก้นของ tower ให้สูงเหนือพื้น skirt จะใช้กับ tower ขนาดใหญ่ที่มีน้ำหนักมาก ในกรณีของหอกลั่นที่ของเหลวที่ก้นหอมีอุณหภูมิที่สุดเดือด ความสูงของก้นหอจากพื้นจะมีบทบาทในการช่วยการทำงานของปั๊ม โดยความสูงของของเหลวจากผิวของเหลวมายังทางเข้าปั๊ม จะเพิ่มความดันให้กับของเหลวก่อนเข้าปั๊ม ซึ่งช่วยป้องกันไม่ให้ของเหลวนั้นเดือดภายในปั๊ม แม้ว่าของเหลวนั้นจะมีอุณหภูมิที่จุดเดือด (ที่ความดันภายในก้นหอกลั่น) ก็ตาม
 

ข้อ 2.5.1b กล่าวว่าถ้าการติดตั้งวาล์วเข้ากับตัว vessel โดยตรงนั้นทำให้ต้องมีการสร้างชานชาลาเพิ่มเติมเพื่อการใช้งานวาล์วตัวนั้น ก็อาจพิจารณาหาตำแหน่งติดตั้งอื่นที่เหมาะสมแทนได้
 

ข้อ 2.5.1c เป็นการกล่าวเสริมข้อ 2.5.1b ว่าการติดตั้งวาล์วต่าง ๆ ตามรูปแบบในข้อ 2.5.1b นั้นควรอยู่ในรัศมี 40 ฟุต (12 เมตร) ในแนวราบจากตัว vessel และตำแหน่งที่ติดตั้งนั้นควรจะเข้าถึงเพื่อการทำงานได้ง่าย ไม่ว่าจะเป็นการเข้าไปเปิด-ปิดที่ตัววาล์วโดยตรงหรือการใช้ chain wheel

จากข้อ 2.5.1a ถึง 2.5.1c จะเห็นนะครับว่า มันไม่ได้มีกฎเกณฑ์ตายตัวที่เป็นอย่างอื่นไม่ได้สำหรับการติดตั้งจริง ต้องพิจารณาการทำงานจริงประกอบด้วย คือให้พยายามทำอย่างนี้ก่อนถ้าทำได้ และถ้าทำแล้วพบว่ามันทำให้เกิดปัญหาอย่างอื่นตามมา ที่การแก้ปัญหาที่ตามมานั้นก่อให้เกิดความวุ่นวายอย่างอื่นเพิ่มเติมมาอีก (เช่นตำแหน่งติดตั้งวาล์วทำให้ต้องมีโครงสร้างเพิ่มเติมเพื่อเข้าถึงวาล์ว) ก็อาจพิจารณาไม่ทำตามคำแนะนำดังกล่าวก็ได้ แต่ทั้งนี้ก็ควรพิจารณาด้วยว่าเหตุการณ์ที่เกรงว่าจะก่อให้เกิดอันตรายนั้นมีมากน้อยเพียงใดถ้าไม่สามารถทำตามคำแนะนำหลักได้ และจะหามาตรการเสริมอย่างไร

ต่อมาเป็นข้อ 2.5.2 ที่เกี่ยวข้องกับ vessel, storage tank และ heat exchanger (คือเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนที่ในเอกสารเรียกสั้น ๆ ว่า exchanger)

ข้อ 2.5.2.1 กล่าวว่าต้องมี block valve ในระบบท่อที่เชื่อมต่อกับ vessel และ storage tank เมื่อมีความจำเป็นที่ต้องควบคุมการทำงาน และสำหรับ
 

ข้อ 2.5.2.1a กรณีที่เป็นถังบรรจุสารอันตราย (hazadous material จะหมายความรวมถึงสารที่ไม่ติดไฟแต่เป็นสารพิษหรือกัดกร่อน (เช่นกรดเข้มข้น) ด้วย) และ
 

ข้อ 2.5.2.1b ในท่อดึงของเหลวไวไฟออกจากถังที่มีขนาดบรรจุอย่างน้อย 1500 แกลลอน โดยคิดจากขนาดความจุสูงสุดปรกติของถัง คือคิดจากปริมาตรบรรจุที่ใช้งานจริง ไม่ได้คิดจากปริมาตรถังที่เติมของเหลวได้เต็มก่อนล้น และในกรณีที่ถังนั้นติดตั้งอยู่ในบริเวณเขื่อนกั้นล้อมรอบ (diked area) ก็ให้ติดตั้งวาล์วอยู่ทางด้านนอกของเขื่อนกั้นนั้น แสดงว่าต้องมีการเดินท่อจากตัวถังบรรจุทะลุผ่านเขื่อนกั้นออกมา

ข้อ 2.5.2.1c ด้านขาออกของท่อไอน้ำ

หน่วยแกลลอนในที่นี้คือ US gallon ซึ่ง1 US gallon มีค่าเท่ากับ 3.785 ลิตร ส่วน diked area คือบริเวณที่มีกำแพง (ที่อาจเป็นเนินดินหรือกำแพงคอนกรึต) ล้อมรอบ โดยมีวัตถุประสงค์เพื่อป้องกันการแผ่กระจายของเหลวที่บรรจุอยู่ในถังหากเกิดกรณีที่ถังเกิดความเสียหายจนของเหลวในถังนั้นรั่วออกมาจนหมด ปริมาตรของเหลวที่ diked area รองรับเอาไว้ได้ (ประมาณได้จากพื้นที่ที่ทำการล้อม คูณกับความสูงของกำแพงกั้น) อย่างน้อยต้องสามารถรองรับปริมาตรของเหลวในถังบรรจุใบใหญ่ที่สุดที่อยู่ใน diked area นั้น 
  

กล่าวคือในบริเวณ diked area นั้นมักมีการล้อมรอบถังบรรจุเอาไว้หลายถัง แต่เดิมจะให้คิดปริมาตรที่ diked area ต้องรองรับได้จากปริมาตรบรรจุของทุกถังรวมกัน แต่ต่อมามีการเปลี่ยนเป็นอย่างน้อยต้องสามารถรองรับปริมาตรไม่น้อยกว่าปริมาตรของถังบรรจุใบใหญ่ที่สุด และโอกาสที่ถังบรรจุจะเกิดความเสียหายหลายใบพร้อมกัน กล่าวคือสมมุติว่าบริเวณ diked area นั้นล้อมรอบถังอยู่ 4 ถัง แค่พิจารณาแล้วเห็นว่าจำนวนถังที่จะเกิดความเสียหายพร้อมกันอย่างมากที่สุดคือ 2 ถังเท่านั้น ก็ให้คิดปริมาตรของเหลวที่ diked area ต้องรองรับได้เพียงแค่ 2 ถัง แต่ทั้งนี้ค่านี้ต้องไม่น้อยกว่าปริมาตรบรรจุของถังใบใหญ่ที่สุด เรื่องเกี่ยวกับ diked area นี้สามารถอ่านเพิ่มเติมได้จาก Memoir

ปีที่ ๔ ฉบับที่ ๔๔๗ วันพฤหัสบดีที่ ๑๐ พฤษภาคม ๒๕๕๕ เรื่อง "ถัง"

ปีที่ ๗ ฉบับที่ ๘๕๑ วันอาทิตย์ที่ ๓๑ สิงหาคม ๒๕๕๗ เรื่อง "การระเบิดที่โรงกลั่นน้ำมันเนื่องจากน้ำมันไหลล้นจาก tank เมื่อวันพฤหัสบดีที่ ๒ ธันวาคม ๒๕๔๒"
 

ถังเก็บของเหลวที่มีความหนืดสูงที่อุณหภูมิห้อง เช่นน้ำมันดิบและน้ำมันเตา จำเป็นต้องอุ่นของเหลวนั้นให้ร้อนเพื่อช่วยให้มันไหลง่ายขึ้น สะดวกต่อการที่ปั๊มจะสูบออกจากถัง ถังพวกนี้จะมีขดท่อไอน้ำสำหรับให้ความร้อนแก่ของเหลวที่บรรจุอยู่ในถัง และในกรณีที่ต้องมีการซ่อมบำรุงถัง หลังจากที่ทำการระบายน้ำมันในถังออกไปแล้ว ก็ยังอาจใช้ไอน้ำเข้าไประเหยน้ำมันที่ยังตกค้างอยู่ในถัง (พวกน้ำมันหนักที่มีจุดเดือดสูง) เพื่อลดปริมาณน้ำมันที่ตกค้างอยู่ในถังให้เหลือน้อยที่สุดก่อนที่จะให้อากาศไหลเข้าไปในถังและให้คนเข้าไปทำงาน แต่ทั้งนี้ต้องระวังตอนที่ไอน้ำเย็นตัวลงด้วย เพราะถ้าอากาศเข้าไปแทนที่ไม่ทันก็อาจทำให้ถังยุบตัวลงเนื่องจากการควบแน่นของไอน้ำทำให้เกิดสุญญากาศภายในถัง ถังจะโดยแรงกดอากาศจากภายนอกบีบอัดให้ถังยุบตัวได้

ข้อ 2.5.2.2 กล่าวถึงเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน แม้จะไม่ระบุว่าจะเป็นเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนชนิดไหน แต่พิจารณาดูแล้วเห็นว่าน่าจะเป็นชนิด shell and tube โดยกล่าวไว้ว่าทางด้าน cooling water จะต้องมี block valve ในกรณีดังต่อไปนี้
 

ข้อ 2.5.2.2a เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนตัวที่มีความสำคัญของการทำงานของหน่วยผลิต จะติดตั้งวาล์วปรับอัตราการไหล (ที่อาจเป็น globe valve) ไว้ทางด้านขาออก และ block valve (ที่อาจเป็น gate valve) ไว้ทางด้านขาเข้า
 

ข้อ 2.5.2.2b เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนที่มีความจำเป็นที่ต้องทำการตรวจสอบหรือทำความสะอาดบ่อยครั้งในระหว่างการใช้งาน ให้ติดตั้ง block valve ทั้งทางด้านขาเข้าและขาออก และทั้งด้านสายร้อน (ที่ต้องการทำให้เย็น) และสายเย็น (ที่จะถูกอุ่นให้ร้อนขึ้น) กรณีของข้อนี้แสดงว่าคงมีเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนสองชุด โดยตัวหนึ่งทำงาน อีกตัวหนึ่งเป็นตัวสำรอง

รูปที่ ๓๒ หน้าที่ ๑๖/๒๒ ของเอกสาร Valve philosophy

ข้อ 2.5.3 กล่าวถึงการไม่ควรติดตั้ง block valve ในกรณีต่าง ๆ ได้แก่
 

a) ท่อที่นำไอจากยอดหอกลั่นมายังเครื่องควบแน่น (overhead condenser)
 

b) ท่อของระบบหม้อต้มซ้ำที่ก้นหอกลั่น (reboiler)

ในส่วนของข้อ a) และ b) นี้ก็เพื่อให้มั่นใจว่าจะไม่มีโอกาสที่ระบบท่อดังกล่าวจะถูกปิดกั้นโดยไม่ตั้งใจ
 

c) ท่อของระบบ side stream stripper 

(stripper เป็นเสมือนหอกลั่นเล็ก ๆ ที่ติดตั้งอยู่ข้างหอกลั่นตัวใหญ่ ช่วยทำหน้าที่ควบคุมคุณสมบัติของผลิตภัณฑ์ที่จะดึงออกทางข้างหอ เช่นในกรณีของการกลั่นน้ำมันนั้น สมมุติว่าเราจะดึงเอาน้ำมันดีเซลออกทางข้างหอกลั่น ก็จะให้น้ำมันดีเซลไหลผ่าน stripper column นี้ก่อน ถ้าพบว่าน้ำมันดีเซลนั้นมีพวกที่มีจุดเดือดต่ำผสมอยู่มากเกินไป (เช่นองค์ประกอบที่ควรอยู่ในน้ำมันก๊าดหรือเบนซินปนมามากเกินไป) ก็จะใช้การป้อนไอน้ำเข้าทางด้านล่างให้ไหลสวนทางกับน้ำมันที่ไหลจากบนลงล่าง ความร้อนของไอน้ำจะช่วยระเหยพวกมีจุดเดือดต่ำเกินไปที่ปะปนมากับส่วนที่เป็นน้ำมันดีเซลกลับไปยังหอกลั่นใหม่ เรื่อง stripper column นี้เคยเล่าไว้ใน Memoir ปีที่ ๒ ฉบับที่ ๑๐๙ วันอาทิตย์ที่ ๓๑ มกราคม ๒๕๕๓ เรื่อง "ฝึกงานภาคฤดูร้อน ๒๕๕๓ ตอนที่ ๒ อธิบายศัพท์")
 

d) ท่อด้านขาเข้าของวาล์วระบายความดัน

(แต่ทั้งนี้ในบางกรณีอาจยอมรับได้ถ้าหากมีการติดตั้งวาล์วระบายความดันสำรอง โดยมีข้อแม้ว่าจะต้องไม่สามารถปิดท่อขาเข้าวาล์วระบายความดันสำรองทั้งสองตัวได้พร้อมกัน (คือต้องมีกลไกควบคุมว่าถ้าจะปิดท่อเข้าวาล์วระบายความดันตัวที่หนึ่ง ท่อเข้าวาล์วระบายความดันตัวที่สองต้องเปิดออกในจังหวะเดียวกัน)
 

e) และ f) เป็นที่ที่เกี่ยวข้องกับของเหลวไหลเข้า-ออกเตาเผา (furnace)

(เนื่องจากในเตาเผานั้นเปลวไฟภายนอกท่อจะให้ความร้อนแก่ของเหลวไหลอยู่ภายในท่อ ถ้าหากในท่อนั้นไม่มีของเหลวไหลผ่านหรือหยุดการไหล จะทำให้ผิวท่อร้อนจัดจนเกิดความเสียหายได้ ดังนั้นเพื่อให้มั่นใจว่าจะไม่มีการปิดกั้นการไหลของของเหลวโดยไม่ตั้งใจ จึงไม่ควรมีการติดตั้ง block valve ในระบบท่อดังกล่าว)
 

g) ท่อด้านขาเข้าคอมเพรสเซอร์ ในกรณีที่มีคอมเพรสเซอร์เพียงตัวเดียว

(กรณีของคอมเพรสเซอร์จะแตกต่างจากปั๊มตรงที่ ปั๊มที่เดินต่อเนื่องทั้งวันทั้งคืนนั้นต้องการการซ่อมบำรุงเป็นระยะก่อนถึงวันครบรอบหยุดเดินเครื่องโรงงาน ดังนั้นจึงมักจะทำการติดตั้งปั๊มสำรองเอาไว้ใช้งานเวลาที่ปั๊มตัวหลักต้องหยุดซ่อมบำรุง กรณีของปั๊มจึงต้องมี block valve ทั้งด้านขาเข้าและขาออก แต่คอมเพรสเซอร์นั้นสามารถที่จะเดินเครื่องได้ต่อเนื่องไปจนถึงกำหนดวันครบรอบหยุดเดินเครื่องโรงงานครั้งถัดไป การติดตั้งคอมเพรสเซอร์จึงอาจไม่จำเป็นต้องมีตัวสำรอง แต่ก็อาจมีเหมือนกันเช่นระบบอากาศอัดความดันที่ในช่วงเวลาปรกตินั้นคอมเพรสเซอร์ตัวเดียวก็ทำหน้าที่ได้เพียงพอ แต่ในช่วงบางขณะที่ต้องมีความต้องการอากาศอัดความดันมากเป็นพิเศษจนทำให้คอมเพรสเซอร์เพียงตัวเดียวไม่สามารถจ่ายอากาศให้ทัน ก็จะมีการติดตั้งตัวสำรองเพื่อเสริมความต้องการในช่วงเวลาดังกล่าว)
 

h) ท่อใด ๆ ก็ตามที่มี block valve ในรัศมี 40 ฟุต (12 เมตร) เมื่อวัดในแนวราบออกมาจากตัว vessel

(เส้นท่อที่ยาวที่มีของเหลวบรรจุอยู่เต็ม และมี block valve ปิดกั้นหัวท้าย อาจเกิดความเสียหายได้ถ้าของเหลวภายในท่อนั้นร้อนขึ้นและ block valve ทั้งสองด้านนั้นปิดอยู่ อันเป็นผลจากความดันที่เพิ่มสูงขึ้นเนื่องจากของเหลวต้องการที่จะขยายตัว ในกรณีที่เกรงว่าอาจเกิดเหตุการณ์เช่นนี้ได้อาจต้องพิจารณาการติดตั้ง relief valve ไว้บนเส้นท่อดังกล่าวในตำแหน่งที่เหมาะสม)

ตอนที่ ๖ นี้คงจบเพียงแค่นี้ ส่วนรูปในหน้าถัดไปไม่เกี่ยวอะไรกับบทความใน Memoir ฉบับนี้ เพียงแต่เห็นว่าข้าวพันธุ์กข ๕๗ ที่ปลูกเอาไว้เมื่อกลางเดือนสิงหาคมที่ผ่านมามันออกรวงมาให้เห็นแล้ว ก็เลยขอบันทึกภาพมันเก็บเอาไว้เป็นที่ระลึกหน่อยเท่านั้นเอง