ทำไมสายดินจึงมีสองสี MO Memoir : Tuesday 5 March 2562

ไฟฟ้ากระแสสลับที่ใช้กันตามบ้านเรือนทั่วไปนั้นจะมีสายไฟฟ้าเข้าบ้านสองสาย สายหนึ่งเป็นสายที่มีไฟที่ภาษาอังกฤษเรียกว่า live (ไลฟ) หรือ line (ไลน์) ซึ่งเรียกได้ทั้งสองแบบ สายนี้ถ้าเอาไขควงเช็คไฟไปตรวจก็จะเห็นหลอดไฟติด อีกสายหนึ่งนั้นเป็นสาย neutral (นิวทรอน) ที่เป็นสายสำหรับให้ไฟฟ้าไหลได้ครบวงจร สายนี้ถ้าเอาไขควงเช็คไฟไปตรวจจะไม่เห็นหลอดไฟติด และยังมีอีกสายหนึ่งที่แต่ละบ้านต้องเดินเองก็คือสายดิน ที่ภาษาอังกฤษเรียกว่าสาย earth (อังกฤษ) หรือ ground (อเมริกา) ที่เอาไว้ป้องกันผู้คนเวลาที่เกิดการรั่วไหลของไฟฟ้าเข้าสู่ตัวโครงสร้างอุปกรณ์

รูปที่ ๑ รูปบนเป็นรูปสี ส่วนรูปล่างใช้โปรแกรม Photoscape ปรับภาพเป็น grayscale
 

ตอนที่ผมไปเรียนที่อังกฤษเมื่อ ๓๐ ปีที่แล้ว เวลาที่ซื้ออุปกรณ์ไฟฟ้ามาใช้ต้องซื้อปลั๊กตัวผู้แยกต่างหากเพื่อมาต่อเข้ากับสายไฟของอุปกรณ์ไฟฟ้า ทั้งนี้เป็นเพราะช่วงนั้น (ซึ่งเริ่มเมื่อใดก็ไม่รู้ แต่น่าจเป็นช่วงหลังสงครามโลกครั้งที่ ๒) อังกฤษอยู่ระหว่างการเปลี่ยนมาตรฐานการเดินสายไฟในอาคารซึ่งส่งผลไปถึงรูปแบบของปลั๊กตัวเมียที่ต้องเปลี่ยนไปด้วย (คือมีการใส่ฟิวส์ที่ปลั๊กตัวผู้ ทำให้ต้องเปลี่ยนปลั๊กตัวเมียให้มีขนาดใหญ่ขึ้นกว่าเดิม) ผู้ผลิตอุปกรณ์ไฟฟ้าก็เลยไม่ติดปลั๊กตัวผู้มาให้กับสายไฟ ผู้ใช้ต้องไปหาซื้อปลั๊กติดเองตามแบบที่บ้านตัวเองใช้ (ว่ายังคงใช้มาตรฐานเก่าหรือเปลี่ยนเป็นมาตรฐานใหม่แล้ว) และสิ่งหนึ่งที่ทำให้มีผู้เสียชีวิตเป็นประจำทุกปีก็คือ การต่อผิด โดยเอาสายดินนั้นไปต่อเข้ากับสาย live
 

ตามมาตรฐาน IEC60446 นั้น สำหรับอุปกรณ์ไฟฟ้าที่ใช้ไฟเฟสเดียว สายที่ฉนวนมีสีเขียว-เหลืองกำหนดให้เป็นสายดิน สาย live ในฉนวนมีสีน้ำตาล และสาย neutral ให้ฉนวนมีสีน้ำเงิน (ปลั๊กตัวขวาในรูปที่ ๑) ซึ่งดูเหมือนว่าตอนนี้สายไฟในบ้านเราก็ใช้สีแบบนี้ (แต่ก่อนจะเห็นใช้สีเทากับดำ)
 

การกำหนดสายดินให้ฉนวนมีสีเขียว-เหลืองนั้นเริ่มต้นเมื่อใดก็ไม่รู้เหมือนกัน แต่ก็น่าจะไม่น้อยกว่า ๕๐ ปีมาแล้ว เพราะไปค้นพบคำถามหนึ่งที่ปรากฏใน ICI Newsletter ฉบับที่ ๒๓ ตุลาคม ค.ศ. ๑๙๗๐ (พ.ศ. ๒๕๑๓) (รูปที่ ๒) ที่มีผู้ถามว่าทำไปมาตรฐานใหม่จึงกำหนดให้สายดินมีสีเขียว-เหลือง ทั้ง ๆ ที่โลกก็ไม่ได้มีสีนี้ และทำไมสาย live จึงมีสีน้ำตาลและสาย neutral จึงมีสีน้ำเงิน

รูปที่ ๒ จาก ICI Newsletter ฉบับที่ ๒๓ ตุลาคม ค.ศ. ๑๙๗๐ (พ.ศ. ๒๕๑๓)

คำตอบที่มีผู้ตอบไว้ค่อนข้างชัดเจนดี คือตอนนั้นในแต่ละประเทศต่างใช้มาตรฐานที่ต่างกัน ทำให้สีของสายแตกต่างกันไปด้วย การเลือกสีที่ประเทศหนึ่งใช้กับสายแบบหนึ่งตามมาตรฐานของเขา แต่กลับมาระบุให้เป็นสายอีกแบบหนึ่งตามมาตรฐานสากลจะทำให้เกิดปัญหาได้ และสีที่เหลืออยู่ให้เลือกก็มีไม่มาก โดยสีน้ำเงินและน้ำตาลก็เป็นตัวเลือกไม่กี่ตัวที่เหลือง โดยปัจจัยหนึ่งที่สำคัญในการพิจารณาเลือกสีสายไฟก็คือ ควรต้องลดความผิดพลาดในการทำงานในสภาพที่มีแสงสว่างไม่มาก และต้องทำให้ "คนตาบอดสี" สามารถแยกแยะสายไฟได้
 

ด้วยเหตุนี้จึงต้องเลือกสีของสาย live และ neutral ให้ตรงข้ามกันในแง่ที่ว่าคนตาบอดสีต้องมองเห็นสีต่างกัน คือสายหนึ่งจะมีสีที่เข้มและอีกสายอื่นจะมีสีที่อ่อน ส่วนสายดินนั้นใช้ให้มันมีสองสีโดยเลือกสีที่คนตาบอดสีนั้นจะมองเห็นเป็นแถบสีเข้ม-อ่อน (สายอื่นจะเห็นเพียงสีเดียว) ตรงนี้ลองพิจารณารูปที่ ๑ ดูเอาเองก็แล้วกัน ตัวสายดินที่มีสองสีนั้นภาพอาจไม่ชัดหน่อย (เพราะขี้เกียจรื้อสายไฟ) แต่น่าจะพอมองเห็นได้ว่าเมื่อปรับภาพจากภาพสีเป็น grey scale แล้วจะมองเห็นสายดินมีสองเป็นแถบสีเข้ม-อ่อน

เก็บตกจากการเดินเล่นรอบโรงงาน MO Memoir : Saturday 4 July 2558

ผมกับอาจารย์อีกท่านหนึ่งถือโอกาสหลบจากการประชุม (ที่มักจะเข้าร่วมในฐานะผู้เข้าฟังและร่วมรับประทานข้าวเที่ยงซะเป็นส่วนใหญ่) ออกมาเดินเล่นอาบแดดช่วงก่อนเที่ยงรอบโรงงาน ด้วยว่าอาจารย์ท่านนั้นท่านไม่เคยมาเยี่ยมโรงงานนี้ผมก็เลยอาสาเป็นไกด์นำเที่ยวเดินชมรอบ ๆ ในขณะเดียวกันก็ตรวจหาดูว่ามีอะไรที่ทำเอาไว้ไม่เรียบร้อย หรือมีการแก้ไขปรับปรุงตามที่แนะนำบ้างหรือไม่ เรื่องบางเรื่องมันดูเหมือนเป็นเรื่องเล็กน้อยใน punch list ที่เอามาเล่าให้ฟังก็เพราะมันไม่มีการสอนกันในมหาวิทยาลัย (คงเป็นเพราะอาจารย์คงไม่รู้จักอุปกรณ์ของจริง หรือรู้แต่เรื่องที่ตัวเองทำวิจัย) แต่เป็นเรื่องสำคัญสำหรับการทำงานปฏิบัติภาคสนามวิศวกร
  

"Punch list" คือรายการของสิ่งที่ควรต้องทำการแก้ไขหลังการก่อสร้างหรือการซ่อมบำรุง รายการนี้มีการแบ่งออกเป็น Major คือต้องทำการแก้ไขก่อนที่จะเริ่มเดินเครื่อง โดยมักจะเกี่ยวข้องกับความปลอดภัยและความราบรื่นของการทำงาน ส่วน Minor นั้นอาจเก็บเอาไว้ภายหลังก็ได้ เรื่องที่นำเสนอวันนี้มีอะไรบ้างก็ติดตามชมได้เลย

๑. กว่าจะยอมแก้แบบ

ปลายปีที่แล้ว (ใน Memoir ปีที่ ๗ ฉบับที่ ๙๐๔ วันศุกร์ที่ ๑๒ ธันวาคม ๒๕๕๗ เรื่อง "เก็บตกงานก่อสร้างถังเก็บน้ำสำรอง") ผมได้เล่าถึงการติดตั้งวาล์วปิด-เปิดน้ำดิบเข้าถังเก็บน้ำสำรองของโรงงาน ที่ตามแบบก่อสร้างนั้นเอาไปติดตั้งไว้ซะบนสุดแถมไม่มีที่ให้ยืนเปิด-ปิดวาล์วอีก ตอนแรกที่มีคนทักท้วงไปนั้น ทางผู้ก่อสร้างก็ยืนยันว่าจะติดตั้งอย่างนี้เพราะแบบมันเขียนเอาไว้อย่างนั้น (รูปที่ ๑ ซ้าย)
  

ตรงนี้ต้องทำความเข้าใจหน่อยก็คือ เป็นเรื่องปรกติที่ผู้ออกแบบกับผู้ก่อสร้างนั้นเป็นคนละกลุ่มกัน ผู้ออกแบบทำหน้าที่ก่อสร้างตามแบบที่ผู้ออกแบบกำหนด เขาจะไม่ทำการแก้ไขแบบ ถ้ามีการตรวจสอบและพบข้อสงสัยว่าแบบนั้นไม่ถูกต้องหรือไม่เหมาะสมในทางปฏิบัติ ผู้ตรวจสอบพบก็อาจจะขอให้ผู้ก่อสร้งทำก็คือหยุดการก่อสร้างตรงนั้นไว้ก่อน และสอบถามไปยังผู้ออกแบบให้ทำการตรวจสอบความถูกต้องและ/หรือแก้ไขแบบให้เหมาะสมกับสภาพการทำงานจริง
  

รายการนี้ก็เช่นกัน กว่าจะคุยกันรู้เรื่องและมีการปรับแก้ให้เหมาะสมกับสภาพการทำงานจริง ด้วยการปรับย้ายวาล์วปิด-เปิดน้ำดิบเข้าถังลงมาไว้ข้างล่าง ก็กินเวลาเข้าไปกว่าครึ่งปี (รูปที่ ๑ ขวา)
  

รูปที่ ๑ ระบบท่อป้อนน้ำดีเข้าถังเก็บ (ซ้าย) ก่อนการปรับปรุง (ขวา) หลังปรับปรุงแล้ว

๒. Machine bolt สั้นไปหน่อย

การยึดด้วยการใช้ bolt (ไม่ว่าจะเป็น machine bolt หรือ stud bolt) ก็ควรที่ใช้ bolt ที่ไม่สั้นเกินไป เพราะจะทำให้ตัว nut ไม่สามารถจับ bolt ได้ครบทุกร่องเกลียว การใช้ bolt ที่ยาวเกินไปมันไม่ทำให้เกิดปัญหาเรื่อง nut จับกับเกลียวที่ตัว bolt ไม่เต็มตัว เพียงแต่มันจะดูเกะกะรกลูกตาหน่อยแค่นั้นเอง (ดูรูปที่ ๔)
  

รูปที่ ๒ และ ๓ แสดงตัวอย่างการประกอบ bolt ที่ไม่ค่อยจะเรียบร้อยของวาล์วตัวหนึ่ง
  

รูปที่ ๒ Globe วาล์วตัวนี้ใช้หน้าแปลนในการเชื่อมต่อกับระบบท่อ โดยใช้ machine bolt เป็นตัวยึด
  

รูปที่ ๓ machine bolt ตัวที่ลูกศรชี้นั้นสั้นเกินไป ทำให้ตัว nut นั้นจับได้ไม่เต็มตัวเหมือนตัวทางด้านขวา (รูปที่ ๒)

หน้าแปลนทางด้านซ้ายที่เป็นทิศทางไหลเข้าของวาล์วนั้นใช้ machine bolt ที่มีขนาดที่เหมาะสม (ไม่สั้นและไม่ยาวเกินไป) ที่ประกอบแล้วทำให้ดูเรียบร้อยดี แต่หน้าแปลนทางด้านขวาที่เป็นด้านไหลออก กลับใช้ machie bolt ที่สั้นเกินไป ทำให้ตัว nut นั้นจับกับตัว bolt ไม่เต็มตัว ดังเห็นได้จากการที่ตัว bolt ไม่โผล่พ้นตัว nut ออกมา

๓. นอกจากซ้าย-ขวา ก็ยังมี บน-ล่าง อีก

steam trap เป็นอุปกรณ์ที่ใช้แยกไอน้ำที่ควบแน่นเป็นของเหลวออกจากระบบท่อไอน้ำ การติตตั้ง steam trap นั้นจะมีทั้งท่อที่ผ่าน steam trap และท่อ bypass (ดูรูปที่ ๔ ประกอบ) ท่อที่ผ่าน steam trap ประกอบด้วยส่วนประกอบต่าง ๆ เรียงลำดับดังนี้คือ block valve ด้านขาเข้า - ตัวกรอง (strainer) - steam trap - block valve ด้านขาออก ส่วนท่อ bypass นั้นมีเพียงแค่ block valve เอาไว้ใช้ในกรณีที่ต้องถอด steam trap ไปซ่อม หรือใช้ในการระบายสิ่งสกปรกออกจากระบบท่อไอน้ำเมื่อเริ่มเดินเครื่อง การทำงานของ steam trap หลายชนิดนั้นใช้แรงโน้มถ่วงด้วย ดังนั้นการติดตั้งจึงต้องทำให้ถูกทั้งทิศทางการไหล (ด้านไหนไหลเข้า-ออก) และทิศทางการวาง (ด้านไหนต้องหันขึ้นด้านบน)
  

ตรงนี้ขอขยายความเพิ่มเติมนิดนึง ท่อไอน้ำสำหรับการใช้งานทั่วไป (ที่ไม่ใช่ท่อไอน้ำความสะอาดสูงเช่นพวกที่ใช้ในอุตสาหกรรมอาหารและยา) จะใช้ท่อเหล็กกล้า และเป็นเรื่องปรกติที่ท่อเหล็กกล้านี้จะขึ้นสนิม เวลาสร้างโรงงานเสร็จ (หรือหลังการปิดระบบท่อไอน้ำเพื่อซ่อมบำรุงใหญ่) ภายในท่อก็จะมีสนิมอยู่ ทีนี้พอท่อร้อนขึ้นจากไอน้ำที่ป้อนเข้าไปในระบบ สนิมเหล็กกับท่อเหล็กต่างก็ขยายตัว แต่ด้วยอัตราการขยายตัวที่ไม่เท่ากัน ทำให้สนิมเหล็กหลุดร่อนออกจากผิวท่อ ดังนั้นไอน้ำที่ควบแน่นในช่วงนี้จะมีสิ่งสกปรกปนเปื้อนมาก (ได้แก่สนิมเหล็กและขยะต่าง ๆ ที่อาจมีอยู่ในท่อหลังการก่อสร้าง) จำเป็นต้องมีช่องทางระบายน้ำที่เกิดจากการควบแน่นของไอน้ำนี้ออกทางท่อ bypass โดยไม่ปล่อยให้ไหลผ่าน steam trap จนกว่าจะเห็นว่าน้ำที่ไหลออกมาจากท่อนั้นสะอาดแล้ว จึงค่อยปิดท่อ bypass และเปิดใช้ steam trap แทน
  

รูปที่ ๔ และ ๕ เป็น steam trap รุ่นเดียวกัน แต่ติดตั้งอยู่คนละส่วนของโรงงาน ตอนที่เดินผ่านก็ไม่รู้สึกอะไร แต่พอเอารูปถ่ายมาดูเปรียบเทียบกันก็พบว่ามันมีความแตกต่างกันอยู่ คือดูเหมือนว่าตัวในรูปที่ ๔ มันติดตั้งผิดทิศ
  

รูปที่ ๔ การติดตั้ง steam trap ตัวหนึ่ง พึงสังเกตหน้าแปลนของท่อ bypass ที่ใช้ machine bolt ที่ยาวมากไปหน่อย bolt ที่ยาวมากไปมันไม่มีปัญหาใด ๆ เพียงแค่อาจจะดูรกลูกตาแค่นั้นเอง
  

รูปที่ ๕ Steam trap รุ่นเดียวกัน แต่ติดตั้งไว้ที่ท่ออีกระบบหนึ่ง จะเห็นชัดว่ามีการระบุว่าด้านไหนต้องหันขึ้นด้านบน
  

๔. Rising stem/Inside stem screw ดูออกไหมครับว่าวาล์วเปิดหรือปิด

stem ของวาล์วคือชิ้นส่วนที่เชื่อมต่อตัว gate หรือ plug ที่ทำหน้าที่ปิดกั้นการไหล กับตัว wheel หรือก้านหมุนที่ใช้ในการปรับตำแหน่งของตัว gate หรือ plug ตัว stem นี้มีแยกเป็นแบบ rising ที่ยกตัวสูงขึ้นให้เห็นเมื่อตำแหน่งของ gate หรือ plug ยกตัวขึ้นเพื่อเปิดวาล์ว และลดตัวต่ำลงเมื่อตำแหน่งของ gate หรือ plug ลดลงเพื่อปิดวาล์ว ถ้าเป็นแบบ non-rising นั้นเราจะมองไม่เห็นการยกตัวสูงขึ้นหรือลดต่ำลงของตัว stem เพราะการเคลื่อนตัวมันอยู่ภายในตัววาล์ว
  

ตัว wheel ก็เช่นกัน วาล์วตัวเล็กนั้นตัว wheel จะยึดติดอยู่กับ stem เมื่อ stem ยกตัวสูงขึ้น ตัว wheel ก็ยกตัวสูงขึ้นตาม แต่สำหรับวาล์วตัวใหญ่ตัว wheel มักจะอยู่กับที่เมื่อเทียบกับตัววาล์ว เวลาหมุน wheel ก็จะเห็นเพียงแค่ตัว stem ปรับเปลี่ยนระดับเท่านั้น แต่ตัว wheel ยังคงอยู่ที่ระดับเดิม
  

รูปที่ ๖ (ซ้าย) เป็นวาล์วสองตัวของระบบท่อ steam trap ที่แสดงในรูปที่ ๔ ที่เป็นชนิด Rising stem/Inside stem screw ที่เอามาให้ดูก็เพื่อจะได้เปรียบเทียบได้ว่าวาล์วตัวไหนอยู่ไหนตำแหน่งเปิดหรือปิด ตรงนี้ต้องอาศัยประสบการณ์ว่าเคยเห็นของจริงและเคยลองหมุนวาล์วของจริงบ้างหรือไม่ ไม่เช่นนั้นก็คงจะบอกไม่ได้ว่าวาล์วอยู่ในตำแหน่งเปิดหรือปิด ส่วนรูปที่ ๖ (ขวา) นั้นเป็นวาล์วของท่อน้ำร้อนท่อหนึ่งที่เป็นชนิด Rising stem/Outside stem screw
  

รูปที่ ๖ (ซ้าย) วาล์วทั้งสองตัวเป็นชนิด Rising stem/Inside stem screw การดูตำแหน่งว่าวาล์วเปิดหรือปิดต้องสังเกตเอาจากระดับความสูงของ wheel (ล้อสำหรับหมุนเปิด-ปิดวาล์ว) เทียบกับตัววาล์ว (ขวา) วาล์วทางด้านขวาเป็นแบบ Rising stem/Outside stem screw ในวงเขียวคือตัว stem ที่เปลี่ยนระดับตามระดับการเปิด-ปิดของวาล์ว (ในรูปคือ gate valve) ในขณะที่ตัว wheel นั้นอยู่ที่ระดับเดิม ไม่ได้ปรับตามระดับการเปิด-ปิดวาล์ว ส่วนในกรอบสีเหลืองเป็นวาล์วแบบ Rising stem/Inside stem screw
   

๕. นอตมันดูสะอาดไปหน่อย

เหล็กเป็นวัสดุที่นำไฟฟ้าได้ ดังนั้นเมื่อใดก็ตามที่มีการติดตั้งโครงสร้างเหล็กที่มีการติดตั้งอุปกรณ์ไฟฟ้าเข้ากับโครงสร้าง (ไม่ว่าจะเป็นโครงสร้างอาคารหรือรั้วกั้น) จึงมักต้องทำการต่อต่อสายดินให้กับโครงสร้างเหล็กเหล่านั้น เพื่อให้กระแสไฟฟ้าที่หากเกิดการรั่วไหลจากอุปกรณ์ที่ติดตั้งอยู่กับโครงสร้าง ไหลลงสายดินแทนที่จะทำอันตรายต่อบุคคลที่สัมผัสอยู่กับโครงสร้างเหล็กนั้น
  

อาคารหนึ่งที่ผมเดินไปดู สร้างจากโครงสร้างเหล็กด้วยการใช้เหล็กรูปตัว H ทำเป็นเสาโครงสร้าง 4 ต้น เสา 4 ต้นนี้วางบนฐานรากคอนกรีตอีกชั้นหนึ่ง (ไม่ได้ฝังลงไปในดิน) ที่ฐานของเสาแต่ละต้นก็มีการต่อสายดินลงไปยังแท่งทองแดงที่ฝังอยู่ข้างเสาลึกลงไปในชั้นดิน
  

ดูตอนแรกงานติดตั้งสายดินตรงนี้มันก็ดูเรียบร้อยดี แต่ดูเหมือนว่ามันจะเรียบร้อยเกินไปหน่อย คือตัว bolt ที่ใช้ในการยึดหางปลาของสายดินเข้ากับโครงสร้างเหล็กนั้นมัน "สะอาดมาก" คือไม่เลอะเทอะสีอะไรเลย ลักษณะเช่นนี้มันเป็นเหมือนกับว่ามีการทาสีโครงสร้างเหล็กก่อน จากนั้นจึงทำการติดตั้งสายดินด้วยการร้อยหางปลาของสายดินเข้ากับนอตร้อยผ่านรูที่ทำขึ้นบนโครงสร้างเหล็ก คำถามที่เกิดขึ้นก็คือเนื่องจากชั้นสีเป็น "ฉนวนไฟฟ้า" การทาสีโครงสร้างเหล็กก่อนแล้วค่อยทำการติดตั้งนอตหางปลาจะมีชั้นสีคั่นอยู่ระหว่างตัวนอตหางปลาและผิวโลหะของโครงสร้าง ทำให้เกิดคำถามขึ้นมาว่าโครงสร้างเหล็กกับสายดินนั้นมีการเชื่อมต่อกันทางไฟฟ้าหรือ (อาจมีได้ถ้าหากส่วนที่เป็นเกลียวของตัว bolt ในรูเจาะนั้นสัมผัสกับผิวโลหะของโครงสร้างเหล็ก)
  

อันที่จริงก็ไม่ได้มีเพียงแค่สีที่เป็นฉนวนไฟฟ้า สนิมเหล็กเองก็เป็นฉนวนไฟฟ้า ด้วยเหตุนี้วิธีการที่เหมาะสมกว่าในการต่อนอตหางปลาเข้ากับพื้นผิวโลหะควรต้องใช้ "tooth washer" เพราะตัวฟันของ tooth washer จะกัดเข้าไปในเนื้อโลหะของทั้งตัวนอตหางปลาและของโครงสร้างเหล็ก ทำให้มีการเชื่อมต่อกันทางไฟฟ้าที่ดีกว่า แม้ว่าจะมีการทาสีทับก็ยังคงรักษาการเชื่อมต่อทางไฟฟ้าเอาไว้ได้ แต่จากที่เดินตรวจดูไม่พบเห็นการใช้ tooth washer สักตำแหน่ง
  

รูปที่ ๗ machine bolt ตัวที่ใช้ยึดหางปลาของสายดินเข้ากับโครงเหล็ก
 

รูปที่ ๘ ด้านหัวของ bolt ที่แสดงในรูปที่ ๗ ที่เป็นตำแหน่งที่ใช้ยึดหางปลาตัว
  

รูปที่ ๙ อีกด้านหนึ่งของ bolt ตัวที่แสดงในรูปที่ ๗ ด้านนี้จะมีแหวนสปริงรองอยู่ ถ้านอตไม่มีการคลายตัวก็จะเห็นรอยตัดของแหวนสปริง (ตรงลูกศรสีเหลืองชี้) วางตัวราบประกบกัน แต่ถ้านอตมีการคลายตัวก็จะเห็นรอยตัดดังกล่าวเผยอขึ้น

มาถึงตรงนี้ก็คงต้องขอจบบทความอีกหนึ่งเรื่องในชุด "วิศวกรรมเคมีภาคปฏิบัติ"

แค่เปลี่ยนเต้ารับก็สิ้นเรื่อง (การทำวิทยานิพนธ์ภาคปฏิบัติ ตอนที่ ๖๐) MO Memoir : Friday 20 December 2556

"ระวังท่อแก๊สแถวนั้นหน่อยนะ เดี๋ยวจะโดนไฟดูด"

เสียงรุ่นพี่เตือนรุ่นน้องขณะที่สอนให้ใช้เครื่อง ChemiSorb 2750 เมื่อวันพุธที่ผ่านมา
 

ผมได้ยินคำเตือนดังกล่าวก็เลยไปหยิบเอาไขควงเช็คไฟมาตรวจสอบ (ควรจะมีเป็นอุปกรณ์ประจำตัวสำหรับแต่ละคนที่ทำการทดลอง) พบว่าไม่ว่าจะจิ้มไปที่ท่อทองแดง regulator ที่หัวถังแก๊ส หรือที่ตำแหน่งโลหะที่ไม่มีสีหุ้ม (เช่นหัวนอต) ของเครื่องวัดพื้นที่ผิว BET ก็พบไฟรั่วทั่วไปหมด (รูปที่ ๑)

เวลาใช้ไขควงเช็คไฟก็ต้องเอานิ้วแตะที่หัวด้านที่มีหลอดไฟด้วยนะ ไม่ใช่แค่เอาไปจิ้มเฉย ๆ ถ้ามีไฟรั่วหลอดไฟจึงจะติด เพราะถ้าไม่เอานิ้วแตะ (ดูรูปที่ ๑) แม้ว่าจะมีไฟรั่ว หลอดไฟก็จะไม่ติด

รูปที่ ๑ (บนซ้าย) ไฟรั่วจากเครื่องผ่านระบบท่อแก๊สที่เป็นท่อทองแดงมาถึงหัวถังแก๊ส (บนขวา) การตรวจวัดที่นอตที่ตัวเครื่องวัดพื้นที่ผิว BET Micromeritics ASAP 2020 ก็พบไฟรั่วเช่นเดียวกัน (ล่างซ้าย) ในวงแดงคือปลั๊กของจอคอมพิวเตอร์ที่ย้ายไปเสียบยังเต้ารับตัวใหม่ที่มีสายดิน (ล่างขวา) ไฟรั่วที่ตรวจพบที่เครื่อง Thermogravimetric analysis
 

ไฟที่จ่ายเข้ามายังเต้ารับของห้องนี้มี ๒ ระบบ ระบบแรกเป็นระบบเดิมของอาคารซึ่งเป็นระบบที่มีสายดินอยู่แล้ว แต่เนื่องจากระบบนี้ไม่สามารถจ่ายไฟฟ้าได้เพียงพอกับความต้องการของอุปกรณ์ที่นำมาติดตั้ง จึงได้มีการเดินสายระบบที่สองเพิ่มขึ้น แต่ปัญหาที่เกิดขึ้นคือระบบที่สองที่เดินใหม่นั้น "ไม่มีสายดิน"
  

เครื่องที่เกิดปัญหาคือ Micromeritics ASAP 2020 ที่ควบคุมด้วยไมโครคอมพิวเตอร์ ในวันที่ผมทราบปัญหานั้นเครื่องก็ยังอยู่ระหว่างการทำงานที่คาดว่ากว่าจะเสร็จก็คงจะอีกนาน ในบ่ายวันนั้นจึงได้ทำการทดสอบอย่างง่าย ๆ ให้กับสมาชิกของกลุ่มได้ดู (ที่บังเอิญอยู่ที่แลปตอนบ่าย ๓ คนคือสาวน้อยจากบ้านสวน สาวน้อยจากเมืองโอ่งมังกร สาวน้อยจากเมืองขุนแผน ส่วนสาวน้อยจากเมืองวัดป่ามะม่วงเดาว่าคงนอนอยู่บ้านเอาแรงหลังจากทำการทดลองข้ามคืน)
 

สิ่งที่ผมทำก็คือตรวจสอบดูก่อนว่ามีเต้ารับตัวไหนบ้างในบริเวณนั้นที่มีสายดิน จากนั้นก็นำเอาเครื่องพิมพ์ (ยืมของกลุ่ม DeNOx มาชั่วคราว) มาเสียบสายต่อเข้ากับเต้ารับตัวนั้น จากนั้นก็ต่อเครื่องพิมพ์เข้ากับคอมพิวเตอร์ที่ควบคุมเครื่อง ASAP 2020 ที่กำลังทำงานอยู่ผ่านสาย USB จากนั้นก็เอาไขควงเช็คไฟตรวจสอบตามตำแหน่งต่าง ๆ ที่เคยพบการรั่วไหลอีกที ก็พบว่าทีนี้หลอดไฟของไขควงเช็คไฟไม่ติดแล้ว แสดงว่าปัญหาเรื่องไฟดูดก็หมดไป ผมสาธิตให้สมาชิกของกลุ่มดูด้วยการถอดสาย USB ของเครื่องพิมพ์ออกก่อน จากนั้นก็ให้เขาใช้ไขควบเช็คไฟตรวจสอบเพื่อให้เห็นว่ามีไฟรั่ว แต่พอเสียบสาย USB หลอดไฟของไขควงที่สว่างอยู่ก็ดับ แต่ถ้าดึงสาย USB ออกมันก็สว่างใหม่ (ไม่จำเป็นต้องเปิดเครื่องพิมพ์นะ)

อุปกรณ์ไฟฟ้าหลายชนิดเวลาที่กำลังทำงานนั้นถ้าเราเอาไขควงเช็คไฟไปตรวจสอบก็จะพบว่ามีไฟติด ตรงนี้มันไม่ใช่ข้อบกพร่องของอุปกรณ์ แต่เกิดจากวิธีการทำงานของอุปกรณ์หรือการออกแบบอุปกรณ์ (เช่นเกิดจากการเหนี่ยวนำ การใช้ตัวถังเป็นระบบกราวน์ (สายดิน)) และโดยปรกติเวลาใช้อุปกรณ์พวกนี้ก็ควรจะต้องใช้กับปลั๊กและเต้ารับที่มีระบบสายดิน อุปกรณ์คอมพิวเตอร์และสายพ่วงเพื่อการส่งผ่านข้อมูลระหว่างคอมพิวเตอร์และอุปกรณ์ต่าง ๆ นั้นมักจะมีสายดินอยู่แล้ว ดังนั้นเมื่อเสียบอุปกรณ์เหล่านี้เข้าด้วยกัน ถ้าไม่มีอุปกรณ์ตัวใดมีการต่อลงระบบสายดินเลย และถ้ามีอุปกรณ์ตัวใดตัวหนึ่งเพียงตัวเดียวมีไฟรั่ว ไฟฟ้าก็จะไหลไปยังอุปกรณ์ทุกตัวหมด อย่างเช่นในกรณีนี้มันออกไปจนตามท่อแก๊สที่เป็นท่อทองแดงไปจนถึงถังแก๊ส
 

ในทางกลับกันถ้ามีอุปกรณ์ชิ้นใดชิ้นหนึ่งนั้นมีการต่อลงระบบสายดิน อุปกรณ์ตัวอื่นแม้ว่าจะไม่ได้เสียบเข้ากับเต้ารับที่มีสายดิน ก็จะถูกต่อลงระบบสายดินไปด้วย (แต่ถ้าจะให้ดีที่สุดคืออุปกรณ์ทุกตัวควรต้องเสียบเข้ากับเต้ารับที่มีระบบสายดิน)
 

ในกรณีที่เล่ามาข้างต้นเป็นการต่อลงระบบสายดินผ่านสาย USB ของเครื่องพิมพ์และสายไฟของเครื่องพิมพ์ที่เสียบเข้ากับเต้ารับที่มีระบบสายดิน
 

การแก้ปัญหาที่ได้กระทำไปเมื่อวันศุกร์ก็คือทำการย้ายปลั๊กของจอคอมพิวเตอร์ให้ไปเสียบยังเต้ารับอีกตัวหนึ่งที่อยู่ใกล้ ๆ ที่มันมีสายดิน (ปลั๊กนี้ต่อพ่วงมาจากเต้ารับเดิมของอาคารที่มีระบบสายดิน) ที่เลือกย้ายปลั๊กจอคอมพิวเตอร์ก็เพราะเวลาปิดจอมันไม่รบกวนการทำงานของเครื่อง ASAP 2020 พอย้ายปลั๊กจอเสร็จเรียบร้อยก็ตรวจสอบไฟรั่วอีกครั้ง ก็พบว่าปัญหาดังกล่าวก็หายไป
 

เรื่องนี้เคยเกิดขึ้นกับเครื่อง centrifuge ตอนนั้นผมก็บอกให้เขาไปเปลี่ยนสายไฟใหม่ จากของเดิมที่ปลั๊กตัวผู้เป็นแบบมี ๒ ขาให้เปลี่ยนเป็นแบบที่ปลั๊กตัวผู้มีขา ๓ ขาทน เพราะเต้ารับที่ใช้อยู่มันก็มีสายดินอยู่แล้ว ปัญหาเรื่องไฟรั่วก็หมดไป

ตอนนี้อุปกรณ์ในห้องนั้นอีกชิ้นหนึ่งที่เห็นมียังปัญหาอยู่ก็คือเครื่อง Thermogravimetric analysis แต่บังเอิญเครื่องนี้เขาใช้ท่อพลาสติกต่อจากถังแก๊สมายังเครื่อง จึงทำให้ไม่มีการรั่วไหลของไฟฟ้าไปยังถังแก๊ส และเครื่องมันก็เคลือบสีไว้อย่างดี แถมบริเวณที่เป็นผิวโลหะเปิด (เช่นข้อต่อท่อแก๊ส) ก็ไปอยู่ในบริเวณที่ปรกติจะต้องเข้าไปยุ่งอะไร ก็เลยคงทำให้ไม่มีใครรู้ว่ามันก็มีปัญหาอยู่เช่นกัน

ก่อนจะเลือนหายไปจากความทรงจำ ตอนที่ ๑๓ การติดตั้งสายดิน MO Memoir : Saturday 27 August 2554

บ่ายวันวานหลังกินกาแฟเสร็จก็กะว่าจะเข้าประชุมสักหน่อย แต่ปรากฏว่ามีนิสิตป.เอกมาปรึกษาปัญหาเกี่ยวกับเรื่องโดนไฟฟ้าดูดเวลาทำแลป คือเขาบอกว่าเวลาจับที่บริเวณตัวอุปกรณ์หรือโครงเหล็กที่เขาใช้ติดตั้งอุปกรณ์นั้น มักจะโดนไฟฟ้าดูดเป็นประจำ เขาได้ยินมาว่าทางกลุ่มเราก็เคยเจอปัญหานี้ และได้ทำการแก้ปัญหาโดยการติดตั้งสายดิน เขาก็ได้ไปมอง ๆ ดูตำแหน่งที่ทางกลุ่มเราติดตั้งสายดินเอาไว้ (รูปที่ ๑) แต่ไม่เข้าใจว่าจะทำอย่างไร ก็เลยแวะมาปรึกษา

รูปที่ ๑ เส้นสีแดงคือสายดินที่ต่อจากโครงเหล็ก (ตรงตำแหน่งกรอบสีเหลืองล่าง) ไปยังสายดินของระบบไฟฟ้าของอาคาร (ในกรอบสีเหลืองบน) สายนี้เดินเอาไว้ราว ๆ ปี ๒๕๔๗

สิ่งแรกที่ผมบอกเขาคือให้ไปเอามิเตอร์วัดไฟฟ้ามา จะเอามาวัดดูว่ามีไฟฟ้ารั่วสักกี่โวลต์ วิธีการวัดก็ไม่ยากอะไร ก็แค่เอาปลายข้างหนึ่งของสายวัดขูดเข้ากับโครงเหล็ก (ที่ต้องขูดเพราะต้องขัดเอา สี สนิม หรือออกไซด์ที่เคลือบผิว ออกไปก่อน) และเอาปลายของสายอีกเส้นหนึ่งต่อเข้ากับท่อน้ำทิ้งของแลป (ที่เป็นท่อเหล็กโผล่มาจากพื้น ที่ต้องต่อเข้ากับท่อก็เพราะบริเวณอุปกรณ์ของเขาไม่มีระบบไฟฟ้าที่มีสายดิน)

สิ่งที่เห็นคือสามารถวัดความต่างศักย์ได้ถึง 60 V (ปรกติไฟแค่ 10 กว่าโวลต์ก็ทำให้สะดุ้งได้แล้ว)

ผมเห็นดังนั้นก็เลยแหย่พวกเขาไปเล่น ๆ ว่า จะว่าไปแล้วอุปกรณ์เหล่านี้ก็ไม่ใช่ของผม ผมเองก็ไม่ได้มายุ่งเกี่ยวอะไรกับอุปกรณ์เหล่านี้ (ไม่ว่าจะเป็นการออกแบบ ก่อสร้าง หรือติดตั้ง) แถมผมเองก็ไม่ได้เป็นอาจารย์ที่ปรึกษาของพวกคุณด้วย (ที่มาปรึกษาผมน่ะเป็นนิสิตป.เอก ๓ คนจาก ๓ อาจารย์ที่ปรึกษา) แล้วทำไมผมต้องมาวุ่นวายกับปัญหาของพวกคุณด้วย (คิดอยู่ในใจว่าก็อาจารย์ของพวกเขาเองยังไม่สนใจเลยว่านิสิตของพวกเขาต้องเสี่ยงอันตรายอย่างไรบ้างในขณะที่ทำการทดลองเลย สนแต่ว่าจะมีผลแลปให้หรือเปล่าเท่านั้นเอง) แต่อาศัยที่ว่าสนิทกันและรู้ว่าเขาคงไม่รู้ว่าจะไปพึ่งใครแล้ว ก็เลยแนะนำพวกเขาว่าควรทำอย่างไร (ที่สนิทกันก็เพราะผมไปนั่งกินกาแฟที่ห้องพักพวกเขาเป็นประจำ)

ตอนแรกพวกเขาก็บอกว่าจะให้ช่างมาจัดการแก้ไขให้ ผมก็ยืนนิ่ง ๆ อยู่ครู่หนึ่งและบอกพวกเขาไปว่าถ้าเป็นปัญหาของกลุ่มผม ผมจะให้สมาชิกของกลุ่มผมลงมือทำเอง โดยผมจะยืนเฝ้ากำกับคอยบอกว่าจะให้ทำอะไร อย่างไร เขาก็เลยเปลี่ยนใจลงมือจัดการทันทีโดยมีผมคอยให้คำแนะนำ (คิดอยู่ในใจว่า เรียนมาถึงระดับนี้แล้ว งานแค่นี้ทำเองไม่ได้ก็ไม่รู้เหมือนกันว่าจบแล้วจะไปทำงานอะไรได้)

สิ่งแรกที่ผมบอกให้พวกเขาไปทำก็คือไปหาสายไฟฟ้ายาว ๆ มาสักเส้น พอได้มาแล้วก็ต้องหาตำแหน่งที่จะต่อปลายสายข้างหนึ่งเข้ากับโครงติดตั้งอุปกรณ์ แต่ปรากฏว่าไม่สามารถหาตำแหน่งที่จะต่อปลายสายไฟเข้าอย่างมั่นคงได้ ก็เลยต้องมองไปที่ตำแหน่งอื่น และไปพบที่ตำแหน่งนอตขันกลอนประตูตู้เก็บของ (รูปที่ ๒ ซ้าย) ซึ่งตัวตู้ทำจากเหล็ก และเมื่อวัดความต่างศักย์ไฟฟ้าก็พบว่ามีการรั่วไหลมายังตัวตู้ด้วย

จากนั้นก็เริ่มต่อสายไฟโดยต่อปลายข้างหนึ่งเข้ากับจุดต่อสายดินเดิม (รูปที่ ๒ ขวา) เสร็จแล้วก็ต่อปลายอีกข้างหนึ่งเข้ากับนอตของกลอนประตูตู้

การเดินสายดินนั้นทางอเมริกันจะเรียกว่า ground ส่วนอังกฤษจะเรียกว่า earth ก่อนหน้านี้ในแลปของเรามีการเดินสายดินเช่นนี้กับโครงติดตั้งอุปกรณ์อยู่ ๒ โครงด้วยกัน ตัวที่ติดตั้งไปเมื่อวานเป็นตัวที่สาม

รูปที่ ๒ รูปซ้ายแสดงตำแหน่งที่ต่อสายดิน (สายเส้นสีขาว) โดยต่อเข้ากับตู้เหล็กเก็บของ (กรอบสีเหลือง) ส่วนรูปขวาแสดงการต่อสายไฟเส้นสีขาวเข้ากับจุดต่อสายดินที่แสดงในรูปที่ ๑

เมื่อต่อเสร็จเรียบร้อยแล้วก็ทำการทดลองวัดความต่างศักย์ไฟฟ้าที่ตำแหน่งต่าง ๆ ของโครงติดตั้งอุปกรณ์ และตัวอุปกรณ์ต่าง ๆ ที่มีส่วนที่เป็นโลหะสัมผัสตรงกับโครงติดตั้งอุปกรณ์ ก็พบว่าความต่างศักย์ไฟฟ้าลดลงจาก 60 V ลงเป็นเกือบศูนย์โวลต์ ที่ต้องวัดที่ตำแหน่งต่าง ๆ ก็เพื่อให้มั่นใจว่าตัวโครงติดตั้งอุปกรณ์และตัวอุปกรณ์ที่วางอยู่บนโครงนั้น (ที่มีการสัมผัสตรงระหว่างโลหะ) มีการเชื่อมต่อทางไฟฟ้าถึงกันหมด ซึ่งถ้าเป็นเช่นนี้ก็จะทำให้ติดตั้งสายดินเพียงตำแหน่งเดียวก็พอ แต่ถ้าพบว่ามีบางตำแหน่งยังมีไฟฟ้ารั่วไหลอยู่ ก็ต้องติดตั้งสายดินเพิ่มอีก

ตอนนี้ปัญหาที่ยังเหลืออยู่คือยังมีอุปกรณ์ไฟฟ้าบางชิ้นที่เมื่อตรวจสอบแล้วพบว่ามีไฟฟ้ารั่วไหลอยู่ที่ผนังลำตัวของอุปกรณ์ชิ้นนั้น สาเหตุที่พบว่าตัวอุปกรณ์ไฟฟ้ามีไฟฟ้าอยู่ที่ผนังลำตัวนั้นอาจเป็นเพราะการเหนี่ยวนำ การรั่วไหล หรือการที่อุปกรณ์ชิ้นนั้นใช้ผนังลำตัวเป็น ground ของวงจรไฟฟ้า เนื่องจากสายไฟฟ้าของอุปกรณ์ประเภทนี้มักจะมีสายดินมาให้แล้ว วิธีการที่ถูกต้องในการแก้ปัญหาเช่นนี้คือการเดินปลั๊กไฟที่มีสายดิน ไม่ใช่เดินแบบมีเพียงแค่สาย neutral และ live ดังนั้นสิ่งที่พวกเขาเหล่านั้นยังต้องทำเพิ่มเติมคือการปรับปรุงแก้ไขระบบสายไฟฟ้าที่เดินมายังระบบอุปกรณ์ทดลองของเขาให้เป็นระบบที่มีสายดิน

งานนี้พอทำเสร็จแล้วผมก็แหย่พวกเขาเล่นต่อว่า ตอนเรียนจบจะมีการกล่าวขอบคุณผมในวิทยานิพนธ์บ้างไหมเนี่ย (ในส่วน acknowledgement) ที่ผ่าน ๆ มานั้นผมช่วยแก้ปัญหาให้กับนิสิตที่มีอาจารย์อื่นเป็นที่ปรึกษาไปไม่รู้กี่หลาย แต่ละรายไม่รู้กี่เรื่อง และเป็นเรื่องที่อาจารย์ที่ปรึกษาเขาไม่สนใจด้วย แต่พอเรียนจบก็ไม่เห็นมีการกล่าวขอบคุณสักคำ (เหตุผลหลักก็คือผมไม่ได้เป็นกรรมการสอบวิทยานิพนธ์ของพวกเขา ไม่ได้เป็นผู้มีส่วนได้เสียในการสอบของพวกเขา)

พวกเขาก็รับปากกับผมว่ามีแน่นอน ซึ่งงานนี้ก็ต้องคอยดูกันต่อไป และเพื่อเป็นการบันทึกความทรงจำว่าใครได้กล่าวอะไรออกไป ก็เลยต้องออกบันทึกฉบับนี้มาในชุด "ก่อนจะเลือนหายไปจากความทรงจำ" แทนที่จะเป็น "การทำวิทยานิพนธ์ภาคปฏิบัติ" กับพวกเขานั้นตัวผมเองนั้นก็ไม่ได้คิดติดใจอะไรพวกเขาเรื่องนี้หรอก คนรู้จักกันมาหลายปี ใครมีปัญหาอะไรต่างก็ต้องช่วยเหลือกันอยู่ดีโดยไม่หวังผลตอบแทน