เพลิงไหม้และการระเบิดที่โรงงานผลิต HDPE เนื่องจากเฮกเซนรั่วที่ slurry cooler MO Memoir : Thursday 23 January 2568

ปฏิกิริยาการพอลิเมอร์ไรซ์ในเฟสสเลอรี่ (slurry) มันมีข้อดีตรงที่คุมอุณหภูมิได้ง่าย เพราะมีตัวทำละลายทำหน้าที่เป็นแหล่งรับความร้อนจากปฏิกิริยาและนำความร้อนไปทิ้งให้กับน้ำหล่อเย็น แต่มีข้อเสียตรงที่เกิดการอุดตันในระบบได้ง่าย และการแก้ไขปัญหาการอุดตันนี้ก็นำมาซึ่งการระเบิดหลายครั้ง อย่างเช่นในเรื่องที่นำมาเล่าในวันนี้

เหตุการณ์นี้เกิดขึ้นในประเทศเกาหลีใต้ในเดือนตุลาคม ค.ศ. ๒๐๐๓ (พ.ศ. ๒๕๔๖) ณ โรงงานผลิตพอลิเอทิลีนความหนาแน่นสูง (HDPE) ณ เมือง Yeosoo (สะกดตามเอกสาร แต่ถ้าค้นดูในอินเทอร์เน็ตจะเป็น Yeosu) รายละเอียดเหตุการณ์ปรากฏในเอกสารชื่อ "Investigation report : Explosion in HDPE plant" จัดทำโดย Korea occupational safety & health agency (เอกสารต้นเรื่องของเรื่องที่นำมาเล่าในวันนี้) สาเหตุของการระเบิดเกิดจากการเปิดวาล์วผิดพลาด (วาล์วควบคุมอัตโนมัติ) ทำให้นอร์มัลเฮกเซน (ที่มีอุณหภูมิสูงแต่เป็นของเหลวภายใต้ความดัน) รั่วไหลออกทางท่อขนาด 10" ที่เปิดอยู่ ตามด้วยการระเบิด ทำให้โอเปอร์เรเตอร์เสียชีวิต ๑ รายและบาดเจ็บสาหัสอีก ๗ ราย สภาพโรงงานหลังการระเบิดแสดงในรูปที่ ๑ ข้างล่าง

ในเหตุการณ์นี้เขาบอกว่าท่อที่เปิดอยู่เพราะถอด "strainer" ออกไปทำความสะอาดและยังไม่ได้ติดตั้งคืน ซึ่งโดยส่วนตัวเองสงสัยว่าทำไมไปมี strainer อยู่ตรงนั้น ประเด็นนี้ขอเก็บเอาไว้ก่อน แต่ก่อนอื่นจะขอขยายความก่อนว่า slurry cooler คืออะไร มีไว้ทำไม

รูปที่ ๑ สภาพหน่วยผลิตหลังการระเบิด (จากเอกสารต้นเรื่อง)

รูปที่ ๒ เป็นแผนผังส่วนหนึ่งของอุปกรณ์ที่เกี่ยวข้องกับ polymerisation reactor ในการทำปฏิกิริยานั้นใช้ n-hexane เป็นตัวทำละลายลาย ตัวเร่งปฏิกิริยาจะถูกละลายในเฮกเซน ส่วนสารตั้งต้นที่เป็นแก๊สจะถูกฉีดลงไปที่บริเวณส่วนล่างของถังปฏิกรณ์ ส่วนหนึ่งจะละลายเข้าไปในเฮกเซน เกิดปฏิกิริยากลายเป็นผงพอลิเมอร์แขวนลอยอยู่ในเฮกเซน แก๊สที่ไม่ละลายเข้าไปในเฮกเซนและเฮกเซนที่ระเหยออกมาเนื่องด้วยความร้อนที่ปฏิกิริยาคายออกมา จะลอยสู่ด้านบนไปยังเครื่องควบแน่น (ทางท่อ recycle gas 18") ไปยังเครื่องควบแน่นเพื่อควบแน่นเอาเฮกเซนออกมาและลดอุณหภูมิแก๊ส เฮกเซนที่ควบแน่นออกมาก็จะถูกส่งกลับมายังถังปฏิกรณ์ใหม่ ส่วนแก๊สที่ผ่านการลดอุณหภูมิแล้วก็จะถูกผสมเข้ากับสารตั้งต้นใหม่ (เพื่อชดเชยส่วนที่ทำปฏิกิริยาไป) และอัดกลับเข้าสู่ถังปฏิกรณ์

รูปที่ ๒ ระบบ slurry cooler ของ polymerisation reactor (จากเอกสารต้นเรื่อง)

หัวใจสำคัญของการทำปฏิกิริยานี้คือการระบายความร้อน ถ้าสามารถระบายความร้อนได้มากก็จะทำให้สามารถทำปฏิกิริยาได้มากขึ้น ได้ผลิตภัณฑ์มากขึ้น (คือสามารถเพิ่มกำลังการผลิตได้ด้วย reactor ตัวเดิม) การระบายความร้อนหลักนั้นผ่านทางการระเหยของตัวทำละลาย รองลงไปก็คือผ่าน jacket รอบตัว reactor ที่มีน้ำหล่อเย็นไหลผ่าน ถ้าต้องการเพิ่มการระบายความร้อนอีกก็ต้องติดตั้งเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนเพิ่มเติม ด้วยการดึงเอาเฮกเซนที่มีผงพอลิเมอร์ของแข็งแขวนลอยอยู่ (ที่เรียกว่า slurry) ออกจาก reactor มาผ่านเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน และ slurry ที่เย็นตัวลงแล้วนี้กลับไปยัง reactor ใหม่ เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนที่ทำหน้าที่ตรงนี้คือ "slurry cooler"

โรงงานแห่งนี้มี slurry cooler สองตัว ท่อจาก reactor เป็นท่อขนาด 10" มีวาล์วควบคุมการเปิดปิดได้จากห้องควบคุมติดตั้งอยู่ 1 ตัว (remote on-off valve) จากนั้นจึงมาถึง strainer แล้วจึงเข้าสุ่ด้านขาเข้าของปั๊มที่สูบ slurry จากถังปฏิกรณ์ป้อนไปยัง slurry cooler และวนกลับไปยังถังปฏิกรณ์ใหม่ ตัวที่เกิดเหตุคือตัวที่สอง

สวิตช์ควบคุมการเปิดปิดของ remote on-off valve มีอยู่สองตำแหน่ง ตำแหน่งแรกอยู่ที่ห้องควบคุม ตำแหน่งที่สองอยู่บริเวณตัววาล์ว (ที่เรียกว่า local) ในการทำงานปรกตินั้นสวิตช์ที่ตำแหน่ง local ต้องอยู่ที่ตำแหน่ง ON จึงจะสามารถควบคุมการเปิดปิดจากห้องควบคุมได้

ช่วงบ่ายของวันที่เกิดเหตุ มีการถอดเอา strainer ของ slurry cooler pump ตัวที่สองออกมาทำความสะอาด โดยได้ทำการปิด remote on-off valve แต่สวิตช์ที่ตำแหน่ง local (เป็นแบบ mechanical) นั้นยังคงอยู่ที่ตำแหน่ง ON และปลายท่อที่เปิดอยู่นั้นก็ไม่ได้ปิดด้วย blind flange (รูปที่ ๓) การล้างทำความสะอาดเสร็จตอนประมาณห้าโมงเย็นทางโอเปอร์เรเตอร์ก็พักรับประทานอาหารเย็นและไปเสร็จตอนประมาณ ๑๗.๔๐ น เวลาก่อนหกโมงเย็นเล็กน้อยเกิดความผิดพลาดในการทำงาน (รายงานไม่บอกสาเหตุ) ทำให้มีการเปิด remote on-off valve จากห้องควบคุมโดยที่ยังไม่ได้ทำการประกอบ strainer กลับคืนเดิม ส่งผลให้เฮกเซนที่เป็นของเหลวที่อุณหภูมิ 85ºC ภายใต้ความดันประมาณ 4 kg/cm² รั่วไหลออกมา พอออกสู่ความดันบรรยากาศก็ระเหยกลายไปไอทัน ตามด้วยการระเบิดและเพลิงไหม้

รายงานได้เสนอแนวทางการป้องกันทางด้านเทคนิคบางแนวทางเพื่อไม่ให้เกิดเหตุการณ์เดิมซ้ำอีกดังนี้

๑. ควรติดตั้ง shut off valve แบบ manual ได้ทางด้าน upstream ของ strainer (ต้องเป็น ball valve ด้วยเพราะของเหลวในท่อมันเป็น slurry แต่วาล์วขนาด 10" เนี่ย ด้ามหมุนวาล์วจะยาวประมาณเมตรครึ่ง)

๒. ติดตั้ง strainer สำรอง เพื่อที่จะได้ไม่ต้องหยุดการทำงานของ slurry pump (คือใช้งานเพียงแค่ตัวเดียว พอมันตันก็เปลี่ยนไปใช้ตัวสำรองและถอดตัวที่ตันออกมาทำความสะอาด แต่การทำแบบนี้ก็ต้องมีการติดตั้ง ball valve ทั้งทางด้านหน้าและด้านหลังของ strainer แต่ละตัวด้วย)

๓. เปลี่ยนสวิตช์ควบคุมการทำงานของ remote on-off valve ที่ติดตั้งอยู่ที่ตำแหน่ง local ให้เป็นชนิด electric โดยให้ไปผูก (interlock) ไว้กับการทำงานของ slurry cooler pump โดยถ้าปั๊มตัวนี้หยุดทำงานก็ให้ remote on-off valve ปิดตามไปด้วย และจะไม่สามารถสั่งเปิดวาล์วได้ถ้า slurry cooler pump ยังปิดอยู่

แต่สิ่งสำคัญสิ่งหนึ่งที่รายงานนี้ไม่ได้กล่าวไว้ แต่ปรากฏเป็นประจำสำหรับเหตุการณ์ที่เกิดขึ้นในอังกฤษคือ ต้องทำการปิดปลายท่อที่เปิดอยู่นั้นด้วย blind flange คือห้ามไว้ใจการปิดกั้นการไหลด้วยการพึ่งพาวาล์วเพียงตัวเดียว และเมื่อปิดด้วย blind flange ก็ต้องปิดให้แนบสนิทไม่ให้เกิดการรั่วไหลได้ ไม่เช่นนั้นจะเกิดเหตุการณ์แบบเดียวกับกรณีของแท่นขุดเจาะน้ำมัน piper alpha ของอังกฤษเมื่อปีค.ศ. ๑๙๘๘ ได้ (ดาวน์โหลดรายงานการสอบสวนเอาไว้แล้ว แต่ไม่ได้โอกาสที่จะเขียนเรื่องนี้สักที)

รูปที่ ๓ ตำแหน่งที่ถอด strainer ออกไป (จากเอกสารต้นเรื่อง)

ทีนี้ก็มายังข้อสงสัยส่วนตัวที่เกริ่นไว้ตอนแรกว่า ทำไมจึงมี strainer ไปโผล่อยู่ทางด้านขาเข้าของปั๊ม คือผมสงสัยว่าทำไมมันต้องมี ยังนึกหาเหตุผลที่ดีไม่ได้ คงต้องขอให้ผู้รู้มาช่วยอธิบาย

ปรกติเราจะ strainer เวลาที่เราไม่ต้องการให้มีของแข็งปนในของเหลวที่ไหลเข้าปั๊ม ซึ่งสำคัญสำหรับปั๊มที่โครงสร้างมีค่า clearance น้อยเช่นปั๊มที่สร้างความดันได้สูง แต่ในกรณีนี้ปั๊มที่ใช้ไม่จำเป็นต้องสร้างความดันได้สูง เพราะทำเพียงแค่หมุนเวียนของเหลวทางด้านล่างของ reactor กลับเข้าไปทางด้านบนแต่นั้นเอง

ในการสูบของเหลวที่มีของแข็งปะปนอยู่น้อย การใช้ strainer ก็ช่วยในการดักของแข็งนั้นไม่ให้ไปทำความเสียหายภายในปั๊มได้ หรือในงานเช่นการสูบของเหลวจากด้านล่างของถังที่มีของแข็งนอนก้นอยู่ ก็ใช้การวางให้ปลายท่อดูดนั้นอยู่สูงจากระดับของแข็งที่นอนก้นอยู่เพื่อลดการดูดของแข็งเข้ามา และใช้ strainer ดักเอาของแข็งที่หลุดรอดเข้ามาเอาไว้ แต่สิ่งสำคัญสิ่งหนึ่งที่ต้องคำนึงคือ strainer จะไปลด NPSHa หรือ net positive suction head avaiable ของปั๊ม

ในกรณีนี้ของเหลวใน reactor เป็น slurry phase คือมีผงอนุภาคพอลิเมอร์จำนวนมากแขวนลอยกระจายทั่วไปในเฮกเซน strainer ที่ติดตั้งเข้าไปจะอุดตันได้เร็ว และด้วยการที่ผงพอลิเมอร์นั้นไม่ได้มีความแข็งเหมือนกับหินหรือทราย การเลือกใช้ปั๊มที่ทำงานได้ดีกับของเหลวที่มีของแข็งที่เป็นผงละเอียดแขวนลอยอยู่ก็น่าจะเพียงพอแล้ว

เรื่องการระเบิดของโรงงานนี้เท่าที่หาเจอ (ที่เป็นภาษาอังกฤษ) ก็มีแค่รายงานการสอบสวนที่มีเนื้อหาสั้น ๆ เพียงแค่ ๙ หน้า แต่ในข่าวการระเบิดของโรงงานแห่งเดียวกันนี้ในอีก ๑๐ ปีต่อมาในปีค.ศ. ๒๐๑๓ ที่ทำให้มีผู้เสียชีวิต ๗ ราย ก็มีการกล่าวถึงการระเบิดในปีค.ศ. ๒๐๐๓

อ่านเรื่องนี้แล้วทำให้นึกถึงการระเบิดของโรงงาน HDPE ในไทยเมื่อธันวาคม ๒๕๓๑ ว่า การรั่วไหลนั้นอาจเกิดจากบริเวณ slurry cooler เช่นกัน (ดูเรื่อง "UVCE case 1TPI 2531(1988)" MO Memoir : Wednesday 29 August 2561)

ไฟไหม้โรงงานผลิตไวนิลคลอไรด์โมโนเมอร์ (๓) MO Memoir : Wednesday 23 October 2567

ปริมาณคาร์บอนในเนื้อเหล็กส่งผลต่อคุณสมบัติของเหล็กกล้าที่ได้ เหล็กที่มีปริมาณคาร์บอนสูงจะมีความแข็ง (hardness) แต่จะเปราะมากขึ้น (คือยืดตัวได้น้อยลงหรือไม่ก็แตกหักได้ง่ายขึ้น) การขึ้นรูปด้วยการหล่อจะทำได้ง่ายเพราะไหลเข้าไปในช่องว่างต่าง ๆ ได้ง่ายและยังมีความต้านทานการกัดกร่อนที่สูงกว่าเหล็กที่มีปริมาณคาร์บอนที่ต่ำกว่า สำหรับชิ้นงานที่ต้องการทั้งความเหนียวและความแข็ง เช่น เฟืองหรือดาบที่ต้องการให้บริเวณตอนกลางมีความเหนียว (จะไม่ได้แตกหักง่าย) และบริเวณพื้นผิวมีความแข็ง (จะได้ไม่สึกหรอง่าย) ก็จะทำการขึ้นรูปบริเวณตอนกลางด้วยเหล็กที่มีคาร์บอนต่ำ จากนั้นจึงค่อยเพิ่มคาร์บอนเข้าไปในเนื้อเหล็กบริเวณผิวด้านนอก (อ่านตัวอย่างเพิ่มเติมได้จากบทความใน blog เรื่อง "ตีดาบด้วยเตาถ่านตีดาบด้วยเตาแก๊ส" (วันศุกร์ที่ ๑๐ มีนาคม ๒๕๖๐)

ชิ้นงานที่ทำจาก "cast iron" คือชิ้นงานที่ทำจากเหล็กที่มีปริมาณคาร์บอนสูง (2% ขึ้นไป) เหล็กนี้หล่อขึ้นรูปได้ง่าย ชิ้นงานมีความแข็งแต่แตกหักได้ง่าย ส่วนชิ้นงานที่ทำจาก "cast steel" จะเป็นชิ้นงานที่ทำจากเหล็กที่มีปริมาณคาร์บอนต่ำกว่า (คาร์บอนต่ำกว่า 2%) เหล็กชนิดนี้หล่อขึ้นรูปยากกว่า แต่ได้ชิ้นงานที่มีความเหนียวมากกว่า อย่างเช่น gate valve ที่แสดงในรูปที่ ๑ ข้างล่าง ที่โครงสร้างลำตัววาล์วประกอบด้วย 3 ส่วนหลักคือ body, bonnet และ yoke ชิ้นส่วนเหล่านี้อาจขึ้นรูปจาก cast steel หรือ cast iron ก็ได้ ขึ้นอยู่กับการใช้งาน

รูปที่ ๑ โครงสร้างของ gate valve "Yoke" คือตัวที่ทำหน้าที่จับยึดกับเกลียวของ stem ถ้า yoke เสียหายจนไม่สามารถจับกับเกลียวของ stem ได้ ตัว stem ก็สามารถเคลื่อนที่ได้อย่างอิสระและความดันภายในสามารถดันให้วาล์วเปิดค้างได้ ตัว stem ชนิดนี้เรียกว่าชนิด rising stem คือตัว stem จะมีการเคลื่อนที่ขึ้น-ลงให้เห็นภายนอก ทำให้รู้ว่าวาล์วเปิดอยู่ที่ระดับไหน แต่มันก็มีวาล์วชนิด non-rising stem เช่นกัน ที่ไม่เห็นการเคลื่อนที่ของ stem จากภายนอก

เรื่องที่นำมาเล่าในวันนี้นำมาจากบทความเรื่อง "Leakage and explosion of a vinyl chloride monomer caused due to damage of a valve at distillation column feed piping at a manufacturing plant of vinyl chloride monomers" (https://www.shippai.org/fkd/en/cfen/CC1000041.html) ที่เป็นเหตุการณ์ที่เกิดขึ้นที่โรงงานผลิตไวนิลคลอไรด์แห่งหนึ่งในประเทศญี่ปุ่นเมื่อวันที่ ๒๘ ตุลาคม ค.ศ. ๑๙๗๓ (พ.ศ. ๒๕๑๖) รายละเอียดของเหตุการณ์อยู่ในรูปที่ ๒ และ ๓

รูปที่ ๒ ภาพรวมของเหตุการณ์

เหตุเกิดระหว่างการเปลี่ยนชิ้นส่วนไส้กรอง (filter sหรือบางทีก็เรียกว่า strainer ) ของตัวกรองของเส้นท่อที่ป้อนสาร vinyl chloride crude monmer เข้าหอกลั่น โดยผู้ปฏิบัติงานพบว่าเมื่อทำการเปิด filter ออกสู่บรรยากาศ มีแก๊สไวนิลคลอไรด์รั่วไหลรอดผ่านทาง block valve ขนาด 3 นิ้วด้านขาเข้าออกมา จึงได้พยายามปิดวาล์วด้วยการใช้ handle-turning shaft (handoru mawashi) ที่มีความยาวด้ามจับ 50 cm (วาล์วขนาด3 นิ้ว ตัว handwheel มีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลายประมาณ 20 cm) แต่ด้วยการใช้แรงขันที่มากเกินไปจึงทำให้ส่วน "Yoke" ของวาล์ที่ทำจาก cast iron (และมีความเสียหายจากการกัดกร่อนเดิมอยู่ด้วย) เกิดความเสียหาย (ตรงนี้คงหมายถึงการแตกหัก) ทำให้เกิดการรั่วไหลของไวนิลคลอไรด์ปริมาณมากออกมาก่อนที่จะเกิดเพลิงไหม้และตามด้วยการระเบิด ทำให้มีผู้เสียชีวิต ๑ รายคือตัวของหัวหน้างานที่หลังจากสั่งอพยพลูกน้องจนไปหมดแล้วก็กลับเข้าไปตรวจสอบว่าได้ปิดสวิตช์ทุกตัวหรือยัง ก็เป็นจังหวะที่เกิดระเบิดขึ้น

รูปที่ ๓ รายละเอียดของเหตุการณ์ที่เกิด

ตัวกรอง (filter หรือ strainer) ที่ติดตั้งในเส้นท่อของโรงงาน (เพื่อกรองเอาของแข็งออกจากของเหลวหรือแก๊สที่ไหลอยู่ในท่อ) มีอยู่สองแบบที่สามารถพบเห็นได้เป็นประจำคือ y-type และ bucket type (รูปที่ ๔) ชนิด y-type สามารถติดตั้งได้ทั้งต่อในแนวนอนและในแนวดิ่ง ในขณะที่ชนิด bucket type จะต้องติดตั้งกับท่อในแนวนอน แต่ทั้งสองแบบนี้ก็มีสิ่งหนึ่งที่เหมือนกันก็คือ สามารถถอดเอาไส้กรองข้างในออกมาทำความสะอาดหรือเปลี่ยนอันใหม่โดยไม่ต้องถอดตัว strainer ออกจากเส้นท่อ

รูปที่ ๔ เส้นทางการไหลผ่านตัวกรองชนิด y-type (ซ้าย) และ bucket type (ขวา)

ตรงนี้ก็มีจุดที่น่าพิจารณาในการทำงานคือ ในการเปิดอุปกรณ์นั้นเราควรต้องมั่นใจว่าไม่มีความดันคงค้างอยู่ในระบบ ดังนั้นเวลาที่คลายน็อตเพื่อที่จะถอดไส้กรองออกมานั้น ก็ควรต้องรอให้ความดันภายในที่ค้างอยู่รั่วไหลออกมาจนหมดก่อน จากนั้นจึงค่อยเปิดส่วนฝา (หรือถอดหน้าแปลน) ที่ปิดกดตัวไส้กรองอยู่เพื่อเอาไส้กรองออกมา แต่ถ้า block valve ที่ปิดกั้นตัว strainer ปิดไม่สนิท ก็ควรที่จะเห็นว่ามีแก๊สรั่วไหลออกมาไม่หยุด ดังนั้นจึงไม่ควรเปิดฝาหรือถอดหน้าแปลน สิ่งที่เป็นคำถามตรงนี้ก็คือรู้ได้อย่างไรว่าวาล์วที่รั่วนั้นเป็นวาล์วด้านขาเข้าหรือด้านขาออก หรือมีการถอดเอาไส้กรองออกมาแล้วจึงสามารถมองเห็นว่าวาล์วตัวไหนปิดไม่สนิท จึงทำให้เกิดการรั่วไหลในปริมาณมากในเวลาอันสั้น

การหมุนเปิดวาล์วที่ติดแน่นนั้นสามารถใช้ handle-turning shaft หรือ wheel key จับตัว hand wheel เพื่อเพิ่มแรงบิดในการหมุนได้ อุปกรณ์ตัวนี้มีหลายรูปแบบดูตัวอย่างได้ในบทความเรื่อง "การเปิดวาล์วหัวถังแก๊สที่ปิดแน่น" (บทความบน blog วันพุธที่ ๒๒ มิถุนายน พ.ศ. ๒๕๕๔) และ "การเปิดวาล์วหัวถังแก๊สที่ปิดแน่น(วิธีที่๒)" (บทความบน blog วันจันทร์ที่ ๑๑ กุมภาพันธ์ พ.ศ. ๒๕๕๖) แต่การใช้อุปกรณ์ช่วยนี้ก็ต้องระมัดระวังว่าต้องไม่ใส่แรงบิดมากเกินไปจนกระทั่วตัว stem ถูกบิดจนขาดหรือตัว yoke ถึงกับเสียหายอย่างในเหตุการณ์นี้

งานนี้เรียกว่าทำตามแบบ Murphy's law (ฉบับประยุกต์ใช้งานจริง) ที่กล่าวว่า "If it jams - force it. If it breaks, it needed replacing anyway."

Piping layout ตอน Pump piping (๓) MO Memoir : Thursday 23 February 2560

ปั๊มหอยโข่งส่วนใหญ่ที่เราเห็นกันนั้นจะมีช่องทางให้ของเหลวไหลเข้า (suction eye) อยู่ตรงทางด้านหนึ่งของใบพัด (impeller) ของเหลวที่ไหลเข้ามาในช่องทางนี้จะถูกเหวี่ยงออกไปในแนวรัศมี (ตั้งฉากกับทิศทางการไหลเข้า) รูปแบบนี้เป็นรูปแบบโครงสร้างปั๊มที่เรียบง่ายที่สุดเรียกว่า end suction แต่ก็มีข้อเสียอยู่หน่อยตรงที่การไหลเข้ามาของของเหลวนั้นทำให้เกิดแรงกระทำในแนวแกนของเพลา (ที่เรียกว่า hydraulic trust)
 

ใบพัดปั๊มหอยโข่งอีกรูปแบบหนึ่งนั้นมีช่องทางให้ของเหลวไหลเข้าสองช่องทางอยู่คนละด้านของใบพัด (เรียกว่า double impeller) ของเหลวที่ไหลเข้าปั๊มจะถูกแบ่งออกเป็นสองส่วน (ควรที่จะในปริมาณที่เท่า ๆ กันด้วย) ให้ไหลเข้าใบพัดในทิศทางตามแนวแกนจากสองฝั่งที่อยู่ตรงข้ามกัน ก่อนถูกเหวี่ยงออกไปในแนวรัศมีตรงกลาง การที่มีของเหลวในปริมาณที่เท่ากันไหลเข้าจากทิศทางที่ตรงข้ามกัน ทำให้เกิดแรงกระทำในแนวแกนเพลาสองแรงที่มีขนาดเท่ากันแต่ตรงข้ามกัน แรงที่กระทำต่อเพลาจจึงถูกหักล้างไป ปั๊มแบบนี้เรียกว่า double suction pump ตัวอย่างแผนผังการวางท่อของปั๊มชนิดนี้แสดงไว้ในรูปที่ ๑
  

สิ่งสำคัญในการวางท่อให้กับปั๊มชนิดนี้คือโปรไฟล์ความเร็วการไหลของของเหลวที่ไหลเข้าปั๊มนั้นต้องมีความสมมาตร โดยของเหลวจะไหลเข้าในแนวรัศมีของใบพัดก่อนถูกแบ่งแยกออกไปทางซ้ายและขวาอย่างละครึ่ง แล้วเลี้ยวเข้าหาตรงกลางใบพัดตามแนวแกนเพลา ถ้าหากโปรไฟล์การไหลที่ไหลเข้าปั๊มนั้นไม่สมมาตร จะทำให้ของเหลวนั้นไหลเข้าด้านใดด้านหนึ่งของใบพัดมากกว่าอีกด้านหนึ่ง ดังนั้นถ้าท่อจ่ายของเหลวให้ปั๊มนั้นอยู่ในระนาบเดียวกับระนาบในแนวรัศมีของใบพัด ก็จะไม่มีปัญหาใด ๆ ในการต่อท่อเข้าปั๊ม แต่ถ้าหากท่อนั้นไม่ได้อยู่ในระนาบเดียวกับระนาบในแนวรัศมีของใบพัด ก็ควรที่จะมีส่วนของท่อตรงที่มีความยาวอย่างน้อย 3 เท่าของขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางท่อที่เป็นตัวเชื่อมต่อเข้ากับปั๊ม ทั้งนี้เพื่อให้โปรไฟล์การไหลหลังจากผ่านข้องอข้อสุดท้ายมาแล้วนั้นมีความสมมาตรก่อนเข้าสู่ตัวปั๊ม และเนื่องจากของเหลวที่ไหลเข้าใบพัดนั้นถูกแบ่งครึ่งให้ลดลง จึงทำให้ป๊มชนิดนี้ต้องการ net positive suction head (NPSH) ลดลงด้วย
 

รูปที่ ๑ ตัวอย่างการวางท่อรับของเหลวเข้าสำหรับ double impeller pump

รูปที่ ๒ นั้นแสดงโครงสร้างของ multistage centrifugal pump (มีอยู่ด้วยกัน 5 stage พอมองออกไหมครับ) โดยใบพัดของ stage แรกเป็นชนิด double impeller (จากสิทธิบัตรประเทศสหรัฐอเมริกาเลขที่ 1,912,452) ของเหลวจะไหลออกจาก stage ที่ 1 ตามลูกศรสีน้ำเงินไปยัง stage ที่ 2 จากนั้นจะไหลออกจาก stage ที่ 2 ตามลูกศรสีแดงไปยัง stage ที่ 3 จาก stage ที่ 3 นี้จะไหลตามลูกศรสีส้มไปยัง stage ที่ 4 และตามลูกศรีสีเขียวไปยัง stage ที่ 5 ก่อนไหลออกจากตัวปั๊ม

รูปที่ ๒ ตัวอย่างโครงสร้างของ multistage centrifugal pump ที่ใบพัด stage แรกเป็นชนิด double impeller

รูปที่ ๓ เป็นตัวอย่างการติดตั้ง eccentric reducer ที่ท่อด้านขาเข้าปั๊ม และการติดตั้ง pipe support และตำแหน่งสำหรับใส่ temporary strainer ทางด้านขาเข้าปั๊มโดยอยู่ถัดจาก block valve ด้านขาเข้า temporary strainer หรือตัวกรองชั่วคราวนี้ใช้เมื่อเริ่มต้นเดินเครื่องปั๊มหลังการก่อสร้างโรงงานหรือเมื่อมีการซ่อมบำรุงที่มีการทำงานเกี่ยวกับท่อ (เช่นเชื่อมต่อท่อใหม่) ตัวกรองนี้ทำหน้าที่ดักสิ่งสกปรกที่เป็นของแข็งที่ตกค้างอยู่ในท่อไม่ให้หลุดเข้าไปทำความเสียหายให้กับตัวใบพัดของปั๊ม โดยปรกติแล้วโรงงานที่เพิ่งจะสร้างเสร็จใหม่ ๆ สิ่งแรกที่ต้องทำกันก็คือการทำความสะอาดท่อ เพราะเราไม่รู้ว่ามันการก่อสร้างนั้นมันทำให้มีอะไรตกค้างอยู่ในเส้นท่อบ้าง การทำความสะอาดก็อาจเริ่มได้จากการใช้ลมเป่าไล่ไปจนถึงการใช้น้ำ (ที่มักจะทำการเติมตอนทำ hydraulic test อยู่แล้ว) ชะล้างเอาเศษสิ่งของออก การเจอเศษลวดเชื่อมถูกชะออกมาก็ถือว่าเป็นเรื่องปรกติ วิศวกรรุ่นพี่เคยเล่าให้ฟังว่าเคยเจอเศษไม้เป็นท่อน ๆ กับเสื้อที่คนงานก่อสร้างซุกเอาไว้ในท่อ (ทำนองว่าไม่พอใจคนคุมงาน ก็แกล้งด้วยการเอาอะไรต่อมิอะไรไปซุกไว้ในท่อก่อนประกอบท่อเข้าไป)
 

รูปที่ ๓ ตัวอย่างการติดตั้ง reducer, pipe support และ temporary strainer ที่ท่อทางเข้าปั๊ม
 

รูปที่ ๔ และ ๕ เป็นตัวอย่างแผนผังการวางท่อสำหรับระบบ common spare pump ต่างกันที่รูปที่ ๕ เป็นกรณีของปั๊มขนาดใหญ่ (ขนาดท่อตั้งแต่ 8 นิ้วขึ้นไป)
  

โดยปรกติในโรงงานที่เดินต่อเนื่อง 24 ชั่วโมงโดยไม่มีการหยุดพักจนกว่าจะถึงระยะเวลาการซ่อมบำรุงใหญ่ประจำปีนั้น ปั๊มที่ใช้ในกระบวนการผลิตจะมีการติดตั้งปั๊มสำรองควบคู่เสมอ (เพราะตัวปั๊มมีชิ้นส่วนที่ต้องทำการเปลี่ยนและ/หรือซ่อมบำรุง ที่ไม่สามารถรอจนการหยุดซ่อมใหญ่ประจำปีได้) แต่สำหรับปั๊มหลักสองตัวที่เหมือนกัน ที่ใช้สูบของเหลวชนิดเดียวกัน ทำงานภายใต้สภาวะเดียวกัน ถ้าสามารถติดตั้งปั๊มหลักสองตัวนั้นให้อยู่ใกล้กันได้ ดังนั้นแทนที่จะทำมีปั๊มสำรองให้กับปั๊มหลักแต่ละตัว (คือมีปั๊มทั้งหมด ๔ ตัว เป็นปั๊มหลัก ๒ ตัว ปั๊มสำรอง ๒ ตัว) ก็มีปั๊มสำรองเพียงแค่ตัวเดียวพอที่วางไว้ระหว่างปั๊มหลักทั้งสอง (คือมีปั๊มเพียงแค่ ๓ ตัว เป็นปั๊มหลัก ๒ ตัว ปั๊มสำรอง ๑ ตัว) ปั๊มสำรองที่ติดตั้งในรูปแบบนี้เรียกว่า common spare pump ตัวอย่างบริเวณหนึ่งที่เคยเห็นมีการติดตั้งปั๊มรูปแบบดังกล่าวคือบริเวณ cooling tower ที่ใช้ปั๊มหลายตัวในการสูบน้ำจากบ่อน้ำใต้ cooling tower จ่ายไปยังส่วนต่าง ๆ ของโรงงาน

 

รูปที่ ๔ ตัวอย่างการวางท่อสำหรับระบบ common spare pump (ใช้งาน ๒ ตัว สำรองร่วม ๑ ตัว) สำหรับท่อขนาดต่ำกว่า 8 นิ้วลงมา

รูปที่ ๕ ตัวอย่างการวางท่อสำหรับระบบ common spare pump แบบเดียวกับรูปที่ ๔ แต่เป็นกรณีของท่อขนาดตั้งแต่ 8 นิ้วขึ้นไป

รูปที่ ๖ เป็นตัวอย่างแผนผังการวางท่อสำหรับ vertical pump ตรงนี้ถ้านึกภาพไม่ออกว่า vertical pump หน้าตาเป็นอย่างไร สามารถอ่านได้ใน Memoir ปีที่ ๙ ฉบับที่ ๑๓๐๙ วันพุธที่ ๑๑ มกราคม ๒๕๖๐ เรื่อง "Piping and Instrumentation Diagram (P&ID) ของอุปกรณ์ตอน Vertical can pump (ปั๊มหอยโข่งแนวตั้ง)"

รูปที่ ๖ ตัวอย่างแผนผังการวางท่อสำหรับ vertical pump

ก่อนจะจบเรื่อง piping layout ของปั๊มในตอนนี้ซึ่งเป็นตอนสุดท้าย มีบางเรื่องที่ต้องขออธิบายเพิ่มเติมดังนี้

๑. ตัวอย่าง piping layout สำหรับปั๊มทั้งหมดที่นำมาแสดงในที่นี้มีเป็นกรณีที่ระดับของเหลวนั้นอยู่สูงกว่าระดับตัวปั๊ม ดังนั้นจึงไม่มีปัญหาในการเติมของเหลวเข้าปั๊มหรือไล่แก๊สออกจากระบบก่อนจะเริ่มเดินเครื่องปั๊ม (เพราะเพียงแค่เปิดวาล์วขาเข้า ของเหลวก็ไหลเข้าปั๊มแล้ว) แต่ถ้าเป็นปั๊มที่สูบของเหลวขึ้นมาจากระดับที่ต่ำกว่าตัวปั๊ม เช่นการสูบน้ำจากอ่างเก็บน้ำของหอทำน้ำเย็น รูปแบบท่อด้านขาเข้าจะแตกต่างออกไป คือจะมีการติดตั้ง foot valve (วาล์วกันการไหลย้อนกลับที่ติดตั้งที่ปลายท่อ) และในกรณีของปั๊มขนาดใหญ่ มักจะมีระบบสำหรับทำการล่อน้ำต่อเข้ากับท่อด้านขาเข้าด้วย เพื่อให้สามารถเริ่มเดินเครื่องปั๊มได้ (คือมีการเดินท่อน้ำพร้อมกับวาล์วเปิดปิดติดตั้งถาวรเข้ากับท่อด้านขาเข้า เพื่อช่วยในการเติมน้ำเข้าท่อด้านขาเข้าให้เต็มก่อนเริ่มเดินเครื่องปั๊ม - รูปที่ ๗)

รูปที่ ๗ ปั๊มขนาดใหญ่ที่สูบน้ำจากแหล่งน้ำที่อยู่ต่ำกว่าตัวปั๊ม (เช่นปั๊มสูงน้ำจากบ่อน้ำของ cooling tower ที่มีขนาดท่อได้ถึง 20 นิ้วหรือใหญ่กว่า) นอกจากจะติดตั้ง foot valve ไว้ที่ปลายท่อด้านจุ่มอยู่ในน้ำแล้ว ยังควรมีท่อเติมน้ำให้กับท่อด้านขาเข้า เพื่อช่วยในการล่อน้ำก่อนการเดินเครื่องปั๊ม แต่ถ้าเป็นปั๊มตัวเล็ก ๆ ก็จะใช้การกรอกน้ำที่จุดเติมน้ำของตัวปั๊ม

๒. นอกจากนี้ยังมีท่อที่ไม่ปรากฏในแบบต่าง ๆ ที่นำมาให้ดูคือท่อ minimum flow line หรือ kick back line ที่ใช้ในตอนเริ่มเดินเครื่องปั๊มหรือป้องกันไม่ให้ไม่มีของเหลวไหลผ่านปั๊มถ้าวาวล์ควบคุมปิดสนิท ความจำเป็นของการมีท่อเส้นนี้ต้องพิจารณาเป็นราย ๆ ไปจากรูปแบบการทำงานของปั๊มและอุณหภูมิของของเหลวที่ทำการสูบ 
  

๓. ปรกติหลังการก่อสร้างหรือถอดปั๊มออกมาเพื่อซ่อมบำรุง ในระบบท่อและตัวปั๊มจะมีอากาศอยู่ภายใน สำหรับปั๊มที่ทำงานกับสารไวไฟ หลังการประกอบกลับคืน จำเป็นต้องมีการไล่อากาศออกจากระบบท่อต่าง ๆ ก่อนป้อนของเหลวไวไฟเข้าระบบ และแก๊สที่ใช้กันทั่วไปในการไล่อากาศออกจากระบบคือไนโตรเจน ดังนั้นในบทความนี้จึงมีการใช้คำว่า "แก๊ส" ในบางเรื่องเพื่อสื่อว่าไม่ใช่ "อากาศ"
 

๔. ท้ายสุดนี้ขอทบทวนนิดนึง คำว่า "block valve" ที่ใช้ในที่นี้หมายถึงวาล์วที่ทำหน้าหลักคือปิดกั้นระบบท่อเพื่อแยกตัวอุปกรณ์ (isolation) ออกจากระบบ การใช้งานวาล์วชนิดนี้จะใช้เพียงแค่ปิดสนิทและเปิดเต็มที่ ส่วนจะเป็นวาล์วชนิดใด (gate, globe, ball หรือ butterfly) นั้นขึ้นอยู่กับระบบ
  

ปิดท้ายที่ว่างที่เหลือด้วยภาพถนนพญาไท หน้ามหาวิทยาลัย ที่ถ่ายไว้เมื่อบ่ายวันวานจากสะพานลอยก็แลัวกันครับ

Piping and Instrumentation Diagram (P&ID) ของอุปกรณ์ ตอน Miscellaneous equipment (อุปกรณ์จิปาถะ) MO Memoir : Tuesday 17 January 2560

คำคู่หนึ่งที่ทำให้หลายคนที่เริ่มอ่าน P&ID สับสนคือ "Gauge (เกจ)" กับ "Indicator" คำคู่นี้เกี่ยวข้องกับอุปกรณ์วัดคุม ถ้าพูดถึง gauge จะหมายถึงอุปกรณ์วัดที่ต้องไปอ่านที่ตัวอุปกรณ์ ณ ตำแหน่งที่ติดตั้งตัวอุปกรณ์ ส่วนคำว่า indicator มักหมายถึงตัวอุปกรณ์ที่ทำการส่งสัญญาณค่าที่วัดได้นั้นไปแสดงผลยังที่อื่น เช่นห้องควบคุม หรือไม่ก็บริเวณใกล้เคียงกับสถานที่ติดตั้งตัวอุปกรณ์นั้น เช่นอาจเป็นเพราะอุปกรณ์วัดติดตั้งในตำแหน่งที่ไม่สะดวกในการเข้าไปอ่านค่า แต่ก็มีเหมือนกันที่บางคนมองว่าถ้าเป็น gauge จะเป็น mechanical และถ้าเป็น indicator จะเป็นอิเล็กทรอนิกส์ 
  

ตัวอย่างเช่น pressure gauge หรือเกจวัดความดัน (ย่อว่า PG) ที่มีติดตั้งอยู่ทางด้านขาออกของปั๊มเป็นประจำ ถ้าปั๊มตัวไหนมีการติดตั้งแค่า PG และอยากทราบความดันด้านขาออกของปั๊มตัวนั้น เราก็ต้องเดินไปอ่านค่าจากเกจวัดความดันที่ปั๊มตัวนั้น แต่ถ้ามีการติดตั้ง pressure indicator (PI) เราก็สามารถนั่งอ่านค่านั้นอยู่ที่ห้องควบคุม และในกรณีที่ต้องการเอาค่าที่อ่านได้ไปเป็นสัญญาณควบคุม ก็จะใช้อุปกรณ์พวก indicator เป็นตัววัดโดยนำค่าสัญญาณที่ตัว indicator อ่านได้นั้นส่งออกไปเป็นสัญญาณควบคุม กลายเป็นอุปกรณ์ที่เรียกว่า indicator and controller ที่ย่อว่า IC ต่อท้ายสิ่งที่วัดและควบคุม เช่น TIC ก็หมายถึง Temperature indicator and controller คือเป็นอุปกรณ์ที่วัดค่าอุณหภูมิและนำค่าที่อ่านได้นั้นไปเป็นสัญญาณควบคุมอุณหภูมิ แต่ถ้าเป็นเพียงแค่ TI ที่หมายถึง Temperature indicator ก็จะเป็นเพียงแค่อุปกรณ์ที่แสดงค่าอุณหภูมิที่วัดได้ให้เราทราบเท่านั้น
 

อุปกรณ์วัดตัวหนึ่งที่มีการนำไปประยุกต์ใช้งานกันหลายหลายจนทำให้เกิดความสับสนได้คืออุปกรณ์วัด "ความดัน" เพราะนอกจากใช้บอกความดันในระบบโดยตรงแล้ว ยังใช้ในการวัด "ระดับของเหลว" และ "อัตราการไหล" ของทั้งของเหลวและแก๊สด้วย ในการนำอุปกรณ์วัดความดันไปวัดระดับของเหลวนั้น จะใช้การวัดผลต่างความดันระหว่างสองตำแหน่ง โดยตำแหน่งหนึ่งอยู่เหนือผิวของเหลว และอีกตำแหน่งหนึ่งอยู่ใต้ผิวของเหลว (แต่ไม่ได้หมายความว่าจะเป็นก้นถังนะ ต้องดูตำแหน่งที่ติดตั้งอุปกรณ์เป็นหลัก เพราะบางทีเขาก็ไม่ได้ติดตั้งอยู่ที่ตำแหน่งที่ต่ำสุดของถัง) การที่ต้องติดตั้งอุปกรณ์วัดความดันตัวหนึ่งไว้เหนือผิวของเหลวก็เพื่อไม่ให้ความดันเหนือผิวของเหลวส่งผลต่อค่าผลต่างความดันที่วัดได้ แต่ก็เคยเห็นเหมือนกันที่มีการติดตั้งตัววัดความดันที่ตำแหน่งเดียวคือที่ใต้ผิวของเหลว ซึ่งกรณีนี้เป็นกรณีของการเก็บของเหลวที่ความดันบรรยากาศ ส่วนการใช้อุปกรณ์วัดความดันวัดอัตราการไหลนั้นก็ใช้การวัดค่าผลต่างความดันระหว่างสองตำแหน่งบนเส้นทางการไหล เช่นระหว่างความยาวของท่อ venturi หรือด้านหน้า-หลังของแผ่น orifice 
  

แต่การใช้การวัดความดันเป็นตัวบ่งบอกระดับของเหลวหรืออัตราการไหลนั้นมีสิ่งสำคัญที่ต้องระวังคือ มันให้ค่าที่ถูกต้องเมื่อความหนาแน่นของของเหลวหรือแก๊สที่วัดนั้น "คงที่" และเท่ากับค่าที่ใช้ในการสอบเทียบ (calibrate) อุปกรณ์วัดนั้น เพราะเคยมีเหมือนกันที่ผู้ปฏิบัติงานคิดว่าระดับของเหลวในถังเปลี่ยน ทั้ง ๆ ที่ในความเป็นจริงนั้นไม่ได้เปลี่ยน แต่ที่อุปกรณ์วัดแสดงค่าระดับของเหลวเปลี่ยนเป็นเพราะ "ความหนาแน่น" ของของเหลวในถังนั้นเปลี่ยนไป (ดูตัวอย่างได้ใน Memoir ปีที่ ๔ ฉบับที่ ๔๔๓ วันพุธที่ ๒ พฤษภาคม ๒๕๕๕ เรื่อง "เมื่อระดับตัวทำละลายใน polymerisation reactor" เพิ่มสูงขึ้น)
 

๖ ภาพในชุดนี้จะเรียกว่าเป็น check list เสีย ๓ ภาพก็น่าจะได้ คือเป็นกึ่งแบบสอบถามเกี่ยวกับความจำเป็นที่ต้องมีอุปกรณ์วัดและการเลือกชนิดอุปกรณ์วัดความดันและอัตราการไหล ๒ ภาพ และเกี่ยวกับตัวกรอง (strainer) อีก ๑ ภาพ และอีก ๓ ภาพที่เหลือเป็นอุปกรณ์จิปาถะคือ อุปกรณ์ลดความร้อนไอน้ำร้อนยวดยิ่ง (desuperheater) ที่ใช้เป็นไอน้ำร้อนยวดยิ่งเป็นไอน้ำอิ่มตัว ระบบขับเคลื่อนกังหันไอน้ำ และอุปกรณ์ลดการกระเพื่อมของการไหล (pulsation dampener)

รูปที่ ๑ ตัวอย่าง check list ความต้องการอุปกรณ์วัดระดับของเหลว โดยเริ่มจากถามความต้องการเกจวัดระดับ (LG - Level Gauge) หรือไม่ ตำแหน่งที่ติดตั้ง ต้องการอินดิเคเตอร์สำหรับวัดระดับ (LI - Level Indicator) หรือไม่ และต้องการสัญญาณแจ้งเตือน (Alarm) ด้วยหรือไม่ (มีได้ทั้งแจ้งเตือนระดับของเหลวที่สูงเกินไปหรือ high level alarm และแจ้งเตือนระดับของเหลวที่ต่ำเกินไปหรือ low level alarm) รายละเอียดการติดตั้งอุปกรณ์วัดคุมเหล่านี้จะไม่ปรากฏใน P&ID ของกระบวนการ แต่จะไปอยู่ในรายละเอียดการติดตั้งอุปกรณ์ ซึ่งขึ้นอยู่กับรูปแบบอุปกรณ์
 

รูปที่ ๒ ตัวอย่าง check list ความต้องการอุปกรณ์วัดและควบคุมอัตราการไหลหรือวาล์วควบคุมอัตราการไหล โดยเริ่มจากต้องการให้มี block valve สำหรับวาล์วควบคุมหรือไม่ ยอมให้มีสาย bypass วาล์วควบคุมหรือไม่ และให้ระบุชนิดวาล์วสำหรับสาย bypass ต้องการวาล์วระบาย (drain) ด้วยหรือไม่ อุปกรณ์ควบคุมนี้จะติดตั้งเข้ากับแผงควบคุม (board mounted) หรือไม่ และต้องการสัญญาณแจ้งเตือน (ทั้งอัตราการไหลที่ต่ำเกินไปหรือสูงเกินไป) ด้วยหรือไม่ พึงระลึกว่าอุปกรณ์วัดอัตราการไหลมักจะไม่ติดตั้งใกล้วาล์วควบคุม เพราะตัวอุปกรณ์ต้องการการไหลที่ราบเรียบก่อนถึงตัวอุปกรณ์วัด

รูปที่ ๓ ตัวกรองในที่นี้เป็นแบบไม่ต่อเนื่อง คือเมื่อกรองจนตันก็ต้องถอดทำความสะอาด ดังนั้นสำหรับระบบที่ทำงานต่อเนื่องจึงจำเป็นต้องมีตัวกรอง ๒ ตัวทำงานสลับกัน คำถามในที่นี้เริ่มจากต้องมีท่อให้ความร้อน (tracing) หรือไม่ ต้องการท่อระบายแก๊ส (vent) หรือไม่ ต้องการท่อระบายของเหลว (drain) หรือไม่ ต้องการระบบวัดการรั่วซึมด้วยหรือไม่ และต้องการอุปกรณ์วัดความดันคร่อมตัวกรองด้วยหรือไม่ อุปกรณ์วัดความดันคร่อม (PDG) บอกให้รู้ว่าตัวกรองตันหรือยัง ถ้าความดันคร่อมสูงก็แสดงว่าตัวกรองตันแล้ว

รูปที่ ๔ ในกรณีของโรงงานที่มีการผลิตไอน้ำจำนวนมากเกินความต้องการของการให้ความร้อน (เช่นการผลิตเอทิลีนที่มีการผลิตไอน้ำที่ transfer line cxchanger เพื่อลดอุณหภูมิแก๊สร้อน) ก็อาจใช้ไอน้ำที่ผลิตได้นี้ในการขับเคลื่อนอุปกรณ์ขนาดใหญ่ที่สำคัญแทนการใช้มอเตอร์ไฟฟ้าขับเคลื่อน เพื่อหลีกเลี่ยงปัญหาการสูญเสียการทำงานทันทีที่ไฟฟ้าดับ ไอน้ำที่ใช้ในการขับเคลื่อนกังหันไอน้ำจะเป็นไอน้ำร้อนยวดยิ่ง (superheated steam) และแทนที่จะควบแน่นไอน้ำความดันต่ำด้านขาออกให้กลายเป็นของเหลวเหมือนโรงไฟฟ้า ก็นำเอาไอน้ำความดันต่ำด้านขาออกนี้ไปใช้ในส่วนอื่นแทน

รูปที่ ๕ การส่งไอน้ำอิ่มตัว (saturated steam) เป็นระยะทางไกลจะมีปัญหาเรื่องการควบแน่นในเส้นท่อ วิธีการเลี่ยงวิธีหนึ่งคือการส่งในรูปของไอน้ำร้อนยวดยิ่ง (superheated steam) และค่อยลดอุณหภูมิไอน้ำร้อนยวดยิ่งนั้นลงด้วยการฉีดน้ำที่เกิดจากไอน้ำควบแน่น (steam condensate) เข้าไปผสม เพื่อให้ได้ไอน้ำอิ่มตัว ณ อุณหภูมิและความดันที่ต้องการ อุปกรณ์ที่ทำหน้าที่ผสมนี้เรียกว่า desuperheater พึงสังเกตว่าขนาดของวาล์วควบคุมนั้นจะเล็กกว่าขนาดท่อ (ในแบบจะเห็นมี reducer อยู่) ซึ่งเป็นเรื่องที่พบเห็นได้ตามปรกติสำหรับท่อขนาดใหญ่

รูปที่ ๖ Dampener เป็นอุปกรณ์ลดการกระเพื่อมของการไหลของของเหลว (พวกปั๊มน้ำอัตโนมัติที่ใช้กันตามบ้านก็มักมีรวมอยู่ในตัว) โครงสร้างประกอบด้วยถังที่มีอากาศ (หรือแก๊สเฉื่อย) อยู่ทางด้านบนและของเหลวอยู่ทางด้านล่าง โดยมีแผ่นไดอะแฟรมที่เป็นวัสดุยืดหยุ่นกั้นระหว่างชั้นของเหลวกับอากาศ เมื่อความดันขึ้นสูง อากาศในถังจะถูกอัด อัตราการไหลจะถูกหน่วงไม่ให้เพิ่มขึ้นมาก ในทางกลับกันเมื่อความดันลดต่ำลง อากาศในถังจะดันของเหลวในถังให้ไหลออกมาชดเชย อัตราการไหลจะได้ไม่ลดต่ำลงมากเกินไป ทำให้รูปแบบการไหลราบเรียบขึ้น
 

ไอน้ำอิ่มตัว (saturated steam) หรือไอน้ำที่จุดเดือดของน้ำที่ความดันนั้น ๆ เป็นไอน้ำที่เหมาะกับการให้ความร้อน ในขณะที่ไอน้ำร้อนยวดยิ่ง (superheated steam) หรือไอน้ำที่มีอุณหภูมิสูงกว่าจุดเดือดของน้ำที่ความดันนั้น เป็นไอน้ำที่เหมาะกับการขับเคลื่อนกังหันไอน้ำ แต่การส่งไอน้ำอิ่มตัวไปตามระบบท่อเป็นระยะทางไกลจะเกิดปัญหาการสูญเสียเนื่องจากการควบแน่น วิธีการแก้ปัญหาวิธีการหนึ่งคือทำการส่งในรูปของไอน้ำร้อนยวดยิ่ง และเมื่อจะใช้งานก็ให้เปลี่ยนไอน้ำร้อนยวดยิ่งนั้นเป็นไอน้ำอิ่มตัวด้วยการฉีดน้ำที่เป็นของเหลวเข้าไปผสม อุปกรณ์ที่ทำหน้าที่ดังกล่าวมีชื่อว่า Desuperheater
 

Steam condensate หรือน้ำที่เกิดจากการควบแน่นของไอน้ำนั้นไม่เหมือนกับน้ำป้อนเข้าหม้อน้ำหรือ Boiler Feed Water (BFW) ที่ใช้ในการผลิตไอน้ำ น้ำที่นำไปผลิตไอน้ำนั้นจะยังมีแร่ธาตุต่าง ๆ ละลายปนอยู่บ้าง ซึ่งเมื่อนำไปต้ม แร่ธาตุเหล่านี้จะสะสมอยู่ในหม้อน้ำและต้องทำการระบายทิ้งเป็นระยะเพื่อไม่ให้สะสมมากเกินไป ส่วนไอน้ำที่ระเหยออกไปนั้นจะไม่มีแร่ธาตุติดไปด้วย ดังนั้นน้ำที่เกิดจากการควบแน่นของไอน้ำจึงไม่มีแร่ธาตุละลายปะปนเหมือนกับน้ำที่นำมาต้มเพื่อผลิตไอน้ำ การลดความร้อนไอน้ำร้อนยิ่งยวดให้กลายเป็นไอน้ำอิ่มตัวด้วยการฉีดน้ำเข้าไป จึงควรนำเอา steam condensate มาฉีดผสม เพราะถ้าเอาน้ำที่มีเกลือแร่ละลายปนอยู่ เกลือแร่เหล่านั้นจะตกตะกอนสะสมในระบบท่อได้
  

ปั๊มหรือคอมเพรสเซอร์แบบลูกสูบ (piston type หรือ reciprocating type) จะให้รูปแบบการไหลที่มีลักษณะกระเพื่อมเป็นจังหวะตามจังหวะการทำงานของลูกสูบ ในส่วนของตัวเครื่องเองนั้นถ้าเป็นเครื่องที่มีหลายลูกสูบทำงานเหลื่อมจังหวะกัน การไหลก็จะมีลักษณะรายเรียบขึ้น ปัญหาเรื่องการไหลที่มีลักษณะกระเพื่อมจากอุปกรณ์พวกนี้ ถ้าเป็นกรณีของแก๊สก็แก้ไม่ยาก ด้วยการติดตั้งถังพัก โดยให้คอมเพรสเซอร์อัดแก๊สเข้าถังพัก และดึงแก๊สจากถังพักไปใช้ ด้วยปริมาตรถังพักที่ใหญ่พอก็จะทำให้สามารถดึงแก๊สออกจากถังพักด้วยด้วยรูปแบบการไหลที่ไม่กระเพื่อมได้
  

ในกรณีของของเหลวจะมีปัญหามากกว่าเพราะของเหลวนั้นอัดตัวไม่ได้ แต่วิธีการแก้ก็มีรูปแบบที่อาจเรียกได้ว่าลอกเลียนแบบกันคือมีการติดตั้งถังพักที่เรียกว่า dampener แต่ในถังพักนี้มีการแบ่งบรรจุของเหลวและแก๊สโดยมีแผ่นไดอะแฟรมที่เป็นวัสดุยืดหยุ่นขวางกั้นเอาไว้ ในขณะที่ความดันของการไหลเพิ่มขึ้น ของเหลวส่วนหนึ่งจะถูกอัดเข้าไปในถัง ทำให้อัตราการไหลด้านขาออกนั้นไม่เพิ่มสูงตามอัตราการไหลที่ออกจากปั๊ม ในทางกลับกันเมื่ออัตราการไหลด้านขาออกจากปั๊มลดต่ำลง ความดันในถังจะดันให้ของเหลววที่สะสมอยู่ไหลออกมาชดเชย ทำให้อัตราการไหลด้านขาออกนั้นไม่ลดต่ำลงตามอัตราการไหลที่มาจากปั๊ม ทำให้รูปแบบการไหลราบเรียบขึ้น 
 

ปั๊มน้ำอัตโนมัติที่ใช้กันตามบ้านที่ใช้สวิตช์ความดันเป็นตัวควบคุมการเปิด-ปิดปั๊ม แม้ว่าจะเป็นปั๊มหอยโข่งก็มักจะมีตัว dampener นี้ติดตั้งอยู่ โดยมีขนาดเล็กติดตั้งอยู่ภายในฝาครอบตัวปั๊ม (รูปที่ ๗ และ ๘) แต่บางยี่ห้อก็มีลักษณะเป็นถังกลมใบใหญ่ติดตั้งอยู่บนตัวปั๊ม ในกรณีนี้ตัว dampener จะช่วยทำให้ความดันในระบบท่อไม่เปลี่ยนแปลงเร็วเกินไปโดยเฉพาะเวลาที่เปิดน้ำให้ไหลน้อย ๆ เพราะไม่เช่นนั้นจะทำให้ปั๊มน้ำเปิด-ปิดสลับกันตลอดเวลา (คือพอเปิดน้ำใช้ปุ๊ม ความดันในท่อจะตกลงทันที ปั๊มก็จะทำงาน แต่ด้วยการไหลต่ำ ๆ พอปั๊มทำงาน ความดันในระบบท่อก็จะขึ้นสูงทันที ปั๊มก็จะหยุดการทำงาน และจะเป็นอย่างนี้ไปเรื่อย ๆ ตัว dampener จะช่วยลดปัญหานี้)
  
 
รูปที่ ๖  ปั๊มน้ำอัตโนมัติที่ใช้กันตามบ้าน 
 

รูปที่ ๗  พอเปิดฝาครอบออกก็จะเป็นดังนี้  ปั๊มเป็นชนิดปั๊มหอยโข่ง  ตัว Dampener ระบุไว้ว่าบรรจุแก๊สไนโตรเจนที่ความดัน 1.2 kg/cm²

ข้อพึงคำนึงในการติดตั้ง control valve MO Memoir : Saturday 27 December 2557

เมื่อวานว่าด้วย ball valve มาวันนี้ขอต่อด้วยวาล์วอีกตัวคือวาล์วควบคุมการไหลที่เราเรียกกันว่า control valve
  

อันที่จริงรูปชุดนี้ถ่ายเอาไว้เมื่อ ๓ เดือนที่แล้ว ตอนแรกคิดว่าจะให้ดูแต่รูปก่อนเพื่อให้หาว่าเห็นอะไรผิดปรกติไหม แต่มาคิดดูอีกทีเนื่องจากจุดประสงค์ของการเขียน blog นี้ก็คือการเผยแพร่ความรู้ให้กับคนที่อยู่ระหว่างการเรียนรู้ ก็เลยคิดว่าถ้าให้หาว่ามีอะไรผิดปรกติก็คงจะหากันไม่เจอ เพราะไม่รู้ว่าที่ถูกต้องมันต้องเป็นอย่างไร ดังนั้นก็เลยขอเฉลยเลยก็แล้วกัน
  

ตามปรกติที่เห็นนั้นการติดตั้งวาล์วควบคุมการไหลนั้นจะมี block valve อยู่ทางด้านหน้า (ด้าน upstream หรือด้านของไหลไหลเข้า) และด้านหลัง (ด้าน downstream หรือด้านของไหลไหลออก) ระหว่าง block valve สองตัวนี้จะมีตัว control valve และท่อระบาย (ที่เรียกเป็นภาษาอังกฤษว่า drain ที่มี drain valve ติดตั้งอยู่) ท่อระบายนี้มีไว้เพื่อการระบายของเหลวหรือแก๊สออกจาก control valve เมื่อจำเป็นต้องมีการถอด control valve ออกเพื่อนำไปซ่อมบำรุง และจะมีท่อแยกที่เป็นท่อ bypass โดยจะแยกออกจากแนวท่อหลักก่อนถึง block valve ทางด้านหน้าและมาบรรจบกับท่อหลักใหม่หลังจาก block valve ทางด้านหลัง (ดูรูปที่ ๑) โดยท่อด้าน bypass นี้จะมี manual valve ติดตั้งอยู่ ๑ ตัวและมักจะเป็นวาล์วที่ปิดได้สนิทและใช้ปรับอัตราการไหลได้

 

รูปที่ ๑ วาล์วควบคุมการไหล (control valve) ตามรูปนี้ของเหลวไหลจากซ้ายไปขวา การควบคุมตำแหน่งระดับการเปิด-ปิดของวาล์วใช้ instrument airที่จ่ายมาทางท่อ Instrument air ที่เห็นเป็นท่อสแตนเลสในรูป (instrument air คืออากาศอัดความดัน (compressed air) ที่ผ่านการกรองสิ่งสกปรกและลดความชื้นแล้ว) ตัวแบน ๆ สีน้ำเงินที่อยู่เหนือวาล์วในรูปคือที่ติดตั้งแผ่นไดอะแฟรมที่จะใช้แรงดันอากาศดันสู้กับแรงของสปริง ในการควบคุมตำแหน่งระดับการเปิด-ปิดของวาล์ว
  

วันที่ผมไปเยี่ยมชมในวันนั้นผมไม่ได้ถือแบบ P&ID (Piping and instrumental diagram) ติดมือไปด้วย ทำเพียงแค่เดินมองผ่าน ๆ เท่านั้น แต่ก็สังเกตเห็นอะไรที่ไม่น่าจะถูกต้องที่มันสะดุดตาอยู่หลายอย่าง และก็ได้ให้คำแนะนำเขาไปแล้ว มาวันนี้ก็เลยขอนำมาเล่าให้ฟัง เพราะตัวหนึ่งที่เห็นว่ามีปัญหาเยอะหลายจุดเลยคือการติดตั้ง control valve
  

หน่วยผลิตหน่วยนี้ทำการก่อสร้างและทดสอบกันในต่างประเทศก่อนว่าทำงานได้จริง จากนั้นจึงค่อยถอดออกเป็นชิ้น ๆ (ทั้งระบบท่อ อุปกรณ์ วาล์ว และโครงสร้างโลหะที่ใช้สำหรับติดตั้ง) ส่งมาทางเรือเพื่อนำมาประกอบใหม่ในประเทศไทย ปัญหามันเกิดขึ้นตอนที่ประกอบกลับนี่แหละครับ เพราะดูเหมือนว่าช่างประกอบเขารีบทำเวลา (ช่างมาจากประเทศผู้ผลิต) รีบ ๆ ต่อชิ้นส่วนต่าง ๆ เข้าด้วยกันให้มันครบหมดทุกชิ้นเพื่อที่เขาจะได้กลับบ้านเร็ว ๆ โดยไม่คำนึงว่าต่อถูกหรือต่อผิด ผลก็เลยออกมาเป็นอย่างที่ผมไปเจอ อย่างเช่นในกรณีนี้คือผมไปสะดุดตาตรงที่เห็นมี "strainer (ตัวกรอง)" ติดตั้งอยู่แทนที่จะเป็นจุด "drain (ท่อระบาย)"
  

strainer มันมีหลายแบบ ที่เห็นในรูปที่ ๑ และ ๒ เป็นชนิดที่มีชื่อว่า "Y-type strainer" แต่ไม่ว่าจะเป็นแบบไหนมันมีการกำหนดทิศทางการไหลว่าต้องไหลเข้าด้านไหนและไหลออกด้านไหน Y-type strainer นี่มันดีอยู่อย่างคือรูปร่างลำตัวมันฟ้องชัดเจนว่าด้านไหนควรเป็นด้านไหลเข้าและด้านไหนควรเป็นด้านไหลออก โดยไม่ต้องไปมองหาทิศทางหัวลูกศรที่อยู่บนลำตัว ส่วนตัว control valve นั้นบางแบบก็พอจะดูได้จากรูปร่างภายนอก แต่แบบที่นำมาแสดงนี้มันดูจากรูปร่างภายนอกไม่ออก ต้องไปดูว่าหัวลูกศรแสดงทิศทางการไหล (ที่อยู่บนลำตัววาล์วนั้น) ชี้ไปทางทิศไหน แล้วก็ติดตั้งวาล์วให้ทิศทางการไหลผ่านวาล์วเป็นไปตามทิศทางที่หัวลูกศรชี้
  

วันที่ผมไปเห็นนั้น เนื่องจากไม่มีแบบ P&ID ติดมือไปด้วย ผมจึงบอกได้แต่เพียงว่าการติดตั้ง control valve ชุดนี้มีทิศทางการไหลผ่าน control valve และ strainer ที่ขัดแย้งกัน ตามรูปที่ ๒ นั้นถ้าดูจากตัว strainer มันบอกว่าไหลจากขวาไปซ้าย แต่ลูกศรที่ตัว control valve มันบอกว่าไหลจากซ้ายไปขวา
  

รูปที่ ๒ ลูกศรกำหนดทิศทางการไหลของวาล์ว (กรอบเล็ก) และทิศทางการไหลของ strainer (กรอบใหญ่)
  

จากการตรวจสอบทิศทางการไหลจาก P&ID พบว่า control valve ติดตั้งผิดทิศ ทิศทางการไหลที่ถูกต้องคือจากขวาไปซ้ายในรูปที่ ๒ จึงต้องทำการแก้ไขด้วยการถอด control valve ออกมากลับด้านแล้วใส่ใหม่
  

แต่ control valve มันไม่เหมือน ball valve ที่เล่าไปเมื่อวาน กล่าวคือ control valve จะมีท่อ instrument air ที่เป็นท่อสแตนเลส (เป็น tube ด้วยนะ ไม่ใช่ pipe) ต่อเข้ากับ pressure regulator (เป็นตัวปรับความดันอากาศซึ่งต่ออยู่กับ positioner หรือตัวกำหนดตำแหน่งระดับการเปิด-ปิดของวาล์ว ดูรูปที่ ๓ ข้างล่างประกอบ) ดังนั้นเมื่อทำการกลับด้าน control valve ตำแหน่งเชื่อมต่อท่ออากาศเข้า pressure regulator ก็เลยเปลี่ยนไปด้วย งานนี้ก็เลยต้องมีการเปลี่ยนท่อ instrument air ใหม่ด้วย
  

นอกจากนี้การท่อ instrument air เข้ากับ pressure regulator ก็ทำไว้ไม่ถูกต้อง คือในเมื่อตัวท่อเป็นสแตนเลส ตัว fitting ต่าง ๆ (โดยเฉพาะตัวตาไก่หรือ furrule) ก็ควรต้องเป็นชนิดสแตนเลสด้วย (หรือไม่ก็ต้องทำจากวัสดุที่แข็งกว่าตัวท่อ) ไม่เช่นนั้นตาไก่จะจิกลงไปในผิวท่อไม่ได้ (ซึ่งจำเป็นมากสำหรับการป้องกันการรั่วซึมสำหรับข้อต่อ tube) แต่ที่อยู่ในวงสีเขียวในรูปที่ ๓ จะเห็นว่าเขากลับใช้ข้อต่อทองเหลือง (ที่อ่อนกว่าเหล็กสแตนเลส) ในการต่อ ข้อต่อสแตนเลสใช้กับท่อทองแดงได้ มันไม่มีปัญหาเรื่องการรั่วซึมเพราะตาไก่สแตนเลสมันจิกท่อทองแดงเข้า เพียงแต่มันแพงเกินกว่าเหตุ แต่จะใช้ข้อต่อทองเหลืองกับท่อสแตนเลสไม่ได้ เพราะตาไก่ทองเหลืองมันอ่อนกว่าเหล็กสแตนเลส มันจิกเนื้อเหล็กไม่เข้า ทำให้มีปัญหาเรื่องการรั่วซึมตามมาภายหลังได้
  

สำหรับคนที่อ่าน Memoir ฉบับนี้แล้วยังไม่เข้าใจในบางเรื่อง ขอแนะนำให้ไปอ่าน Memoir ๓ ฉบับข้างล่างนี้เพิ่มเติม สำหรับวันนี้ก็คงต้องขอจบแค่นี้ก่อน
  

ปีที่ ๒ ฉบับที่ ๕๒ วันเสาร์ที่ ๒๙ สิงหาคม ๒๕๕๒ เรื่อง “ให้ตัวเลขออกมาสวยก็พอ”

ปีที่ ๒ ฉบับที่ ๑๖๗ วันพฤหัสบดีที่ ๒๗ พฤษภาคม ๒๕๕๓ เรื่อง “การปิดcontrolvalve”

ปีที่ ๕ ฉบับที่ ๖๒๕ วันพุธที่ ๒๙ พฤษภาคม ๒๕๕๖ เรื่อง “ท่อ -Pipe - Tube”

รูปที่ ๓ instrument air ที่จ่ายเข้ามานั้นจะเข้าสู่ pressure regulator เพื่อทำการปรับความดันให้เหมาะสมกับการทำงานของวาล์ว จากนั้นจึงเข้าสู่ตัว positioner ที่รับสัญญาณควบคุมว่าจะปล่อยให้อากาศเข้าไปดันแผ่นไดอะแฟรมมากน้อยเท่าใด