Vacuum Support สำหรับ Graphite Rupture Disk คืออะไร และจำเป็นเมื่อไร?

Vacuum Support คืออะไร?

Vacuum Support คืออุปกรณ์เสริมที่ติดตั้งร่วมกับ Graphite Rupture Disk เพื่อช่วยพยุงแผ่นดิสก์ไม่ให้ยุบ แอ่นตัว หรือเสียรูป เมื่อระบบเกิด แรงดันลบ (Vacuum)
โดยทั่วไป Vacuum Support จะถูกติดตั้งอยู่ด้านหลังของแผ่น Rupture Disk และถูกออกแบบเฉพาะให้เหมาะสมกับสภาพการใช้งานจริง เช่น ขนาดท่อ ค่า Burst Pressure และระดับ Vacuum ที่ระบบต้องเผชิญ

ทำไม Graphite Rupture Disk จึงต้องใช้ Vacuum Support?

ในหลายระบบอุตสาหกรรม เช่น อุตสาหกรรมเคมี, ปิโตรเคมี, อาหารและเครื่องดื่ม, ยาและเวชภัณฑ์, ระบบสุญญากาศ (Vacuum System) Rupture Disk ไม่ได้เจอเฉพาะแรงดันบวก (Overpressure) เท่านั้น แต่ยังต้องรับแรงดันลบ (Vacuum) อีกด้วย

แม้ว่า Graphite Rupture Disk จะมีความทนทานต่อการกัดกร่อนสูงมาก แต่ด้วยลักษณะของแผ่นดิสก์ที่มีความบาง เมื่อเจอกับ Vacuum สูง อาจเกิดปัญหาดังนี้

• แผ่นดิสก์แอ่นตัว (Bulging)
• แผ่นดิสก์แตกหรือร้าวก่อนเวลา
• เสียรูปก่อนถึงแรงดัน Burst ที่ออกแบบไว้

ปัญหาเหล่านี้อาจทำให้ระบบสูญเสียความปลอดภัย และเกิดการหยุดกระบวนการผลิตโดยไม่จำเป็น

บทบาทของ Vacuum Support

Vacuum Support ถูกออกแบบมาเพื่อแก้ปัญหาข้างต้น โดยมีหน้าที่หลักคือ

• พยุงแผ่น Graphite Rupture Disk ไม่ให้ยุบหรือเสียรูปเมื่อเกิด Vacuum
• ช่วยให้แผ่นดิสก์ทำงานได้ตรงตามค่า Burst Pressure ที่ออกแบบไว้
• เพิ่มอายุการใช้งานของ Rupture Disk
• ลดความเสี่ยงในการแตกก่อนเวลาอันควร

คุณสมบัติสำคัญของ Vacuum Support

• ติดตั้งอยู่ด้านหลังแผ่น Rupture Disk
• ไม่เปิดหรือแตกตามการ rupture
• ออกแบบเฉพาะตามขนาดท่อ ค่า Burst Pressure และระดับ Vacuum

รูปแบบของ Vacuum Support ที่ใช้กับ Graphite Rupture Disk

1) Ring Type

• กระทบต่อการไหลของของไหลน้อยมาก
• เหมาะกับระบบที่มี Vacuum ไม่สูงมาก

2) Bar Type

• ให้ความแข็งแรงมากกว่าแบบ Ring
• เหมาะกับ Vacuum ระดับกลาง

3) Cross Type

• รองรับ Vacuum ได้สูง
• เหมาะกับระบบที่ใช้ Burst Pressure ต่ำ

4) Plate Type

• แข็งแรงที่สุดในบรรดาทุกแบบ
• ใช้กับ Burst Pressure ต่ำมาก (โดยทั่วไป < 5 psig)

ควรเลือกใช้ Vacuum Support เมื่อไร?

ควรพิจารณาใช้ Vacuum Support ร่วมกับ Graphite Rupture Disk ในกรณีต่อไปนี้

• ระบบมีโอกาสเกิดแรงดันลบ (Vacuum)
• ใช้ Graphite Rupture Disk ที่มี Burst Pressure ต่ำ
• ระบบมีการดูดสุญญากาศระหว่างการเดินเครื่องหรือการล้างระบบ
• ต้องการเพิ่มความปลอดภัยและความเสถียรในการทำงานระยะยาว

สรุป

Vacuum Support เป็นอุปกรณ์สำคัญที่ช่วยเพิ่มความปลอดภัยและความน่าเชื่อถือให้กับ Graphite Rupture Disk ในระบบที่มีแรงดันลบ หากเลือกใช้อย่างเหมาะสม จะช่วยป้องกันการเสียรูปก่อนเวลาอันควร ยืดอายุการใช้งาน และทำให้ Rupture Disk ทำงานได้ตรงตามค่าที่ออกแบบไว้

หากระบบของคุณมี Vacuum หรือใช้ Graphite Rupture Disk ที่มี Burst Pressure ต่ำ การติดตั้ง Vacuum Support ถือเป็นสิ่งที่ “จำเป็น” มากกว่าทางเลือก

แหล่งอ้างอิงข้อมูล (References)

เนื้อหาในบทความนี้อ้างอิงและเรียบเรียงจากข้อมูลทางเทคนิคของผู้ผลิต Rupture Disk ระดับสากล โดยเฉพาะบทความของบริษัท ZOOK ในหัวข้อ
“Maximizing Safety: Understanding Vacuum Supports for Graphite Rupture Disks”
ซึ่งอธิบายบทบาท ความจำเป็น และรูปแบบของ Vacuum Support ที่ใช้ร่วมกับ Graphite Rupture Disk ในระบบอุตสาหกรรม

Rupture Disk with External Vacuum Support คืออะไร? ทำไมจึงจำเป็นในระบบสูญญากาศ

ในงานอุตสาหกรรมที่ต้องเผชิญกับแรงดันต่ำมากร่วมกับสภาวะสูญญากาศเต็มรูปแบบ (Full Vacuum) เช่น กระบวนการเคมี การกลั่น ระบบยาและอาหาร หรือระบบที่มีสภาพกัดกร่อนสูง การเลือก Rupture disk ที่เหมาะสมคือหัวใจของความปลอดภัยของระบบทั้งหมด หากเลือกอุปกรณ์ไม่เหมาะสม อาจนำไปสู่การเสียรูปของแผ่นดิสก์ การรั่วไหล หรือการทำงานผิดพลาดในช่วงเกิด overpressure ได้

Rupture Disk คืออะไร?

Rupture disk คืออุปกรณ์ป้องกันแรงดันเกิน (Overpressure Protection Device) ที่ออกแบบมาให้แตก (burst) เมื่อแรงดันในระบบสูงถึงค่าที่กำหนดไว้ล่วงหน้า เพื่อระบายแรงดันออกและป้องกันความเสียหายต่อถัง ท่อ หรืออุปกรณ์ในกระบวนการผลิต

ปัญหาของ Rupture Disk ในสภาวะ Full Vacuum

ในหลายระบบอุตสาหกรรม จะมีช่วงเวลาที่เกิดสภาวะสูญญากาศ (Vacuum) หรือ Full Vacuum เช่น

• ถังเย็นตัวลงอย่างรวดเร็ว (Rapid Cooling)
• การดูดของปั๊ม (Pump Suction)
• กระบวนการ CIP / SIP
• ถังถูกปิดและมีการหดตัวของไอภายในถัง

อย่างไรก็ตามหาก rupture disk ถูกออกแบบให้มีค่า burst pressure ต่ำมาก แผ่นดิสก์จะต้องบางและอ่อนเพื่อให้แตกได้ที่แรงดันต่ำ ผลที่ตามมาเมื่อเกิด Full Vacuum คือ:

• แผ่นดิสก์ถูก “ดูด / ยุบ / โก่ง” เข้าหาด้านสุญญากาศ
• แผ่นดิสก์เสียรูปจนเกิดการรั่ว
• หรือถูกกดทับจนไม่สามารถแตกได้อย่างถูกต้องเมื่อเกิด overpressure

ปัญหาสำคัญ คือ rupture disk ที่ตั้งค่า burst ต่ำ มักไม่สามารถทนต่อ vacuum ได้ ทำให้เสียรูปก่อนถึงค่า burst pressure ที่ออกแบบไว้

External Vacuum Support คืออะไร?

External Vacuum Support คือโครงสร้างพยุงแผ่น rupture disk จากด้านนอก (ฝั่ง vacuum) เพื่อป้องกันไม่ให้แผ่นดิสก์ยุบหรือโก่งเมื่อเกิด Full Vacuum
โดยทั่วไปจะใช้งานร่วมกับ rupture disk แบบ Duplex Style หรือแบบที่มีค่า burst pressure ต่ำมาก

ZOOK External Vacuum Support ทำงานอย่างไร?

ZOOK External Vacuum Support ถูกออกแบบมาเพื่อช่วยให้ rupture disk ที่มีค่า burst pressure ต่ำ สามารถ:

• ทนต่อ Full Vacuum ได้อย่างมั่นใจ
• ไม่เสียรูปก่อนถึงค่า burst pressure
• โครงสร้าง PTFE แข็งแรง ใช้งานซ้ำได้

จุดเด่นของโครงสร้าง

• ผลิตจากวัสดุ PTFE ที่แข็งแรงและทนสารเคมีสูง
• รองรับสภาวะสูญญากาศเต็มรูปแบบ (Full Vacuum)
• สามารถถอดและนำกลับมาใช้งานซ้ำได้
• ไม่รบกวนพฤติกรรมการแตกของ rupture disk
• เหมาะกับงานที่ต้องการความเชื่อถือสูง (High Reliability)

เหมาะกับงานประเภทใด?

Rupture Disk with External Vacuum Support เหมาะอย่างยิ่งสำหรับระบบต่อไปนี้:

• ระบบที่มี Low Burst Pressure + Full Vacuum
• กระบวนการที่มี สภาพกัดกร่อนสูง
• งานที่เกี่ยวข้องกับ สารออกซิไดซ์สูง และกลุ่มฮาโลเจน
• งานที่มีสารที่มี ฟลูออรีนอิสระ (Free Fluorine) ในระดับสูงมาก
• ระบบที่ต้องการ ความแม่นยำด้านความปลอดภัย และ Compliance สูง
• โรงงานที่ต้องการ ลด Downtime และเพิ่ม Reliability ของระบบ

สรุปแล้ว Rupture Disk with External Vacuum Support เป็นโซลูชันสำคัญสำหรับระบบที่มีค่า burst pressure ต่ำและต้องเผชิญกับสภาวะ Full Vacuum เป็นระยะ หากไม่มีโครงสร้างพยุงที่เหมาะสม แผ่น rupture disk อาจเสียรูปก่อนถึงค่า burst และทำให้ระบบสูญเสียความปลอดภัย

การเลือกใช้ ZOOK External Vacuum Support จะช่วยเพิ่มความน่าเชื่อถือของระบบ ลด downtime และยกระดับความปลอดภัยโดยรวมของกระบวนการผลิตได้อย่างมีนัยสำคัญ

Armstrong Nanobubble Generator | โซลูชันป้องกันตะกรันอุตสาหกรรม

ทำไมระบบน้ำร้อนถึงเกิดตะกรัน และแก้ไขอย่างไร?

การสะสมของ ตะกรัน (scale) ในท่อและอุปกรณ์ระบบน้ำร้อน เป็นปัญหาที่พบได้บ่อยในอุตสาหกรรมและอาคารขนาดใหญ่ โดยตะกรันนี้มักเกิดจากการตกตะกอนของแร่ธาตุในน้ำ เช่น แคลเซียมและแมกนีเซียม ซึ่งทำให้ประสิทธิภาพการทำงานของระบบลดลง เพิ่มการใช้พลังงาน และอาจทำให้อุปกรณ์เสื่อมเร็ว เมื่อเวลาผ่านไป สิ่งเหล่านี้ทำให้ประสิทธิภาพการถ่ายเทความร้อนลดลงอย่างมาก ส่งผลให้แรงดันน้ำตกต่ำ และอุปกรณ์สำคัญต้องทำงานหนักขึ้น โรงงานจึงต้องเผชิญกับค่าใช้จ่ายด้านพลังงานและการซ่อมบำรุงที่เพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง

นวัตกรรมจาก Armstrong

Armstrong Nanobubble Generator ถูกออกแบบมาเพื่อแก้ปัญหานี้โดยตรง เทคโนโลยีนี้อาศัยกระบวนการ Static Side-Stream ที่เปลี่ยนก๊าซที่มีอยู่แล้วในน้ำให้กลายเป็น นาโนบับเบิลขนาดเล็กพิเศษ ซึ่งสามารถกระจายตัวไปทั่วระบบน้ำร้อนโดยไม่ต้องใช้ไฟฟ้าเพิ่มเติม และไม่ต้องเติมสารเคมีใด ๆ

นาโนบับเบิลเหล่านี้มีคุณสมบัติพิเศษที่แตกต่างจากฟองอากาศทั่วไป เพราะสามารถคงตัวในน้ำได้นานและมีประจุไฟฟ้า ทำให้สามารถยับยั้งการเกิดตะกรันใหม่ได้อย่างต่อเนื่อง ขณะเดียวกันก็ช่วยค่อย ๆ สลายคราบตะกรันและสิ่งสะสมเดิมที่เกาะตามผิวท่อและอุปกรณ์

Armstrong Nanobubble Generator นี้จะง่ายต่อการติดตั้ง ไม่มีชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหว ไม่ต้องบำรุงรักษา ไม่ใช้ไฟฟ้า และไม่ต้องพึ่งสารเคมีใดๆ ไม่ว่าจะติดตั้งบนเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน (heat exchanger) หรือวางในจุดสำคัญของท่อระบบน้ำร้อน อุปกรณ์กำจัดตะกรันนี้สามารถลดการเกิดตะกรันได้อย่างมีนัยสำคัญ

ผลลัพธ์ที่โรงงานสัมผัสได้

การใช้งานอุปกรณ์นี้ทำให้โรงงานได้รับประโยชน์ชัดเจนหลายประการ ได้แก่:

• การถ่ายเทความร้อนดีขึ้น ทำให้อุปกรณ์ทำงานได้เต็มประสิทธิภาพ
• ลดค่าใช้จ่ายในการบำรุงรักษาอุปกรณ์
• ยืดอายุการใช้งานอุปกรณ์ ลดค่าใช้จ่ายลงทุนใหม่
• ลดความถี่ในการทำ CIP (Cleaning in Place) และค่าแรงที่เกี่ยวข้อง
• เพิ่มประสิทธิภาพการใช้สารเคมี ลดการใช้สารเคมีโดยไม่จำเป็น
• การใช้เทคโนโลยีนี้ช่วยให้ระบบน้ำร้อนสะอาด มีประสิทธิภาพ และยั่งยืนมากขึ้น

ก้าวสู่ระบบน้ำร้อนที่สะอาดและยั่งยืน

หากคุณกำลังมองหาวิธี จัดการตะกรันอย่างยั่งยืน และลดต้นทุนการดำเนินงานในโรงงานของคุณ Armstrong Nanobubble Generator คือคำตอบ ทีมวิศวกรของ Alpha Group พร้อมให้คำปรึกษา ออกแบบ และแนะนำโซลูชันที่เหมาะสมที่สุดสำหรับระบบของคุณ

ในระบบกังหันไอน้ำ (Steam Turbine) โดยเฉพาะปลายด้านแรงดันต่ำ (Low Pressure End) จะมีการติดตั้ง Condenser ทำหน้าที่ควบแน่นไอน้ำที่ใช้งานแล้วให้กลับมาเป็นน้ำ และส่งกลับเข้าสู่ระบบหมุนเวียนอีกครั้ง โดยบริเวณนี้จะอยู่ในสภาวะสุญญากาศบางส่วน (Partial Vacuum)

สภาวะสุญญากาศมีบทบาทสำคัญในการเร่งกระบวนการควบแน่นของไอน้ำ ช่วยให้ดึงพลังงานได้มากขึ้นจากไอน้ำที่เหลืออยู่ (Low Grade Steam) ทำให้ประสิทธิภาพของระบบโดยรวมสูงขึ้น

แต่ถ้าเกิดปัญหาสูญญากาศล้มเหลว หรือระบบหล่อเย็นมีปัญหา เช่น ระบบหล่อเย็นทำงานผิดปกติ, มีอากาศรั่วเข้า Condenser เป็นต้น แรงดันภายในจะสูงขึ้นอย่างรวดเร็ว และอาจย้อนกลับเข้าสู่ตัวเรือนของกังหัน (Turbine Housing) ซึ่งไม่ได้ออกแบบมาเพื่อรองรับแรงดันบวกนี้ ผลที่ตามมาอาจร้ายแรง เช่น

• โครงสร้างแตกร้าว
• อุปกรณ์ภายในเสียหาย
• ระบบต้องหยุดเดินเครื่องโดยไม่คาดคิด

ทางแก้คือติดตั้ง “Rupture Disk”

Rupture Disk หรือ แผ่นระบายแรงดัน เป็นอุปกรณ์นิรภัยที่ออกแบบให้ แตกตัวทันทีเมื่อแรงดันเกินค่าที่กำหนด ช่วยระบายแรงดันส่วนเกินออกจากระบบอย่างรวดเร็ว เพื่อป้องกันความเสียหายต่อกังหัน

โดยปกติจะติดตั้ง Rupture Disk หลายจุดรอบตัวเรือนของกังหัน โดยเฉพาะบริเวณ Low Pressure End – บางเครื่องอาจมีมากกว่า 20 จุดต่อชุดกังหัน

ในอดีตการป้องกันแรงดันย้อนกลับจะใช้ แผ่นตะกั่ว (Lead Sheet) วางบนโครงตะแกรงของ Turbine Housing แต่ระบบนี้มีข้อเสียหลายประการ อาทิเช่น

• ประสิทธิภาพการเปิด (Burst Performance) ไม่สม่ำเสมอ
• วัสดุตะกั่วหรืออลูมิเนียม เสื่อมสภาพง่าย เกิดการรั่วซึมจาก การล้า (Fatigue) หรือ การกัดกร่อน (Corrosion)
• ออกไซด์จากตะกั่วหรือทองแดง อาจปนเปื้อนในระบบไอน้ำ

จนมาถึงยุคปัจจุบันได้มีการพัฒนามีการเปลี่ยนมาใช้ Rupture disk แทนเช่น รุ่น ARD-S หรือ FCV ของ ZOOK มาใช้แทนแผ่นตะกั่วเดิมซึ่งให้ ความแม่นยำในการเปิดสูงกว่า, ปลอดภัยกว่า, และ ทนต่อสุญญากาศได้ดีขึ้น

แนะนำผลิตภัณฑ์ ZOOK สำหรับ Steam Turbine

ตัวอย่างการใช้งานในโรงไฟฟ้า – Steam Turbine

ตำแหน่งใช้งาน:
ส่วนปลายด้านแรงดันต่ำของกังหันไอน้ำ (Low Pressure End)

เงื่อนไขกระบวนการ:
ระบบทำงานภายใต้ สุญญากาศบางส่วน (Partial Vacuum)
เพื่อช่วยให้สามารถดึงพลังงานกลับคืนจากไอน้ำที่มีพลังงานต่ำ (Low Grade Steam) ได้อย่างมีประสิทธิภาพ

หน้าที่ของแผ่นระบายแรงดัน (Rupture Disk):
ใช้เพื่อ ป้องกันความเสียหายหากระบบสุญญากาศล้มเหลว หรือเกิดการสูญเสียระบบหล่อเย็น ซึ่งอาจทำให้ไอน้ำกลับมากดดันที่โครงสร้างกังหัน (Turbine Housing) ซึ่งไม่ได้ออกแบบมาให้รับแรงดันดังกล่าว

ค่าความดันที่ตั้งไว้ (Typical Rating):
ประมาณ 0.5 barg หรือ 7 psig หรือต่ำกว่า

ในระบบแลกเปลี่ยนความร้อน Heat Exchanger ของคุณ เคยประสบปัญหาเหล่านี้หรือไม่?
• ระบบเกิด Water Hammer ส่งผลให้ Heat Exchanger ได้รับความเสียหาย
• ไม่สามารถควบคุมอุณหภูมิของผลิตภัณฑ์ได้อย่างแม่นยำ
• วาล์วควบคุม (Control Valve) มีอาการสวิง ควบคุมไม่ได้ตามต้องการ

ในระบบแลกเปลี่ยนความร้อน Heat Exchanger หากเกิดสภาวะที่น้ำระบายไม่ทัน หรือ ไม่สามารถระบายได้ ซึ่งเกิดขึ้นในบางครั้ง และจะเรียกกรณีนี้ว่า Stall Effect

Stall Effect คืออะไร?

Stall Effect คือสภาวะที่น้ำภายในระบบแลกเปลี่ยนความร้อนไม่สามารถระบายออกได้ทัน ส่งผลให้ระบบทำงานผิดปกติ ซึ่งมักเกิดขึ้นในกรณีที่มีการหรี่หน้าวาล์ว (Control Valve) มากเกินไป ส่งผลให้แรงดันไอน้ำที่จ่ายเข้าสู่ Heat Exchanger ต่ำกว่าแรงดันย้อนกลับ (Back Pressure) จนทำให้การระบายของเหลวภายในไม่สามารถเกิดขึ้นได้อย่างปกติ

กรณีตัวอย่างที่ทำให้เกิด Stall Effect

โดยปกติแล้วในระบบแลกเปลี่ยนความร้อน จะมีการตรวจสอบแรงดันไอน้ำที่จ่ายเข้าไปหา Heat Exchanger ว่าแรงดันนั้นสูงกว่า Back Pressure หรือไม่ หากผู้ใช้งานทำการหรี่ Control Valve นั้น จะทำให้แรงดันลดลงได้เช่นกัน และเมื่อมีการหรี่หน้าวาล์วมากๆ จะสามารถทำให้เกิด Stall Effect หรือ สภาวะที่น้ำระบายไม่ทัน ได้

ซึ่งสาเหตุที่ต้องหรี่หน้าวาล์ว โดยสรุปแล้วมีดังนี้

• Heat Exchanger มีขนาดใหญ่เกินความจำเป็นเมื่อเทียบกับการใช้งานจริง
• มีการปรับเปลี่ยนกระบวนการผลิต เช่น ลดปริมาณการผลิตหรือลดอุณหภูมิ
• ค่า Back Pressure สูงผิดปกติ อาจเกิดจาก Steam Trap หลายตัวเกิดการรั่วหรือทำงานไม่สมบูรณ์

อัลฟ่ากรุ๊ป ขอแนะนำแนวทางแก้ปัญหาสภาวะน้ำระบายไม่ทันในระบบ Heat Exchanger ด้วย Pumping Trap จาก Armstrong

Pumping Trap คืออุปกรณ์ที่ถูกออกแบบมาเพื่อช่วยระบายคอนเดนเสท (Condensate) ออกจากระบบแลกเปลี่ยนความร้อนอย่างมีประสิทธิภาพ แม้ในกรณีที่เกิด Stall Effect หรือเมื่อแรงดันของไอน้ำต่ำกว่าแรงดันย้อนกลับ โดยไม่ต้องพึ่งพาแรงดันไอน้ำในการระบาย ลดปัญหาการสะสมของคอนเดนเสท เพิ่มประสิทธิภาพของระบบ พร้อมปกป้องอุปกรณ์จากความเสียหายที่อาจเกิดขึ้น

โดย Pumping Trap ของ Armstrong เป็นการรวมกันของ Pumping Trap และ Steam Trap ซึ่งประกอบด้วยชุดกลไกลูกลอย 2 ชุด ได้แก่:

กลไกลูกลอยของ Pumping Trap
กลไกลูกลอยของ Steam Trap

Pumping Trap ของ Armstrong จึงเป็นอีกหนึ่งโซลูชันสำคัญสำหรับการเพิ่มความปลอดภัยและประสิทธิภาพให้กับระบบ Heat Exchanger ในโรงงานอุตสาหกรรม ที่จะเข้ามาช่วย แก้ปัญหาสภาวะที่น้ำระบายไม่ทัน ในระบบแลกเปลี่ยนความร้อน Heat exchanger

การทำงานของระบบระบาย Condensate ใน Heat Exchanger ด้วย Pumping Trap

1. การทำงานในสภาวะปกติ

ภายใต้สภาวะการทำงานปกติของระบบ Heat Exchanger ที่แรงดันย้อนกลับ (Back Pressure) ไม่สูงมาก Condensate ที่เกิดขึ้นจากกระบวนการแลกเปลี่ยนความร้อนจะถูกระบายออกจากระบบโดยตรงผ่าน Steam Trap ได้อย่างราบรื่นและต่อเนื่อง ซึ่งช่วยให้ระบบสามารถรักษาประสิทธิภาพในการแลกเปลี่ยนความร้อนได้ตามที่ออกแบบไว้

2. การทำงานในกรณีที่เกิด Back Pressure สูงผิดปกติ

อย่างไรก็ตาม ในบางสถานการณ์ อาจมีปัจจัยที่ทำให้ค่า Back Pressure เพิ่มสูงขึ้น หรือแรงดันของระบบโดยรวมลดต่ำลง เช่น การหรี่ Control Valve มากเกินไป หรือการเกิดความผิดปกติของ Steam Trap ส่งผลให้ Condensate ไม่สามารถระบายออกได้อย่างมีประสิทธิภาพ ซึ่งหากปล่อยให้เกิดขึ้นต่อเนื่อง อาจนำไปสู่ปัญหาการสะสมของ Condensate ภายใน Heat Exchanger ส่งผลให้ระบบแลกเปลี่ยนความร้อนทำงานผิดปกติ หรือเกิดความเสียหายกับอุปกรณ์

3. การทำงานของ Pumping Trap ในการแก้ไขปัญหา

เพื่อลดความเสี่ยงดังกล่าว ระบบจึงติดตั้ง Pumping Trap ซึ่งเป็นอุปกรณ์ที่ทำหน้าที่เสมือนปั๊มช่วยระบาย Condensate ออกจากระบบในกรณีที่แรงดันภายในไม่เอื้อต่อการระบายผ่าน Steam Trap แบบปกติ โดยภายใน Pumping Trap จะมีกลไกลูกลอย (Float Mechanism) ที่ทำหน้าที่ตรวจจับระดับของ Condensate เมื่อระดับน้ำสูงถึงจุดที่กำหนด กลไกดังกล่าวจะเริ่มต้นการทำงานของระบบปั๊ม เพื่อดัน Condensate ออกจาก Heat Exchanger ไปยังท่อระบายน้ำ

ด้วยกลไกนี้ ทำให้การระบาย Condensate สามารถเกิดขึ้นได้อย่างต่อเนื่อง แม้ในกรณีที่แรงดันของระบบมีการเปลี่ยนแปลงหรือค่า Back Pressure เพิ่มสูงขึ้น ส่งผลให้ระบบแลกเปลี่ยนความร้อนมีความเสถียรและคงประสิทธิภาพการทำงานได้อย่างต่อเนื่อง

การปกป้องสิ่งแวดล้อมขั้นสูง – คือวิถีแห่ง ZETRIX !

ผู้เขียน: Michael Vullhorst (ผู้จัดการห้องปฏิบัติการ ARI-Armaturen)

ทั้ง TA-Luft [1] และ DIN EN ISO 15848-1 [2] [3] ต่างมีเป้าหมายเพื่อลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจกที่เป็นอันตรายต่อสิ่งแวดล้อมและสุขภาพของมนุษย์ TA-Luft เป็นระเบียบควบคุมมลพิษทางอากาศของเยอรมนี ซึ่งจะระบุข้อกาหนดทางเทคนิคที่มีผลผูกพันกับการติดตั้งแบบจำแนกประเภทตามพระราชบัญญัติควบคุมมลพิษทางอากาศของรัฐบาลกลางฉบับที่ 4
EN ISO 15848-1 [2] [3] เป็นมาตรฐานสากลที่ผู้ใช้จะได้รับเกณฑ์การประเมินสำหรับการจำแนกประเภทวาล์ว (ทั้งอุปกรณ์แยกและอุปกรณ์ควบคุม) เพื่อให้สามารถเปรียบเทียบแบรนด์หรือการออกแบบที่แตกต่างกันได้ อย่างไรก็ตาม การปฏิบัติตามข้อกำหนดของ TA-Luft ถือเป็นข้อพิสูจน์เรื่องคุณภาพของระบบซีล – ซึ่งไม่ใช่แค่ในเยอรมนี แต่ในประเทศอื่น ๆ ด้วยเช่นกัน – รวมถึง EN ISO 15848-1 [2] [3] กำลังมีบทบาทสำคัญมากยิ่งขึ้นในอุตสาหกรรมเคมี ปิโตรเคมี และกระบวนการการผลิต

มาตรฐานการทดสอบ

มาตราที่ 5.2.6.4 “Shut-off devices” ของ TA-Luft [1] หมายถึง metal bellow ที่มี packing gland ปลายหรือระบบซีลที่ให้ผลใกล้เคียงกับเทคโนโลยีซีลแกนเพลาล่าสุดสำหรับอุปกรณ์แยกและอุปกรณ์ควบคุม bellow ที่มีราคาแพงมักจะเป็นตัวเลือกที่ดีกว่าด้วยเหตุผลทางเทคนิค อย่างไรก็ตาม packing gland ที่ได้รับการพิสูจน์แล้วยังคงเป็นตัวเลือกสำหรับซีลก้านวาล์วเสมอ ระบบซีล “ที่ให้ผลใกล้เคียงกัน” หมายถึงระบบที่สามารถรักษาอัตราการรั่วไหลจำเพาะของอุณหภูมิในระหว่างขั้นตอนการพิสูจน์ตาม VDI Guideline VDI 2440 [4] ได้

การเตรียมพิสูจน์ตาม VDI 3.1.3.3 สำหรับตัวอย่างการทดสอบ เปรียบเสมือนตัวแทนของระบบซีลที่อุณหภูมิ ความดัน และการเคลื่อนไหวของก้านและเพลาวาล์วที่สอดคล้องกับสภาพการทำงานจริง ความสมดุลของระบบซีลจะถือเป็นการสาธิตให้เห็นว่าอัตราการรั่วไหลที่ 10-4mbar*l/(sec*m) หรือ 10-2 mbar*l/(sec*m) ถูกรักษาไว้ที่อุณหภูมิ <250°C หรือ >=250°C ตามลำดับ

EN ISO 15848-1 [2] [3] ได้ระบุเงื่อนไขการทดสอบและข้อกาหนดให้ละเอียดมากยิ่งขึ้น โดยวาล์วจะถูกจัดกลุ่มตามการปิดสนิทของหน้าวาล์ว-บ่าวาล์ว รวมถึงความทนทาน และอุณหภูมิ ข้อมูลจำเพาะของการทดสอบจะคำนึงถึงข้อกำหนดที่สำคัญของวาล์วแยกและวาล์วควบคุมด้วยรอบกลไกและการเคลื่อนที่ขึ้นที่แตกต่างกัน ซึ่งจะตรงกันข้ามกับ TA-Luft [1] ที่ระบุเกณฑ์การปิดสนิทของซีลตัววาล์วแบบอยู่กับที่ (<=50 ppmv) เพื่อช่วยให้ผู้ใช้สามารถประเมินการปล่อยก๊าซเรือนกระจกที่คาดว่าจะรั่วไหลจากวาล์วโดยรวมได้
คุณสมบัติหรือการจำแนกประเภทของวาล์วต้องได้รับการพิสูจน์ด้วยประเภทของการทดสอบ หากการออกแบบเหมือนกัน ผลลัพธ์ก็สามารถถ่ายโอนไปยังวาล์วประเภทอื่น ๆ ที่ก้านและเพลาวาล์วมีเส้นผ่านศูนย์กลาง (Ø) ระหว่าง 50%-200% ของตัวอย่างการทดสอบ

อัตราการรั่ว ไหลของซีลก้านและเพลาวาล์ว

การเปรียบเทียบตามข้อกำหนด EN ISO 15848-1 [2] [3] และ TA-Luft
อัตราการรั่ว ไหลที่เกิดขึ้นภายใต้เงื่อนไขการทดสอบถือเป็นการชี้ขาดในมาตรฐานเช่นกัน ซึ่งจะมีการระบุการปิดสนิทโดยไม่ขึ้นกับอุณหภูมิทั้งหมด 3 ระดับ Class A หมายถึงความสมดุลสำหรับระบบซีลของวาล์วโรตารี่ (Rotary Valve) ที่มีbellow เป็นต้น สำหรับฉบับปี 2015 ที่มีผลบังคับใช้เดือนพฤศจิกายน ปี 2015 กำหนดให้อัตราการรั่วไหลของ Class A เพิ่มขึ้น ทำให้ใกล้เคียงกับข้อกำหนดของ TA-Luft [1] มากขึ้น

1.) ลดอัตราการรั่วไหลของปริมาณเฉพาะอุณหภูมิห้องด้วยการคูณกับ factor 2∗𝑑𝑖 เพื่อให้สามารถเปรียบเทียบกับ TA-Luft ได้

เพราะนั่นหมายถึงเส้นผ่านศูนย์กลางเฉลี่ยของซีล (di = เส้นผ่านศูนย์กลางภายในของ packing; da = เส้นผ่านศูนย์กลางภายนอกของ packing) ตัวอย่างเช่น เมื่อคูณกับ factor 58×42 packingจะได้ 0.84 ในขณะที่ เกณฑ์ Class A ของ TA-Luft จะเป็น 5.1*10-6 หรือ 5.1*105 mbar*l/sec.

จากตารางจะเห็นได้ว่าความปิดสนิทของ Class A เป็นไปตามเกณฑ์ของ TA-Luft เสมอ ส่วน Class B และ Class C จะต้องตรวจสอบเกณฑ์ตามอุณหภูมิ

วาล์วปีกผีเสื้อแบบ Triple Offset ของ Zetrix ในทางปฏิบัติ – มีคุณสมบัติตรงตามมาตรฐานของ DIN EN ISO 15848- 1:2006-04 [3] และการจำแนกผลลัพธ์ตามข้อกำหนดของ TA-Luft [1]

ตัวอย่างการทดสอบวาล์วปีกผีเสื้อ (วาล์วโรตารี่ที่มีการหมุน 90 องศา) ติดตั้งด้วย graphite packing คุณภาพสูง ไม่มีสปริง สำหรับซีล shaft bushing และ Serrated Seal เป็นซีลอยู่กับที่สำหรับหน้าแปลนล่าง ได้รับการทดสอบและรับรองอุณหภูมิที่แตกต่างกัน 2 ระดับในห้องปฏิบัติการที่ได้รับการรับรองมาตรฐานของ Amtec

ผลลัพธ์ของอุณหภูมิ Class 1 (อุณหภูมิห้องสูงสุด 200 องศาเซลเซียส)

ISO FE AH – CO3 – SSA 0 – t(RT,200°C) – (40/35 bar) – ISO 15848-1 [3] FE Fugitive emissions การปล่อยก๊าซเรือนกระจก
AH Tightness class A, test fluid = helium ความปิดสนิท class A, ของเหลวที่ใช้ในการทดสอบ = ฮีเลียม
CO3 ระดับความทนทาน CO3, รอบกลไก 2500 รอบกับการหมุนเวียนพลังงานความร้อน 4 รอบ โดยอุณหภูมิสูงสุดอยู่ที่ 200°C
SSA 0 จำนวนการปรับซีลก้านวาล์ว = 0
t(RT, 200°C) ระดับอุณหภูมิสูงสุดอยู่ที่ 200°C
(40/35 bar) อัตราแรงดัน ณ อุณหภูมิในการทดสอบ

การจำแนกประเภทผลลัพธ์ตามข้อกำหนด TA-Luft [1] [5]

อัตราการรั่วไหลที่วัดได้ระหว่างการทดสอบน้อยกว่าเกณฑ์ 10-4mbar*l/(sec*m) เสมอเป็นการยืนยันว่าความปิดสนิทของ Class A ผลลัพธ์ของระบบซีลจึงถือว่ามีคุณภาพสูงตามที่ TA-Luft กำหนดภายใต้เงื่อนไขการทดสอบที่อธิบายไว้

ผลลัพธ์ของอุณหภูมิ Class 2 (อุณหภูมิห้องสูงสุด 400 องศาเซลเซียส)

ISO FE BH – CO3 – SSA 0 – t(RT,400°C) – (40/23.6 bar) – ISO 15848-1 [3] FE การปล่อยก๊าซเรือนกระจก
BH ความปิดสนิทระดับ class B, ของเหลวที่ใช้ในการทดสอบ = ฮีเลียม
CO3 ระดับความทนทาน CO3, รอบกลไก 2500 รอบกับการหมุนเวียนพลังงานความร้อน 4 รอบ โดยอุณหภูมิสูงสุดอยู่ที่ 400°C
SSA 0 จำนวนการปรับซีลก้านวาล์ว = 0
t(RT, 400°C) ระดับอุณหภูมิสูงสุดอยู่ที่ 400°C
(40/23.6 bar) อัตราแรงดัน ณ อุณหภูมิในการทดสอบ

การจำแนกประเภทผลลัพธ์ตามข้อกำหนดของ TA-Luft [1] [6]

ตั้งแต่เริ่มต้นจนถึงรอบการหมุนเวียนพลังงานความร้อนที่ 2 และรอบกลไก 500 รอบ อัตราการรั่วไหลที่วัดได้ระหว่างการทดสอบอยู่ในขอบเขตข้อกำหนดของ TA-Luft นั่นก็คือ 10-4mbar*l/(sec*m) ที่อุณหภูมิห้อง และ 10- 2mbar*l/(sec*m) ที่ 400°C เสมอ ระบบซีลจึงถือว่ามีคุณภาพสูงตามข้อกำหนดของ TA-Luft ภายใต้เงื่อนไขการทดสอบที่อธิบายไว้

สรุป

ซีลก้านวาล์วปีกผีเสื้อแบบ Tripple Offset ของ Zetrix ในระดับอุณหภูมิที่ 200°C เป็นไปตามเกณฑ์ของ TA-Luft ภายใต้เงื่อนไขที่อธิบายไว้ใน DIN EN ISO 15848-1 [3] ส่วนที่อุณหภูมิ 400°C ก็เป็นไปตามเกณฑ์ถึงระดับรอบการหมุนเวียนพลังงานความร้อนที่ 2 และรอบกลไก 500 รอบ หรืออีกนัยหนึ่งคือได้รับการพิสูจน์แล้วว่ามีคุณภาพเทียบเท่า Bellow Seal
เนื่องจากการจำแนกประเภทเฉพาะเป็นไปได้ตามมาตรฐาน DIN EN ISO ประสิทธิภาพของวาล์วจึงสามารถจำแนกได้ตามความสามารถในกาลดและการปล่อยก๊าซเรือนกระจกดังตัวอย่างในการทดสอบนี้ การออกแบบหรือตัวแปรการทำงานที่แตกต่างกันจึงสามารถนำมาเปรียบเทียบได้โดยตรง
การผลิตและการติดตั้งวาล์วนำมาซึ่งความท้าทายและข้อกำหนดสำคัญจำนวนมาก ทั้งนี้ก็เพื่อให้มั่นใจว่าสอดคล้องกับระเบียบทางเทคนิคของทั้งสองมาตรฐาน อัตราการรั่วไหลที่ได้รับการกำหนดไว้แล้วสามารถบรรลุผลได้ด้วยการสังเกตขีดจำกัด โดยคำนึงถึงพื้นผิวของก้านวาล์วกับ gland hole และการใช้ bearing คุณภาพสูงที่มีประเก็นรับแรงตึงที่แม่นยำ

การทดสอบเสมือนใช้งานจริง

วาล์วปีกผีเสื้อแบบ Tripple Offset ของ Zetrix ที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 350 มม. ผ่านการทดสอบความทนทานเป็นเวลา 3 เดือนจากน้ำมันถ่ายเทความร้อนสังเคราะห์ (Synthetic Thermal Oil)ที่ศูนย์ทดสอบภายในบริษัท รอบการหมุนเวียนพลังงานความร้อน 11 รอบและรอบกลไก 10,000 รอบที่อุณหภูมิระหว่าง 100°C ถึง 350°C ที่แรงดันของเหลวประมาณ 10 bar การรั่วไหลใด ๆ ที่ซีลก้านวาล์วจะถูกระบายและรวบรวมด้วย Lantern Ring ใต้หน้าแปลนของ Packing Box ซึ่งไม่มีการรั่วไหลใด ๆ เกิดขึ้นในระหว่างการทดสอบ คุณภาพของซีลก้านวาล์วที่อธิบายไว้ในที่นี้จึงได้รับการพิสูจน์แล้วภายใต้สภาวะการทำงานสมจริง – ซึ่งเป็นการยืนยันเพิ่มเติมถึงผลลัพธ์ที่ได้ในห้องปฏิบัติการ

บรรณานุกรม[1] TA-Luft, First General Administrative Regulation Pertaining to the Federal Immission Control Act (Technical Instructions on Air Quality Control – TA Luft) of 24 July 2002.[2] DIN EN ISO 15848-1, Industrial valves – Measurement, test and qualification procedures for fugitive emissions – Part 1: Classification system and qualification procedures for type testing of valves (ISO 15848-1:2015); German version EN ISO 15848-1:2015.[3] DIN EN ISO 15848-1, Industrial valves – Measurement, test and qualification procedures for fugitive emissions – Part 1: Classification system and qualification procedures for type testing of valves (ISO 15848-1:2006); German version EN ISO 15848-1:2006.[4] VDI 2440, Emission control – Mineral oil refineries – November 2000.[5] Amtec, Test Report-302 586 2/-, 2014.[6] Amtec, Test Report-302 586 4/-, 2015.

List of figures
Fig. 1: Amtec test report no. 302 586 2/- Supplement 16 – Testing procedure and results EN 15848-1 [3] [5] ………………………… 2
Fig. 2: Zetrix triple offset butterfly valve with high-grade sealing systems …………………………………………………………………………………………………. 2
Fig. 3: Amtec test report no. 302 586 2/- Supplement 15 – Testing procedure and results EN 15848-1 [3] [5] ………………………… 3
Fig. 4: Amtec test report no. 302 586 4/- Supplement 9 – Testing procedure and results EN 15848-1 [3] [6]……………………………. 3
Fig. 5: Amtec test report no. 302 586 4/- Supplement 9 – Testing procedure and results EN 15848-1 [1] [6]……………………………..3

KVN self-cleaning effect

โครงสร้างของ Plug, Globe และ Bellow seated valve

– ตามโครงสร้างของวาล์วเหล่านี้ ชิ้นส่วนของ sealing seat นั้นจะสัมผัสกับสารทั้งหมด เมื่อวาล์วเปิด
– อนุภาคที่ปนอยู่กับสารนั้น มีโอกาสติดกับ seat ได้ง่ายมากและจะสร้างฟิล์มบางๆขึ้นบริเวณผิวของ seat
– เมื่อมีการปิดวาล์ว ชั้นฟิล์มของอนุภาคนั้นจะถูกกดทับไปที่ seat โดย piston และเมื่อชั้นฟิล์มก่อตัวหนาขึ้นที่บริเวณ seat จะทำให้วาล์วเกิดการรั่วได้
– อายุการใช้งานของวาล์วประเภทนี้ จะไม่นานนักและจะขึ้นอยู่กับการใช้งาน

โครงสร้างของ KLINGER KVN piston valve

– เนื่องจากการออกแบบที่มี piston, lantern และ seal ring ทำให้ชิ้นส่วนของ valve rings จะไม่สัมผัสกับสารทั้งหมด เมื่อเปิดวาล์ว
– อนุภาคที่อยู่ในสารนั้นจะมีโอกาสติดอยู่เพียงบริเวณผิวด้านในของ valve rings
– เมื่อปิด KVN piston valve ส่วนของ piston จะเคลื่อนที่ผ่าน วาล์ว และ lantern อนุภาคที่ติดอยู่บริเวณผิวด้านในของ valve rings นั้นจะถูกผลักกลับเข้าไปในท่อ ทำให้จะไม่มีโอกาสที่อนุภาคจะเข้าไปยังบริเวณของการ sealing หรือเรียกได้ว่า self-cleaning effect
– อายุการใช้งานของวาล์วนั้นจะยาวนานขึ้นเนื่องจาก self-cleaning effect ที่ทำการกำจัดอนุภาคไม่ให้มาเกาะติดบริเวณ sealing