โดย Nattapong Pongboot

---

HIGHLIGHTS

• ในกรณีที่มีการติดตั้งอุปกรณ์ใหม่เข้าไปในระบบเดิม วิศวกรสามารถตรวจสอบ Hydraulic Availability ได้ง่ายๆ โดยใช้เพียงแค่ข้อมูลด้านการผลิตของโรงงานและสมการการไหลพื้นฐาน

---

การควบคุมอัตราการไหล (Flow Rate) และ Control Valve

โดยทั่วๆไปอัตราการไหลในโรงงานจะถูกควบคุมโดย Control Valve ดังแสดงในภาพที่ 1 ซึ่ง%Travel ของ Control Valve ควรจะอยู่ระหว่าง 20-80% เพื่อให้มั่นใจได้ว่า Control Valve สามารถทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพ

หลักการทำงานง่ายๆคือ ถ้าระบบมีความดันตกคร่อม (pressure drop) ที่เพิ่มขึ้น เช่น ท่อเกิดสนิมหรือมีสิ่งอุดตันจนทำให้พื้นที่หน้าตัดการไหลลดลง จะทำให้ Control Valve เปิดเพิ่ม %Travel เพื่อชดเชยกับความดันตกคร่อมของระบบที่เพิ่มขึ้น เพื่อให้ค่าอัตราการไหลมีค่าเท่ากับเป้าหมายคือค่า Set Point ของ Flow Controller (FC) ในภาพที่ 1 ในทางตรงกันข้าม Control Valve จะหรี่ในกรณีที่ระบบมีความดันตกคร่อมที่ลดลง เช่น ท่อเกิดการสึกกร่อนจนทำให้พื้นที่หน้าตัดการไหลเพิ่มขึ้น เพื่อให้ได้อัตราการไหลเท่าเดิม

วิธีการตรวจสอบ Hydraulic Availability อย่างง่ายๆ

ถ้าเราต้องติดตั้งอุปกรณ์ใหม่ เช่น เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน (Heat Exchanger) หรือตัวกรอง (Filter) เพิ่มเข้าไปในระบบเดิมล่ะ แน่นอนว่าความดันตกคร่อมของระบบจะต้องเพิ่มขึ้นและทำให้ Control Valve เดิมต้องเปิดเพิ่มขึ้นเพื่อชดเชย แต่เราจะมีวิธีการตรวจสอบอย่างไร ว่าระบบเดิมของเรายังทำงานได้ตามปกติ ผู้เขียนมีวิธีการง่ายๆที่ทดลองใช้จริงกับหลายโครงการมาแล้วดังนี้

ให้ทำการทดสอบระบบ ณ อัตราการไหลที่ต้องการ (Q_revamp) แล้วทำการบันทึกค่า %Travel_base ของ Control Valve ไว้ โดยวิศวกรโรงงานสามารถนำค่า %Travel ไปหาค่าสัมประสิทธ์ของ Control Valve หรือ C_v,base ได้จากเอกสารของผู้ผลิต เช่น Catalog 12 ของ Fisher ดังแสดงในภาพที่ 2

2. หาค่าความดันตกคร่อม Control Valve ∆P_base หรือ จากสมการด้านล่าง

โดย

Q_revamp คือ อัตราการไหลณจุดที่ทำการทดสอบ ซึ่งควรจะเป็นจุดเดียวกับที่ออกแบบ

S.G. คือ ค่าความถ่วงจำเพาะ (Specific Gravity) ของของเหลว

3. เมื่อได้ ∆P_base จากข้อที่ 2 แล้ว ให้นำค่าความดันตกคร่อมที่ใช้ในการออกแบบอุปกรณ์ใหม่ ∆P_{new equipment} เช่น 1.5 bar ไปหักจาก ∆P_base เดิมตามสมการด้านล่าง เพื่อให้ได้ค่าความดันคร่อม Control Valve ณ จุดออกแบบใหม่ (∆P_revamp )

∆P_revamp = ∆P_base –  ∆P_{new equipment} 

4. คำนวณหาค่าสัมประสิทธิ์ของ Control Valve ณ จุดออกแบบใหม่ (C_v,revamp ) ดังสมการด้านล่าง

5. นำค่า C_v,revamp ไปหาค่า %Travel ณ จุดออกแบบใหม่ดังแสดงในรูปที่ 2 โดย %Travel_revamp ไม่ควรมีค่าสูงกว่า 80%

ข้อดีของวิธีนี้คือวิศวกรไม่ต้องเสียเวลาไปกับการรวบรวมเอกสาร เช่น Isometric Drawing หรือ Pump Curve และการคำนวณที่ซับซ้อน ซึ่งอาจจะใช้เวลานาน และยังช่วยลดข้อผิดพลาดจากการใช้การคำนวณทางทฤษฎีเพียงอย่างเดียวได้อีกด้วย

ทางผู้เขียนยังมีเทคนิคดีๆที่ลดเวลาการคำนวณและออกแบบระบบการไหลจากวิธีการทั่วๆไปได้หลายเท่า ผู้อ่านสามารถติดตามผลงานของผู้เขียนเพิ่มเติมได้ในวารสาร Chemical Engineering Magazine ฉบับเดือนธันวาคม 2021 ที่กำลังจะมาถึงนี้ครับ

---

ABOUT THE AUTHOR

Nattapong Pongboot

ปัจจุบันเป็นที่ปรึกษาอิสระ ผู้เขียนมีประสบการณ์กว่า 10 ปี ในอุตสาหกรรมการกลั่นน้ำมันและปิโตรเคมี กับบริษัทชั้นน้ำทั้งในไทยและต่างประเทศ และยังเป็นวิทยากรให้กับ http://www.chemengedu.com/