ทำไมในโรงงานชอบมีการควบคุมระดับของเหลว (LEVEL CONTROL) ให้นิ่งในกระบวนการผลิต และการกำหนด HLL, NLL, LLL นั้นสำคัญไฉน?

โดย วิรุฬห์ ตัณฑะพานิชกุล

HIGHLIGHTS

  • Level Control ในโรงงาน ไม่ได้มีไว้แค่ ป้องกัน pump ที่ต่อจาก drum ไม่ให้เสียหาย
  • Level มีไว้เพื่อการควบคุมกระบวนการให้อยู่ที่สภาวะ Material Balance เข้าเท่ากับออก หรือ Steady State
  • ระดับของเหลว HLL, NLL, LLL ใน P&ID และ Datasheet มีความหมายสำคัญในการออกแบบโรงงาน

ถ้าคุณลองเอากระบวนการผลิตของคุณมาดู เคยสงสัยไหมครับว่า ทำไมแทบทุกที่ถึงต้องมีการควบคุม level ให้นิ่ง เช่น ส่วนล่างหอกลั่น reflux drum หรือแม้แต่ตาม liquid knock-out drum หรือ drain drum ต่างๆ

1. วิศวกรบางคนจะเข้าใจว่าเราต้องการคุม level เพื่อให้ pump ที่ต่อจาก drum มีแรงดัน static head กดจากความสูงของเหลวที่อยู่เหนือปั๊มเพียงพอตลอดเวลาเพี่อป้องกัน cavitation ซึ่งก็ไม่ผิด แต่หลายๆครั้ง แม้ไม่มี pump เราก็ยังค้องควบคุม level ให้นิ่งอยู่ ยกตัวอย่างเช่น วาล์วป้อนสารเข้าถัง หรือวาล์วสำหรับ drain condensate จาก condensate pot หรือ heat exchanger ที่ใช้ level มาควบคุมการเปิดวาล์วอีกที ทำไมล่ะ?

2. ก็เพราะการคุม level ให้นิ่ง มีหน้าที่สำคัญมากอีกอย่างนึงไง!! คือการทำให้กระบวนการผลิตเราสามารถควบคุม material balance ให้สารไหลเข้า = สารไหลออกได้ตลอดเวลา นั่นหมายความว่า เราจะไม่มีการล้นของถังเนื่องจากเข้ามากกว่าออก หรือถังแห้งเพราะออกมากกว่าเข้า
ในตำราเรียนเรื่อง material balance มักจะไม่บอกว่าเราจะคุม material balance ในโรงงานจริงได้อย่างไร แต่วิศวกรตัวจริงต้องมองความเชื่อมโยงตำรากับชีวิตจริงได้!!

3. Level มี 3 ระดับที่ต้องกำหนดใน P&ID และ drum datasheet คือ HLL, NLL, LLL
HLL – High Liquid Level
NLL – Normal Liquid Level
LLL – Low Liquid Level

แล้วแต่ละอันสำคัญยังไงล่ะ?

HLL – ใช้คำนวณว่าจะมีเวลาอย่างน้อยเท่าใดเมื่อระดับขึ้นสูงเกินค่า HLL ไป ที่จะทำให้เกิดการล้น (Overfill) หรือผลกระทบรุนแรง (Upset) ในอุปกรณ์นั้นๆ และใช้คำนวณตอนที่ต้องมีการปั๊มของเข้าถังเก็บ ต้องคิดระดับถังเก็บนั้นที่ HLL เพื่อได้ค่าออกแบบ discharge pressure ที่ต้องการของปั๊มที่ conservative ที่สุด

NLL – ไม่ได้มีความหมายในการออกแบบสักเท่าใด ขอแค่อยู่ระหว่าง HLL กับ LLL ไม่ใกล้ฝั่งใดฝั่งนึงมากจนเกินไป ส่วนใหญ่ level ค่านี้จะใช้เป็นตัวกำหนด set point ในการควบคุมระดับโดยเฉพาะในการทำงานแบบ automatic control

LLL – ใช้คำนวณ Net Positive Suction Head (NPSH), available ที่ด้านดูดของปั๊ม หรือใช้คำนวณระดับของเหลวต่ำสุดที่ส่วนล่างหอกลั่นสำหรับ Thermosyphon Reboiler เพราะจะให้ค่าที่ conservative ที่สุด

(HLL – LLL) – บริษัท Technology Licensor มืออาชีพ จะใช้ปริมาตรของเหลวที่อยู่ระหว่าง (HLL – LLL) ในการคำนวณ Hold Up Time ใน drum เช่น 3-5 นาทีเป็นต้น อย่าไปเผลอใช้ปริมาตรจนถึงก้น Drum ในการคำนวณ เพราะจะทำอาจดูไม่มืออาชีพในการออกแบบได้ครับ

ABOUT THE AUTHOR

วิรุฬห์ ตัณฑะพานิชกุล

ที่ปรึกษาสมาคม TIChE

Publications