ภาคอุตสาหกรรมเมทานอล หัวข้อประจำสัปดาห์ สาเหตุที่ทำให้เครื่องอัดแบบเซนทริฟิวกัลเกิดปัญหาการสั่นสะเทือน 8.08–08.15 พ.ย. 2016

โดยปกติแล้วเกิดจากปริมาณการใช้งานที่ไม่เพียงพอ การเพิ่มปริมาณการไหลย้อนกลับจะช่วยลดปัญหาการสั่นพ้องได้

ตัวกรองที่ปากเข้าของเครื่องอัดอากาศอุดตัน ปริมาณอากาศที่เข้ามาน้อยเกินไปหรือความดันต่ำเกินไป นอกจากนี้ มวลโมเลกุลของอากาศที่เข้ามาอาจน้อยเกินไป หรืออุณหภูมิของอากาศที่เข้ามาสูงเกินไปด้วย ค่าความเร็วรอบของเครื่องยนต์ต่ำ ทำให้ตัวควบคุมการป้องกันภาวะสตรอบไม่สามารถทำงานได้อย่างปกติ ความผิดพลาดของวาล์วป้องกันการสะดุดของกระแสอากาศ คอมเพรสเซอร์มีคราบสกปรก หรือชิ้นส่วนของคอมเพรสเซอร์เสียหาย ความเร็วในการหมุนของเครื่องยนต์ไม่สม่ำเสมอ โดยเมื่อเริ่มทำงาน แรงดันไฟฟ้าจะเพิ่มขึ้นเร็วเกินไป และเมื่อหยุดทำงานเพื่อลดภาระ ความเร็วในการห

สาเหตุของปัญหาการสั่นสะเทือน วิธีแก้ไข ความดันที่จุดรับอากาศต่ำ ปรับเพิ่มความดันที่จุดรับอากาศ ตะแกรงกรองที่จุดรับอากาศอุดตัน หยุดเครื่องแล้วทำความสะอาดตะแกรงกรอง วาล์วที่จุดออกอากาศปิดอยู่ เปิดวาล์วที่จุดออกอากาศ ความดันที่จุดออกอากาศสูง เพิ่มความดันที่จุดออกอากาศให้ต่ำลง ท่อส่งอากาศแตก รีบอุดรอยรั่วหรือหยุดเครื่อง

ปริมาณการหมุนเวียนต่ำ ควรเพิ่มขนาดของทางลัดสำหรับไฮโดรเจนในการหมุนเวีย

1\ เครื่องอัดอากาศแบบหมุนเกิดปรากฏการณ์สตรอบ เนื่องจากปริมาณอากาศที่ไหลเข้ามาลดลงจนถึงค่าขั้นต่ำที่เครื่องอัดอากาศสามารถรับได้ ทั้งในแง่ของทฤษฎีและการปฏิบัติก็สามารถพิสูจน์ได้ว่า ปัจจัยต่างๆ ดังต่อไปนี้ล้วนสามารถทำให้จุดทำงานของเครื่องอัดอยู่ในช่วงที่เกิดปรากฏการณ์สั่นสะเทือนได้ และล้วนเป็นสาเหตุที่ทำให้เกิดปรากฏการณ์สั่นสะเทือนนี้ทั้งสิ้น ก) ความดันในระบบท่อส่งเพิ่มขึ้น ซึ่งเกิดจากการระบายอากาศที่ไม่สะดวก ส่งผลให้จุดออกถูกอุดตันและเกิดปัญหาการสั่นสะเทือน ； ข) ช่องเปิดของวาล์วสำหรับการระบายออกหรือวาล์วสำหรับการรับเข้ามามีขนาดไม่เพียงพอ ทำให้เกิดการจำกัดอัตราการไหล ส่งผลให้อัตราการไหลลดลง ； ค) ความเร็วในการหมุนของเครื่องอัดแบบสกรูลดลงอย่างกะทันหัน ส่งผลให้ปริมาณการไหลลดลง และความดันที่จุดออกก็ลดลงอย่างรวดเร็ว ซึ่งอาจทำให้เกิดปรากฏการณ์ “สตรอบ” ได้ ； ด) ความดันอากาศที่เข้ามาลดลง เนื่องจากตัวกรองที่ปลายทางการรับอากาศอุดตัน หรือค่าแรงดันอากาศเชิงลบสูงเกินไป ซึ่งก็เท่ากับว่ามีแรงต้านในระบบท่อสูงขึ้น ； e) เมื่ออุณหภูมิของอากาศที่เข้ามาสูงขึ้น ความหนาแน่นของก๊าซจะลดลง ส่งผลให้เส้นแสดงจุดที่เครื่องอัดอากาศทำงานได้อย่างมั่นคงเคลื่อนที่ไปทางด้านขวาล่าง ทำให้พื้นที่ที่เครื่องอัดอากาศสามารถทำงานได้อย่างมั่นคงลดลง ； f) มวลโมเลกุลของก๊าซลดลงอย่างเห็นได้ชัด ； g) ค่าแรงดันที่จุดออกของเครื่องอัดแบบหมุนเวียนถูกตั้งไว้ที่ขอบของโซนการเกิดปรากฏการณ์สั่นสะเทือน ； h) ปัญหาด้านการออกแบบของเครื่องอัดเอง โดยมุมการตัดของแผ่นขยายแรงดันมีค่าสูงเกินไป หน้าที่หลักของแผ่นขยายแรงดันคือการเปลี่ยนความเร็วของก๊าซที่ออกมาจากใบพัดให้กลายเป็นพลังงานแรงดันสถิตที่ต้องการ หากมีการเปลี่ยนแปลงของแผ่นขยายแรงดัน ก็จะทำให้มีความต้องการการไหลของอากาศในเครื่องอัดสูงเกินไป หากไม่สามารถปรับความต้องการการไหลให้เหมาะสมได้ ก็จะนำไปสู่ปัญหาการสั่นสะเทือนของเครื่องอัดอย่างแน่นอน 2\ มาตรการในการหลีกเลี่ยงและขจัดปัญหาการเกิดอาการสั่นสะเทือนของเครื่องอัดอากาศแบบหมุน เนื่องจากเครื่องอัดอากาศแบบหมุนมีลักษณะที่อาจเกิดอาการสั่นสะเทือนได้ บริษัทผู้ผลิตจึงออกแบบระบบป้องกันอาการสั่นสะเทือนขึ้นมา โดยระบบนี้จะทำหน้าที่เข้ามาช่วยป้องกันเมื่อเครื่องเกิดอาการสั่นสะเทือนขึ้นมา การตั้งค่าโดยละเอียดคือการเปรียบเทียบค่าความดันที่ออกมากับค่าความดันของระบบ หากในช่วงเวลาอันสั้นนั้น ค่าความดันเปลี่ยนแปลงไปมากกว่าค่าที่กำหนดไว้ ระบบก็จะเริ่มทำงานเพื่อป้องกันไม่ให้เกิดปรากฏการณ์แอร์สตรอบขึ้น ในเวลานั้น วาล์วควบคุมการปล่อยอากาศ (วาล์วควบคุมการไหลย้อนกลับ) และวาล์วควบคุมทางเข้าจะเปิดพร้อมกัน เพื่อขจัดปัญหาการสั่นสะเทือนของกระแสอากาศ (ดังที่แสดงในรูปที่ 5) จากนั้นปรับวาล์วทางเข้าและทางออก ปิดวาล์วควบคุมการไหลย้อนกลับและวาล์วปรับทางเข้า พร้อมปรับโดยอัตโนมัติเพื่อให้ระบบกลับสู่ค่าความดันปกติ

ปัจจัยใดบ้างที่ก่อให้เกิดปรากฏการณ์สตรอบในเครื่องอัดแบบเซนทริฟิวกัล? หากเครื่องอัดแบบสกรูเกิดปรากฏการณ์สตรอบ จะแก้ไขได้อย่างไร? คำตอบ: สาเหตุที่ทำให้เกิดปรากฏการณ์สั่นพ้องในระหว่างการทำงานจริงมีดังนี้: 1) อัตราการไหลของก๊าซน้อยเกินไป จนเข้าสู่บริเวณที่เกิดปรากฏการณ์สั่นพ้อง 2) ความดันที่ปลายท่อไอน้ำสูงเกินไป จนเข้าสู่โซนการเกิดภาวะสั่นพ้อง 3) การปฏิบัติงานที่ไม่เหมาะสมทำให้เกิดภาวะสั่นพ้อง 4) ชิ้นส่วนเครื่องจักรเสียหาย ทำให้เกิดปรากฏการณ์สตรอบบิ้ง 5) นอกจากนี้: อัตราการหมุนที่ลดลงอย่างกะทันหัน ความเปลี่ยนแปลงอย่างมากของอุณหภูมิและความหนาแน่นของสื่อที่ถูกบีบอัด รวมถึงความดันอากาศที่ต่ำเกินไป ก็สามารถก่อให้เกิดปรากฏการณ์สั่นสะเทือนได้เช่นกัน เมื่อเกิดปรากฏการณ์สตรอบบิ้งขึ้น ควรเพิ่มอัตราการไหลของก๊าซทันที (โดยการเปิดวาล์วระบายก๊าซที่ทางออก หรือวาล์วบังคับการไหลระหว่างทางเข้ากับทางออก เพื่อลดความดันที่ทางออก) เพื่อขจัดอันตรายที่เกิดขึ้น จากนั้นควรหาสาเหตุที่ทำให้เกิดสตรอบบิ้ง และหาวิธีแก้ไข ตรวจสอบว่าเครื่องจักรมีความเสียหายหรือไม่ ก่อนจะกลับมาใช้งานตามปกติ หากกระบวนการต้องการรักษาความดันไว้ ก็ควรเพิ่มความเร็วในการหมุนของเครื่องจักรเล็กน้อย เพื่อให้ความดันที่ทางออกกลับมาอยู่ในระดับเดิม

ปัญหาด้านกระบวนการผลิต: 1. ความดันที่เข้ามานั้นต่ำเกินไป เนื่องจากสภาพการทำงานของระบบมีความผันผวนมาก โดยเฉพาะความดัน ซึ่งจุดเกิดการสั่นสะเทือนนั้นได้รับผลกระทบโดยตรงจากความแตกต่างของความดันในหลอดวัดอัตราการไหลของสารที่เข้ามา เมื่อความดันที่เข้ามาลดลงอย่างรวดเร็ว ระบบคอมเพรสเซอร์ยังไม่ถึงจุดที่จะเกิดการสั่นสะเทือน แต่ความแตกต่างของความดันที่สูงมากก็ทำให้จุดเกิดการสั่นสะเทือนเคลื่อนที่ข้ามเส้นแบ่งที่กำหนดไว้ และเข้าสู่โซนที่เกิดการสั่นสะเทือน ส่งผลให้เกิดการสั่นสะเทือนขึ้น สาเหตุมีได้แก่ คอมเพรสเซอร์ในระบบเดิมหยุดทำงาน, วาล์วควบคุมอัตโนมัติเกิดข้อผิดพลาดจนปิดลง, แรงต้านของของเหลวในตัวแยก, ตัวกรองที่ใช้กรองของเหลวพัง, วาล์วความปลอดภัยทำงาน หรือท่อของอุปกรณ์แตก เป็นต้น 2. ความดันในระบบหลังเครื่องอัดสูงเกินไป เนื่องจากการสะสมของความดันหรือความแตกต่างของความดัน รวมถึงปัญหาของวาล์วระบายอากาศในระบบสังเคราะห์ อุปสรรคทางของเหลวในเครื่องแยกเมทานอล และปัญหาการสะสมของน้ำแข็งในหอระบายความร้อนเมทานอล เป็นต้น

3. การควบคุมอัตราการเปิด-ปิดของวาล์วด้วยมือเร็วเกินไป โดยเฉพาะวาล์วที่ใช้ควบคุมปริมาณอากาศและความดัน ซึ่งจะส่งผลกระทบอย่างชัดเจน

4. การเพิ่ม/ลดโหลดเร็วเกินไป

ปัญหาด้านระบบควบคุม: 1. ระยะห่างระหว่างเส้นป้องกันการเกิดภาวะสั่นสะเทือนกับเส้นที่บ่งบอกภาวะสั่นสะเทือนนั้นใกล้เกินไป โดยเฉพาะในเครื่องอัดแบบเซนทริฟิวกัลที่มีความผันผวนของระบบ ควรเพิ่มระยะห่างระหว่างเส้นเหล่านี้ให้มากขึ้น 2. ช่วงท่อตรงของเครื่องวัดอัตราการไหลไม่เป็นไปตามมาตรฐาน โดยเฉพาะบริเวณตัวกรองที่ปลายทางเข้า และจุดต่อสามทาง แม้จะมีความผันผวนของแรงดันเพียงเล็กน้อย ก็สามารถทำให้ค่าอัตราการไหลที่แสดงออกมาผิดเพี้ยนได้
3. ความแม่นยำของตัวต้านทานความร้อนและเครื่องส่งสัญญาณแรงดันมีความคลาดเคลื่อนมาก หรือเกิดความเสียหาย
4. วาล์วควบคุมที่ปลายทางเข้าเกิดความเสียหาย
5. พารามิเตอร์ PID ที่ใช้ในการควบคุมวาล์วต่างๆ ไม่เหมาะสม ส่งผลให้การเปลี่ยนแปลงของพารามิเตอร์เกิดขึ้นเร็วเกินไป ช้าเกินไป หรือรุนแรงเกินไป เช่น วาล์วควบคุมอัตราการไหลของคาร์บอน

ปัญหาเกี่ยวกับวาล์ว:
1. วาล์วป้องกันการเกิดภาวะสั่นสะเทือนด้วยแรงดันอากาศ มีปัญหาเรื่องแหล่งอากาศที่ไม่สม่ำเสมอ มีสิ่งอุดตัน หรือมีการรั่วไหล ส่งผลให้วาล์วเปิดโดยอัตโนมัติ
2. วาล์วไฟฟ้าสองทางห้าทางที่ใช้ควบคุมวาล์วเกิดความเสียหาย หรือระบบควบคุมด้วยไฟฟ้ามีปัญหา
3. ตัววาล์วเองเกิดความเสียหาย

ปัญหาเกี่ยวกับอุปกรณ์:
การออกแบบช่องทางการไหลของใบพัดในอุปกรณ์แคบเกินไป หรือการออกแบบอุปกรณ์ขยายแรงดันไม่เหมาะสม

อุณหภูมิอากาศที่เข้ามาต่ำเกินไป ทำให้มวลโมเลกุลเฉลี่ยของอากาศสูงเกินไป

ปริมาณไฮโดรเจนที่เข้ามาลดลง ทำให้ความดันที่จุดเข้ามาลดลงด้วย เปิดวาล์วป้องกันการสั่นพ้องให้กว้างขึ้น。

ปัจจัย: 1. อัตราส่วน H/C ไม่สมดุล 2. วาล์วป้องกันการเกิดภาวะสตรอบล้มเหลว 3. แรงดันที่ปลายทางสูงเกินไป วิธีแก้ไข: 1. ลดความเร็วรอบ 2. เปิดวาล์วป้องกันการเกิดภาวะสตรอบให้กว้างขึ้น

ปริมาณการไหลเข้าต่ำ แรงดันการไหลออกสูง ล้วนเป็นสัญญาณของภาวะสั่นพ้อง