“ไอน้ำ” ถูกใช้เป็นแหล่งให้ความร้อนในอุตสาหกรรมหลายๆ ประเภท โดยที่ไอน้ำมีคุณสมบัติหลายประการ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในด้านความสามารถในการให้พลังงานความร้อนในปริมาณมากอย่างรวดเร็ว โดยอุณหภูมิคงที่ในขณะที่จ่ายไอน้ำมาตามท่อส่งไอน้ำจะมีน้ำคอนเดนเสทเกิดขึ้นปะปนกับไอน้ำได้เนื่องจากการสูญเสียพลังงานความร้อนของท่อส่งไอน้ำ ซึ่งน้ำคอนเดนเสทนี้ถ้าไม่ถูกกำจัดออกจะก่อปัญหาให้กับอุปกรณ์ที่ใช้ไอน้ำ ด้วยเหตุผลนี้จะเห็นว่าการระบายคอนเดนเสทออกจากระบบอย่างมีประสิทธิภาพ นับว่ามีความสำคัญอย่างยิ่งต่อสมรรถนะของระบบการให้ความร้อนด้วยน้ำ
กับดักไอน้ำ (Steam Trap) เป็นวาล์วควบคุมแบบอัตโนมัติ ทำหน้าที่ระบายน้ำร้อนออกจากระบบไอน้ำ และต้องมีหน้าที่ระบายออกให้เร็วที่สุดด้วย นอกจากนี้ยังทำหน้าที่อีกอย่างหนึ่ง คือต้องปิดกั้นไอน้ำไม่ให้มีการรั่วไหล
ซึ่งเราสามารถสรุปหน้าที่ของกับดักไอน้ำ (Steam Trap) ได้ดังนี้
1) ระบายน้ำร้อนที่เกิดขึ้นออกไปให้เร็วที่สุดตามหลักการออกแบบของอุปกรณ์
2) ปิดกั้นไอน้ำไม่ให้ไอน้ำมีการรั่วไหลออก
3) ระบายอากาศและก๊าซให้ออกไปให้เร็วที่สุด
.
สตีมแทรปมีความจำเป็นอย่างไรต่อระบบไอน้ำ
1. ในระบบไอน้ำอุปกรณ์ที่ใช้ไอน้ำต่างๆกัน เช่น หม้ออุ่นน้ำร้อน,เครื่องอบผ้าจะรับพลังงานจากไอน้ำ เมื่อไอน้ำ ถ่ายเทพลังงานความร้อนจะกลั่นตัวเป็นคอนเดนเสท ซึ่งจะต้องทำการระบายออกจากระบบไอน้ำอย่างรวดเร็ว หากไม่มีการระบายออกหรือระบายออกไม่หมดคอนเดนเสทนี้จะผ่านเข้าไปในส่วนที่มีการแลกเปลี่ยนความร้อนมีผลทำให้ ประสิทธิภาพในการถ่ายเทพลังงานความร้อน ลดลงอย่างมาก อันเนื่องจากความแตกต่างกันของระดับพลังงานระหว่างคอน เดนเสทกับไอน้ำ
ผลกระทบอีกอย่างที่มักเกิดขึ้นในระบบไอน้ำหาก ไม่ระบายเอาคอนเดนเสทออก ซึ่งเรียกว่า “สตีมแฮมเมอร์ (Steam Hammer)” เป็นปรากฏการณ์ที่เกิดขึ้นอย่างรวดเร็ว ทำให้เกิดการสั่นสะเทือนพร้อมกับเสียงกระแทก สาเหตุเนื่องจากการเดือดของคอนเดนเสทที่ตกค้างอยู่ในท่อ ซึ่งจะมีผลทำให้ท่อแลกเปลี่ยนความร้อนในเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนเสียหายอย่างรวดเร็ว ทั้งนี้การที่มีคอนเดนเสทเหลือค้างอยู่ในระบบไอน้ำจะทำให้เกิดการผุกร่อน (Corrosion) ของท่อและคอยล์ในเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน เนื่องจากคอนเดนเสทเป็นตัวอิเล็กทรอไลท์ (Electrolyte) ในกระบวนการผุกร่อน ชนิดการผุกร่อน เช่น Generalised Corrosion, Oxygen Pitting, Condensate Grooving เป็นต้น ซึ่งจะมีผลทำให้อายุการใช้งานของท่อในระบบไอน้ำลดลง ดังนั้น เพื่อป้องกันความเสียหายต่าง ๆ ที่จะเกิดขึ้นและเป็นการเพิ่มประสิทธิภาพของระบบไอน้ำจะต้องมีการระบายคอนเดนเสทออกอย่าง รวดเร็วและมีประสิทธิภาพ
.
2. สตีมแทรปจะเป็นตัวป้องกันการรั่วของไอน้ำ ในขณะที่ต้องระบายคอนเดนเสทออก จะทำให้ได้รับผลตอบแทนอย่างเต็มที่ ทั้งนี้ยังช่วยลดผลกระทบอันเกิดจากการ รั่วไหลออกของไอน้ำ ซึ่งมีผลทำให้อุณหภูมิและความดันของคอนเดนเสทเพิ่มสูงขึ้น หากว่าไอน้ำรั่วออกไปมากจนอุณหภูมิของคอนเดนเสทสูงอาจทำให้เกิด Cavitation ขึ้นในปั๊ม คอนเดนเสทได้
.
3. ในการเริ่มเดินระบบไอน้ำจะต้องทำการระบายอากาศและแก๊สอื่นที่ไม่ควบแน่นออกจำนวนมากก่อนที่จะปล่อยให้ไอน้ำเข้าสู่ระบบ หลังจากนั้นจะต้องระบายอากาศและแก๊สนี้ออกจากระบบตลอดเวลาเพื่อไม่ให้อากาศและแก๊สที่ไม่ควบแน่นนี้มีผลกระทบต่อระบบ เพราะหากไม่ระบายออก แก๊สที่ไม่ควบแน่นนี้จะไปขัดขวางกระบวนการถ่ายเทความร้อนของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน (Heat Exchanger) ทำให้อัตราการถ่ายเทความร้อนลดลง และแก๊สเหล่านี้เมื่อละลายในคอนเดนเสท จะยิ่งทำให้กระบวนการผุกร่อนเกิดขึ้นอย่างรวดเร็ว แก๊สที่ไม่ควบแน่นที่สำคัญ เช่น แก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ ซึ่งสามารถละลายในคอนเดนเสททำให้มีสภาพเป็นกรด เป็นตัวเร่งกระบวนการ Condensate Grooving และ Generalized Corrosion
.
ประเภทของกับดักไอน้ำ
กับดักไอน้ำที่ใช้กันอยู่ในปัจจุบันแบ่งตามหลักการทำงานได้เป็น กับดักไอน้ำเชิงกล กับดักแบบเทอร์โมสเตติก และกับดักแบบเทอร์โมไดนามิกส์
.
กับดักไอน้ำเชิงกล
กับดักไอน้ำเชิงกลจะใช้แรงลอยตัวของถ้วยหรือลูกลอย เช่น ทรงกลมกลวง ที่เกิดจากผลต่างความหนาแน่นระหว่างไอน้ำกับ Drain ในการเปิดปิดวาล์วโดยตรง เนื่องจากหลักการทำงานจะขึ้นอยู่กับ Drain โดยตรง จึงมีความเชื่อถือได้สูงที่สุด เหมาะกับ Drain recovery line ที่มี Back pressure ค่อนข้างสูง กับดักแบบนี้แบ่งเป็นแบบถ้วยกับแบบลูกลอย แต่แบบลูกลอย (แบบปิดสนิท แบบหงาย) จะมีจุดอ่อนคือ ไม่สามารถไล่อากาศออกได้ ดังนั้น กับดักลูกลอยแบบปิดสนิทและแบบหงายจะต้องติดตั้งวาล์วไล่อากาศอัตโนมัติเสริมด้วย
.
กับดักไอน้ำแบบลูกลอยติดคาน
ใช้แรงลอยตัวของลูกลอยแบบปิดสนิท คานจะไปขยับวาล์วเพื่อเปิดปิด Valve seat กับดักแบบนี้โดยโครงสร้างแล้วอาจมีการสึกหรอของกลไกคาน หรือเกิดการเปลี่ยนรูปหรือความเสียหายเนื่องจากแรงกระแทกของ Water hammer หรือ Valve seat ไม่ตรง เป็นต้น แต่โดยทั่วไปจะมีอายุการใช้งานยืนยาว มีความเชื่อถือได้สูง และนิยมใช้กันทั่วไป
กับดักไอน้ำแบบลูกลอยอิสระ
ไม่มีกลไกคาน ตัวลูกลอยซึ่งปิดสนิทจะทำหน้าที่เป็นวาล์วในการเปิดปิด Valve seat กับดักไอน้ำแบบนี้โดยโครงสร้างแล้วจะเกิดความเสียหายทางกลได้น้อย และมีความเชื่อถือได้สูง จุดที่ต้องระมัดระวังได้แก่ ต้องไม่ให้พื้นผิวของลูกลอยสกปรกหรือมีสิ่งแปลกปลอมเกาะอยู่ นอกจากนี้ กับดักแบบนี้ยังสามารถระบาย Drain ออกอย่างต่อเนื่องได้อีกด้วย
.
กับดับไอน้ำแบบถ้วยหงาย
จะมีวาล์วอยู่ที่ปลายก้านวาล์วซึ่งยึดตายตัวกับกลางถ้วย ถ้วยจะเคลื่อนที่ขึ้นลงด้วยแรงลอยตัวที่ขึ้นอยู่กับปริมาณของ Drain ที่ไหลเข้ามาในถ้วย และทำการเปิดปิด Valve seat กับดักไอน้ำแบบนี้โดยโครงสร้างจะมีข้อดี คือ มีไอน้ำรั่วน้อย แต่บางครั้งแม้จะมีอากาศอยู่วาล์วก็ปิดได้ จึงต้องติดตั้งร่วมกับชุดไล่อากาศ โดยเฉพาะอย่างยิ่ง การไล่อากาศขณะที่เริ่มเดินเครื่องเป็นเรื่องที่สำคัญ
.
กับดักไอน้ำแบบถ้วยคว่ำ
โดยมากจะมีโครงสร้างที่ไม่ยึดวาล์วตายตัวกับถ้วย แต่จะห้อยด้วยคานแบบ Overhang วาล์วจะติดตั้งกับคาน ไอน้ำในถ้วยจะระบายออกทางรู Vent hole เล็กๆ ที่ส่วนบนสุดแล้วไปควบแน่น กับดักไอน้ำแบบนี้มีข้อดีคือ ไม่ต้องมีวาล์วไล่อากาศขณะที่เริ่มเดินเครื่องเหมือนกับกับดักไอน้ำแบบถ้วยหงาย
.
กับดักไอน้ำแบบเทอร์โมสเตติก
กับดักไอน้ำแบบเทอร์โมสเตติกแบ่งเป็นแบบไอน้ำขยายตัว (เบลโลวส์) แบบของเหลวขยายตัว และแบบโลหะสองชนิด ทุกแบบใช้หลักการทำงานด้วยการขยายตัวของก๊าซหรือของเหลวหรือการเปลี่ยนรูปร่างของโลหะเนื่องจากการเปลี่ยนอุณหภูมิ ดังนั้นการทำงานจึงเชื่องช้า วัตถุประสงค์การใช้งานหลักได้แก่ ใช้ในอุปกรณ์ที่มีความดันและอุณหภูมิค่อนข้างต่ำ เช่น ระบบปรับอากาศร้อนหรือ Steam trace line เป็นต้น โดยทั่วไปไม่ค่อยใช้ในอุปกรณ์ไอน้ำอุตสาหกรรม
.
.
กับดักไอน้ำแบบเทอร์โมไดนามิกส์
กับดักไอน้ำแบบนี้ ใช้ความแตกต่างของสมบัติทางเทอร์โมไดนามิกส์ระหว่างไอน้ำและ Drain ทำการเปิดปิดวาล์วด้วยการเปลี่ยนแปลงความดันของกระแสของไหล ตัวอย่างที่สำคัญได้แก่ กับดักไอน้ำแบบจานและแบบ Impulse กับดักไอน้ำแบบจานจะใช้ตัวจานเป็นวาล์ว เมื่อมี Drain ไหลเข้ามาความดันจะยกจานขึ้นให้ระบายออกไป
ส่วนประกอบและการทำงานของ กับดักไอน้ำแบบเทอร์โมไดนามิกส์
.
การเลือกใช้กับดักไอน้ำ
ในการเลือกใช้กับดักไอน้ำ ก่อนอื่นต้องตรวจสอบคุณลักษณะภาระไอน้ำและปริมาณภาระของอุปกรณ์ที่จะติดตั้งกับดักไอน้ำ แล้วเลือกประเภทและขนาดของกับดักไอน้ำที่เหมาะสม โดยทั่วไปอุปกรณ์ของกระบวนการที่ใช้งานต่อเนื่องจะมีการเปลี่ยนแปลงของภาระน้อย แต่ในอุปกรณ์ของกระบวนการแบบ Batch นั้น ทุกครั้งที่เริ่มเดินเครื่องจะต้องไล่อากาศและระบาย Drain ออกจำนวนมากอย่างรวดเร็ว ดังนั้น จึงต้องเลือกประเภทและขนาดของกับดักไอน้ำให้มีความสามารถในการระบายสอดคล้องกับเงื่อนไขดังกล่าว ในทำนองเดียวกัน เมื่อท่อส่งไอน้ำหยุดทำงานอยู่แล้วต้องการจะเริ่มเดินเครื่องต่อ จะเกิด Drain ขึ้นจำนวนมากเพื่อให้ความร้อนท่อให้ถึงอุณหภูมิใช้งาน ดังนั้น จึงต้องเลือกใช้กับดักไอน้ำให้เหมาะสมเพื่อระบาย Drain ออกอย่างรวดเร็วและไม่ให้เกิดความเสียหายจากค้อนน้ำ (Water hammer)
นอกจากนี้ กับดักไอน้ำแต่ละประเภทยังมีช่วง Back pressure tolerance แตกต่างกัน ในการเลือกใช้กับดักไอน้ำ จึงต้องระมัดระวังเรื่อง Back pressure tolerance นี้เป็นพิเศษ ค่า Back pressure tolerance หมายถึงอัตราส่วนของความดันขาออก (Back pressure) ต่อความดันขาเข้าของ Steam trap (กับดักไอน้ำ) ซึ่งแสดงได้ดังสูตรต่อไปนี้
ค่า Back pressure tolerance ของกับดักไอน้ำเชิงกลจะมีค่าประมาณ 90% ของกับดักไอน้ำแบบเทอร์โมสเตติกและกับดักไอน้ำแบบเทอร์โมไดนามิกส์จะมีค่าประมาณ 30-50% ดังนั้น กับดักไอน้ำเชิงกลจึงเหมาะจะใช้กับ Drain recovery line ที่มี Back pressure ค่อนข้างสูง
.
การติดตั้งกับดักไอน้ำ
กับดักไอน้ำเป็นอุปกรณ์ที่ทำงานด้วยการที่ Drain ไหลมาตามธรรมชาติเข้ามาในกับดักไอน้ำ ดังนั้น หลักการพื้นฐานในการติดตั้งกับดักไอน้ำคือ จะต้องไม่ให้เกิดอุปสรรคกับกระบวนการดังกล่าว ซึ่งมีข้อควรระวังดังต่อไปนี้
1) ท่อไหลเข้ากับดับไอน้ำต้องหลีกเลี่ยงท่อเอียงขึ้น ให้ใช้ท่อเอียงลง
2) ท่อไหลเข้าต้องมีขนาดใหญ่ มีระยะทางสั้น มีโค้งน้อย เพื่อลดความดันสูญเสีย
3) ในกระบวนการแบบ Batch ต้องติดตั้ง Bypass valve เพื่อไล่อากาศที่เหลือในอุปกรณ์และท่อขณะที่เริ่มเดินเครื่องออกไปอย่างรวดเร็ว ช่วยป้องกัน Steam locking และ Air locking โดย Steam locking หมายถึงสภาพที่แม้ว่าจะมี Drain จำนวนมากอยู่ในเครื่องจักร แต่เมื่อไอน้ำมาสะสมในกับดักไอน้ำและในท่อไหลเข้า กับดักไอน้ำจะปิดค้างไม่ยอมเปิด ส่วน Air locking หมายถึงสภาพที่กับดักไอน้ำถูกปิดตายด้วยอากาศคล้ายๆ กับ Steam locking ซึ่งเกิดขึ้นได้ง่ายเมื่อเริ่มเดินเครื่อง
4) ติดตั้ง Drain separator ที่ท่อส่งไอน้ำและทางเข้าอุปกรณ์ไอน้ำ เพื่อเพิ่มประสิทธิผลในการแยกไอน้ำกับน้ำ โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ในการส่งไอน้ำคุณภาพสูงไปยังอุปกรณ์ใช้ไอน้ำ โดยทั่วไปจะต้องไม่พา Drain เข้าไปยังอุปกรณ์ไอน้ำด้วย ที่ทางเข้าอุปกรณ์ไอน้ำจึงต้องติดตั้ง Drain separator
.
5) กรณีที่มีอุปกรณ์ไอน้ำรุ่นเดียวกันหลายๆ ตัวอยู่ด้วยกัน หรือกรณีที่มีอุปกรณ์ให้ความร้อนหลายตัวอยู่ในระบบเดียวกัน จะต้องหลีกเลี่ยง Group trapping โดยติดตั้งเป็น Single trapping เพื่อให้มั่นใจว่าสามารถระบาย Drain อย่างแน่นอน
………………………………………
ขอบคุณข้อมูลจาก
- บทความ มารู้จักกับ…สตีมแทรป( A Steam Trap Primer)
โดย สุขุม อินขาว นักศึกษาชั้นปีที่ 4 สาขาวิศวกรรมเครื่องกล คณะวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยเชียงใหม่ >> https://goo.gl/aqNwKS - กับดักไอน้ำ Steam Traps โดย ienergyguru.com >> https://goo.gl/WecqNh
- การจัดการกับดักไอน้ำ >> https://goo.gl/PnkpED
สนใจสินค้า Steam trap หรือ สินค้าเครื่องมือวัดทางอุตสาหกรรมอื่นๆ ไม่ว่าจะเป็น #โฟลมิเตอร์ #โรตามิเตอร์ #วัดการไหล #เกจวัดแรงดัน #Pressure_gauge #เพรชเชอร์เกจ #valve #control_valve#คอนโทรลวาล์ว #วาล์วติดหัวขับ #เซฟตี้วาล์ว #โซลินอยด์วาล์ว#Level_Switch #Level_Controller #สวิตช์ความดัน
สามารถดูสินค้าและสอบถามรายละเอียดเพิ่มเติมได้ที่ www.pakoengineering.com
โทร : 09-4690-4630, 02-041-5092
อีเมล : Sales@blog.pako.co.th
Line : pakoeng