PRV กรณี ASME Code 2015-section VIII, div 1
|
หัวข้อที่ 1) Fired and Un Fired Pressure vessel หัวข้อที่ 2) Accumulation VS Overpressure หัวข้อที่ 3) Set pressure หรือ การปรับตั้ง การทำงาน ที่เกี่ยวข้อง เรายังคงอยู่กันที่ PRV ในส่วนของ ASME section VIII โดยในหัวข้อหลักๆ จะประกอบไปด้วย 3 เรื่องหลัก อันเป็น subset ของกันและกัน ทางผู้เขียนพยายาม ลำดับเรื่องราวใช้ภาษาเขียน ให้พวกเราอ่าน เพื่อทำความเข้าใจเป็นหลัก โดยส่วน PRV ของ section VIII จะไม่ซับซ้อน เท่า section I หากพวกเราเข้าใจในส่วน section I ผู้เขียนมองว่า ในส่วนนี้ ไม่ยากเกินความสามารถนั่นเอง
|
Power plant, โรงกลั่น, โรงปิโตรฯ เป็นที่หลักๆ ที่พวกเราคุ้นเคยกับ ASME Code
|
|
Fired และ Un Fired Pressure Vessel
|
Fire กับ Un Fired Pressure Vessel เป็นอะไรที่จำแนก ค่อนข้างชัดเจนครับพวกเรา ถ้าลองศึกษา ตั้งใจดูดีๆ ผู้เขียนมองว่าไม่ยาก พื้นฐานของ Fire กับ In Fire มาจากหลักการเดียวกัน เพียงแต่ main หลัก ของข้อแตกต่างมาจากการนำไปใช้งาน หรือ วัตถุประสงค์ในการใช้งาน หรือ subjected to...XXX อะไร เท่านั้นเอง สมัยผู้เขียนทำงานแรกๆ ก็ค่อนข้างสับสนครับ อะไรว่ะ Fire pressure vessel มันคืออะไร vessel ที่เอาไปเผาไฟหรือเปล่า(นึกในใจ มันมีเหรอว่ะ) หรือว่าเป็น vessel ที่มันต้องโดนเปลวไฟ สัมผัสกับไฟ คิดไปต่างๆนานา ไม่รู้จะไปถามใครเหมือนกัน เอาเป็นว่า ถ้าพร้อมแล้ว มาพบกับหัวข้อแรกของเรา Fire vs Un fired pressure vessel
|
Fired Pressure Vessel
Vessel ประเภทที่มีแหล่งกำเนิดความร้อน จากภายนอก (External heat source) เข้ามาเกี่ยวข้องในระบบ-ไม่ว่าจะเป็นแหล่งความร้อนประเภทใดก็ตามแต่ที่สามารถส่งผลให้เกิด overheating ได้ (ความร้อนจาก waste heat, ความร้อนจาก ไฟฟ้า, ความร้อนจากแหล่งใดๆก็ได้ ทั้งทางตรง และ/หรือทางอ้อม ที่สามารถเข้ามาเกี่ยวข้องกับระบบ คือ fired pressure vessel)
ยกตัวอย่าง
-Vessel ที่ถูกออกแบบ มาให้โดนความร้อน ถ้าจะเอาแบบตรงๆตัว -Vessel จำพวก waste heat/ gas steam (พวกที่มี waste heat) -Hot oil ในส่วนของระบบที่มี waste heat/ gas steam เช่นเดียวกัน -Thermal oil heater นี่ก็ใช่ -steam generator ที่ใช้ไฟฟ้า/ขดลวดไฟฟ้าในการ heated |
Un Fired Pressure Vessel
Vessel ประเภทที่ no external heat source อยู่ของมันโดดๆ ไม่โลดโผน ไม่ยุ่งเกี่ยวใดๆ หรือยุ่งเกี่ยวกับระบบอื่นๆ ก็จะไม่มีพลังงาน/แหล่งความร้อนด้านนอก เข้ามาเกี่ยวข้องกับระบบ สั้นๆ ง่ายๆ จำง่ายๆ no external heat source ตรงๆตัวครับ
ยกตัวอย่าง
- Air tank, Air receiver tank, Tank NH3, Nitrogen tank - ถัง Sterilizer - LPG storage tank, ถัง sphere, รถขนส่งก๊าซ, ถังเก็บและจ่ายก๊าซ - Natural gas storage tank/ ถัง NGV - Pressure vessels/column ตามโรงปิโตรฯ ต่างๆ |
Accumulation และ overpressure มารู้จัก definition 2 คำนี้ กันก่อน เหมือน/แตกต่าง อย่างไร?
|
Accumulation
|
Overpressure
|
|
Accumulation หรือ บางตำราจะใช้คำว่า accumulated pressure คือ แรงดัน(ส่วนเกิน) ของ vessel ในส่วนที่เกินมาจาก MAWP(Maximum Allowable Working Pressure) โดยเกิดในช่วงที่ safety valve ทำงาน (หรือ แรงดันในส่วน ตั้งแต่ MAWP ไปจนถึง full lift ของ safety valve-เขียนให้เข้าใจง่ายที่สุด)
หน่วยเป็นอะไร? หน่วยของ accumulation จะอยู่ในหน่วยของ หน่วยความดัน และ/หรือ บางครั้ง นิยมพูดกัน เป็น % ของ MAWP |
Overpressure คือ แรงดัน (ส่วนเกิน) ของ vessel ในส่วนที่เกินมาจาก set pressure ของเจ้า PRV (pressure relieve valve)-โดยเกิดในช่วงที่ safety valve ทำงาน เช่นเดียวกัน (หรือ แรงดันในส่วน ตั้งแต่ จุด set pressure-PRV วิ่งไปยัง ความดัน ณ จุดที่ full lift ของ safety valve)
เช่นเดียวกัน หน่วยเป็นอะไร? หน่วยของ overpressure จะอยู่ในหน่วยของ หน่วยความดัน และ/หรือ นิยมพูดกัน เป็น % ของ set pressure นั่นเอง |
รูปที่ 1. PRV(set pressure) VS Vessel(Accumulation)
ทีนี้ พวกเรานึกตามผู้เขียนนะครับ ถึง ประโยค ใน ASME ไม่ว่าจะเป็น section I ก็ดี, section VIII ก็ดี ในส่วนเนื้อหาของ overpressure protection ที่พวกเราเจอกันบ่อยๆ นั่นก็คือประโยคที่ว่า “set at or below MAWP” นั่นหมายถึงอะไร? พวกเราเจอบ่อยมากประโยคนี้ ผมจะเอามาโยง เข้ากันกับ accumulation/overpressure แล้วนะครับ
***ตรงนี้ นั่นหมายความว่า จะมีได้เพียงกรณีเดียว ที่ accumulation มีค่าเท่ากันกับ overpressure (หรือ accumulation กับ overpressure เป็นตัวเดียวกัน) นั่นคือ PRV ของพวกเรา มันถูก set ให้การทำงาน ที่ set pressure อยู่ที่ MAWP ของ vessel นั่นเองครับ….งง/ไม่งง (ภาพที่ 1.ขวามือ ประกอบ)
สรุป (ให้เป็นภาษาเดียวกันทั่วโลก) ***จัดว่าเด็ด
***ตรงนี้ นั่นหมายความว่า จะมีได้เพียงกรณีเดียว ที่ accumulation มีค่าเท่ากันกับ overpressure (หรือ accumulation กับ overpressure เป็นตัวเดียวกัน) นั่นคือ PRV ของพวกเรา มันถูก set ให้การทำงาน ที่ set pressure อยู่ที่ MAWP ของ vessel นั่นเองครับ….งง/ไม่งง (ภาพที่ 1.ขวามือ ประกอบ)
สรุป (ให้เป็นภาษาเดียวกันทั่วโลก) ***จัดว่าเด็ด
- เมื่อไหร่ก็ตาม ที่เราคุยกันคำว่า accumulation เราจะ focus ไปที่ตัว vessel เป็นหลัก
- เมื่อไหร่ก็ตาม ที่เราคุยกันคำว่า overpressure เราจะ focus ไปที่ตัว PRV เป็นหลัก เป็นอันตามนี้ ไม่ว่าคุยกันที่ไหนบนโลก กรุงเทพฯ/ ไซยะบุรี/ สิงคโปร์/ มอสโคว์/ อาบูดาบี เมื่อเรา focus ไปที่ตัวไหน ตัวนั้นจะยึดศัพท์เรียกเฉพาะ แรงดันในส่วนที่เกิน ที่ตัวนั้น เป็นหลักตามนั้น
ตัดกลับมาที่ ASME Section 8 div 1,2
Requirement ทางด้าน set pressure หรือ การปรับตั้ง PRV/เงื่อนไขที่เกี่ยวข้อง มีความสัมพันธ์กับ accumulation/overpressure นั้น ทาง ASME จะให้ความสำคัญ หรือ จำแนก หรือ แบ่งออกเป็น 2 กรณีหลักๆ คือ Fired case และ unfired case (เราจะเริ่มโยง หัวข้อที่ 1 และหัวข้อที่ 2 เข้าด้วยกันแล้ว) กล่าวดังพิจารณาให้ง่าย ตามตารางที่ 1 ดังนี้ (Term and definition พิจารณาด้านล่าง) โดยตาราง 1 นี้ผู้เขียนสรุปมา เพื่อให้เป็นความเข้าใจ ในเชิงตัวเลขให้ดูง่ายๆ สำหรับสื่อการเรียนการสอน (จริงๆมันคือ รูปที่ 1 เอามาทำเป็นตาราง นั่นเอง)
Requirement ทางด้าน set pressure หรือ การปรับตั้ง PRV/เงื่อนไขที่เกี่ยวข้อง มีความสัมพันธ์กับ accumulation/overpressure นั้น ทาง ASME จะให้ความสำคัญ หรือ จำแนก หรือ แบ่งออกเป็น 2 กรณีหลักๆ คือ Fired case และ unfired case (เราจะเริ่มโยง หัวข้อที่ 1 และหัวข้อที่ 2 เข้าด้วยกันแล้ว) กล่าวดังพิจารณาให้ง่าย ตามตารางที่ 1 ดังนี้ (Term and definition พิจารณาด้านล่าง) โดยตาราง 1 นี้ผู้เขียนสรุปมา เพื่อให้เป็นความเข้าใจ ในเชิงตัวเลขให้ดูง่ายๆ สำหรับสื่อการเรียนการสอน (จริงๆมันคือ รูปที่ 1 เอามาทำเป็นตาราง นั่นเอง)
|
Single valve
|
Multiple valve
|
|
Set Pressure
%(max) |
Accumulated Pressure
%(max) |
Set Pressure
%(max) |
Accumulated Pressure
%(max) |
|
กรณี Unfired vessel
|
|
PRV ตัวแรก
|
100
|
110
|
100
|
116
|
|
Additional / PRV ตัวถัดมา
|
-
|
-
|
105
|
116
|
|
กรณี Fired vessel
|
|
PRV ตัวแรก
|
100
|
121
|
100
|
121
|
|
Additional / PRV ตัวถัดมา
|
-
|
-
|
105
|
121
|
|
Supplement valve
|
-
|
-
|
110
|
121
|
Remark :
- ตัวแรก หรือ Single valve คือ กรณีที่มี PRV ตัวเดียว, ใช้PRVแค่ตัวเดียว, ถูกออกแบบมาให้มีPRVตัวเดียวโดดๆ
- Additional หรือ Additional valve คือ PRV ตัวถัดมา, กรณีที่ PRV ตัวเดียว capacity ไม่พอ, ต้องมีอัตราการระบาย มากกว่า 1 ตัว
- Supplement หรือ Supplement valve คือ กรณี PRV เสริม (เหมือน Supplement food = อาหารเสริม, กินก็ได้-ไม่กินก็ได้ ไม่ซีเรียส ว่างั้น)
- ตัวแรก หรือ Single valve คือ กรณีที่มี PRV ตัวเดียว, ใช้PRVแค่ตัวเดียว, ถูกออกแบบมาให้มีPRVตัวเดียวโดดๆ
- Additional หรือ Additional valve คือ PRV ตัวถัดมา, กรณีที่ PRV ตัวเดียว capacity ไม่พอ, ต้องมีอัตราการระบาย มากกว่า 1 ตัว
- Supplement หรือ Supplement valve คือ กรณี PRV เสริม (เหมือน Supplement food = อาหารเสริม, กินก็ได้-ไม่กินก็ได้ ไม่ซีเรียส ว่างั้น)
ดังนั้น กรณี มี PRV 2 ตัวในระบบเราจึงต้องย้อนไปดูการออกแบบของระบบอีกครั้ง ว่า PRV ตัวที่สองของเรา ทำหน้าที่เป็น additional valve หรือ supplement valve นั่นเอง(สามารถเป็นไปได้ ทั้งสองแบบ/set pressure ต่างกัน) ดังที่พวกเราทราบกันว่า additional = จำเป็นต้องมี(เพิ่มขึ้นมา) แต่ supplement = มีก็ได้-ไม่มีก็ได้ vessel ไม่ระเบิดว่างั้น ทีนี้พวกเราไม่สับสนกันแล้วนะครับ 2 คำนี้
ตัดกลับมา พวกเห็นอะไร บางสิ่งบางอย่างที่ ASME จะสื่อกับพวกเราไหม จากตารางที่1. สรุป ? อ่านให้เข้าใจ ได้ไม่ต้องไปจำครับ
1.ทุกกรณี ไม่ว่ากรณีไหนๆ หรือ กรณีใดๆก็ตามแต่ accumulated pressure > set pressure เพราะอะไร ? พวกเราตอบนายช่างให้ชื่นใจหน่อยครับ
2.ไม่ว่าในกรณีไหนๆ หรือ กรณีใดๆก็ตามแต่ พวกเราจะเห็นได้ว่า set pressure ที่ 100% ของ PRV คือ เกณฑ์ที่ต่ำที่สุดที่เป็น max pressure requirement ของทาง ASME นั่นคือ ไม่ว่าจะเป็นกรณี single valve, multiple valve, ทั้งกรณีของ Unfired vessel และ fired vessel ทั้งหมด ทุกเงื่อนไขนี้ minimum requirement หรือ เกณฑ์ที่ต่ำที่สุด ต้อง max ที่ 100% (ห้ามเกิน)-ดูตารางที่ 1 ประกอบ
ทีนี้ย้อน กลับไปที่ ประโยค set at or below MAWP ถูกต้องนะครับพวกเรา 100% ตัวนี้ คือ at MAWP ดังนั้น or below คือ ต่ำกว่า MAWP (ดูภาพ 1 ประกอบ) ดังนั้น เมื่อใดก็ตามแต่ที่มี PRV ในระบบ(ที่พิจารณา ตอนนั้น)ของเรา PRV (อย่างน้อย 1 ตัว) จะต้อง set pressure ไว้ที่ MAWP (max) นั่นเอง
ยกตัวอย่าง กรณี unfired vessel ที่ถูกออกแบบให้มี PRV 2 ตัว ถ้าเป็นผู้เขียน จะ set PRV1(PRV ตัวแรก) เอาไว้ที่ 100%MAWP และ set PRV2(PRV ตัวที่สอง) เอาไว้ที่ 105%MAWP จบเลยครับ ง่ายสุด หมูมาก ไม่ต้องพิจารณา range ของ set pressure ระหว่าง PRV1 และ PRV2 เหมือนกรณี ASME section I. ไม่ต้องสนใจเลย หรือ บางท่านบอก นายช่างครับ แบบนี้ผม set PRV1 ให้ต่ำกว่า MAWP หรือ below MAWP ได้ไหม? ส่วน PRV2 เอาไว้ที่ 105% เหมือนเดิม คำตอบคือ ได้ครับ ไม่ผิดกติกาของ Code แต่ประการใด
3.เราจะพูดถึง worst case สำหรับ accumulated pressure กรณี fired vessel พิจารณา ASME จะอนุญาตให้ accumulate เพิ่มมาอีก 10% pressure ของ กรณี Unfired vessel (นั่นคือ 10% ของ 110% มีค่าเท่ากับ 110 + (110 x 0.1) = 121% นั่นคือ max accumulate pressure กรณี fired vessel) โดยไม่สนใจว่าจะเป็น single valve หรือ multiple valve เพราะอะไร ? พวกเราตอบนายช่าง ให้ชื่นใจหน่อยครับ
4.เราจะพูดถึง worst case สำหรับ accumulated pressure เช่นเดียวกัน แต่เป็นกรณีของ Unfired + multiple valve โดย ASME จะพิจารณาเมื่อมี PRV มากกว่า 1 ตัวเมื่อไหร่ใน case นี้นั้น PRV2 หรือ ตัว PRV max set pressure อยู่ที่ 105% เช่นเดียวกันสำหรับ accumulate ที่ทาง ASME ให้เพิ่มมาอีก 10% pressure (นั่นคือ 10% ของ 105% มีค่าเท่ากับ 105 + (105x0.1) = 115.5 ปัดขึ้นเป็น 116% นั่นคือ max accumulate pressure กรณี Unfired + multiple valve)
1.ทุกกรณี ไม่ว่ากรณีไหนๆ หรือ กรณีใดๆก็ตามแต่ accumulated pressure > set pressure เพราะอะไร ? พวกเราตอบนายช่างให้ชื่นใจหน่อยครับ
2.ไม่ว่าในกรณีไหนๆ หรือ กรณีใดๆก็ตามแต่ พวกเราจะเห็นได้ว่า set pressure ที่ 100% ของ PRV คือ เกณฑ์ที่ต่ำที่สุดที่เป็น max pressure requirement ของทาง ASME นั่นคือ ไม่ว่าจะเป็นกรณี single valve, multiple valve, ทั้งกรณีของ Unfired vessel และ fired vessel ทั้งหมด ทุกเงื่อนไขนี้ minimum requirement หรือ เกณฑ์ที่ต่ำที่สุด ต้อง max ที่ 100% (ห้ามเกิน)-ดูตารางที่ 1 ประกอบ
ทีนี้ย้อน กลับไปที่ ประโยค set at or below MAWP ถูกต้องนะครับพวกเรา 100% ตัวนี้ คือ at MAWP ดังนั้น or below คือ ต่ำกว่า MAWP (ดูภาพ 1 ประกอบ) ดังนั้น เมื่อใดก็ตามแต่ที่มี PRV ในระบบ(ที่พิจารณา ตอนนั้น)ของเรา PRV (อย่างน้อย 1 ตัว) จะต้อง set pressure ไว้ที่ MAWP (max) นั่นเอง
ยกตัวอย่าง กรณี unfired vessel ที่ถูกออกแบบให้มี PRV 2 ตัว ถ้าเป็นผู้เขียน จะ set PRV1(PRV ตัวแรก) เอาไว้ที่ 100%MAWP และ set PRV2(PRV ตัวที่สอง) เอาไว้ที่ 105%MAWP จบเลยครับ ง่ายสุด หมูมาก ไม่ต้องพิจารณา range ของ set pressure ระหว่าง PRV1 และ PRV2 เหมือนกรณี ASME section I. ไม่ต้องสนใจเลย หรือ บางท่านบอก นายช่างครับ แบบนี้ผม set PRV1 ให้ต่ำกว่า MAWP หรือ below MAWP ได้ไหม? ส่วน PRV2 เอาไว้ที่ 105% เหมือนเดิม คำตอบคือ ได้ครับ ไม่ผิดกติกาของ Code แต่ประการใด
3.เราจะพูดถึง worst case สำหรับ accumulated pressure กรณี fired vessel พิจารณา ASME จะอนุญาตให้ accumulate เพิ่มมาอีก 10% pressure ของ กรณี Unfired vessel (นั่นคือ 10% ของ 110% มีค่าเท่ากับ 110 + (110 x 0.1) = 121% นั่นคือ max accumulate pressure กรณี fired vessel) โดยไม่สนใจว่าจะเป็น single valve หรือ multiple valve เพราะอะไร ? พวกเราตอบนายช่าง ให้ชื่นใจหน่อยครับ
4.เราจะพูดถึง worst case สำหรับ accumulated pressure เช่นเดียวกัน แต่เป็นกรณีของ Unfired + multiple valve โดย ASME จะพิจารณาเมื่อมี PRV มากกว่า 1 ตัวเมื่อไหร่ใน case นี้นั้น PRV2 หรือ ตัว PRV max set pressure อยู่ที่ 105% เช่นเดียวกันสำหรับ accumulate ที่ทาง ASME ให้เพิ่มมาอีก 10% pressure (นั่นคือ 10% ของ 105% มีค่าเท่ากับ 105 + (105x0.1) = 115.5 ปัดขึ้นเป็น 116% นั่นคือ max accumulate pressure กรณี Unfired + multiple valve)
|
พวกเราเห็นความสัมพันธ์ ของตัวเลข แล้วนะครับ ว่ามันมาจากไหน/มายังไง ASME มันเอามาจากไหนว่ะ นี่คือที่มาที่ไปว่างั้น มีความยืดหยุ่นพอสมควร (ค่อนข้างมากเลยล่ะ-ส่วนตัวผู้เขียน สำหรับ part นี้)
ดังนั้น พอพวกเราเห็นในการออกแบบที่มีที่มา ที่ไปแล้ว ในการ test หรือการทดสอบ ถ้าพวกเรา follow ตาม set pressure นี้ ไม่ต้องห่วงอะไรเลยครับ ค่อนข้าง safety ในระดับหนึ่งทีเดียว ส่วนตัวผู้เขียน เวลาทดสอบ ตาม set pressure ถ้ามีหลุด/ผู้เขียนก็ จะพิจารณา ดู range ดูความสัมพันธ์ set pressure กับ accumulated pressure ก่อนเป็นลำดับแรก ก่อนและหลังปรับตั้ง PRVแล้วนั้น หลุดเยอะ/ไม่เยอะ หลุดไหว/ไม่ไหว เกิน set pressure น่าเกลียด/ไม่น่าเกลียด รวมไปถึงพิจารณา factor อื่นๆ นำมาประกอบรวม อีกครั้งหนึ่ง ถ้าให้เขียนนี่มียาวแน่นอน (working pressure, ชนิด PRV, back pressure, blow-down, spring setting ฯลฯ) ก่อนพิจารณาจะ accept หรือ reject นั่นเอง ไม่ใช่เอาแต่ตัวเลขเป๊ะๆ ตัวเลขล้วนๆ แบบนั้นในทางทฤษฎีทำได้ครับ แต่ในชีวิตจริง ผู้เขียนเป็นวิศวกร ไม่ใช่ทนายความ นั่นเอง ณัฐพงศ์ ไชยสิทธิ์ วุฒิวิศวกรเครื่องกล วก.958 |
ผู้เขียน กับงาน ตรวจรับรองหม้อไอน้ำ
(ปรับตั้ง Safety valve ที่ steam drum) |
