Pressure Relief Device (PRD) มีกี่ชนิดและหน้าที่ของอุปกรณ์ระบายแรงดัน

ประวัติและจุดเริ่มต้นของ Pressure Relief Device

อุปกรณ์ระบายแรงดันหรือ PRD นั้นเริ่มเป็นที่รู้จักตั้งแต่ในช่วงสมัยปี ค.ศ. 1600 ย้อนไปเมื่อ 400 กว่าปีก่อนเลย โดยเชื่อกันว่านักออกแบบชาวฝรั่งเศสที่ชื่อว่า เดนิส ปาปิน “Danis Papin” เป็นผู้คิดค้นวาล์วระบายแรงดันตัวแรกของโลกขึ้นมา โดยเขาได้นำ PRD ไปติดตั้งกับบ่อหมักสารเคมีในปี 1682 ซึ่งปาปินใช้อุปกรณ์ในรูปแบบของคันโยกและตุ้มน้ำหนักที่สามารถเลื่อนตำแหน่งได้เป็นตัวช่วยในการปรับค่าแรงดันที่ต้องการ อุปกรณ์ชนิดนี้เป็นที่โด่งดังและแพร่หลายไปในทุกๆอุตสาหกรรมในยุโรปในสมัยนั้นเลยครับ

ต่อมาในสหรัฐอเมริกา อุปกรณ์ประเภทระบายแรงดันนี้ได้ถูกให้ความสนใจอย่างสูง เพราะเนื่องจากมีหม้อไอน้ำ (Boiler) กว่า 1,700 แห่งเกิดระเบิดขึ้นและฆ่าชีวิตไปกว่า 1,300 ศพ ในช่วงปี 1905 ถึงปี 1911 โดยในปี 1915 องค์กรที่ชื่อว่า ASME หรือ American Society of Mechanical Engineers ได้เขียน Code เกี่ยวกับ Boiler ของเค้าตัวแรกขึ้นมาเกี่ยวกับการสร้าง, แรงดันใช้งานและการติดตั้งวาล์วระบายแรงดันหรือ PRD หัวข้อของเราวันนี้นี่เองครับ

PRD หรืออุปกรณ์ระบายแรงดันคืออะไร?

PRD (Pressure Relief Device) หรือที่เราเรียกกันในภาษาไทยว่า อุปกรณ์ระบายแรงดัน คืออุปกรณ์ที่ทำหน้าที่ระบายแรงดันที่เพิ่มขึ้นสูงมากเกินกว่าค่าแรงดันที่ตั้งไว้ เพื่อป้องกันไม่ให้เกิดความเสียหายกับหม้อต้มไอน้ำหรือถังแรงดันนั่นเองครับ โดยอุปกรณ์ระบายแรงดันนี้จะถือว่าเป็นปราการด่านสุดท้ายที่จะช่วยป้องกันอุปกรณ์ของเราเลยนะครับ

อุปกรณ์ระบายแรงดันจะสามารถแบ่งย่อยไปได้เป็น 2 ประเภทดังนี้ครับ 

1. ประเภทที่สามารถกลับมายังสถานะ “ปิด” ได้อีกครั้ง (Reclosing type) เช่น วาล์วระบายแรงดันชนิดต่างๆ (Pressure relief valve)  

2. ประเภทที่ ”ไม่” สามารถกลับมายังสถานะ “ปิด” ได้อีกต่อไป (Non-reclosing type) นั่นคือหากเปิดแล้ว ต้องเปลี่ยนตัวใหม่เท่านั้นครับ เช่น Rupture disk และ Buckling pin relief valve

ประเภทและหลักการทำงานของวาล์วระบายแรงดันแบบ Reclosing type

วาล์วนิรภัยแบบ Reclosing type จะสามารถแบ่งประเภทย่อยออกมาได้อีก 2 ประเภทตามนี้เลยครับ

1) Direct acting relief valve หรือหมายถึงวาล์วที่มีแรงมากระทำหักล้างกันโดยตรง (แรงดันด้าน Inlet VS. แรงสปริง) จะสามารถแบ่งย่อยออกไปได้อีก 3 ประเภทตามหลักการทำงานของแต่ละชนิดดังนี้ครับ

1.1 Weight loaded relief valve หรือ วาล์วระบายประเภทถ่วงด้วยน้ำหนัก จะมีให้เห็นกันหลักๆทั้งหมด 2 แบบครับ 

แบบที่ 1: Pressure/Vacuum relief valve หรือที่เรียกสั้นๆว่า Breather valve หลักการทำงานก็ตรงตามชื่อเลยครับ วาล์วหายใจ วาล์วชนิดนี้คืออุปกรณ์ป้องกันหากถังเก็บสารเคมีเกิดการ Overpressure ขึ้นในถังก็จะระบายแรงดันออกไป หรือในกรณีที่ถังมีการโอนถ่ายสารเคมีออกไปและทำให้สภาพอากาศภายในถังเกิดเป็นสุญญากาศหรือ Vacuum ก็จะดูดอากาศจากภายนอกเข้าไปนั่นเองครับ

แบบที่ 2: Emergency hatch หรือที่เรียกว่า ฝาเปิดฉุกเฉิน อุปกรณ์นี้ถือว่าเป็นด่านป้องกันสุดท้ายแล้วครับ ในกรณีที่แรงดันภายในถังพุ่งสูงขึ้นจนเกิดกว่าค่าที่ตั้งไว้และ Relief valve อื่นๆที่ติดตั้งไม่สามารถระบายแรงดันได้ทัน อุปกรณ์ Emergency hatch หรือ Emergency vent นี้ก็จะเปิดขึ้นมา โดยเราสามารถตั้งค่าแรงดันที่ต้องการให้เปิดได้โดยใส่ตุ้มน้ำหนักถ่วงไว้ด้านบนครับ

1.2 Conventional spring loaded PRVวาล์วระบายแรงดันแบบใช้สปริงในการตั้งค่าแรงดัน วาล์วชนิดนี้คือเป็นชนิดที่เราพบเห็นได้บ่อยที่สุดในโรงงานอุตสาหกรรม โดยหลักการของมันก็คือใช้สปริงที่ติดตั้งอยู่ด้านบนเป็นตัวสร้างแรงต้านแรงดันของด้าน Inlet และหากเมื่อแรงดันของด้าน Inlet เกิดขึ้นสูงเกินกว่าที่แรงของสปริงจะรับไหว วาล์วก็ถูกเปิดขึ้นเพื่อป้องกันไม่ให้อุปกรณ์ของเราเกิดความเสียหาย

1.3 Balanced bellow spring loaded PRV จะมีรูปร่างหน้าตาคล้ายกับ Conventional spring loaded PRV ครับเพียงแต่จะมี Bellow เพิ่มเข้ามาตรงบริเวณ Disc และ Disc holder ครับ โดย Bellow มีไว้เพื่อช่วยลดแรงต้านที่เกิดขึ้นด้าน Outlet ของ PRV หรือที่เรียกว่า “Back pressure” ครับ ทำให้ PRV ประเภทนี้เหมาะไปใช้ปกป้องอุปกรณ์ที่มี Back pressure ที่สูงครับ

2) Pilot operated relief valve หรือให้อธิบายง่ายๆก็คือ PRV ที่มี PRV เสริมเล็กๆอีกตัวหนึ่งเป็นตัวควบคุมการเปิด-ปิดของ PRV หลักนั่นเองครับ โดย PRV ประเภทนี้จะนิยมใช้กับอุปกรณ์ที่ต้องการขนาดพื้นที่ระบายแรงดันสูง (Large relief area), ค่าแรงดันระบายสูง (High set pressure) และอุปกรณ์ที่ Operate pressure และ Set มีค่าใกล้เคียงกันมากๆครับ 

อย่างที่ได้อธิบายไปแล้วนะครับวาล์วประเภท Conventional spring loaded PRV หรือวาล์วระบายแรงดันแบบใช้สปริงในการตั้งค่าแรงดัน จะถูกกดในอยู่ในตำแหน่งปิดด้วยแรงสปริง แต่ใน Pilot operated relief valve นั้นวาล์วจะถูกปิดด้วยแรงดันของสารจากด้านหลังของ Disc แทน