Preventing Backpressure in Steam Turbines with Rupture Disk: ป้องกันแรงดันย้อนกลับใน Steam Turbine ด้วยแผ่นระบายแรงดัน Rupture Disk

ในระบบกังหันไอน้ำ (Steam Turbine) โดยเฉพาะบริเวณปลายด้านแรงดันต่ำ (Low Pressure End) จะมีการติดตั้ง Condenser ทำหน้าที่ควบแน่นไอน้ำที่ผ่านการใช้งานแล้วให้กลับมาเป็นน้ำ ก่อนส่งกลับเข้าสู่ระบบหมุนเวียนอีกครั้ง บริเวณนี้จะอยู่ภายใต้สภาวะสุญญากาศบางส่วน (Partial Vacuum) ซึ่งมีบทบาทสำคัญในการเร่งกระบวนการควบแน่นของไอน้ำ ช่วยให้สามารถดึงพลังงานกลับคืนจากไอน้ำที่มีพลังงานต่ำ (Low Grade Steam) ได้อย่างมีประสิทธิภาพ ส่งผลให้ประสิทธิภาพโดยรวมของระบบสูงขึ้น

อย่างไรก็ตาม หากเกิดความล้มเหลวของระบบสุญญากาศ หรือระบบหล่อเย็นทำงานผิดปกติ เช่น มีอากาศรั่วเข้าสู่ Condenser แรงดันภายในระบบจะเพิ่มสูงขึ้นอย่างรวดเร็ว และอาจย้อนกลับเข้าสู่ตัวเรือนของกังหัน (Turbine Housing) ซึ่งไม่ได้ออกแบบมาเพื่อรองรับแรงดันบวกลักษณะนี้ ผลที่ตามมาอาจร้ายแรง ได้แก่ โครงสร้างแตกร้าว อุปกรณ์ภายในเสียหาย และระบบต้องหยุดเดินเครื่องโดยไม่คาดคิด

Rupture Disk ทางออกสำหรับป้องกันแรงดันย้อนกลับ

Rupture Disk หรือแผ่นระบายแรงดัน เป็นอุปกรณ์นิรภัยที่ออกแบบให้แตกตัวทันทีเมื่อแรงดันเกินค่าที่กำหนดไว้ ช่วยระบายแรงดันส่วนเกินออกจากระบบอย่างรวดเร็ว เพื่อป้องกันความเสียหายที่อาจเกิดกับกังหัน โดยทั่วไปจะติดตั้ง Rupture Disk หลายจุดรอบตัวเรือนของกังหัน โดยเฉพาะบริเวณ Low Pressure End ซึ่งในบางเครื่องอาจมีการติดตั้งมากกว่า 20 จุดต่อชุดกังหัน

ตัวอย่างการใช้งานในโรงไฟฟ้า – Steam Turbine

ตำแหน่งใช้งาน: ส่วนปลายด้านแรงดันต่ำของกังหันไอน้ำ (Low Pressure End)

เงื่อนไขกระบวนการ: ระบบทำงานภายใต้สภาวะสุญญากาศบางส่วน (Partial Vacuum) เพื่อช่วยให้สามารถดึงพลังงานกลับคืนจากไอน้ำที่มีพลังงานต่ำ (Low Grade Steam) ได้อย่างมีประสิทธิภาพ

หน้าที่ของแผ่นระบายแรงดัน (Rupture Disk): ป้องกันความเสียหายในกรณีที่ระบบสุญญากาศล้มเหลวหรือเกิดการสูญเสียระบบหล่อเย็น ซึ่งอาจทำให้ไอน้ำย้อนกลับมากดดันที่โครงสร้างกังหัน (Turbine Housing) ซึ่งไม่ได้ออกแบบมาให้รองรับแรงดันดังกล่าว

ค่าความดันที่ตั้งไว้ (Typical Rating): ประมาณ 0.5 barg หรือ 7 psig หรือต่ำกว่า

จากแผ่นตะกั่วสู่ Rupture Disk

ในอดีต การป้องกันแรงดันย้อนกลับในระบบกังหันไอน้ำใช้แผ่นตะกั่ว (Lead Sheet) วางบนโครงตะแกรงของ Turbine Housing ซึ่งมีข้อจำกัดหลายประการ ได้แก่ ประสิทธิภาพการเปิด (Burst Performance) ที่ไม่สม่ำเสมอ วัสดุตะกั่วหรืออะลูมิเนียมเสื่อมสภาพง่ายจากการล้า (Fatigue) หรือการกัดกร่อน (Corrosion) และออกไซด์จากตะกั่วหรือทองแดงอาจปนเปื้อนเข้าสู่ระบบไอน้ำ

ปัจจุบันได้มีการพัฒนาและเปลี่ยนมาใช้ Rupture Disk เช่น รุ่น ARD-S หรือ FCV ของ ZOOK แทนแผ่นตะกั่วเดิม ซึ่งให้ความแม่นยำในการเปิดสูงกว่า มีความปลอดภัยมากกว่า และทนต่อสภาวะสุญญากาศได้ดีขึ้น

ผลิตภัณฑ์ ZOOK สำหรับ Steam Turbine

รุ่น	ลักษณะการใช้งาน	จุดเด่น
ARD-S / CV Type	สำหรับติดตั้งทดแทนแผ่นตะกั่วเดิม	ใช้งานร่วมกับโครงรองรับแบบติดตายตัว
FD-V Type	สำหรับงานติดตั้งใหม่	มาพร้อม Packer Shim หนา 6 มม. สำหรับปรับระดับให้พอดีกับตัวรองรับ

สรุป

การติดตั้ง Rupture Disk บริเวณปลายด้านแรงดันต่ำของกังหันไอน้ำ เป็นมาตรการสำคัญในการป้องกันความเสียหายจากแรงดันย้อนกลับ ซึ่งอาจเกิดขึ้นเมื่อระบบสุญญากาศหรือระบบหล่อเย็นล้มเหลว การเปลี่ยนจากแผ่นตะกั่วแบบดั้งเดิมมาใช้ Rupture Disk ช่วยเพิ่มความแม่นยำในการระบายแรงดัน ลดความเสี่ยงจากการปนเปื้อน และยืดอายุการใช้งานของระบบโดยรวม การเลือกรุ่นที่เหมาะสมกับแต่ละจุดติดตั้งควรพิจารณาร่วมกับทีมวิศวกรผู้เชี่ยวชาญ

Alpha Group เป็นผู้จัดจำหน่ายผลิตภัณฑ์ Rupture Disk จากแบรนด์ ZOOK พร้อมทีมวิศวกรที่พร้อมให้คำปรึกษาด้านการเลือกใช้และการติดตั้งให้เหมาะสมกับแต่ละกระบวนการผลิต สอบถามข้อมูลเพิ่มเติมได้ที่ LINE OA @ALPHAGROUP โทร 0-2792-9333 หรืออีเมล sales@alphagroup.co.th