ผู้เขียน: Michael Vullhorst (ผู้จัดการห้องปฏิบัติการ ARI-Armaturen)
บทนำ
ทั้ง TA-Luft [1] และ DIN EN ISO 15848-1 [2] [3] ต่างมีเป้าหมายเพื่อลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจกที่เป็นอันตรายต่อสิ่งแวดล้อมและสุขภาพของมนุษย์ TA-Luft เป็นระเบียบควบคุมมลพิษทางอากาศของเยอรมนี ซึ่งจะระบุข้อกาหนดทางเทคนิคที่มีผลผูกพันกับการติดตั้งแบบจำแนกประเภทตามพระราชบัญญัติควบคุมมลพิษทางอากาศของรัฐบาลกลางฉบับที่ 4
EN ISO 15848-1 [2] [3] เป็นมาตรฐานสากลที่ผู้ใช้จะได้รับเกณฑ์การประเมินสำหรับการจำแนกประเภทวาล์ว (ทั้งอุปกรณ์แยกและอุปกรณ์ควบคุม) เพื่อให้สามารถเปรียบเทียบแบรนด์หรือการออกแบบที่แตกต่างกันได้ อย่างไรก็ตาม การปฏิบัติตามข้อกำหนดของ TA-Luft ถือเป็นข้อพิสูจน์เรื่องคุณภาพของระบบซีล – ซึ่งไม่ใช่แค่ในเยอรมนี แต่ในประเทศอื่น ๆ ด้วยเช่นกัน – รวมถึง EN ISO 15848-1 [2] [3] กำลังมีบทบาทสำคัญมากยิ่งขึ้นในอุตสาหกรรมเคมี ปิโตรเคมี และกระบวนการการผลิต
มาตรฐานการทดสอบ
มาตราที่ 5.2.6.4 “Shut-off devices” ของ TA-Luft [1] หมายถึง metal bellow ที่มี packing gland ปลายหรือระบบซีลที่ให้ผลใกล้เคียงกับเทคโนโลยีซีลแกนเพลาล่าสุดสำหรับอุปกรณ์แยกและอุปกรณ์ควบคุม bellow ที่มีราคาแพงมักจะเป็นตัวเลือกที่ดีกว่าด้วยเหตุผลทางเทคนิค อย่างไรก็ตาม packing gland ที่ได้รับการพิสูจน์แล้วยังคงเป็นตัวเลือกสำหรับซีลก้านวาล์วเสมอ ระบบซีล “ที่ให้ผลใกล้เคียงกัน” หมายถึงระบบที่สามารถรักษาอัตราการรั่วไหลจำเพาะของอุณหภูมิในระหว่างขั้นตอนการพิสูจน์ตาม VDI Guideline VDI 2440 [4] ได้
การเตรียมพิสูจน์ตาม VDI 3.1.3.3 สำหรับตัวอย่างการทดสอบ เปรียบเสมือนตัวแทนของระบบซีลที่อุณหภูมิ ความดัน และการเคลื่อนไหวของก้านและเพลาวาล์วที่สอดคล้องกับสภาพการทำงานจริง ความสมดุลของระบบซีลจะถือเป็นการสาธิตให้เห็นว่าอัตราการรั่วไหลที่ 10-4mbar*l/(sec*m) หรือ 10-2 mbar*l/(sec*m) ถูกรักษาไว้ที่อุณหภูมิ <250°C หรือ >=250°C ตามลำดับ
EN ISO 15848-1 [2] [3] ได้ระบุเงื่อนไขการทดสอบและข้อกาหนดให้ละเอียดมากยิ่งขึ้น โดยวาล์วจะถูกจัดกลุ่มตามการปิดสนิทของหน้าวาล์ว-บ่าวาล์ว รวมถึงความทนทาน และอุณหภูมิ ข้อมูลจำเพาะของการทดสอบจะคำนึงถึงข้อกำหนดที่สำคัญของวาล์วแยกและวาล์วควบคุมด้วยรอบกลไกและการเคลื่อนที่ขึ้นที่แตกต่างกัน ซึ่งจะตรงกันข้ามกับ TA-Luft [1] ที่ระบุเกณฑ์การปิดสนิทของซีลตัววาล์วแบบอยู่กับที่ (<=50 ppmv) เพื่อช่วยให้ผู้ใช้สามารถประเมินการปล่อยก๊าซเรือนกระจกที่คาดว่าจะรั่วไหลจากวาล์วโดยรวมได้
คุณสมบัติหรือการจำแนกประเภทของวาล์วต้องได้รับการพิสูจน์ด้วยประเภทของการทดสอบ หากการออกแบบเหมือนกัน ผลลัพธ์ก็สามารถถ่ายโอนไปยังวาล์วประเภทอื่น ๆ ที่ก้านและเพลาวาล์วมีเส้นผ่านศูนย์กลาง (Ø) ระหว่าง 50%-200% ของตัวอย่างการทดสอบ
อัตราการรั่ว ไหลของซีลก้านและเพลาวาล์ว
การเปรียบเทียบตามข้อกำหนด EN ISO 15848-1 [2] [3] และ TA-Luft
อัตราการรั่ว ไหลที่เกิดขึ้นภายใต้เงื่อนไขการทดสอบถือเป็นการชี้ขาดในมาตรฐานเช่นกัน ซึ่งจะมีการระบุการปิดสนิทโดยไม่ขึ้นกับอุณหภูมิทั้งหมด 3 ระดับ Class A หมายถึงความสมดุลสำหรับระบบซีลของวาล์วโรตารี่ (Rotary Valve) ที่มีbellow เป็นต้น สำหรับฉบับปี 2015 ที่มีผลบังคับใช้เดือนพฤศจิกายน ปี 2015 กำหนดให้อัตราการรั่วไหลของ Class A เพิ่มขึ้น ทำให้ใกล้เคียงกับข้อกำหนดของ TA-Luft [1] มากขึ้น
1.) ลดอัตราการรั่วไหลของปริมาณเฉพาะอุณหภูมิห้องด้วยการคูณกับ factor 2∗𝑑𝑖 เพื่อให้สามารถเปรียบเทียบกับ TA-Luft ได้
เพราะนั่นหมายถึงเส้นผ่านศูนย์กลางเฉลี่ยของซีล (di = เส้นผ่านศูนย์กลางภายในของ packing; da = เส้นผ่านศูนย์กลางภายนอกของ packing) ตัวอย่างเช่น เมื่อคูณกับ factor 58×42 packingจะได้ 0.84 ในขณะที่ เกณฑ์ Class A ของ TA-Luft จะเป็น 5.1*10-6 หรือ 5.1*105 mbar*l/sec.
จากตารางจะเห็นได้ว่าความปิดสนิทของ Class A เป็นไปตามเกณฑ์ของ TA-Luft เสมอ ส่วน Class B และ Class C จะต้องตรวจสอบเกณฑ์ตามอุณหภูมิ
วาล์วปีกผีเสื้อแบบ Triple Offset ของ Zetrix ในทางปฏิบัติ – มีคุณสมบัติตรงตามมาตรฐานของ DIN EN ISO 15848- 1:2006-04 [3] และการจำแนกผลลัพธ์ตามข้อกำหนดของ TA-Luft [1]
ตัวอย่างการทดสอบวาล์วปีกผีเสื้อ (วาล์วโรตารี่ที่มีการหมุน 90 องศา) ติดตั้งด้วย graphite packing คุณภาพสูง ไม่มีสปริง สำหรับซีล shaft bushing และ Serrated Seal เป็นซีลอยู่กับที่สำหรับหน้าแปลนล่าง ได้รับการทดสอบและรับรองอุณหภูมิที่แตกต่างกัน 2 ระดับในห้องปฏิบัติการที่ได้รับการรับรองมาตรฐานของ Amtec
ผลลัพธ์ของอุณหภูมิ Class 1 (อุณหภูมิห้องสูงสุด 200 องศาเซลเซียส)
ISO FE AH – CO3 – SSA 0 – t(RT,200°C) – (40/35 bar) – ISO 15848-1 [3]
FE Fugitive emissions การปล่อยก๊าซเรือนกระจก
AH Tightness class A, test fluid = helium ความปิดสนิท class A, ของเหลวที่ใช้ในการทดสอบ = ฮีเลียม
CO3 ระดับความทนทาน CO3, รอบกลไก 2500 รอบกับการหมุนเวียนพลังงานความร้อน 4 รอบ โดยอุณหภูมิสูงสุดอยู่ที่ 200°C
SSA 0 จำนวนการปรับซีลก้านวาล์ว = 0
t(RT, 200°C) ระดับอุณหภูมิสูงสุดอยู่ที่ 200°C
(40/35 bar) อัตราแรงดัน ณ อุณหภูมิในการทดสอบ
การจำแนกประเภทผลลัพธ์ตามข้อกำหนด TA-Luft [1] [5]
อัตราการรั่วไหลที่วัดได้ระหว่างการทดสอบน้อยกว่าเกณฑ์ 10-4mbar*l/(sec*m) เสมอเป็นการยืนยันว่าความปิดสนิทของ Class A ผลลัพธ์ของระบบซีลจึงถือว่ามีคุณภาพสูงตามที่ TA-Luft กำหนดภายใต้เงื่อนไขการทดสอบที่อธิบายไว้
ผลลัพธ์ของอุณหภูมิ Class 2 (อุณหภูมิห้องสูงสุด 400 องศาเซลเซียส)
ISO FE BH – CO3 – SSA 0 – t(RT,400°C) – (40/23.6 bar) – ISO 15848-1 [3]
FE การปล่อยก๊าซเรือนกระจก
BH ความปิดสนิทระดับ class B, ของเหลวที่ใช้ในการทดสอบ = ฮีเลียม
CO3 ระดับความทนทาน CO3, รอบกลไก 2500 รอบกับการหมุนเวียนพลังงานความร้อน 4 รอบ โดยอุณหภูมิสูงสุดอยู่ที่ 400°C
SSA 0 จำนวนการปรับซีลก้านวาล์ว = 0
t(RT, 400°C) ระดับอุณหภูมิสูงสุดอยู่ที่ 400°C
(40/23.6 bar) อัตราแรงดัน ณ อุณหภูมิในการทดสอบ
การจำแนกประเภทผลลัพธ์ตามข้อกำหนดของ TA-Luft [1] [6]
ตั้งแต่เริ่มต้นจนถึงรอบการหมุนเวียนพลังงานความร้อนที่ 2 และรอบกลไก 500 รอบ อัตราการรั่วไหลที่วัดได้ระหว่างการทดสอบอยู่ในขอบเขตข้อกำหนดของ TA-Luft นั่นก็คือ 10-4mbar*l/(sec*m) ที่อุณหภูมิห้อง และ 10- 2mbar*l/(sec*m) ที่ 400°C เสมอ ระบบซีลจึงถือว่ามีคุณภาพสูงตามข้อกำหนดของ TA-Luft ภายใต้เงื่อนไขการทดสอบที่อธิบายไว้
สรุป
ซีลก้านวาล์วปีกผีเสื้อแบบ Tripple Offset ของ Zetrix ในระดับอุณหภูมิที่ 200°C เป็นไปตามเกณฑ์ของ TA-Luft ภายใต้เงื่อนไขที่อธิบายไว้ใน DIN EN ISO 15848-1 [3] ส่วนที่อุณหภูมิ 400°C ก็เป็นไปตามเกณฑ์ถึงระดับรอบการหมุนเวียนพลังงานความร้อนที่ 2 และรอบกลไก 500 รอบ หรืออีกนัยหนึ่งคือได้รับการพิสูจน์แล้วว่ามีคุณภาพเทียบเท่า Bellow Seal
เนื่องจากการจำแนกประเภทเฉพาะเป็นไปได้ตามมาตรฐาน DIN EN ISO ประสิทธิภาพของวาล์วจึงสามารถจำแนกได้ตามความสามารถในกาลดและการปล่อยก๊าซเรือนกระจกดังตัวอย่างในการทดสอบนี้ การออกแบบหรือตัวแปรการทำงานที่แตกต่างกันจึงสามารถนำมาเปรียบเทียบได้โดยตรง
การผลิตและการติดตั้งวาล์วนำมาซึ่งความท้าทายและข้อกำหนดสำคัญจำนวนมาก ทั้งนี้ก็เพื่อให้มั่นใจว่าสอดคล้องกับระเบียบทางเทคนิคของทั้งสองมาตรฐาน อัตราการรั่วไหลที่ได้รับการกำหนดไว้แล้วสามารถบรรลุผลได้ด้วยการสังเกตขีดจำกัด โดยคำนึงถึงพื้นผิวของก้านวาล์วกับ gland hole และการใช้ bearing คุณภาพสูงที่มีประเก็นรับแรงตึงที่แม่นยำ
การทดสอบเสมือนใช้งานจริง
วาล์วปีกผีเสื้อแบบ Tripple Offset ของ Zetrix ที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 350 มม. ผ่านการทดสอบความทนทานเป็นเวลา 3 เดือนจากน้ำมันถ่ายเทความร้อนสังเคราะห์ (Synthetic Thermal Oil)ที่ศูนย์ทดสอบภายในบริษัท รอบการหมุนเวียนพลังงานความร้อน 11 รอบและรอบกลไก 10,000 รอบที่อุณหภูมิระหว่าง 100°C ถึง 350°C ที่แรงดันของเหลวประมาณ 10 bar การรั่วไหลใด ๆ ที่ซีลก้านวาล์วจะถูกระบายและรวบรวมด้วย Lantern Ring ใต้หน้าแปลนของ Packing Box ซึ่งไม่มีการรั่วไหลใด ๆ เกิดขึ้นในระหว่างการทดสอบ คุณภาพของซีลก้านวาล์วที่อธิบายไว้ในที่นี้จึงได้รับการพิสูจน์แล้วภายใต้สภาวะการทำงานสมจริง – ซึ่งเป็นการยืนยันเพิ่มเติมถึงผลลัพธ์ที่ได้ในห้องปฏิบัติการ
บรรณานุกรม[1] TA-Luft, First General Administrative Regulation Pertaining to the Federal Immission Control Act (Technical Instructions on Air Quality Control – TA Luft) of 24 July 2002.[2] DIN EN ISO 15848-1, Industrial valves – Measurement, test and qualification procedures for fugitive emissions – Part 1: Classification system and qualification procedures for type testing of valves (ISO 15848-1:2015); German version EN ISO 15848-1:2015.[3] DIN EN ISO 15848-1, Industrial valves – Measurement, test and qualification procedures for fugitive emissions – Part 1: Classification system and qualification procedures for type testing of valves (ISO 15848-1:2006); German version EN ISO 15848-1:2006.[4] VDI 2440, Emission control – Mineral oil refineries – November 2000.[5] Amtec, Test Report-302 586 2/-, 2014.[6] Amtec, Test Report-302 586 4/-, 2015.
List of figures
Fig. 1: Amtec test report no. 302 586 2/- Supplement 16 – Testing procedure and results EN 15848-1 [3] [5] ………………………… 2
Fig. 2: Zetrix triple offset butterfly valve with high-grade sealing systems …………………………………………………………………………………………………. 2
Fig. 3: Amtec test report no. 302 586 2/- Supplement 15 – Testing procedure and results EN 15848-1 [3] [5] ………………………… 3
Fig. 4: Amtec test report no. 302 586 4/- Supplement 9 – Testing procedure and results EN 15848-1 [3] [6]……………………………. 3
Fig. 5: Amtec test report no. 302 586 4/- Supplement 9 – Testing procedure and results EN 15848-1 [1] [6]……………………………..3
