1.1 บทนำ (Introduction)

เมื่อกระบวนการทำงานภายใต้สภาวะความดันต่ำกว่าความดันบรรยากาศ (14.7 psia [1 bar-a]) การเลือกใช้ระบบ Remote Seal ที่อยู่ใน Remote Seal Pressure Transmitter , Level Transmitter ให้เหมาะสมและและติดตั้งอย่างถูกต้องถือเป็นสิ่งสำคัญ เพื่อให้อุปกรณ์วัดคุมของเรานั้นสามารถได้อย่างแม่นยำและเชื่อถือได้ หากเลือก Remote Seal ผิด หรือติดตั้งผิดหลักการ จะส่งผลให้สัญญาณเอาต์พุตเกิดการคลาดเคลื่อน (Output Drift) หรือทำให้ระบบวัดความดันทั้งหมดไม่สามารถทำงานได้

อีกข้อหนึ่งที่จำเป็นต้องคำนึงถึง คือการที่เอาอุปกรณ์ที่มี Remote Seal เป็นส่วนประกอบไปใช้ในงานในอุณหภูมิในการบวนการที่สูงและ ความดันภายใต้สภาวะสุญญากาศ หรือต่ำกว่าบรรยากาศ  ก็มีข้อควรระวังเพิ่มเติมที่ต้องพิจารณาอีกได้แก่

1.2 การเลือกของไหลเติม (Fill Fluid Selection)

เมื่อทำงานภายใต้สภาวะสุญญากาศ  Fill Fluid บางชนิดจะสามารถระเหยกลายเป็นไอที่อุณหภูมิต่ำกว่ากรณีที่ทำงานภายใต้ความดันบรรยากาศปกติหรือความดันที่สูงกว่า

Emerson เองมี Fill Fluid สำหรับระบบ Remote Seal  หลากหลายแบบให้เลือกใช้ ให้เหมาะสมกับ condition ของ Process โดย Fill Fluid แต่ละชนิดมีเส้นโค้งความดัน-ไอ (Vapor-Pressure Curve) เฉพาะตัว ไม่เหมือนกันในแต่ละ Type โดย Vapor-Pressure Curve นี้จะ แสดงความสัมพันธ์ระหว่างความดันและอุณหภูมิ และสามารถบอกสถานะของของไหลนั้นว่า อยู่ในสถานะใดที่ อุณหภูมิและความดันหนึ่งๆ โดยหลักกาสำคัญที่จะเลือก ก็คือ ตัว Fluid ใน Remote Seal จะ ต้องอยู่ในสถานะของเหลว ตลอดย่านอุณหภูมิ และ ความดันในกระบวนการ

(เพิ่มเติมจากรูปด้านบน สามารถอธิบายได้ว่า เป็นกราฟ Vapor- Pressure ของ Fill Fluid ชนิดหนึ่ง สมมติ ว่า Fill Fluid นั้นชื่อว่า A  การเลือก Remote Seal Instrument มาใช้งานในกระบวนการ จำเป็นต้องคำนึงถึงกราฟนี้ กล่าวคือ หากตลอดกระบวนการ ที่ Instrument นี้วัดค่า อุณหภูมิสูงสุดอยู่ที่ 140 องศาเซลเซียส  และ ความดันอยู่ระหว่าง 0 - 500 mmHG (สมมติให้จุดตัดเส้นสีฟ้าในกราฟ กับแกน X คือ 150 องศา เซลเซียส และ เส้นสีฟ้า ไม่เคยเลย เกิน 250 องศาเซลเซียส )  จะแปลผลได้ว่าเราสามารถเลือก Fill Fluid A มาใช้ ใน Remote Seal Instrument เพื่อวัดค่าในกระบวนการนี้ได้ เนื่องจาก ตลอดย่าน อุณหภูมิ และ ความดันใช้งาน ตัว Fill Fluid อยู่ในสถานะของเหลวเสมอตามกราฟ

กลับกัน หาก กระบวนการนี้ มีอุณหภูมิ สูงเกิน 250 องศา หรือ ต่ำกว่า 0 องศา  หรือ ความดันสูงกว่า 750 mmHG หรือ ต่ำกว่า 0 mmHG เราจะไม่สามารถยืนยันได้ว่า จะเลือก Fill Fluid A มาใช้งานได้เนื่องจาก มีความเป็นไปได้ ที่มันจะเปลี่ยนสถานะเป็นไอ เมื่อถึงอุณหภูมิ ความดันนอกย่านการเป็นของเหลวของมัน)

สำหรับ Emerson เอง มี Fill Fluid สำหรับการใช้งานภายใต้สภาวะสุญญากาศโดยเฉพาะ ดังต่อไปนี้

• Silicone 200 

• Silicone 704 

• Silicone 705 

• UltraTherm™ 

Fill Fluid เหล่านี้ได้รับการออกแบบเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการทำงานและขยายช่วงการใช้งานให้เหมาะสมที่สุดสำหรับการใช้งานภายใต้สภาวะสุญญากาศที่ความดันต่ำกว่า 14.7 psia (1 bar-a)

โดยจะใช้งานร่วมกับ Rosemount 1199 Remote Seals ทุกรุ่น และ Rosemount Level Transmitters ทุกรุ่น

สำหรับ UltraTherm 805 ที่เอาไว้ใช้งานภายใต้สภาวะสุญญากาศ มีให้เลือกใช้งานเฉพาะกับระบบ Rosemount 3051SAL Thermal Range Expander เท่านั้น

เส้นโค้งความดันไอของของไหลเติมที่ออกแบบสำหรับการใช้งานภายใต้สภาวะสุญญากาศแสดงไว้ในภาพด้านล่าง

(จะเห็นว่ามันก็คือรูป Figure 1-1 ของสารหลายชนิด เอามารวมในกราฟเดียวกัน)

1.3 โครงสร้างการประกอบระบบซีล (Seal System Construction)

Emerson นำเสนอ Rosemount Level Transmitters และซีลรุ่น 1199 โดยมีรูปแบบการประกอบระบบซีล 2 วิธี ได้แก่ Welded-Repairable และ All-Welded

สำหรับการใช้งานภายใต้สภาวะสุญญากาศที่มีความดันต่ำกว่า 6 psia (413.7 mbar-a) ควรใช้ระบบซีลแบบ All-Welded Seal System Construction

เหตุผล ก็เพราะตัวข้อต่อที่ใช้ปะเก็น (Gasketed Connections) มีโอกาสทำให้อากาศถูกดูดเข้าสู่ระบบแคปิลลารี (Capillary System) ซึ่งอาจส่งผลให้สัญญาณการวัดเกิดการคลาดเคลื่อน (Drift) หรือทำให้ระบบวัดความดันทั้งหมดไม่สามารถทำงานได้อย่างสมบูรณ์

ระบบซีลแบบเชื่อมทั้งหมด All-Welded Seal System Construction ได้รับการออกแบบมาโดยเฉพาะสำหรับการใช้งานภายใต้สภาวะสุญญากาศระดับสูง (Deep Vacuum) ในโครงสร้างแบบนี้ ปะเก็นของโมดูลเซนเซอร์จะถูกถอดออก และเชื่อมแผ่นโลหะปิดทับบริเวณไอโซเลเตอร์ของเซนเซอร์ (Sensor Isolators) อย่างสมบูรณ์ เพื่อขจัดความเป็นไปได้ที่อากาศจะถูกดูดเข้าสู่ระบบซีลภายใต้สภาวะสุญญากาศ

สำหรับการใช้งานที่ความดันสุญญากาศต่ำกว่า 6 psia (413.7 mbar-a) การใช้แบบ All-Welded นั้นจำเป็นเนื่องจากมีความแข็งแรงทนทานเพียงพอ 

1.4 ตำแหน่งการติดตั้ง (Mounting Position)

การติดตั้ง Pressure Transmitter ในตำแหน่งระดับเดียวกับหรือต่ำกว่าจุดต่อด้านล่างของภาชนะ (Bottom Vessel Tap) เป็นขั้นตอนสำคัญในการรักษาเสถียรภาพของการวัดค่า (Measurement Stability) สำหรับการใช้งานในสภาวะสุญญากาศ (Vacuum Applications)

Static Pressure Limit  สำหรับ Differential Pressure Transmitter หรือ Coplanar gauge transmitter คือ 0.5 psia (34.5 mbar-a) ซึ่งเป็นค่าที่ช่วยให้มั่นใจว่า Fill Fluid ที่เติมภายในโมดูลเซนเซอร์ของ Instrument ซึ่งโดยทั่วไปคือ Silicone 200 ยังคงอยู่ในสถานะของเหลว (Liquid Phase) ภายในเส้นโค้งความดันไอ (Vapor Pressure Curve)

แต่ถ้า Static Pressure Limit ของ Vessel ต่ำกว่า 0.5 psia (34.5 mbar-a) เราจะต้องติดตั้ง Pressure transmitter ไว้ต่ำกว่าจุดต่อด้านล่าง (Bottom Tap) เพราะจะช่วยทำให้ เกิด Head Pressure ใน Capillary Fill Fluid ได้

โดย Rule of Thumb สำหรับการใช้งานที่มีความดันต่ำกว่า 0.5 psia (34.5 mbar-a) คือ Instrument ให้อยู่ต่ำกว่าจุดต่อด้านล่างของ Vessel ประมาณ 3 ฟุต (1 เมตร) เสมอ

โดยค่า Head Pressure ที่แท้จริง สามารถคำนวณได้โดยนำระยะห่างในแนวดิ่งระหว่างจุดต่อด้านล่างของภาชนะ (Bottom Tap) กับตำแหน่งติดตั้ง Pressure Transmitter ค คูณด้วยค่าความถ่วงจำเพาะ (Specific Gravity) ของ Fill Fluid

โดยสำหรับการติดตั้งของ Instrument Rosemount Emerson เราจะมี ขั้นตอนสุดท้ายเพิ่มเติม คือการตรวจสอบความถูกต้องของระบบสำหรับการใช้งานจริง (System Validation) โดยใช้ซอฟต์แวร์ Instrument Toolkit™ 

Pressure Transmitter แบบติดตั้งในไลน์ (In-line Gage Pressure Transmitter) จะไม่มีข้อจำกัดดังกล่าว และสามารถใช้งานได้จนถึงสภาวะสุญญากาศสมบูรณ์ (Full Vacuum) ที่ความดัน -14.7 psig / 0 psia (-1.01 bar-g / 0 bar-a)