สาเหตุทั่วไปของการรั่วของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบแผ่น

ในบรรดาภาพทั้งหมดที่มองเห็นได้ภายในห้องเครื่อง ภาพของแผ่นแลกเปลี่ยนความร้อนแบบแผ่น (PHE) ที่รั่วซึมหรือพ่นของเหลวออกมาอาจเป็นสิ่งที่น่ากังวลที่สุด ไม่เพียงแต่คุณจะสูญเสียของเหลวเท่านั้น แต่การรั่วยังแสดงถึงการรั่วไหลที่ยอมรับไม่ได้ระหว่างสองระบบที่สำคัญพื้นฐาน—โดยทั่วไปคือระหว่างระบบหล่อเย็นเครื่องยนต์กับระบบน้ำดิบ หรือระหว่างน้ำมันหล่อลื่นกับระบบหล่อเย็นเครื่องยนต์ การรั่วเล็กน้อยที่ตรวจไม่พบหรือจัดการไม่ดีอาจลุกลามอย่างรวดเร็วจนเกิดเหตุการณ์ปนเปื้อนข้ามระบบ ส่งผลให้น้ำมันหล่อลื่นเกิดการแยกชั้นเป็นอิมัลชัน ชิ้นส่วนของบล็อกเครื่องยนต์ผุกร่อน หรือแม้แต่ระบบหล่อเย็นแบบแจ็กเก็ตเสียหายอย่างสิ้นเชิง ตลอดระยะเวลา 22 ปีที่ผ่านมา กลุ่ม SME ได้ดำเนินโครงการบริการทางทะเลและปรับปรุงระบบบนเรือมาแล้วมากกว่า 500 โครงการต่อปี และผู้เชี่ยวชาญด้านเทคนิคของเราได้ตรวจสอบหาสาเหตุของการรั่วของ PHE บนเรือทุกประเภทมาแล้วหลายร้อยกรณี ซึ่งสามารถสรุปสาเหตุหลักที่พบบ่อยได้ประมาณหกประการ บทความด้านล่างนี้จะกล่าวถึงสาเหตุที่เกิดขึ้นบ่อยที่สุด และให้คำแนะนำในการลดโอกาสที่ PHE ของคุณจะรั่ว

การเสื่อมสภาพของซีลยาง: การแก่ตัว การแข็งตัว และการถูกดันออก

ซีลยางเป็นองค์ประกอบหลักที่ทำหน้าที่ปิดผนึกในเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบแผ่น (PHE) และยังถือเป็นจุดอ่อนที่สุดของระบบ เมื่อเวลาผ่านไป ซีลยางจะเสื่อมสภาพจากอุณหภูมิสูง น้ำทะเลที่มีคลอรีนซึ่งกัดกร่อนได้แรง และแรงกดซ้ำๆ ส่งผลให้วัสดุเอลาสโตเมอร์สูญเสียความสามารถในการคืนรูปหลังถูกบีบอัดอย่างถาวร ตัวอย่างเช่น ซีลยางไนไตรล์ (NBR) ที่ใช้กับหม้อระบายความร้อนน้ำมัน มักกลายเป็นเปราะและไม่สามารถปรับตัวเข้ากับความไม่เรียบของพื้นผิวได้ หากถูกสัมผัสกับอุณหภูมิสูงกว่า 90 องศาเซลเซียสอย่างต่อเนื่อง ในขณะที่ซีลยาง EPDM เหมาะสำหรับด้านน้ำทะเล แต่อาจบวมหรือนิ่มลงจนเกิดการไหลออก (extrusion) ผ่านช่องว่างระหว่างแผ่นได้ หากปนเปื้อนด้วยละอองน้ำมันหรือไขมัน การไหลออกนี้ถือเป็นปัญหาที่ร้ายแรงมาก เพราะส่วนที่บิดเบี้ยวจะกลายเป็นขอบบางๆ ซึ่งทำให้รูปร่างของซีลยางเปลี่ยนไปอย่างถาวร — เมื่อเกิดการไหลออกแล้ว ซีลยาง EPDM จะไม่สามารถปิดผนึกได้อีกเลย แม้จะทำการขันใหม่ก็ตาม ที่ SME เราพบบ่อยว่าวิศวกรบริการของเราต้องถอดซีลยางที่ใช้งานมาแล้วถึงห้าปี ซึ่งสูญเสียความสามารถในการคืนรูปหลังถูกบีบอัดไปมากกว่า 30% แม้ภายนอกจะดูสมบูรณ์ก็ตาม เราจึงแนะนำให้เปลี่ยนซีลยางเชิงรุกตามจำนวนชั่วโมงการทำงานสะสมและประวัติการสัมผัสอุณหภูมิที่ผ่านมา แทนที่จะรอให้ PHE รั่วหรือประสิทธิภาพลดลงอย่างรุนแรงก่อนจึงเปลี่ยนแบบเชิงรับ ทั้งวันที่ติดตั้งและจำนวนรอบการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิ (เช่น รอบการเริ่ม-หยุดทำงาน) จะประเมินอายุการใช้งานที่แท้จริงได้แม่นยำกว่าการอ้างอิงเพียงปฏิทินเท่านั้น

แรงบิดการประกอบผิดพลาดและการบีบอัดไม่สม่ำเสมอ

เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบแผ่น (PHE) คืออุปกรณ์เชิงกลที่ต้องการความแม่นยำสูง ไม่ใช่เพียงแค่ท่อที่ต้องขันให้แน่นจนสุดเท่านั้น หนึ่งในสาเหตุที่พบบ่อยที่สุดของการรั่วซึมระหว่างการให้บริการในโรงงานขนาดกลางและขนาดย่อม (SME) คือการขันสลักยึดโครงสร้างใหม่หลังการทำความสะอาดหรือถอดชิ้นส่วนออกเพื่อตรวจสอบไม่เหมาะสม โดยแต่ละกรอบมีค่าความหนาแน่นที่กำหนดไว้อย่างชัดเจน—มักระบุเป็นความหนารวมของซีลและแผ่นทั้งหมด ซึ่งจำเป็นต้องบรรลุอย่างสม่ำเสมอทั่วทั้งแผ่นด้วยการขันสลักตามรูปแบบแนวทแยง หากขันแน่นเกินไปจะทำให้ซีลถูกบดอัดและเสียรูป แผ่นลูกฟูกที่บางมาก (โดยทั่วไปหนาเพียง 0.5–0.6 มม.) เสียหาย และคานยึดโครงสร้างเกิดแรงเครียดบริเวณแบริ่ง หากขันไม่แน่นพอ จะทำให้แรงกดบนซีลไม่เพียงพอ ส่งผลให้ของไหลรั่วผ่านช่องทางเดี่ยวขณะใช้งานจริง และรั่วออกทางด้านข้าง นอกจากนี้ การขันแน่นไม่สม่ำเสมอเฉพาะด้านใดด้านหนึ่งจะทำให้แผ่นเอียง จนเกิดช่องว่างจุลภาค ซึ่งจะขยายตัวเพิ่มขึ้นอีกเมื่อเกิดการขยายตัวจากความร้อน เราขอแนะนำให้ใช้ประแจวัดแรงบิดที่สอบเทียบแล้ว พร้อมขันตามรูปแบบกากบาทหรือดาว ทุกครั้งที่ประกอบชิ้นส่วน โดยแบ่งการขันออกเป็นอย่างน้อยสามขั้นตอนจนถึงความยาวการบีบอัดที่กำหนด และวัดความหนาของชุดซีลก่อนและหลังขันแรงบิด (หากค่าที่วัดได้แตกต่างจากค่าที่ระบุบนป้ายชื่อเกิน 2 มม. เราขอแนะนำให้หยุดการประกอบทันที และตรวจสอบชุดแผ่นใหม่ว่ามีสิ่งสกปรกแทรกอยู่ระหว่างแผ่นหรือแผ่นโค้งงอบริเวณจุดที่มีสิ่งสกปรกหรือไม่)

การกัดกร่อนแบบเป็นหลุมบนพื้นผิวแผ่น

แม้ว่าเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบแผ่น (PHE) สำหรับการใช้งานในทะเลสมัยใหม่ที่ทำจากไทเทเนียมหรือสแตนเลสเกรด 316L จะไม่ทนต่อการกัดกร่อนแบบจุดได้โดยสมบูรณ์ แต่การกัดกร่อนแบบจุด ซึ่งมีลักษณะเป็นรูเล็กๆ แต่ลึกมากบนผิวแผ่น มักเริ่มต้นที่ร่องสำหรับซีลหรือบริเวณที่ของไหลนิ่งซึ่งเกิดขึ้นในโซนกระจายการไหล ความเข้มข้นสูงของคลอไรด์ (ซึ่งพบได้ทั่วไปในน้ำทะเลในภูมิอากาศเขตร้อนหรือน้ำกร่อย) และความเร็วของของไหลต่ำ คือสาเหตุหลักสองประการของการกัดกร่อนแบบจุด เนื่องจากเมื่อความเร็วของของไหลต่ำพอให้ตะกอนตกค้างได้ ตะกอนที่สะสมจะสร้างเซลล์ความเข้มข้นใต้ตัวมันเอง ทันทีที่การกัดกร่อนแบบจุดทะลุผ่านแผ่นทั้งหมด ขอบเขตระหว่างของไหลสองชนิดจะหายไป ส่งผลให้เกิดการรั่วซึมทั้งภายใน (การปนกันของของไหล) และภายนอก SME พบว่าโดยทั่วไปการกัดกร่อนแบบจุดมักถูกวินิจฉัยผิดว่าเป็นปัญหาของซีล จึงนำไปสู่การเปลี่ยนซีลตามรอบอย่างไม่จำเป็น โดยไม่ได้แก้ไขสาเหตุหลัก การตรวจจับการกัดกร่อนแบบจุดตั้งแต่ระยะแรกสามารถทำได้โดยการทดสอบสารเจาะรอย (dye penetrant test) บนแผ่นขณะทำการซ่อมบำรุงด้วยตนเอง โดยเฉพาะบริเวณพื้นผิวถ่ายเทความร้อนรอบๆ ช่องทางเข้า นอกจากนี้ ห้ามปล่อยให้ความเร็วของน้ำทะเลที่ไหลผ่าน PHE ต่ำกว่า 1.5 เมตรต่อวินาที เพื่อป้องกันการตกตะกอน หากเรือของท่านทำงานส่วนใหญ่ที่โหลดต่ำ ควรพิจารณาติดตั้งท่อเบี่ยงหรือท่อหมุนเวียนเพื่อรักษาระดับความเร็วของการไหลให้สูงกว่าค่าเกณฑ์นี้

การจัดตำแหน่งแผ่นไม่ตรงและซีลยางหลุดออกในระหว่างการประกอบใหม่

ปัญหาที่รุนแรงยิ่งกว่านั้น—และแน่นอนว่าเป็นปัญหาที่หลีกเลี่ยงได้ง่ายกว่า—คือการรั่วไหลอันเนื่องมาจากการประกอบชิ้นส่วนใหม่ไม่ถูกต้อง แผ่นแต่ละแผ่นมีทิศทางการติดตั้งที่ถูกต้อง (โดยซีลยางจะอยู่บนพื้นผิวด้านหน้าและด้านหลังแบบสลับกัน) และต้องเรียงทับกันตามลำดับที่กำหนด หากแผ่นใดแผ่นหนึ่งถูกวางกลับหัว หรือที่พบบ่อยกว่านั้นคือวางผิดด้าน (ทำให้ซีลยางอยู่บนพื้นผิวด้านที่ไม่เหมาะสม) ช่องทางไหลของของเหลวบนแผ่นที่อยู่ติดกันจะไม่สอดคล้องกัน และซีลยางจะไม่สามารถสร้างการสัมผัสที่แน่นหนาแบบโลหะต่อโลหะกับแผ่นข้างเคียงได้ ซึ่งในหลายกรณี ไม่เพียงแต่ทำให้เกิดการไหลลัดวงจรภายในทันทีเท่านั้น แต่หากแผ่นข้างเคียงเข้ามาใกล้กันมากพอ ก็อาจทำให้เกิดการรั่วไหลจากมุมปลายสุดของซีลยางออกไปยังอากาศภายนอกได้ ประการสุดท้าย การที่ซีลยางหลุดออกจากตำแหน่งเดิม (หรือ “หลุดจากร่อง”) ระหว่างกระบวนการเรียงแผ่นทับกันนั้นเกิดขึ้นได้ง่ายมาก โดยเฉพาะเมื่อร่องดังกล่าวยังคงมีกาวเก่าหรือสิ่งสกปรกตกค้างอยู่ แม้การเคลื่อนตัวขึ้นเพียง 2–3 มิลลิเมตรก็เพียงพอที่จะทำให้ซีลยางสูญเสียประสิทธิภาพ ส่งผลให้เกิดทั้งการไหลลัดวงจรภายในและการรั่วไหลภายนอกได้ ด้วยเหตุนี้ ตามขั้นตอนการปฏิบัติงานในห้องปฏิบัติการของ SME จึงมีการล้างแผ่นแต่ละแผ่นอย่างละเอียด ตรวจสอบร่องสำหรับซีลยางภายใต้กล้องขยาย และใช้ค้อนหัวนุ่มเคาะซีลยางแต่ละชิ้นให้เข้าที่อย่างเบามือก่อนจะนำแผ่นถัดไปมาเรียงทับ ทั้งนี้ ยังมีลูกศรถาวรกำกับไว้ที่ด้านบนและด้านล่างของชุดแผ่น เพื่อให้ทีมวิศวกรสามารถตรวจสอบด้วยสายตาได้ว่าชุดแผ่นถูกเรียงในทิศทางที่ถูกต้องหรือไม่

สรุป: ความระมัดระวังคือวิธีที่ดีที่สุดในการป้องกัน

ไม่ใช่คำถามว่า 'จะรั่วหรือเมื่อไหร่' ที่แผ่นแลกเปลี่ยนความร้อนของท่านจะรั่ว แต่เป็นเรื่องของการควบคุมเวลาที่จะเกิดขึ้นอย่างสมบูรณ์ ด้วยการดำเนินการตามแผนอย่างรอบคอบเพื่อจัดการการสึกหรอของซีลยางตามอายุการใช้งาน การใช้ขั้นตอนการขันแรงบิดให้ถูกต้อง การตรวจสอบอย่างระมัดระวังต่อการเหนื่อยล้าของวัสดุและหลักฐานของแรงเครื่องกล และสุดท้ายคือการประกอบใหม่อย่างพิถีพิถันและรอบคอบ สามารถยืดอายุการใช้งานจริงของ PHE ของท่านออกไปได้อีกหลายสิบปี พร้อมช่วยหลีกเลี่ยงการปนเปื้อนที่สร้างค่าใช้จ่ายสูงและการเรียกช่างฉุกเฉินที่มีค่าใช้จ่ายสูงตามมา ที่ SME Group เรามีวิศวกรมากกว่า 100 ท่าน ดำเนินงานภายใต้กรอบมาตรฐาน ISO9001, ISO14001 และ ISO45001 จึงสามารถให้บริการซ่อมบำรุงภาชนะของท่านบนเรือได้ ทั้งการตรวจสอบอย่างครอบคลุม การจัดหาอะไหล่ และการซ่อมบำรุงแบบครบวงจรในโรงซ่อมเรือทั่วโลก โดยเฉพาะอย่างยิ่งในจีนแผ่นดินใหญ่ การรับประกันบริการ 12 เดือนสะท้อนมาตรฐานของเรา และด้วยปรัชญา 'มุ่งไปไกลกว่าความกังวลของท่าน' เราจะพึงพอใจก็ต่อเมื่อเราได้เห็นซีลยางทุกชิ้น บันทึกเส้นรอยสึกหรอทุกเส้น และระบุเส้นทางที่อาจเกิดการรั่วได้ทุกจุด