Feedwater Heater คืออะไร: ฮีตเตอร์ LP กับ HP, คำนวณ Extraction Steam, TTD และ DCA

คุณดูแลโรงไฟฟ้า cogeneration ในนิคมอุตสาหกรรม หรือหม้อไอน้ำกับกังหันไอน้ำของโรงงานที่ผู้ผลิตญี่ปุ่นเป็นคนสร้าง ใน Heat Balance และ P&ID มีคำญี่ปุ่นอย่าง 低圧給水加熱器, 高圧給水加熱器, 第1抽気, ドレン และ 脱気器 เต็มไปหมด

ช่วงนี้อุณหภูมิน้ำป้อนขาออกของฮีตเตอร์ตัวหนึ่งค่อย ๆ ลดลง หัวหน้าญี่ปุ่นถามว่า "ท่อตันหรือเปล่า" คุณจึงต้องการวิธีแยกให้ได้ว่าเป็นเพราะท่อสกปรก หรือเป็นเพราะเรื่องอื่น

บทความนี้จับคู่คำญี่ปุ่นกับคำที่ใช้ในโรงไฟฟ้าไทย อธิบายความต่างของฮีตเตอร์ LP กับ HP และวิธีคำนวณปริมาณ extraction steam จากนั้นจะอธิบายตัวเลขสองตัวที่ใช้ดูสุขภาพของฮีตเตอร์ คือ TTD (Terminal Temperature Difference) และ DCA (Drain Cooler Approach)

ท้ายบทความมีเช็กลิสต์ คำถามสำหรับผู้ผลิตญี่ปุ่น และตัวอย่างอีเมลภาษาอังกฤษ หลักที่ใช้ตลอดทั้งบทความคือ ให้แยก "ประสิทธิภาพของทั้งวัฏจักร" ออกจาก "สมดุลความร้อนของฮีตเตอร์ตัวเดียว"

สารบัญ

1. ตารางคำศัพท์: คำญี่ปุ่นในแบบ Feedwater Heater
2. Feedwater Heater คืออะไร
3. ฮีตเตอร์ LP กับ HP ต่างกันอย่างไร และติดตั้งตรงไหน
4. ทำไม Extraction Steam จึงช่วยเพิ่มประสิทธิภาพ
5. วิธีคำนวณปริมาณ Extraction Steam
6. TTD และ DCA: วิธีอ่านสมรรถนะของฮีตเตอร์
7. Drain Cascade และการควบคุมระดับน้ำ
8. ต้นทุน ความดันตก และพื้นที่ติดตั้ง
9. สั่งซื้อหรือเปลี่ยนฮีตเตอร์: ตั้งเงื่อนไขให้ตรงกันก่อน
10. มาตรฐานและกฎหมายที่อาจเกี่ยวข้อง
11. นำไปใช้ได้ทันที
12. ข้อจำกัดของบทความนี้
13. คำถามที่พบบ่อย (FAQ)
14. แหล่งอ้างอิง

ตารางคำศัพท์: คำญี่ปุ่นในแบบ Feedwater Heater

ตารางนี้รวมคำที่มักเจอใน Heat Balance, P&ID และคู่มือภาษาญี่ปุ่น พร้อมคำอ่านแบบโรมัน เพื่อให้ถามผู้ผลิตได้ตรงคำ

ตารางที่ 1: คำญี่ปุ่นกับคำที่ใช้ในไทย

ความหมายอาจต่างกันเล็กน้อยตามผู้ผลิตและโรงไฟฟ้า ถ้าเอกสารใช้คำต่างจากตารางนี้ ให้ยืนยันความหมายกับผู้ผลิต

ภาษาญี่ปุ่น	คำอ่าน	คำที่ใช้ในไทย
給水加熱器	kyusui kanetsuki	เครื่องอุ่นน้ำป้อน / Feedwater Heater (FWH)
低圧給水加熱器 / 高圧給水加熱器	teiatsu / koatsu kyusui kanetsuki	ฮีตเตอร์ความดันต่ำ (LP heater) / ฮีตเตอร์ความดันสูง (HP heater)
抽気（第1抽気、第2抽気…）	chuki (dai-ichi chuki…)	ไอน้ำที่ดึงออกจากกังหัน (extraction steam หรือ bleed steam) ลำดับ No. 1, No. 2… ต้องดูในแบบว่าเบอร์ไหนความดันสูงสุด
脱気器	dakkiki	ดีแอเรเตอร์ (Deaerator) เป็นฮีตเตอร์แบบเปิดที่ไอน้ำสัมผัสน้ำโดยตรง
復水器 / 復水ポンプ	fukusuiki / fukusui pump	คอนเดนเซอร์ (Condenser) / ปั๊มคอนเดนเสท (Condensate Pump)
給水ポンプ	kyusui pump	ปั๊มน้ำป้อนหม้อไอน้ำ (Boiler Feed Pump, BFP)
ドレン	doren	เดรน (น้ำที่ไอน้ำควบแน่นแล้วในด้านเชลล์)
過熱低減部 / 凝縮部 / ドレン冷却部	kanetsu teigen-bu / gyoshuku-bu / doren reikyaku-bu	Desuperheating zone / Condensing zone / Drain cooling zone
胴側 / 管側	do-gawa / kan-gawa	ด้านเชลล์ (Shell side) / ด้านท่อ (Tube side)
水室 / 管板 / U字管	suishitsu / kanban / U-ji-kan	Channel (water box) / Tubesheet แผ่นยึดท่อ / ท่อรูปตัว U
カスケード（ドレン逆流）	kasukedo (doren gyakuryu)	Drain cascade: ส่งเดรนจากฮีตเตอร์ความดันสูงไปยังฮีตเตอร์ความดันต่ำตัวถัดไป
非常ドレン	hijo doren	เดรนฉุกเฉิน (Emergency drain หรือ Alternate drain)
ベント	bento	เวนต์ (Vent) สำหรับระบายก๊าซที่ไม่ควบแน่น
再生サイクル / 熱収支	saisei saikuru / netsu shushi	วัฏจักรรีเจนเนอเรทีฟ (Regenerative cycle) / สมดุลความร้อน (Heat balance)

เอกสารญี่ปุ่นมักเขียน TTD และ DCA เป็นตัวอักษรอังกฤษเหมือนกัน คำว่า 逆流 (gyakuryu) ยังแปลได้ว่า "ไหลย้อน" ทั่วไป เช่น น้ำไหลย้อนเข้าท่อ extraction จึงต้องอ่านตามบริบท

Feedwater Heater คืออะไร

Feedwater Heater คือเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนที่ใช้ไอน้ำซึ่งดึงออกจากกังหัน มาอุ่นน้ำที่กำลังกลับเข้าหม้อไอน้ำ อุณหภูมิน้ำป้อนจะสูงขึ้นเป็นขั้น ๆ หม้อไอน้ำจึงใช้ความร้อนจากเชื้อเพลิงน้อยลง

วัฏจักรที่นำความร้อนภายในระบบกลับมาให้น้ำป้อนแบบนี้เรียกว่า วัฏจักรรีเจนเนอเรทีฟ (Regenerative cycle)

น้ำที่ออกจากคอนเดนเซอร์ต้องถูกเพิ่มทั้งความดันและอุณหภูมิก่อนเข้าหม้อไอน้ำ ปั๊มทำหน้าที่เพิ่มความดันเป็นหลัก ส่วนฮีตเตอร์ใช้ extraction steam เพิ่มอุณหภูมิ

Extraction steam ถูกดึงออกระหว่างที่ไอน้ำยังขยายตัวอยู่ในกังหัน จึงต่างจากไอน้ำขาออกจากกังหัน (exhaust steam) ที่ไปคอนเดนเซอร์ ทั้งตำแหน่งที่ดึงและความดัน

ฮีตเตอร์แบบปิด (closed heater) ที่พบบ่อยเป็นแบบ Shell and Tube น้ำป้อนไหลในท่อ ส่วน extraction steam ควบแน่นอยู่ด้านเชลล์และส่งความร้อนผ่านผนังท่อ โดยของไหลทั้งสองไม่ผสมกัน

ไอน้ำที่ควบแน่นแล้วจะออกมาเป็นเดรน แล้วถูกส่งกลับไปใช้ที่ฮีตเตอร์ตัวอื่น ดีแอเรเตอร์ หรือจุดอื่นในระบบ

ดีแอเรเตอร์ก็อุ่นน้ำเหมือนกัน แต่ให้ไอน้ำสัมผัสกับน้ำโดยตรง หน้าที่หลักคือกำจัดก๊าซที่ละลายในน้ำ โครงสร้างและจุดประสงค์จึงต่างจากฮีตเตอร์แบบปิด

การทำให้น้ำร้อนขึ้นอย่างเดียวยังไม่ถือว่ากำจัดก๊าซเสร็จ เพราะก๊าซที่หลุดออกมาต้องถูกระบายออกด้วย

ฮีตเตอร์ LP กับ HP ต่างกันอย่างไร และติดตั้งตรงไหน

ลำดับที่พบบ่อยคือ คอนเดนเซอร์ → ปั๊มคอนเดนเสท → ฮีตเตอร์ LP → ดีแอเรเตอร์ → ปั๊มน้ำป้อน (BFP) → ฮีตเตอร์ HP → หม้อไอน้ำ โรงไฟฟ้าจริงมักมีฮีตเตอร์หลายขั้น แต่ละขั้นรับไอจากจุด extraction คนละจุด

ฮีตเตอร์ LP มักอยู่ในสายน้ำคอนเดนเสทก่อนถึงดีแอเรเตอร์ ส่วนฮีตเตอร์ HP อยู่หลัง BFP และอุ่นน้ำป้อนที่มีความดันสูงแล้วก่อนเข้าหม้อไอน้ำ

พูดง่าย ๆ คือ คำว่า "ต่ำ" กับ "สูง" หมายถึงความดันของน้ำป้อน (ด้านท่อ) เป็นหลัก ไม่ใช่ดูแค่ความดันของ extraction steam ภาพที่ 1 แสดงระบบแบบย่อ

ภาพที่ 1: น้ำป้อนไหลจากด้านเย็นไปด้านร้อน และฮีตเตอร์แต่ละตัวมีไอ extraction ของตัวเอง

สีน้ำเงินคือน้ำ สีส้มคือ extraction steam ระบบเดรนแสดงแยกไว้ในภาพที่ 5

เป็นภาพแบบย่อ จำนวนขั้น การเดินท่อ จุด extraction และตำแหน่งปั๊มต่างกันไปในแต่ละโรงไฟฟ้า

ในฮีตเตอร์ตัวเดียวกัน ความดันน้ำป้อนด้านท่อกับความดันไอด้านเชลล์ไม่เท่ากัน น้ำความดันสูงอุ่นด้วยไอความดันต่ำกว่าได้ เพราะผนังท่อแยกของไหลทั้งสองไว้ และความร้อนเคลื่อนที่ตามผลต่างอุณหภูมิ

เวลาอ่านแบบ ให้ไล่เส้นน้ำป้อนก่อน แล้วค่อยดู design pressure ด้านท่อและด้านเชลล์ของฮีตเตอร์แต่ละตัวแยกกัน

เวลาไล่ระบบใน P&ID ให้ลากเส้นน้ำป้อนหลักจากคอนเดนเซอร์ถึงหม้อไอน้ำเป็นเส้นเดียวก่อน จากนั้นค่อยเติมเส้น extraction เดรน และเวนต์ ลำดับนี้ช่วยให้ไม่สับสนว่าท่อเส้นไหนทำหน้าที่อะไร

อย่าสับสนฮีตเตอร์กับคอนเดนเซอร์ ทั้งสองมีไอน้ำควบแน่นเหมือนกัน แต่คอนเดนเซอร์ควบแน่นไอน้ำขาออกจากกังหัน (exhaust steam) ส่วนฮีตเตอร์มีหน้าที่อุ่นน้ำที่กลับเข้าหม้อไอน้ำ

ภายในฮีตเตอร์แบบปิด: 3 ส่วน

เมื่อ extraction steam สัมผัสผิวนอกของท่อ ไอจะส่งความร้อนให้น้ำป้อนแล้วควบแน่นเป็นน้ำ ไอน้ำปล่อยความร้อนแฝง (latent heat) ขณะควบแน่น จึงคำนวณปริมาณความร้อนจากอุณหภูมิไอที่ลดลงอย่างเดียวไม่ได้

น้ำป้อนเข้าที่ channel ขาเข้า ไหลผ่านท่อ แล้วกลับออกที่ channel ขาออก แบบท่อรูปตัว U วางทางเข้าและทางออกไว้ที่ tubesheet แผ่นเดียวได้ แต่ฮีตเตอร์ทุกตัวไม่ได้จัดท่อแบบเดียวกัน ภาพที่ 2 แสดงแนวคิดของฮีตเตอร์แบบท่อตัว U

ภาพที่ 2: ฮีตเตอร์แบบปิดแยกของไหลด้านท่อกับด้านเชลล์ออกจากกัน

ภาพตัดแนวคิดของฮีตเตอร์แบบท่อตัว U น้ำป้อนเข้าทางล่าง เลี้ยวผ่านท่อตัว U แล้วออกทางบน

ลดจำนวนท่อ แผ่นกั้น และแผ่นรองรับท่อให้เหลือเฉพาะเส้นทางการไหล ไม่ได้แสดง Desuperheating zone และ Drain cooling zone

ฮีตเตอร์หลายตัวมีได้ถึง 3 ส่วน Desuperheating zone ใช้ความร้อนส่วนที่ไอร้อนเกินจุดอิ่มตัว (superheat) Condensing zone ใช้ความร้อนจากการควบแน่นเป็นหลัก และ Drain cooling zone ดึงความร้อนจากเดรนเพิ่มอีกก่อนปล่อยออก เพื่อให้ความร้อนไหลออกไปปลายทางน้อยลง

ฮีตเตอร์บางตัวมีครบ 3 ส่วน บางตัวมีแค่ 1–2 ส่วน เพราะแต่ละส่วนทำงานต่างกัน ผลของระดับน้ำและความสกปรกต่ออุณหภูมิขาออกจึงต่างกันด้วย

โครงสร้างนี้ยังเกี่ยวกับเพดานอุณหภูมิน้ำป้อนขาออก ถ้าฮีตเตอร์มี Desuperheating zone น้ำขาออกอาจร้อนกว่าอุณหภูมิอิ่มตัวที่ความดันเชลล์ได้

ใน Condensing zone แรงขับการถ่ายเทความร้อนคือผลต่างระหว่างอุณหภูมิอิ่มตัวของไอกับอุณหภูมิน้ำป้อน พื้นที่ถ่ายเทความร้อนและความสกปรกของท่อจึงมีผลตรงนี้

ทำไม Extraction Steam จึงช่วยเพิ่มประสิทธิภาพ

ประโยชน์หลักของการอุ่นน้ำป้อนคือ หม้อไอน้ำต้องเติมความร้อนน้อยลง ประสิทธิภาพเชิงความร้อนของวัฏจักรจึงดีขึ้น แทนที่จะใช้เชื้อเพลิงอุ่นน้ำเย็นจากคอนเดนเซอร์ตั้งแต่ต้น วัฏจักรใช้ extraction steam ทำงานช่วงอุณหภูมิต่ำแทน

ผลคืออุณหภูมิเฉลี่ยของน้ำและไอขณะรับความร้อนในหม้อไอน้ำสูงขึ้น ซึ่งเป็นเหตุผลทางเทอร์โมไดนามิกส์ที่ทำให้ประสิทธิภาพดีขึ้น

แต่การดึงไอออกก็มีต้นทุน ไอที่ถูกดึงออกจะไม่ได้ไปทำงานในกังหันช่วงหลังอีก ประหยัดเชื้อเพลิงได้ไม่ได้แปลว่ากำลังไฟฟ้าเพิ่มขึ้นด้วย จึงต้องเทียบทั้งความร้อนที่ป้อนเข้าและงานสุทธิ

ประสิทธิภาพเชิงความร้อนคืองานสุทธิหารด้วยความร้อนที่วัฏจักรได้รับ ถ้าเริ่มจากวัฏจักรแรงคินพื้นฐาน แล้วเพิ่มสัดส่วนไอ extraction และงานของปั๊ม จะเห็นผลของรีเจนเนอเรทีฟชัดขึ้น

และจะเห็นว่าดึงไอมากขึ้นไม่ได้ดีขึ้นเสมอ ความดันจุด extraction จำนวนขั้น และอุณหภูมิที่เพิ่มต่อขั้น ต้องออกแบบร่วมกับกังหันและหม้อไอน้ำ

เมื่อน้ำป้อนร้อนขึ้น สภาวะของน้ำที่เข้าสู่ส่วนถ่ายเทความร้อนของหม้อไอน้ำก็เปลี่ยนไปด้วย การรักษาสภาวะน้ำป้อนตามที่ออกแบบไว้สำคัญ แต่ควรประเมินผลของการลดการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิแยกจากผลที่ได้ต่อประสิทธิภาพวัฏจักร

การอุ่นน้ำก่อนเข้าดีแอเรเตอร์ด้วยฮีตเตอร์ LP ช่วยลดไอน้ำที่ดีแอเรเตอร์ต้องใช้ เดรนก็ถูกเก็บกลับมาใช้ทั้งน้ำและความร้อน ถึงอย่างนั้น การเปลี่ยนปริมาณ extraction ในแต่ละขั้นก็ต้องตัดสินจาก Heat Balance ของทั้งระบบ

Feedwater Heater ต่างจาก Economizer อย่างไร

ทั้งสองอุ่นน้ำที่กำลังเข้าหม้อไอน้ำ แต่แหล่งความร้อนต่างกัน Feedwater Heater ใช้ extraction steam จากกังหันเป็นหลัก ส่วนอีโคโนไมเซอร์ (Economizer) ใช้ความร้อนจากก๊าซไอเสียของหม้อไอน้ำ (flue gas)

ดังนั้นเวลาจะเพิ่มฮีตเตอร์ ต้องประเมินร่วมกับฝั่ง flue gas ด้วย น้ำที่ร้อนขึ้นก่อนเข้าอีโคโนไมเซอร์จะทำให้อีโคโนไมเซอร์ดึงความร้อนกลับได้เปลี่ยนไป จึงต้องติดตามว่าความร้อนไปอยู่ที่ไหนทั้งโรงงาน

อุปกรณ์อุ่นน้ำบางชนิดที่ชื่อคล้ายกัน ใช้ไอน้ำจากภายนอกหรือความร้อนเหลือทิ้งแทน extraction steam กรณีนี้ให้ระบุแหล่งความร้อนและขอบเขตการประเมินให้ชัด และอย่าเอาไปปนกับเรื่องวัฏจักรรีเจนเนอเรทีฟ

วิธีคำนวณปริมาณ Extraction Steam

สำหรับฮีตเตอร์ตัวเดียว ให้ตั้งสมการว่าความร้อนที่น้ำป้อนได้รับ เท่ากับความร้อนที่ extraction steam ปล่อยออกจนกลายเป็นเดรน ถ้าใช้เอนทาลปีจำเพาะ (specific enthalpy) ซึ่งหาได้จากความดันและอุณหภูมิ จะรวมความร้อนจากการควบแน่นเข้าไปในการคำนวณได้

ตัวอย่างสมมติ: น้ำป้อน 10 kg/s เอนทาลปีขาเข้า 590 kJ/kg และขาออก 740 kJ/kg (น้ำประมาณ 140°C และ 175°C เท่ากับในภาพที่ 4) น้ำ 1 kg ได้ความร้อน 150 kJ ภาระความร้อน (heat duty) จึงเป็น 1,500 kW

สมมติให้ extraction steam เข้าที่ 2,800 kJ/kg (ไอร้อนยิ่งยวดเล็กน้อยที่ประมาณ 1 MPa) และเดรนออกที่ 610 kJ/kg (น้ำประมาณ 145°C) ไอ 1 kg ปล่อยความร้อน 2,190 kJ ปริมาณไอที่ต้องใช้คือ 1,500 หารด้วย 2,190 ตามภาพที่ 3

ภาพที่ 3: เอาภาระความร้อนของน้ำป้อน หารด้วยความร้อนที่ไอ 1 kg ปล่อยออก

กรณีพื้นฐานของฮีตเตอร์แบบปิด 1 ตัว ไม่รวมเดรนที่ไหลมาจากฮีตเตอร์อื่นและความร้อนสูญเสียสู่ภายนอก

(1) ความร้อนที่น้ำป้อนต้องการ

Q = m_w (h_out − h_in)

Q = 10 × (740 − 590) = 1,500 kW

(2) ตั้งให้เท่ากับความร้อนจาก extraction steam

m_s = Qh_s − h_d

= 1,5002,800 − 610

= ประมาณ 0.685 kg/s

Q: ภาระความร้อน [kW], m_w: อัตราการไหลน้ำป้อน [kg/s], m_s: อัตราการไหล extraction steam [kg/s], h_in, h_out: เอนทาลปีจำเพาะของน้ำป้อนขาเข้าและขาออก [kJ/kg], h_s, h_d: เอนทาลปีจำเพาะของไอขาเข้าและเดรนขาออก [kJ/kg] ตัวเลขใช้แสดงวิธีคิดเท่านั้น ไม่ใช่ค่าของโรงไฟฟ้าใด

ในตัวอย่างนี้ ไอ extraction เท่ากับประมาณ 6.8% ของน้ำป้อน ค่านี้ไม่จำเป็นต้องเท่ากับสัดส่วนเทียบกับไอหลัก (main steam) ของกังหัน เพราะ extraction จุดอื่น น้ำเติม (makeup water) หรือเดรนที่ไหลเข้าสายเดียวกัน ทำให้ฐานของการเทียบเปลี่ยนไป

1,500 kW คือความร้อนที่ส่งให้น้ำป้อน ไม่ใช่กำลังไฟฟ้าที่เพิ่มขึ้น การหักงานกังหันที่เสียไปและกำลังของปั๊มเป็นเรื่องของการคำนวณทั้งวัฏจักร

ถ้าคำนวณจริง ให้เปิดตารางไอน้ำ (steam table) หาเอนทาลปีที่แต่ละจุด ให้ตรงทั้งความดัน อุณหภูมิ และสถานะ (น้ำ ไอ หรือไอร้อนยิ่งยวด) การใช้ผลต่างอุณหภูมิคูณความร้อนจำเพาะเป็นแค่ค่าประมาณคร่าว ๆ

ถ้ามีเดรนไหล cascade มาจากฮีตเตอร์ความดันสูงกว่า ให้ใส่ความร้อนส่วนนี้เป็นขาเข้าในสมดุลความร้อนด้วย ถ้าคิดว่าความร้อนทั้งหมดมาจาก extraction steam อย่างเดียว อาจได้ปริมาณไอสูงเกินจริง

ในชีตคำนวณ ให้เริ่มจากตีกรอบรอบฮีตเตอร์ แล้วลิสต์ทุกสายที่ไหลผ่านกรอบ จากนั้นค่อยตัดสินว่าสมการไอกับน้ำป้อนแบบง่ายพอหรือไม่ หรือต้องรวมเดรน cascade และเวนต์ด้วย

TTD และ DCA: วิธีอ่านสมรรถนะของฮีตเตอร์

อุณหภูมิน้ำป้อนขาออกลดลง ไม่ได้แปลว่าท่อสกปรกเสมอไป ถ้าความดัน extraction อัตราการไหลน้ำป้อน หรืออุณหภูมิน้ำป้อนขาเข้าเปลี่ยน อุณหภูมิขาออกก็เปลี่ยนได้แม้ฮีตเตอร์ปกติดี จึงต้องติดตามสมรรถนะด้วยผลต่างอุณหภูมิสองค่า

• TTD (Terminal Temperature Difference) = อุณหภูมิอิ่มตัวที่คำนวณจากความดันด้านเชลล์ − อุณหภูมิน้ำป้อนขาออก
• DCA (Drain Cooler Approach) = อุณหภูมิเดรนขาออก − อุณหภูมิน้ำป้อนขาเข้า

นิยามนี้ตรงกับที่ใช้ใน ASME PTC 12.1 และคู่มือของ EPRI เรื่องการติดตาม heat rate ภาพที่ 4 แสดงจุดวัดแต่ละอุณหภูมิด้วยตัวเลขสมมติ

ความดันที่ใช้คือความดันด้านเชลล์ของฮีตเตอร์ อย่าใช้ความดันที่จุด extraction บนกังหันแทน โดยไม่ตรวจตำแหน่งวัดและความดันตกในท่อ extraction ก่อน

ภาพที่ 4: เรียงจุดวัดให้ครบก่อน แล้วจึงอ่าน TTD และ DCA

ค่าสมมติ: อุณหภูมิอิ่มตัว 180°C น้ำป้อน 140 → 175°C เดรนขาออก 145°C

TTD = อุณหภูมิอิ่มตัวด้านเชลล์ − อุณหภูมิน้ำป้อนขาออก, DCA = อุณหภูมิเดรนขาออก − อุณหภูมิน้ำป้อนขาเข้า ผลต่าง 5 K เท่ากับ 5°C ในฮีตเตอร์ที่มี Desuperheating zone ค่า TTD อาจติดลบได้

ในภาพที่ 4 ทั้งสองค่าเป็น 5 K เพื่ออธิบายนิยามเท่านั้น 5 K ไม่ใช่เกณฑ์ผ่านของฮีตเตอร์ทุกตัว ให้เทียบกับค่าออกแบบ เงื่อนไขรับประกัน และข้อมูลตอนที่ฮีตเตอร์ตัวนั้นยังปกติ ที่โหลดเดียวกัน

EPRI ระบุว่าค่า TTD และ DCA ที่คาดหวังมักอ่านจาก Heat Balance และ ASME PTC 12.1 มีวิธีที่ละเอียดกว่าโดยใช้ข้อมูลออกแบบของผู้ผลิต

เพื่อให้พอเห็นภาพ คู่มือของ EPRI เรื่องการควบคุมระดับน้ำในฮีตเตอร์ใช้โรงไฟฟ้าอ้างอิงที่มี TTD ประมาณ 3°C (5°F) ทุกโหลด และระบุว่า DCA ที่โหลดเต็มควรอยู่ราว 5–8°C (10–15°F) ค่าออกแบบของฮีตเตอร์คุณต้องดูจาก Heat Balance และ datasheet ของตัวมันเอง

DCA บอกการทำงานของ Drain cooling zone จึงใช้แบบเดียวกันกับฮีตเตอร์ที่ไม่มีส่วนนี้ไม่ได้ ความหมายของ TTD ก็เปลี่ยนไปตามว่ามี Desuperheating zone หรือไม่ และบางแบบทำงานโดย TTD ติดลบ ให้จับคู่ตัวชี้วัดกับโครงสร้างที่แสดงในแบบ

TTD หรือ DCA เปลี่ยน บอกอะไรได้บ้าง

เริ่มจากดูว่าแหล่งความร้อนเปลี่ยนหรือไม่ ถ้าอุณหภูมิขาออกลดลงพร้อมกับความดัน extraction แสดงว่าอุณหภูมิอิ่มตัวด้านเชลล์ก็ลดลงด้วย เงื่อนไขที่จะได้อุณหภูมิขาออกเท่าเดิมจึงเปลี่ยนไปแล้ว

แต่ถ้า TTD เพิ่มขึ้นขณะที่ความดัน extraction และอัตราการไหลน้ำป้อนใกล้เคียงเดิม ให้มองไปที่การถ่ายเทความร้อน

ตารางที่ 2 รวมรูปแบบที่พบบ่อย ให้ใช้เป็นจุดเริ่มต้นในการตรวจ ไม่ใช่คำวินิจฉัย แม้จะเห็นหลายอาการพร้อมกัน ก็ยังต้องใช้ผลตรวจหรือประวัติคุณภาพน้ำยืนยันสาเหตุ

ตารางที่ 2: อาการ สาเหตุที่เป็นไปได้ และสิ่งที่ควรดูก่อน

เทียบค่าที่โหลดเดียวกันและสภาวะคงตัว (steady state) รูปแบบเหล่านี้พบบ่อย แต่ไม่แน่นอนเสมอไป

อาการ	สาเหตุที่เป็นไปได้	ดูอะไรก่อน
อุณหภูมิขาออกลด และความดัน extraction ลดด้วย	ฝั่งแหล่งความร้อนเปลี่ยน (อุณหภูมิอิ่มตัวด้านเชลล์ลดลง)	ความดัน extraction โหลด สภาวะกังหัน
TTD เพิ่ม ขณะความดัน extraction และอัตราการไหลคงที่	ท่อสกปรก มีท่อที่อุดปิดไว้แล้ว (plugged tubes) ระดับน้ำสูงเกินจนท่วมท่อ ก๊าซที่ไม่ควบแน่นสะสม	ระดับน้ำ ปริมาณการระบายเวนต์ ความดันตกด้านท่อ
DCA เพิ่ม	ระดับน้ำต่ำถึงหรือต่ำกว่าทางเข้า Drain cooling zone ทำให้ไอหลุดเข้าไป หรือเกิด flashing ใน drain cooler	ระดับน้ำและค่า setpoint การตอบสนองของวาล์วควบคุมระดับ
ความดันตกด้านท่อเพิ่ม และอุณหภูมิเพิ่มได้น้อยลง	ความสกปรกหรือเส้นทางการไหลในท่อเปลี่ยน	เทียบที่อัตราการไหลเดียวกัน บันทึกคุณภาพน้ำ
อัตราการไหลเดรนเพิ่ม และระดับน้ำขึ้นเร็ว	ท่อรั่ว (น้ำป้อนความดันสูงรั่วเข้าเชลล์) หรือปัญหาวาล์วเดรน/ท่อเดรน	ความดันด้านท่อเทียบด้านเชลล์ แนวโน้มระดับน้ำและอัตราการไหลเดรน

ผลของระดับน้ำต่อ TTD และ DCA อ้างอิงคู่มือ EPRI เรื่องการควบคุมระดับน้ำในฮีตเตอร์ ก่อนสรุปว่าเป็นที่ฮีตเตอร์ ให้ตรวจตำแหน่งจุดต่อวัดความดันและความคลาดเคลื่อนของเทอร์โมมิเตอร์ด้วย

ความดันตกด้านท่อที่เพิ่มขึ้น ยังไม่ใช่หลักฐานว่าท่อสกปรก ถ้าอัตราการไหลก็เพิ่มด้วย ให้เทียบแนวโน้มในช่วงอัตราการไหลเดียวกัน ร่วมกับอุณหภูมิและบันทึกคุณภาพน้ำ ก่อนตัดสินใจล้างหรือเปิดตรวจ

จดบันทึกให้ดูแนวโน้มได้

ใบบันทึกประจำวันจะเทียบกันได้ง่ายขึ้น ถ้าจดโหลด อัตราการไหลน้ำป้อน อุณหภูมิแต่ละจุด ความดันเชลล์ และระดับน้ำ ในเวลาเดียวกัน ให้ดูแนวโน้มก่อนและหลังเปลี่ยนโหลด มากกว่าดูประวัติ alarm ครั้งเดียว

เพิ่มช่องเวลา โหลด และอุณหภูมิอิ่มตัวที่คำนวณจากความดันเชลล์ลงในใบบันทึก ถ้ามีแค่ค่าเทอร์โมมิเตอร์ จะแยกปัญหาฝั่งแหล่งความร้อนกับปัญหาการถ่ายเทความร้อนไม่ออก การมีค่าความดันทำให้แยกได้

อย่าลืมว่าเครื่องมือวัดตอบสนองช้า ค่าที่อ่านทันทีหลังเปลี่ยนโหลดมาก ๆ ไม่ควรนำไปใช้เหมือนค่าสภาวะคงตัว

Drain Cascade และการควบคุมระดับน้ำ

การส่งเดรนจากฮีตเตอร์ความดันสูงไปยังฮีตเตอร์ความดันต่ำตัวถัดไปตามลำดับ เรียกว่า cascade ความร้อนในเดรนจะถูกใช้ต่อที่ปลายทาง แต่ต้องควบคุมผลต่างความดันและอัตราการไหลเดรนให้ได้

บางโรงไฟฟ้าใช้ปั๊มสูบเดรนส่งไปข้างหน้าเข้าสายน้ำป้อนแทน (pumped forward) ให้ตรวจดูว่าโรงไฟฟ้าของคุณใช้แบบไหน

เมื่อเดรนความดันสูงเข้าฮีตเตอร์ที่ความดันต่ำกว่า บางส่วนอาจกลายเป็นไอทันที (flash steam) ท่อและวาล์วเดรนจึงต้องเลือกขนาดสำหรับการไหลสองเฟสที่มี flash steam ไม่ใช่สำหรับน้ำอย่างเดียว

ถ้าระดับน้ำในเชลล์สูงเกิน น้ำจะท่วมผิวท่อที่ควรได้ความร้อนจากไอควบแน่น สมรรถนะจึงลดลง ในสภาวะผิดปกติ น้ำอาจไหลย้อนผ่านท่อ extraction เข้ากังหันได้ ระบบ alarm และระบบป้องกันที่กำหนดไว้จึงสำคัญ

ความเสี่ยงนี้เรียกว่า turbine water induction มาตรฐาน ASME TDP-1 กล่าวถึงเรื่องนี้สำหรับโรงไฟฟ้าเชื้อเพลิงฟอสซิล

ถ้าระดับน้ำต่ำเกิน ไอจะหลุดเข้า Drain cooling zone และเดรนจะไม่ถูกทำให้เย็นตามที่ออกแบบ ระดับน้ำปกติกำหนดตามแบบของฮีตเตอร์แต่ละตัว ไม่มีความสูงค่าเดียวที่ใช้ได้กับทุกเครื่อง

ภาพที่ 5 แยกเส้นทางเดรนปกติกับเส้นทางฉุกเฉิน โดยใช้ตัวอย่างฮีตเตอร์ 2 ตัว

ภาพที่ 5: ตรวจเส้นทางเดรนปกติกับเส้นทางฉุกเฉินแยกกัน

ตัวอย่างการส่งเดรนจากฮีตเตอร์ที่ความดันเชลล์สูงกว่า ไปยังฮีตเตอร์ข้างเคียงที่ความดันเชลล์ต่ำกว่า ปลายทางเดรนฉุกเฉินและการป้องกันกำหนดตามแบบของแต่ละโรงไฟฟ้า

LC = Level Control (การควบคุมระดับน้ำ) จากภาพนี้บอกไม่ได้ว่าวาล์วฉุกเฉิน บายพาสน้ำป้อน การตัดท่อ extraction และ interlock อื่น ๆ ทำงานที่เงื่อนไขใด

ถ้าท่อรั่วขณะที่ความดันด้านท่อสูงกว่าด้านเชลล์ น้ำป้อนอาจรั่วเข้าเชลล์ อัตราการไหลเดรนเพิ่ม และระดับน้ำขึ้นเร็ว ระดับน้ำสูงอาจเกิดจากวาล์วเดรนเสียหรือเส้นทางเดรนอุดตันก็ได้ จึงต้องทำตามระบบป้องกันที่โรงไฟฟ้าออกแบบไว้

ผู้ควบคุมเครื่องมักตรวจว่าเกจระดับน้ำ (level gauge) ตรงกับสัญญาณจาก transmitter วาล์วตอบสนอง และสภาวะความดันปลายทางปกติ อย่าทดสอบโดยปรับระดับน้ำไปค่าใดก็ได้ขณะเดินเครื่อง ให้ตรวจตามเวลาและวิธีที่กำหนดในขั้นตอนของโรงไฟฟ้า

เวนต์มีหน้าที่ระบายก๊าซที่ไม่ควบแน่น และควรตรวจเส้นทางแยกจากเดรน ก๊าซที่สะสมใกล้ท่อจะขวางการถ่ายเทความร้อน จึงไม่ควรมองการระบายเวนต์เป็นแค่การสูญเสียไอน้ำที่ต้องลดให้น้อยที่สุด

ปัญหาระดับน้ำ อุณหภูมิขาออกลด และความดันตกเปลี่ยน มักเกิดพร้อมกัน แทนที่จะแก้ทีละเรื่อง ให้ไล่ตามลำดับเวลาว่าการไหลหรือการควบคุมส่วนไหนเปลี่ยนก่อน จะช่วยให้รู้ว่าควรตรวจตรงไหน

ต้นทุน ความดันตก และพื้นที่ติดตั้ง

การเพิ่มฮีตเตอร์คือการเพิ่มทั้งอุปกรณ์ดึงความร้อนกลับ และอุปกรณ์ที่ต้องใช้จัดการ extraction steam กับเดรน เวลาเทียบทางเลือก ให้รวมปั๊ม วาล์ว เครื่องมือวัด และพื้นที่ซ่อมบำรุงด้วย ไม่ใช่ดูแค่ราคาฮีตเตอร์

ไม่ควรตัดสินความคุ้มค่าจากขนาดโรงไฟฟ้าอย่างเดียว ชั่วโมงเดินเครื่อง การแกว่งของโหลด ราคาเชื้อเพลิง และท่อที่มีอยู่เดิม ล้วนเปลี่ยนสมดุลระหว่างประโยชน์กับต้นทุน

ต้นทุนสูงขึ้น

ค่าลงทุนเริ่มต้นรวมตัวฮีตเตอร์ ฐานรองรับ ฐานราก ฉนวน ท่อ extraction และท่อเดรน นอกจากนี้ต้องเผื่องบวาล์วและเครื่องมือวัดที่ทนความดันได้ และระบบควบคุมที่ทำหน้าที่ป้องกัน

ถ้าเป็นงานติดตั้งเพิ่มในโรงเดิม ระยะเวลาหยุดเครื่องและงานเชื่อมต่อกับอุปกรณ์เดิมก็เป็นต้นทุนเช่นกัน ประโยชน์ต่อปีไม่ควรนับแค่เชื้อเพลิงที่ประหยัดได้ ต้องรวมค่าตรวจสอบ ไฟฟ้าที่อุปกรณ์เสริมใช้ และเวลาเดินเครื่องที่เสียไปด้วย

ให้เทียบบนฐานเดียวกัน เช่น เชื้อเพลิงที่ใช้ต่อกำลังผลิตเท่ากัน หรือกำลังผลิตสุทธิต่อเชื้อเพลิงเท่ากัน ถ้าเอาข้อมูลต่างโหลดหรือต่างสภาพอากาศมาเทียบ จะประเมินผลของฮีตเตอร์ผิด

ยิ่งมีหลายขั้น วัฏจักรยิ่งใช้ extraction steam ได้ละเอียดขึ้น แต่ก็ต้องเพิ่มพื้นที่ถ่ายเทความร้อน ท่อ และเครื่องมือวัด หลักพื้นฐานคือ ผลที่ได้จากการเพิ่มอีก 1 ขั้น คุ้มกับค่าก่อสร้างและค่าบำรุงรักษาที่เพิ่มหรือไม่

ความดันตกฝั่งน้ำป้อนเพิ่มขึ้น

น้ำป้อนเสียความดันขณะไหลผ่านท่อและ channel ของฮีตเตอร์ ทั้งจากแรงเสียดทานและการเลี้ยว การเลือกปั๊มต้องครอบคลุม head รวมที่ระบบต้องการ รวมท่อทั้งหมด

ตรวจความดันตกที่อัตราการไหลสูงสุดและตลอดช่วงการเดินเครื่องที่คาดไว้ ไม่ใช่แค่ที่อัตราการไหลพิกัด การจดความดันขาเข้า ขาออก และอัตราการไหล ตอนฮีตเตอร์ยังสะอาด จะได้ค่าฐานไว้จับความสกปรกหรือการอุดตันภายหลัง

ฮีตเตอร์ความดันสูงไม่จำเป็นต้องมีความดันตกมากกว่า ขนาดท่อ จำนวนท่อ ความยาวเส้นทางการไหล และจำนวน pass เป็นตัวกำหนดความต้านทานการไหล ไม่เกี่ยวกับพิกัดความดันโดยตรง

ความเร็วน้ำในท่อที่ต่ำลงช่วยลดความดันตก แต่กระทบสมรรถนะการถ่ายเทความร้อนและขนาดฮีตเตอร์ จึงต้องชั่งน้ำหนักระหว่างการถ่ายเทความร้อนกับค่าไฟของปั๊มไปพร้อมกัน

ต้องใช้พื้นที่ติดตั้งมากขึ้น

ให้วางแผนพื้นที่สำหรับตรวจและถอดประกอบ ไม่ใช่แค่พื้นที่ฐานของตัวฮีตเตอร์ สิ่งที่ต้องดูมีทิศทางการเปิด channel จุดที่ใช้ตรวจท่อ และสำหรับบางแบบ พื้นที่สำหรับดึงชุดท่อ (tube bundle) ออก

ถ้าวาล์วและท่อรอบฮีตเตอร์แน่นเกินไป งานตรวจประจำอาจยังทำได้ แต่งานซ่อมใหญ่จะทำยาก ให้ตรวจนั่งร้าน การยก และเส้นทางขนย้าย เทียบกับคู่มือบำรุงรักษาของผู้ผลิตและผังอาคาร

ฮีตเตอร์แนวนอนกับแนวตั้งต่างกันทั้งพื้นที่ฐาน วิธีรองรับ และความสูงเหนือศีรษะ ระดับความสูงของเดรนและความต้านทานในท่อก็มีผล จึงจะเอาฮีตเตอร์ไปวางในที่ว่างตรงไหนก็ได้ไม่ได้

สั่งซื้อหรือเปลี่ยนฮีตเตอร์: ตั้งเงื่อนไขให้ตรงกันก่อน

เวลาเทียบใบเสนอราคา ให้ทุกผู้เสนอได้เงื่อนไขขาเข้าและเงื่อนไขขาออกที่ต้องการชุดเดียวกัน ถ้าอัตราการไหลและความดันน้ำป้อน สภาวะ extraction steam หรือเดรนที่ไหลเข้าต่างกัน พื้นที่ถ่ายเทความร้อน วัสดุ และขนาดวาล์วที่ต้องใช้ก็ต่างกัน

ฮีตเตอร์ที่ได้สมรรถนะตามจุดพิกัด อาจระบายเดรนไม่ทันตอนสตาร์ตหรือโหลดต่ำ ให้แจ้งช่วงการเดินเครื่องและเงื่อนไขตอนสตาร์ต/หยุดเครื่องกับผู้ผลิต และยืนยันว่าจะจัดการเดรนอย่างไรเมื่อความดัน extraction ลดลง ตารางที่ 3 รวมรายการที่ต้องตั้งให้ตรงกัน

ตารางที่ 3: ตั้งเงื่อนไขด้านความร้อน ความดัน และการบำรุงรักษาให้ตรงกันก่อนเทียบราคา

รายการที่สเปกกับใบเสนอราคามักไม่ตรงกัน และเอกสารที่ต้องตรวจในแต่ละรายการ

รายการ	เงื่อนไขที่ต้องตรงกัน	เอกสารที่ต้องตรวจ
สมรรถนะด้านความร้อน	อัตราการไหลน้ำป้อน สภาวะขาเข้า สภาวะ extraction steam เดรนที่ไหลเข้า	Heat Balance จุดรับประกัน ช่วงการเดินเครื่อง
กำลังปั๊ม	ความดันตกที่ยอมได้ฝั่งน้ำป้อน และอัตราการไหลสูงสุด	ผลคำนวณความดันตก ผลคำนวณ head รวมของระบบ
พิกัดความดันและวัสดุ	สภาวะออกแบบด้านท่อและด้านเชลล์ คุณภาพน้ำ	สเปกอุปกรณ์ รายการวัสดุ ขั้นตอนการตรวจ
ระดับน้ำและเดรน	ปลายทางเดรนปกติ เส้นทางตอนโหลดต่ำและตอนผิดปกติ	ผังระบบ คำอธิบายการควบคุม เงื่อนไขการป้องกัน
การบำรุงรักษาและติดตั้ง	ทิศทางการเปิด การยก เส้นทางขนย้าย ระยะเวลาหยุดเครื่อง	แบบ layout คู่มือบำรุงรักษา ขอบเขตงาน

อย่าสรุปจากตัวอย่างราคาเพียงราคาเดียว ให้เทียบต้นทุนรวมภายใต้การรับประกันสมรรถนะเดียวกัน และขอบเขตงานติดตั้งและบำรุงรักษาเดียวกัน

ตกลงกันให้ชัดก่อนซื้อว่าหลังเดินเครื่องจะยืนยันสมรรถนะอย่างไร บันทึกจุดวัดความดันและอุณหภูมิ เงื่อนไขของมาตรวัดอัตราการไหล และช่วงโหลดที่ใช้เทียบ ไว้ในบันทึกการทดสอบเดินเครื่อง (commissioning)

การเทียบอุณหภูมิขาออกก่อนและหลังเปลี่ยนฮีตเตอร์ เป็นหลักฐานที่อ่อนกว่าการเทียบภาระความร้อนหรือผลต่างอุณหภูมิที่ปรับเป็นเงื่อนไขเดียวกันแล้ว ถ้าเปลี่ยนเครื่องมือวัดด้วย ให้แยกผลของเครื่องมือวัดออกจากการเปลี่ยนแปลงของฮีตเตอร์

บันทึกการตรวจและการซ่อม

เมื่อสงสัยว่าท่อรั่ว ให้เทียบผลต่างความดันด้านท่อกับด้านเชลล์ ร่วมกับการเปลี่ยนแปลงของระดับน้ำและอัตราการไหลเดรน ทิศทางการรั่วเปลี่ยนได้ตามสภาวะความดัน จึงอย่าถือว่าสิ่งที่เห็นตอนหยุดเครื่องจะเป็นแบบเดียวกับตอนเดินเครื่อง

เวลาวางแผนซ่อม ให้ดูวัสดุท่อ ความหนาผนัง และตำแหน่งที่เสียหาย ไม่ใช่แค่แก้ท่อที่รั่ว ถ้าความเสียหายกระจุกอยู่บริเวณเดียว ให้หาสาเหตุที่ทำให้เกิดซ้ำ เช่น การสั่นจากการไหล หรือสภาพของแผ่นรองรับท่อ

คุณภาพน้ำมีผลต่อสภาพผิวท่อ จึงควรผูกผลวิเคราะห์น้ำป้อนและเดรนเข้ากับบันทึกซ่อมบำรุง ยืนยันว่าเงื่อนไขการปรับสภาพน้ำเหมาะกับวัสดุ และอย่าเปลี่ยนการเติมสารเคมีโดยอิงแค่แนวทางคุณภาพน้ำทั่วไป

การเปิดฮีตเตอร์มีทั้งน้ำร้อนและแรงดันค้าง ให้ยืนยันเงื่อนไขการหยุดเครื่อง การตัดแยกระบบ (isolation) การระบายน้ำ และการลดอุณหภูมิ ตามขั้นตอนงานของโรงไฟฟ้า ซึ่งต้องครอบคลุมทุกระบบที่ต่ออยู่ ทั้ง extraction เดรน และน้ำป้อน ไม่ใช่แค่ด้านท่อ

ในไทย ควรตรวจข้อกำหนดด้านความปลอดภัยที่ใช้กับงานนี้ร่วมกับ จป. และผู้รับผิดชอบของโรงไฟฟ้า รวมถึงระบบความปลอดภัยตาม พ.ร.บ.ความปลอดภัย อาชีวอนามัย และสภาพแวดล้อมในการทำงาน พ.ศ. 2554

การทดสอบสมรรถนะกับการตรวจทางกลให้ข้อมูลต่างกัน จึงควรใช้ทั้งสองอย่าง อุณหภูมิขาออกที่ดีไม่ได้พิสูจน์ว่าท่อยังสมบูรณ์ ให้ตรวจชิ้นส่วนรับแรงดันตามแผนการตรวจของโรงไฟฟ้า

เก็บสภาวะการเดินเครื่อง ตัวชี้วัดสมรรถนะ ผลการตรวจ และการซ่อม ไว้ในประวัติเดียวกัน บันทึกนี้จะเป็นฐานในการกำหนดพื้นที่ถ่ายเทความร้อนและฟังก์ชันด้านการบำรุงรักษา เมื่อถึงเวลาเปลี่ยนฮีตเตอร์ครั้งถัดไป

มาตรฐานและกฎหมายที่อาจเกี่ยวข้อง

เจ้าของโรงไฟฟ้าและวิศวกรนอกญี่ปุ่นมักอ้างมาตรฐานของสหรัฐฯ ด้านล่างนี้ ให้ถามผู้ผลิตว่าฮีตเตอร์ออกแบบหรือทดสอบตามมาตรฐานใด หรือไม่ได้ใช้มาตรฐานเหล่านี้เลย

• HEI Standards for Closed Feedwater Heaters (HEI 2622 ฉบับที่ 9): มาตรฐานของ Heat Exchange Institute ครอบคลุมสมรรถนะ ความดันสูญเสียด้านท่อ การออกแบบเชิงกลและวัสดุ ให้ตรวจฉบับปัจจุบันกับ HEI หรือผู้จำหน่ายมาตรฐาน
• ASME PTC 12.1-2015, Closed Feedwater Heaters: มาตรฐานการทดสอบสมรรถนะ ใช้หาค่า TTD, DCA และความดันสูญเสียด้านท่อและด้านเชลล์ ASME ระบุฉบับ 2015 เป็น R2026 (stabilized maintenance) และไม่ใช้กับฮีตเตอร์ที่มี partial-pass drain cooling zone
• ASME TDP-1-2023, Prevention of Water Damage to Steam Turbines Used for Electric Power Generation: Fossil-Fueled Plants: ครอบคลุมการป้องกัน water induction รวมถึงระบบตัดแยกฮีตเตอร์

ตัวเชลล์และ channel ของฮีตเตอร์ออกแบบตาม code ภาชนะรับแรงดันฉบับใด ขึ้นอยู่กับข้อกำหนดโครงการและประเทศที่ติดตั้ง อย่าเดาเอง ให้ขอชื่อมาตรฐาน ปีฉบับ และขอบเขตที่ใช้จากผู้ผลิต และอย่าถือว่ามาตรฐานญี่ปุ่นเทียบเท่า HEI หรือ ASME โดยอัตโนมัติ

ในไทย หม้อน้ำและภาชนะรับแรงดันในโรงงานมีกฎกระทรวงกำหนดมาตรการความปลอดภัยเกี่ยวกับหม้อน้ำ หม้อต้มที่ใช้ของเหลวเป็นสื่อนำความร้อน และภาชนะรับแรงดันในโรงงาน พ.ศ. 2549 ตาม พ.ร.บ.โรงงาน พ.ศ. 2535 (กรมโรงงานอุตสาหกรรม) ฮีตเตอร์ของคุณเข้าข่ายข้อใดและต้องตรวจอย่างไร ควรยืนยันกับวิศวกรผู้รับผิดชอบและกรมโรงงานอุตสาหกรรม

นำไปใช้ได้ทันที

เช็กลิสต์เมื่อ TTD หรือ DCA เปลี่ยน

ใช้รายการนี้ช่วยวิเคราะห์สมรรถนะในสภาวะเดินเครื่องปกติ ก่อนเสนอให้หยุดเครื่องหรือล้างฮีตเตอร์ ถ้าเกิด alarm หรือเข้าเงื่อนไขการป้องกัน ให้ทำตามขั้นตอนของโรงไฟฟ้า

• ค่าที่อ่านมาจากสภาวะคงตัว ที่โหลดเทียบกับค่าฐานได้หรือไม่
• ความดัน extraction เปลี่ยนหรือไม่ คำนวณอุณหภูมิอิ่มตัวใหม่จากความดันเชลล์ปัจจุบันแล้วหรือยัง
• อัตราการไหลน้ำป้อน หรืออุณหภูมิน้ำป้อนขาเข้าเปลี่ยนหรือไม่
• เกจระดับน้ำกับ level transmitter ตรงกันหรือไม่ ระดับน้ำอยู่ที่ setpoint ปกติหรือไม่
• วาล์วควบคุมระดับตอบสนองปกติหรือไม่ เปอร์เซ็นต์การเปิดต่างจากค่าฐานหรือไม่
• ท่อเวนต์เปิดและระบายได้ตามที่ออกแบบหรือไม่
• ความดันตกด้านท่อเพิ่มขึ้นที่อัตราการไหลเดียวกันหรือไม่
• อัตราการไหลเดรนเพิ่ม หรือระดับน้ำไม่นิ่งหรือไม่ (อาจเป็นท่อรั่ว)
• เทอร์โมมิเตอร์และจุดต่อวัดความดันอยู่ตำแหน่งเดียวกับตอนเก็บค่าฐาน และสอบเทียบแล้วหรือไม่
• ฮีตเตอร์มี Desuperheating zone และ Drain cooling zone หรือไม่ (ความหมายของ TTD และ DCA จะเปลี่ยนไป)
• TTD และ DCA ตามแบบใน datasheet หรือ Heat Balance เป็นเท่าไร

คำถามสำหรับผู้ผลิตญี่ปุ่น

ส่งคำถามเหล่านี้ถ้าเอกสารที่ได้รับยังไม่มีคำตอบ

• ฮีตเตอร์แต่ละตัวมีส่วนใดบ้าง (Desuperheating, Condensing, Drain cooling)
• TTD และ DCA ตามแบบของแต่ละตัว ที่โหลดพิกัดและโหลดบางส่วน เป็นเท่าไร
• setpoint ระดับน้ำปกติ และระดับ alarm high, high-high, low อยู่ที่เท่าไร
• เดรนปกติและเดรนฉุกเฉินไปที่ไหน และอะไรสั่งให้วาล์วเดรนฉุกเฉินเปิด
• "No. 1" (第1抽気) ในแบบของคุณ คือ extraction ที่ความดันสูงสุดหรือต่ำสุด
• มีระบบป้องกันอะไรไม่ให้น้ำเข้ากังหันผ่านท่อ extraction (วาล์วตัด extraction, non-return valve, trip ที่ระดับ high-high)
• ถ้าเอาฮีตเตอร์ออกจากระบบ ต้องเดินเครื่องภายใต้เงื่อนไขใด (บายพาส ข้อจำกัดโหลด)
• ฮีตเตอร์ออกแบบหรือทดสอบตาม HEI, ASME PTC 12.1 หรือมาตรฐานอื่น
• วัสดุท่อคืออะไร และมีข้อกำหนดคุณภาพน้ำอย่างไร

ตัวอย่างอีเมลภาษาอังกฤษถึงผู้ผลิต

ผู้ผลิตญี่ปุ่นส่วนใหญ่ติดต่อกับลูกค้าในไทยเป็นภาษาอังกฤษ ปรับส่วนในวงเล็บ [ ] ให้ตรงกับโรงไฟฟ้าของคุณ

Subject: [Plant name] HP Heater No. [X]: Design TTD/DCA and level settings

Dear [Name],

Over the past [period], the feedwater outlet temperature of HP Heater No. [X] (高圧給水加熱器) has dropped by about [value] °C at [load] % load. Extraction pressure and feedwater flow are about the same as our baseline.

Our calculated TTD has risen from [value] K to [value] K, and DCA from [value] K to [value] K. The attached steady-state trend data includes shell pressure, feedwater flow, inlet and outlet temperatures, drain outlet temperature, and heater level at comparable loads.

To help us find the cause, could you please send the following?

• Design TTD and, where applicable, DCA at [load] % and 100% load
• The shell pressure measurement location we should use for the TTD calculation
• Normal level setpoint and alarm levels, with their reference elevation
• Whether this heater has desuperheating and drain cooling zones
• Recommended checks for venting and level control before an internal inspection

Thank you for your support.

Best regards,
[Name]
[Company]

ข้อจำกัดของบทความนี้

• ตัวเลขในตัวอย่างทั้งหมด (อัตราการไหล เอนทาลปี อุณหภูมิ) เป็นค่าสมมติเพื่อแสดงวิธีคิดเท่านั้น
• รูปแบบในตารางที่ 2 เป็นรูปแบบที่พบบ่อย ไม่ใช่ข้อสรุปแน่นอน หลายสาเหตุอาจเกิดพร้อมกัน และต้องยืนยันด้วยผลการตรวจ
• ค่า TTD และ DCA จาก EPRI ใช้เพื่อพอเห็นภาพ ค่าออกแบบของฮีตเตอร์คุณสำคัญกว่า
• การจัดวางฮีตเตอร์ การแบ่งส่วน ระบบเดรน และ logic การป้องกัน ต่างกันตามผู้ผลิตและโรงไฟฟ้า ให้ทำตามขั้นตอนของโรงไฟฟ้าและคำแนะนำของผู้ผลิต
• การตัดสินใจเรื่องการเดินเครื่อง การตัดแยกระบบ และการตรวจ เป็นหน้าที่ของวิศวกรผู้รับผิดชอบของโรงไฟฟ้า ภายใต้มาตรฐานและกฎหมายที่ใช้บังคับ

คำถามที่พบบ่อย (FAQ)

ฮีตเตอร์ LP กับ HP ต่างกันอย่างไร

แยกกันที่ความดันน้ำป้อนเป็นหลัก ฮีตเตอร์ LP อยู่ก่อนดีแอเรเตอร์ ส่วนฮีตเตอร์ HP อยู่หลังปั๊มน้ำป้อน ความดัน extraction ด้านเชลล์กับความดันน้ำป้อนด้านท่อเป็นคนละค่า จึงต้องดูทั้งสองค่าในสเปก

ทำไมดึงไอออกจากกังหันแล้วประสิทธิภาพดีขึ้น

การดึงไอทำให้กังหันช่วงหลังได้งานน้อยลง แต่การอุ่นน้ำป้อนก็ลดความร้อนที่หม้อไอน้ำต้องให้ จุด extraction และจำนวนขั้นถูกออกแบบให้ค่างานสุทธิหารด้วยความร้อนที่ป้อนเข้าดีขึ้น

น้ำป้อนขาออกร้อนกว่าอุณหภูมิอิ่มตัวของไอ extraction ได้หรือไม่

อาจเป็นได้ในฮีตเตอร์ที่มี Desuperheating zone ส่วนนี้ใช้ความร้อน superheat ของไอ น้ำขาออกจึงอาจร้อนกว่าอุณหภูมิอิ่มตัวที่ความดันเชลล์ได้ เมื่อเป็นแบบนั้น TTD จะติดลบ

TTD และ DCA ยิ่งน้อยยิ่งดีเสมอหรือไม่

ไม่เสมอไป ให้ตัดสินเทียบกับค่าออกแบบ โครงสร้าง และค่าฐานของฮีตเตอร์ตัวนั้นที่สภาวะเดินเครื่องเดียวกัน โดยเฉพาะ TTD ที่มีความหมายต่างกันตามว่ามี Desuperheating zone หรือไม่

ถ้าหยุดใช้ฮีตเตอร์ ยังเดินเครื่องต่อได้หรือไม่

ขึ้นอยู่กับระบบบายพาสน้ำป้อน วิธีตัดแยก extraction steam และข้อจำกัดอุณหภูมิน้ำป้อนของหม้อไอน้ำ ให้ตรวจโหลดที่ยอมได้และขั้นตอนการป้องกันจากคู่มือเดินเครื่องของโรงไฟฟ้า

แหล่งอ้างอิง

• นิยาม TTD และ DCA, ส่วนต่าง ๆ ของฮีตเตอร์, TTD ติดลบเมื่อมี Desuperheating zone: EPRI, "Turbine Cycle Heat Rate Monitoring" (1012220)
• ผลของระดับน้ำผิดต่อ DCA และ TTD, ค่าออกแบบอ้างอิง, turbine water induction: EPRI, guide on feedwater heater and drain tank level control (1003472)
• ขอบเขตและสถานะของ ASME PTC 12.1: ASME, "PTC 12.1 Closed Feedwater Heaters"
• HEI 2622 ฉบับที่ 9: Accuris, HEI Standards for Closed Feedwater Heaters
• ASME TDP-1-2023: ASME, TDP-1-2023 table of contents
• วัฏจักรแรงคินแบบรีเจนเนอเรทีฟ: University of Waterloo, regenerative Rankine cycle
• การปรับปรุง heat rate: EPRI, Heat Rate Improvement Reference Manual
• สัญญาณของท่อรั่ว (การเปิดวาล์วควบคุมระดับ อัตราการไหลเดรน): Heat Exchanger World, "Feedwater heater leak detection"
• กฎกระทรวงเกี่ยวกับหม้อน้ำ หม้อต้ม และภาชนะรับแรงดันในโรงงาน พ.ศ. 2549 (ประกาศที่ออกตามกฎกระทรวงนี้): กรมโรงงานอุตสาหกรรม
• ผลิตภัณฑ์ฮีตเตอร์ LP และ HP: Seo Koatsu Kogyo, LP feedwater heater (ภาษาญี่ปุ่น); HP feedwater heater (ภาษาญี่ปุ่น)