Reciprocating Compressor HAZOP การชี้บ่งอันตรายของเครื่องอัดก๊าซแบบลูกสูบ

Reciprocating compressor หรือ เครื่องอัดก๊าซ หรืออากาศแบบลูกสูบถูกนำไปใช้อย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรม oil and gas ในส่วนงานต่างๆ โดยจัดอยู่ในประเภทคอมเพรสเซอร์แบบ Positive Displacement (การอัดเชิงปริมาตร) โดยมีส่วนประกอบหลักของดังนี้

What are the main components of the reciprocating compressor

• Cylinder หรือ กระบอกสูบ เป็นห้องที่ใช้ในการดูดและอัดแก๊ส
• Piston หรือ ลูกสูบ ทำหน้าที่อัดแก๊ส โดยการเคลื่อนที่ขึ้นลงภายในกระบอกสูบ เพื่อดูดและอัดแก๊ส
• Piston ring หรือ แหวนลูกสูบ ทำหน้าที่ยึดระหว่างลูกสูบ Piston กับผนังกระบอกสูบ Cylinder ป้องกันแก๊สรั่วและรักษาแรงอัด
• Connecting Rod หรือ ก้านสูบ เป็นส่วนเชื่อมต่อเพลาข้อเหวี่ยง Crankshaft กับลูกสูบ Piston
• Crankshaft หรือ เพลาข้อเหลี่ยง: โดย Crankshaft ทำหน้าที่แปลงการเคลื่อนที่แบบหมุน (จากมอเตอร์) ให้เป็นการเคลื่อนที่แบบไป-กลับของลูกสูบ
• Valve วาล์ว โดยมีลิ้นทางดูด (Suction Valve) และลิ้นทางอัด (Discharge Valve) โดยลิ้นทางดูดจะเปิดในจังหวะดูดและจะปิดในจังหวะอัด และพอจังหวะจ่ายลิ้นทางอัดจะเปิดออก

What are general reciprocating compressor hazards?

ความเสียหายทางกลไก (Mechanical Failure)

• การสึกหรอของชิ้นส่วนภายใน เช่น ปัญหาการหล่อลื่น การขาดแคลนน้ำมันหล่อลื่น (lack of lube oil) หรือการใช้น้ำมันคุณภาพต่ำ (contamination of lube oil) ทำให้เกิดแรงเสียดทาน (Friction) สูงระหว่างลูกสูบ, แหวนลูกสูบ, กระบอกสูบ, และแบริ่ง ซึ่งนำไปสู่ความร้อนสูงเกินไป และอาจทำให้เกิดการ ลูกสูบติด (Piston Seizure)
• การสึกหรอของวาล์ว ลิ้นทางดูด (Suction valve) และลิ้นทางอัด (Discharge valve) อาจแตกหัก รั่ว หรือทำงานผิดปกติเนื่องจากการสึกหรอหรือมีสิ่งแปลกปลอมเข้าไป ทำให้ประสิทธิภาพลดลงและอาจเกิดความเสียหายต่อลูกสูบ

แรงดันและโหลดเกิน (Overload & Excessive Pressure)

• การทำงานเกินพิกัดความดันที่ออกแบบไว้ (High Discharge Pressure) ทำให้เกิดความเครียดอย่างมากต่อส่วนประกอบภายใน เช่น ก้านสูบ เพลาข้อเหวี่ยง และตัวกระบอกสูบ อาจนำไปสู่การแตกหักหรือการระเบิดได้

ปัญหาด้านความร้อนและอุณหภูมิ (Thermal and Temperature Issues)

• อุณหภูมิทางออกสูง (High Discharge Temperature) ซึ่งอาจเกิดจากการรั่วของวาล์วภายใน, การหล่อเย็นไม่เพียงพอ (เช่น ระบบน้ำหล่อเย็นมีปัญหา), หรือการอัดแก๊สที่ปนเปื้อนสารอื่นๆ

ของเหลวเข้ากระบอกสูบ (Liquid Slugging)

• ในระบบทำความเย็น หากมีสารทำความเย็นที่เป็นของเหลว (Liquid Refrigerant) เข้าสู่กระบอกสูบโดยไม่ได้เปลี่ยนเป็นไออย่างสมบูรณ์ ของเหลวที่ไม่สามารถอัดได้นี้จะสร้างแรงเครียดสูงต่อชิ้นส่วนกลไก ทำให้ก้านสูบหรือวาล์วแตกหักได้

Example: HAZOP for Reciprocating compressor package

Parameter	Guide Word	การเบี่ยงเบน (Deviation)	สาเหตุที่เป็นไปได้ (Possible Causes)	ผลกระทบ (Consequences)	มาตรการป้องกันที่มีอยู่ (Safeguards)
การไหล (Flow)	NO/NONE (ไม่ไหล)	ไม่มีแก๊สเข้า	1. วาล์วทางเข้าปิดโดยไม่ได้ตั้งใจ 2. ตัวกรองอุดตันอย่างรุนแรง 3. แหล่งจ่ายแก๊สมีปัญหา ไม่สามารถจ่ายมาได้	คอมเพรสเซอร์ทำงานแบบสุญญากาศ (Vacuum) เกิดความร้อนสูงเกินไป (เนื่องจากไม่มีแก๊สระบายความร้อน) และ มอเตอร์ทำงานเกินพิกัด (Motor Overload)	1. สวิตช์แรงดันต่ำ (PALL) ที่ทางเข้า 2. สวิตช์ป้องกันการสั่นสะเทือนสูง (Vibration Switch – Trip)
ความดัน (Pressure)	LESS (น้อยกว่า)	แรงดันทางเข้าต่ำมาก	1. ท่อทางเข้าแตก/รั่วขนาดใหญ่ 2. ของเหลวไหลเข้าในท่อ จากการ carryover	1. แรงดันทางออกลดลง 2. คอมเพรสเซอร์ทำงานแบบสุญญากาศ (Vacuum) และเกิดความเสียหายของซีล/วาล์ว 3. เกิด Liquid Slugging หากแก๊สเป็นไอไม่สมบูรณ์	1. สวิตช์แรงดันต่ำ (PALL) และปิดระบบ 2. Low Suction Pressure Alarm (PAL)
ความดัน (Pressure)	MORE (มากกว่า)	แรงดันทางออกสูงเกิน	1. วาล์วทางออก (Downstream Valve) ปิดโดยไม่ได้ตั้งใจ 2. ท่อปลายทางอุดตัน	1. ความเค้นทางกลไกสูงต่อกระบอกสูบ, ก้านสูบ และวาล์ว จนททำให้ internal part damage 2. ความร้อนทางออกสูงเกิน (High Discharge Temp) 3. ท่อหรือกระบอกสูบอาจแตก/ระเบิด (Rupture)	1. วาล์วระบายแรงดัน (PSV) 2. สวิตช์แรงดันสูง (PAHH) และปิดระบบ 3. High Discharge Temperature Trip (TAHH)
อุณหภูมิ (Temperature)	MORE (มากกว่า)	อุณหภูมิทางออกสูงมาก	1. วาล์วรั่วภายใน (Internal Valve Leakage) 2. การระบายความร้อนของเสื้อสูบมีปัญหา (Cooling Jacket Failure)	1. การเผาไหม้/การจุดติดของน้ำมันหล่อลื่นก่อนเวลา (Oil Auto-ignition) ทำให้วาล์วและซีลเสียหายอย่างรุนแรง 2. การสึกหรอของลูกสูบ/กระบอกสูบ	1. สวิตช์อุณหภูมิสูง (TAHH) และปิดระบบ 2. ระบบหล่อเย็นที่เชื่อถือได้
การไหล (Flow)	NO/NONE (ไม่ไหล)	ไม่มีน้ำมันหล่อลื่นไปแบริ่ง	1. ปั๊มน้ำมันหล่อลื่นล้มเหลว 2. ตัวกรอง (Filter) อุดตันอย่าสมบูรณ์ 3. ท่อหล่อลื่นแตก	1. เกิดความร้อนสูงที่แบริ่งและ Crosshead 2. การสึกหรออย่างรวดเร็ว (Scoring) และความเสียหายรุนแรงต่อ internal part 3. คอมเพรสเซอร์ติดขัด (Seizure)	1. สวิตช์แรงดันน้ำมันหล่อลื่นต่ำ (PALL) และปิดระบบ 2. Low Lube Oil Pressure Alarm (PAL)
การสั่นสะเทือน (Vibration)	MORE (มากกว่า)	การสั่นสะเทือนสูงมาก	1. การจัดเรียงเพลาผิดพลาด (Misalignment) หลังจาก Overhual 2. แบริ่งเสียหาย/หลวม 3. ลูกสูบชนจาก Liquid Slugging หรือวาล์วแตก	1. ความเสียหายต่อแบริ่งและเพลาข้อเหวี่ยง	1. ระบบตรวจวัดการสั่นสะเทือน (Vibration Monitoring System) 2. สวิตช์สั่นสะเทือนสูง (Vibrating Switch – Trip)