Steam Traps คืออะไร ? รู้จักประเภทและหลักการทำงาน

หากคุณกำลังมองหาอุปกรณ์ดักไอน้ำ Steam trap อาจเป็นคำตอบ วาล์วในระบบท่ออุตสาหกรรมที่คอยดักจับไอน้ำและระบายคอนเดนเสท ในบทความนี้ปาโก้จะอธิบายว่า Steam trap คืออะไรพร้อมกับประเภททั้งหมดของวาล์วดักไอน้ำ เพื่อการเลือกใช้งานที่ถูกต้อง

Steam Trap คืออะไร ?

Steam trap คือวาล์วอัตโนมัติซึ่งถูกออกแบบมาเพื่อทำหน้าที่ระบายคอนเดนเสท อากาศ และก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์จากท่อไอนํ้า อุปกรณ์ดักไอนํ้าจะเปิดเพื่อระบายคอนเดนเสท และปิดเพื่อป้องกันการรั่วไหลของไอนํ้าออกจากระบบอย่างอัตโนมัติ อุปกรณ์ดักไอนํ้าที่สึกหรอหรือชำรุดจะเป็นจุดที่ก่อให้เกิดการรั่วของไอนํ้าในระบบ ซึ่งเป็นการสูญเสียพลังงาน เพื่อลดปัญหาเหล่านี้ การตรวจสอบอย่างสม่ำเสมอ การซ่อมบำรุง หรือการเปลี่ยนของใหม่เป็นสิ่งจำเป็นพื้นฐานในการทำงานของอุปกรณ์ดักไอนํ้ามี 3 หลักการ ได้แก่ ความเร็ว อุณหภูมิ และความหนาแน่น อุปกรณ์ดักไอน้ำชนิดต่างๆจะอาศัยหลักการเหล่านี้ในการออกแบบบางชนิดใช้หลักการเดียว

ชื่อภาษาอังกฤษ : Steam Traps ชื่อภาษาไทย : สตรีมแทป

ประเภทของ Steam trap

Steam trap บางชนิดอาจใช้มากกว่าหนึ่งโดยอุปกรณ์ดักไอน้ำที่ใช้กันทั่วไปในปัจจุบันมี 3 ประเภท ดังนี้

1.กับดักไอน้ำแบบเทอร์โมไดนามิก (Thermodynamic steam trap)

เป็น Steam trap ที่อาศัยหลักการความแตกต่างของความหนาแน่นของ และความเร็วไอน้ำ และน้ำคอนเดนเสทโดยประเภทของกับดักไอน้ำจะถูกแยกย่อยได้ ดังนี้

1.1 กับดักไอน้ำแบบเหรียญ (Disc steam trap)

หลักการทำงานคือ ดิสก์จะยกตัวขึ้นเมื่อน้ำหมด ไอน้ำจะไหลผ่านแทน แต่เนื่องจากความหนาแน่นของไอน้ำน้อยกว่าน้ำทำให้ความเร็วไอที่วิ่งผ่านใต้แผ่นดิสก์มากขึ้นส่งผลให้แรงดันลดลงดิสก์จะตกลงมาปิดวาล์วไอน้ำบางส่วนจะเคลื่อนที่ขึ้นมาที่ด้านบนของดิสก์เมื่อวาลปิดสนิทแรงดันไอที่อยู่ด้านบนจะดันดิสก์ปิดป้องกันไอน้ำออกมาเมื่อไอน้ำด้านบนเย็นตัวลงกลายเป็นน้ำปริมาตรลดลงทำให้ดิสก์ยกตัวขึ้นน้ำคอนเดนเซท

2. กับดักไอน้ำแบบเทอร์โมสแตติก (Thermostatic steam trap)

จะอาศัยหลักการความแตกต่างของอุณหภูมิที่แตกต่างของไอน้ำและน้ำคอนเดนเสท โดยกับดักไอน้ำจะบรรจุแคปซูลซึ่งจะระบายน้ำคอนเดนเซทที่อุณหภูมิต่ำกว่าไอน้ำโดยชนิดของกับดักไอน้ำมี

2.1 Balance pressure type

ภายในแคปซูลจะบรรจุสารที่มีจุดเดือดต่ำกว่าน้ำ เมื่ออุณหภูมิของแคปซูลเพิ่มขึ้น
สารภายในจะเดือดเกิดการขยายตัวลงมาปิดหน้าวาล์ว ดังนั้นแทร็ป ประเภทนี้จึงยอมให้อากาศและน้ำที่อุณหภูมิต่ำกว่าจุดเดือด
ของสารที่บรรจุอยู่ในแคปซูลผ่านไปได้
แรงดันไอน้ำไม่มีผลต่อการทำงานของแทร็ป เนื่องจากเมื่อแรงดันมากขึ้นจุดเดือดของสารภายในแคปซูลจะสูงขึ้นด้วยเช่นเดียวกัน

จะไหลออกได้อีกครั้งหนึ่ง การที่ดิสก์ลอยขึ้นขนานกับหน้าวาล์วได้ เนื่องจากรูระบายออกมี 3 รูทำให้เกิดการสมดุล ถ้ารูระบายเกิดตันอาจทำให้ดิสก์ยกขึ้นลงไม่ขนานเกิดการติดขัดไม่สามารถปิดวาล์วได้สนิท

2.1 Bi-metallic type

วาล์วสามารถเคลื่อนได้จากการโกงงอของวัสดุสองชนิดต่างชนิดกัน เมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้นการขยายตัวของวัสดุทั้งสองชนิดต่างกันทำให้เกิดการโค้งงอและจะกลับมาตรงเหมือนเดิมเมื่ออุณหภูมิเย็นลง

3. กับดักไอน้ำแบบเชิงกล (Mechanical steam trap)

อาศัยหลักการความแตกต่างของความหนาแน่นของไอน้ำ และน้ำคอนเดนเสท โดยจะมี 2 แบบคือ

3.1 Inverted Bucket Type

การทำงานของแทร็ปเกิดจากการลอยของถ้วยคว่ำที่มีไอน้ำไหลเข้าไปในถ้วย ขณะเริ่มต้นเดินระบบหน้าวาล์วจะเปิดออก อากาศสามารถระบายออกจากระบบได้โดยไหลเข้าสู่ถ้วยและผ่านรูที่อยู่ด้านบนก่อนผ่านหน้าวาล์วออกไป เมื่อคอนเดนเซทเริ่มไหลเข้าสู่ถ้วยน้ำภายในจะค่อย ๆ เพิ่มขึ้นทั้งด้านนอกและด้านในถ้วยและไหลผ่านหน้าวาล์วออกไป โดยที่ถ้วยดังกล่าวไม่ลอยขึ้นเนื่องจากไม่มีไอนำอยู่ภายในถ้วยจนเมื่อน้ำระบายหมดไอน้ำเริ่มเข้ามาแทนไอน้ำจะพุ่งเข้าสู่ถ้วย เมื่อไอน้ำภายในถ้วยถูกน้ำแทนที่หมดถ้วยจะจมลงทำให้หน้าวาล์วเปิดอีกครั้งหนึ่งคว่ำทำให้ถ้วยดังกล่าวลอยขึ้น ขณะที่ถ้วยลอยไอน้ำบางส่วนจะรั้วออกผ่านรูด้านบนบางส่วนจะควบแน่นกลายเป็นน้ำ

3.2 Float and Lever Type

คอนเดนเซทเข้าสู่แทร็ปทำให้ลูกบอลลอยขึ้นโดยลูกบอลจะต่อเข้ากับก้านวาล์ว เพื่อทำหน้าที่ปิด-เปิด นอกจากนี้ส่วนใหญ่แทร็ปจะติดตั้ง Air vent ไว้ภายในด้วยเพื่อป้องกันปัญหา Air lock ทำให้คอนเดนเซทไม่สามารถไหลเข้าสู่แทร็ปได้ ถ้าวาล์วด้านล่างอุดตันตัว Air vent ก็สามารถทำหน้าที่เป็นแทร็ปได้เช่นเดียวกัน นอกจากที่กล่าวมาในบางรุ่นจะมี Steam lock release (SLR) เข้ามาติดตั้งแทน Air vent เพื่อป้องกันการเกิด steam lock และ Air lock คือเมือไอน้ำหรืออากาศเข้าสู่แทร็ปน้ำจะไม่สามารถไหลเข้ามาได้ ในบางครั้งอาจติดตั้งวาล์ว by pass ไว้แทน SLR ก็ได้โดยวาล์วจะเปิดเล็กน้อยเพื่อระบายไอน้ำหรืออากาศที่ค้างอยู่ภายในไอดีของแทร็ปคือเป็นการระบายอย่างต่อเนื่อง อัตราการไหลสูง ข้อเสียอาจเกิดความเสียหายขึ้นกับบอลได้เนื่องจากการกระแทกของนอกจากนี้การเปิดปิดที่กระทำต่อหน้าวาล์วเกิดจากแรงสองแรงได้แก่แรงดันไอภายในระบบและแรงกดที่เกิดจากก้านวาล์วถ้าขณะเปิดแรงจากก้านวาล์วน้อยกว่าแรงดันไอจะทำให้ไม่สามารถเปิดหน้าวาล์วได้นั้นเป็นสาเหตุที่เมื่อระบบรับแรงดันเพิ่มขึ้นขนาดของรูระบายละเล็กลง

สรุป

ดังนั้น อุปกรณ์กับดักไอน้ำ หรือ Steam trap จึงถูกคิดค้นขึ้นมาเพื่อเป็นวาล์วอัตโนมัติ (แทนการเดินไปเปิด-ปิดเอง) ซึ่งกับดักไอน้ำจะทำหน้าที่คอยดักไอน้ำที่กลายสภาพกลับมาเป็นสถานะน้ำที่เรียกว่าน้ำคอนเดนเสท (Condensate water) ด้วยหลักการทางกซึ่งเมื่อน้ำคอนเดนเสท เข้าไปป่ะปนในระบบแล้ว ระบบการผลิตและ ส่งจ่ายไอน้ำจะเกิดการสูญเสียความร้อน
ทำให้ระบบไม่ได้อุณหภูมิตามต้องการ หรือแม้แต่การเกิดปรากฏการณ์ของค้อนน้ำ (Water hammer) ที่สามารถทำใหเกิด การกระแทกในระบบท่อได้