วาล์วควบคุมการไหลเป็นอุปกรณ์สำคัญชิ้นหนึ่งของกระบวนการผลิต
หน้าที่ของวาล์วควบคุมการไหลนั้นอาจทำหน้าที่เป็น
วาล์วควบคุมทิศทางการไหล
(เช่นวาล์วสามทาง)
วาล์วควบคุมการปิด-เปิด
(ทำหน้าที่แบบเปิดเต็มที่และปิดสนิท
เช่น gate
valve และ
ball
valve ที่ใช้ในกระบวนการเติมสาร
ที่พอได้ปริมาณตามที่กำหนดก็จะปิดการไหล)
และวาล์วควบคุมอัตราการไหล
(ปรับเปลี่ยนระดับการเปิดได้เพื่อให้ได้อัตราการไหลที่ต้องการ)
ที่ยกนำมาเล่าในวันนี้เป็นแบบสุดท้าย
คือวาล์วควบคุมอัตราการไหล
การควบคุมอัตราการไหลของของเหลวหรือแก๊สให้มีค่าตามที่กำหนด
เป็นสิ่งสำคัญสิ่งหนึ่งของกระบวนการผลิตแบบต่อเนื่อง
(continuous
process) ที่ต้องควบคุมอัตราส่วนการป้อนสารแต่ละสารให้ถูกต้อง
การปรับเปลี่ยนอัตราการไหลของของไหลนั้นอาจทำโดยการปรับเปลี่ยนการทำงานของปั๊มหรือคอมเพรสเซอร์
เช่นด้วยการปรับความเร็วรอบการหมุนของใบพัด
หรือปรับระยะช่วงชักของกระบอกสูบ
อีกวิธีการหนึ่งได้แก่การติดตั้งวาล์วควบคุมอัตราการไหลที่ภาษาอังกฤษเรียกว่า
control
valve
ที่เคยเห็นนั้น
รูปแบบการทำงานของวาล์วที่ทำหน้าที่ปรับเปลี่ยนอัตราการไหลนั้นมี
๒ รูปแบบด้วยกัน
รูปแบบแรกอาศัยการเปิดวาล์วเต็มที่และปิดสนิทสลับไปมาในช่วงระยะเวลาที่กำหนด
เช่นสมมุติว่าในช่วงระยะเวลา
5
วินาที
ถ้าต้องการให้วาล์วเปิดเพียงแค่
60%
ก็จะสั่งการให้วาล์วตัวนั้นเปิดเต็มที่
(100%)
นาน
3
วินาที
และปิดสนิท (0%)
นาน
2
วินาที
วิธีการนี้ที่เคยเจอจะเป็นของวาล์วขนาดเล็ก
อีกรูปแบบหนึ่งนั้นอาศัยการปรับเปลี่ยนขนาดช่องทางที่ยอมให้ของเหลวไหลผ่านได้
เช่นถ้าต้องการให้วาล์วเปิด
40%
ก็จะทำการเปิดช่องทางการไหลให้มีพื้นที่เปิดเพียงแค่
40%
เมื่อเทียบกับพื้นที่ที่กว้างที่สุดที่จะเกิดขึ้นเมื่อวาล์วเปิดเต็มที่
วาล์วที่ใช้ในงานรูปแบบนี้มักจะเป็น
globe
valve, ball valve และ
butterfly
valve ส่วนจะเลือกใช้วาล์วแบบไหนนั้นคงต้องพิจารณาเป็นกรณีไป
วาล์วควบคุมที่ถ่ายรูปนำมาเสนอในวันนี้เป็นชนิด
globe
valve ที่ควบคุมระดับการเปิดปิดด้วยการใช้อากาศอัดความดัน
(compressed
air) ดันแผ่นไดอะแฟรมต้านแรงสปริง
อากาศอัดความดันที่ใช้กันในโรงงานนั้นมี
๒ แบบ
แบบแรกเป็นอากาศอัดความดันที่ได้มาจากเครื่องอัดอากาศโดยตรง
อากาศอัดความดันตัวนี้จะยังคงมีความชื้นหลงเหลืออยู่
(ตัวนี้ยังเรียกว่า
compressed
air อยู่)
แต่เมื่อนำอากาศอัดความดันตัวนี้เข้าสู่ระบบกำจัดความชื้น
(เช่นด้วยการใช้สารดูดซับ)
จะได้อากาศอัดความดันที่มีความชื้นลดต่ำลงที่เรียกว่า
instrument
air เจ้าตัว
instrument
air นี้คือตัวที่ใช้ในระบบควบคุมนิวเมติกส์ต่าง
ๆ รวมทั้งใช้ในการขับเคลื่อนการทำงานของวาล์วควบคุมด้วย
รูปแบบการทำงานของตัวสปริงที่คอยออกแรงดันหรือกดนั้น
ทำให้แบ่งวาล์วออกได้อีกเป็น
๒ ประเภทคือ (ดูรูปที่
๑ ประกอบ)
(ก)
สปริงดันวาล์วให้อยู่ในตำแหน่งเปิดและใช้อากาศอัดความดันกดให้วาล์วปิด
วาล์วประเภทนี้จัดว่าเป็นประเภท
Failure
Open (ย่อว่า
FO)
หรือ
normally
open
(ข)
สปริงดันวาล์วอยู่ในตำแหน่งปิดและใฃ้อากาศอัดความดันดันให้วาล์วเปิด
วาล์วประเภทนี้จัดว่าเป็นประเภท
Failure
Close (ย่อว่า
FC)
หรือ
normally
close
ส่วนที่ว่าจะเลือกใช้วาล์วชนิด
FO
หรือ
FC
มาติดตั้งนั้นต้องนำเรื่องความปลอดภัยในการทำงานมาเป็นตัวพิจารณา
กล่าวคือถ้าหากเกิดเหตุฉุกเฉินใด
ๆ ที่ทำให้สูญเสียการควบคุมกระบวนการหรืออากาศอัดความดันหมดไป
วาล์วควรจะค้างอยู่ที่ตำแหน่งใดระบบจึงจะมีความปลอดภัยสูงสุด
หลักการที่ใช้กันทั่วไปในการพิจารณาก็คือพยายาม
"maximise
cooling, minimise heating" กล่าวคือถ้าเป็นระบบทำความเย็น
(เช่นของน้ำหล่อเย็น)
วาล์วควรจะค้างอยู่ในตำแหน่งเปิด
(เลือกใช้วาล์วชนิด
FO)
แต่ถ้าเป็นกรณีของสารที่เป็นเชื้อเพลิง
สารให้ความร้อน (เช่น
น้ำมันเตา ไอน้ำ)
หรือเป็นพิษ
วาล์วก็ควรค้างอยู่ในตำแหน่งปิด
(เลือกใช้วาล์วชนิด
FC)
ฉบับนี้ก็คงขอจบเพียงแค่นี้
ที่เหลือก็เชิญชมรูปและคำบรรยายต่อกันเอาเองก็แล้วกันครับ
รูปที่
๑ ภาพแสดงการทำงานของตัว
actuator
ชนิดไดอะแฟรม
(diaphragm
actuator) ตัวซ้ายบนใช้อากาศเข้าทางด้านบนของแผ่นไดอะแฟรมดันให้วาล์ว
"ปิด"
ตัวขวาบนใช้อากาศเข้าทางด้านล่างของแผ่นไดอะแฟรมดันให้วาล์ว
"เปิด"
แต่ตัวล่างนั้นใช้อากาศเข้าทางด้านบนของแผ่นไดอะแฟรมดันให้วาล์ว
"เปิด"
ทั้งนี้เกิดจากรูปแบบการติดตั้ง
plug
ที่แตกต่างกันอยู่
นอกจากนี้รูปร่างของ plug
(ความยาว
ความโค้งเรียว)
ยังเลือกได้ว่าจะให้ส่งผลต่อความสัมพันธ์ระหว่างระยะทางการเคลื่อนที่ของ
plug
และขนาดความกว้างช่องเปิดอย่างไรด้วย
(เช่นจะให้เป็นแบบเปิดปิดเร็ว
linear
หรือ
equal
percentage เป็นต้น)
รูปที่
๒ วาล์วควบคุมอัตราการไหล
(control
valve) ที่ถอดออกมาจากโรงประลอง
(pilot
plant) ของภาควิชา
ตัววาล์วอยู่ตรงส่วนล่างช่วงลูกศรสีแดงชี้แค่นั้น
ส่วนที่อยู่เหนือจากนั้นขึ้นมาคือชุดอุปกรณ์ที่ทำหน้าที่ควบคุมระดับการเปิด-ปิดของวาล์ว
วาล์วตัวนี้มีสปริงคอยกดให้วาล์วปิดอยู่เสมอ
ต้องใช้อากาศอัดความดัน
(ที่เรียกว่า
instrument
air คืออากาศอัดความดันที่ผ่านการกำจัดความชื้นแล้ว)
เข้าไปดันแผ่นไดอะแฟรมจากทางด้านล่างของ
actuator
(ที่เป็นเหมือนดอกเห็ดสีเขียวอยู่ข้างบน)
สวนทางกับแรงกดของสปริง
เพื่อให้วาล์วเปิด
รูปที่
๓ อีกมุมหนึ่งของวาล์วในรูปที่
๒ อันที่จริงตัววาล์วมันมีแต่ท่อนล่างเท่านั้นเอง
นอกนั้นเป็นระบบควบคุมระดับการเปิด-ปิดวาล์ว
วาล์วตัวนี้ท่ออากาศ
(instrument
air) ที่ใช้ดันแผ่นไดอะแฟรมต่อเข้าทางด้านล่าง
วาล์วตัวนี้เป็นวาล์วชนิด
Failure
Close (FC) ที่ใช้แรงดันสปริงกดให้วาล์วปิด
และใช้ความดันอากาศดันต้านแรงสปริงดันให้วาล์วเปิด
รูปที่
๔ แขนที่เห็นจะหมุนขึ้น-ลงตามระดับการเปิดวาล์ว
ซึ่งจะไปหมุนกลไกควบคุมความดันลมที่อยู่ใน
valve
poistioner อีกทีหนึ่ง
เพื่อคุมไม่ให้วาล์วเปิดหรือปิดมากเกินไป
รูปที่
๕ รูปนี้เป็นรูปอีกมุมหนึ่ง
อุปกรณ์ที่ยื่นออกมาทางด้านขวาคือตัว
pressure
regulator ที่เป็นตัวรับ
instrument
air ที่ใช้ดันแผ่นไดอะแฟรมต้านแรงสปริงที่พยายามกดให้วาล์วปิด
อากาศจาก pressure
regulator จะไหลเข้าตัว
valve
positioner ก่อน
ก่อนจะออกไปดันแผ่นไดอะแฟรม
โดยตัว valve
positioner
จะควบคุมอีกทีว่าจะส่งอากาศที่ความดันเท่าใดไปดันให้วาล์วเปิด
รูปที่
๖ วาล์วตัวนี้เป็นชนิด
globe
ธรรมดา
การติดตั้งนั้นต้องให้ถูกต้องตามทิศทางการไหลที่มีลูกศรระบุไว้ข้างตัววาล์ว
ที่ต้องบอกว่าวาล์วตัวนี้เป็นวาล์วแบบธรรมดาก็เพราะมันมี
plug
ตัวเดียวกับช่องให้ของไหลไหลผ่านเพียงช่องเดียว
แบบที่ไม่ธรรมดาจะเป็นแบบที่มีช่องให้ของไหลไหลผ่านสองช่องและมี
plug
สองตัวคอยควบคุมช่องทางการไหลทั้งสองนั้น
รูปที่
๗ อีกด้านหนึ่งของวาล์วไม่มีลูกศรแสดงอะไร
รูปที่
๘ name
plate ของตัว
actuator
(ยี่ห้อ
Fisher)
บอกว่าช่วงความดันอากาศที่ใช้ในการทำงานอยู่ในช่วง
6-30
psi โดยมีระยะทางเคลื่อนตัวขึ้น-ลง
20
mm (แปลกไหมครับ
ใช้หน่วยอังกฤษปนหน่วย SI
งานวิศวกรรมก็เป็นอย่างนี้แหละครับ
เราถึงต้องเรียนเรื่องการแปลงหน่วยไงครับ)
เนื่องจากเป็นวาล์วชนิดใช้แรงดันอากาศดันให้วาล์วเปิด
แสดงว่าที่ความดัน 6
psi (หรือต่ำกว่า)
วาล์วจะปิดสนิท
และที่ความดัน 30
psi วาล์วจะเปิดเต็มที่
รูปที่
๙ name
plate นี้บอกให้ทราบว่าชิ้นส่วนต่าง
ๆ ของตัววาล์วขนาด 1/2
นิ้ว
(Class
150 ปอนด์)
ตัวนี้นั้นทำจากเหล็กกล้าไร้สนิม
ขนาดช่องเปิดให้ของไหลไหลผ่านกว้าง
15
มิลลิเมตร
(ขนาดวาล์วใช้หน่วยเป็นนิ้ว
แต่ขนาดช่องเปิดใช้หน่วยเป็นมิลลิเมตร
ใช้หน่วยผสมกันระหว่างหน่วยอังกฤษและหน่วย
SI
อีกแล้ว)
รูปที่
๑๐ ภาพนี้จะเห็นชัดว่าท่ออากาศด้านขาออกจากตัว
pressure
regulator จะตรงไปยัง
valve
positioner ก่อน
จากนั้นตัว valve
positioner จะกำหนดว่าจะจ่ายอากาศอัดความดันที่ความดันเท่าใด
ไปดันแผ่นไดอะแฟรม
รูปที่
๑๑ อุปกรณ์ตัวนี้จะเรียกว่าเป็นอุปกรณ์ควบคุมย้อนกลับก็ได้
ในขณะที่ก้านวาล์วเลื่อนขึ้น-ลงนั้น
นอตที่เชื่อมต่ออยู่กับตัวก้านวาล์วจะเคลื่อนที่ขึ้นลงตามไปด้วย
และการเคลื่อนที่ของนอตตัวดังกล่าวทำให้คานที่หัวนอตตัวดังกล่าวสอดอยู่ร่องของคานนั้นหมุนขึ้นลงตามไปด้วย
ซึ่งการหมุนนี้จะควบคุมความดันอากาศด้านขาออกอีกที
ไม่ให้มากหรือน้อยเกินไป
รูปที่
๑๒ อีกมุมหนึ่งของกลไกในรูปที่
๑๑
รูปที่
๑๓ ตัวนี้เป็นตัวบอกว่าตอนนี้วาล์วเปิดมากน้อยเพียงใด
ขีดต่ำสุดในรูปแสดงว่าวาล์วปิดอยู่
ไม่มีความคิดเห็น:
แสดงความคิดเห็น