ข้อพึงคำนึงพื้นฐานในการเลือกใช้วาล์ว (Valve Philosophy) ตอนที่ ๓ MO Memoir : Saturday 4 November 2560

หัวข้อ 2.2 นี้ (รูปที่ ๑๒) จะแปลว่าอะไรดีล่ะ ถ้าเป็นรถยนต์ก็คงต้องเรียกว่าอุปกรณ์เสริมมั้ง (คือมีประโยชน์ใช้สอยในการใช้งาน ไม่ใช่เพื่อการตกแต่งให้ดูสวยงาม)
 

เริ่มจากข้อ 2.2.1 ที่เกี่ยวข้องกับชนิดของข้อต่อวาล์วกับตัวท่อ (end connection) ตรงนี้ก็ไปขึ้นกับข้อกำหนดของระบบท่อที่เอาวาล์วตัวนั้นไปใช้งาน เช่น ข้อต่อชนิดขันเกลียว (thread แบบที่ใช้กับก๊อกน้ำประปาตามบ้านทั่วไป) หน้าแปลน (flange) ข้อชนิดสวมแล้วเชื่อม (socket weld ถ้านึกภาพไม่ออกให้นึกภาพวาล์วที่ใช้กับท่อพีวีซี ที่เราเอากาวทาที่ปลายท่อแล้วสอดเข้าไปในตัววาล์ว แต่พอเป็นท่อเหล็กมันติดกาวไม่ได้ พอสอดท่อเสร็จก็ต้องใช้การเชื่อมยึดติดและกันรั่วซึม หรือไม่ก็ดูรูปที่ ๑๐ ข้างล่าง) หรือข้อต่อชนิดต่อชนปลายแล้วเชื่อม (butt weld ดูรูปที่ ๑๑)

รูปที่ ๑๐ ตัวอย่างวาล์วชนิดข้อต่อสวมแล้วเชื่อม (socket weld) เวลาต่อท่อนั้นจะสอดท่อเข้าไปในเบ้า (socket) ของตัววาล์ว แล้วดึงท่อให้ถอยหลังออกมาเล็กน้อย เพื่อไม่ให้ปลายท่อยันเข้ากับตัววาล์ว จากนั้นจึงค่อยทำการเชื่อมยึด การที่ต้องดึงท่อถอยหลังออกมาเล็กน้อยก็เพราะเวลาท่อร้อนขึ้น ท่อส่วนที่อยู่ในเบ้าของตัววาล์วจะได้ขยายตัวได้โดยไม่ไปยันเข้ากับผนังตัววาล์ว เพราะถ้าเกิดเหตุการณ์ดังกล่าวขึ้นจะทำให้เกิดแรงดันกระทำต่อรอยเชื่อม (รูปจาก http://www.apiballvalve.com/upfile/20151029050419.jpg)

รูปที่ ๑๑ ตัวอย่างวาล์วชนิดต่อชนปลายแล้วเชื่อม (butt weld) (รูปจาก http://www.nivzvalves.com/gallery) ข้อต่อวาล์วจะจะมีการปาดมุมเอาไว้การเชื่อม (ส่วนปลายท่อนั้นช่างเชื่อมต้องทำการเจียรปลายท่อให้เป็นมุมเช่นกันก่อนทำการเชื่อม) อันที่จริงการต่อท่อก็ไม่ได้เอาปลายมาชนแนบกันจริง ต้องมีการเว้นช่องว่างเอาไว้เล็กน้อย (ขนาดประมาณเส้นผ่านศูนย์กลางลวดเชื่อม) ทำการเชื่อมรอยแรกที่อยู่ในสุดก่อน รอยเชื่อมนี้สำคัญสุด (ถ้าจะให้ชัวร์ก็ต้องเชื่อมอาร์กอน) จากนั้นจึงค่อยเชื่อมทับแนวแรก (ถ้าเป็นท่อไม่สำคัญ อาจใช้การเชื่อมแบบธูปเชื่อมได้)

ข้อ 2.2.2 เป็นเรื่องเกี่ยวกับการติดตั้งเฟืองทด (หรือเฟืองทดรอบ) วัตถุประสงค์ของการติดตั้งเฟืองทดมีด้วยกันหลายข้อ เช่น
 

- ในกรณีของวาล์วที่ใช้ hand wheel เช่น gate valve ขนาดใหญ่ การติดตั้งเฟืองทดทำให้ไม่ต้องใช้ hand wheel ขนาดใหญ่ หรือในกรณีของ ball valve ขนาดใหญ่ ทำให้ไม่ต้องใช้ก้านหมุนเปิด-ปิดวาล์วที่ยาวมาก
 

- ผ่อนแรงในการหมุน (แต่ต้องหมุนด้วยจำนวนรอบมากขึ้น) 
  

- เปลี่ยนทิศทางการหมุนจากด้านบนตัววาล์วมาเป็นทางด้านข้างตัววาล์ว (ในกรณีของวาล์วตัวใหญ่) 
  

- ทำให้สามารถติดตั้งระบบมอเตอร์ไฟฟ้าหรือนิวเมติกส์เพื่อช่วยในการเปิด-ปิดวาล์ว ทำให้เปิด-ปิดวาล์วได้เร็วขึ้น และสามารถเปิด-ปิดได้จากระยะไกล เช่น วาล์วฉุกเฉินสำหรับระบายความดัน วาล์วป้อนเชื้อเพลิงเข้าสู่เตาเผา
 

- เปลี่ยนการเคลื่อนที่ในแนวเส้นตรงของลูกสูบมาเป็นการหมุนเพื่อเปิด-ปิดวาล์ว (เช่นในกรณีของ ball valve)
 

- ในกรณีของวาล์วที่ติดตั้งอยู่สูงจากพื้น ก็อาจเลือกใช้ระบบเฟืองทดกับโซ่เพื่อเปิด-ปิดวาล์วจากตำแหน่งที่ยืนอยู่บนพื้น โดยไม่ต้องปีนขึ้นไปถึงตัววาล์ว (ทีเรียกว่า chain operated valve)
 

ตัวเฟืองทดอาจมาพร้อมกับวาล์ว หรือมาติดตั้งเองภายหลังด้วยการถอด hand wheel ของวาล์วออกแล้วครอบระบบเฟืองทดลงไปแทน

 รูปที่ ๑๒ หน้าที่ ๘/๒๒ ของเอกสาร Valve philosophy

คำว่า "class" ที่ปรากฏอยู่ในหัวข้อ 2.2.2 ข้อย่อย b นั้นหมายถึงความสามารถในการรรับความดันของระบบท่อ โดยตัวเลขที่อยู่ข้างหน้ามีหน่วยเป็น psig (ย่อมาจาก pound per square inch gauge หรือปอนด์ต่อตารางนิ้วเกจ) ท่อแต่ละ class นั้นจะรับความดันได้เท่าใดต้องดูที่อุณหภูมิและวัสดุที่ใช้ ค่าต่าง ๆ ตรงนี้ดูได้จากมาตรฐาน ASTM/ANSI B16.xx (ที่ต้อง .xx ก็เพราะยังมีมาตรฐานย่อยลงไปอีก) เช่นท่อเหล็กกล้าธรรมดา class 150 ที่อุณหภูมิ 100ºC จะรับความดันได้ประมาณ 260 psi แต่ถ้าใช้ที่อุณหภูมิ 370ºC จะรับความดันได้เพียง 110 psi

รูปที่ ๑๓ (บนซ้าย) ball vale ขนาดใหญ่ที่ใช้ระบบเฟืองทดช่วยในการเปิด-ปิด (ภาพจาก www.jdvalves.com) (บนขวา) วาล์วที่ติดตั้งอยู่บนที่สูง สามารถเปิด-ปิดจากระดับพื้นได้ด้วยการใช้ระบบรอกและสายโซ่ ที่เรียกว่า chain operated valve (ภาพจาก http://www.chainwheels.co.uk) สองรูปล่าง (ภาพจาก http://www.china-ballvalve.cn) แสดงระบบลูกสูบ นิวเมติกส์ที่ใช้ในการเปิด-ปิด ball วาล์ว รูปซ้ายใช้แรงดันลมให้ลูกสูบเคลื่อนที่ไปทางซ้าย และใช้แรงดันสปริงดันให้ลูกสูบเคลื่อนที่กลับมาทางด้านขวา ดังนั้นถ้าทางด้านซ้ายไม่มีแรงดันลม ลูกสูบก็จะเคลื่อนที่กลับมาทางด้านขวาด้วยแรงดันของสปริง ส่วนรูปขวาใช้แรงดันลมดันให้ลูกสูบเคลื่อนที่ไปทางซ้ายหรือทางขวา ถ้าแรงดันลมหายไป ตำแหน่งลูกสูบก็จะค้างอยู่ ณ ตำแหน่งนั้น

หัวข้อ 2.2.3 เกี่ยวข้องกับการติดตั้งวาล์วตัวเล็ก (ระบุเลยว่าเป็นชนิด globe valve) bypass วาล์วตัวใหญ่ (ที่อาจเป็น gate valve หรือ ball valve ก็ได้) ในกรณีที่เมื่อวาล์วตัวใหญ่ปิดอยู่นั้น ฝั่งด้าน upstream มีความดันแตกต่างจากฝั่งด้าน downstream อยู่มาก ในกรณีที่วาล์วตัวใหญ่เป็นชนิด gate valve นั้นจะทำให้เปิดวาล์วได้ยาก ส่วนกรณีที่วาล์วตัวใหญ่เป็นชนิด ball valve นั้น ถ้าเปิดวาล์วตัวใหญ่เร็วเกินไป ก็จะเกิดปัญหาการไหลพุ่งออกไปทางด้าน downstream อย่างกระทันหัน การที่ต้องติดตั้ง globe valve นั้นก็เพราะวาล์วชนิดนี้เป็นชนิดที่ค่อย ๆ เปิด และด้วยการที่แรงกดนั้นกระทำในแนวเดียวกับตัว stem ของ plug ที่ใช้ปิด orifice จึงทำให้เปิด-ปิดวาล์วได้ง่ายแม้ว่าความดันสองฝั่งจะต่างกันมาก (รูปที่ ๑๕)

รูปที่ ๑๔ หน้าที่ ๙/๒๒ ของเอกสาร Valve philosophy

รูปที่ ๑๕ การติดตั้งวาล์วตัวเล็ก (ชนิด globe valve) bypass วาล์วตัวใหญ่ (ชนิด gate valve) เรื่องนี้เคยเล่าไว้ครั้งหนึ่งแล้วใน Memoir ปีที่ ๕ ฉบับที่ ๕๐๓ วันจันทร์ที่ ๑๐ กันยายน ๒๕๕๕ เรื่อง "วาล์วตัวเล็ก bypass วาล์วตัวใหญ่"

หัวข้อที่ 2.2.4 เกี่ยวข้องกับอุปกรณ์ที่ใช้สำหรับล็อค (ขอใช้ทับศัพท์คำว่า lock) วาล์วให้ค้างอยู่ในตำแหน่งเปิดหรือปิด (หรือในตำแหน่งใดที่ต้องการ) วาล์วบางรุ่นอาจมีรูสำหรับคล้องกุญแจเพื่อล็อคตัว hand wheel หรือก้านหมุนวาล์วเอาไว้กับตัววาล์ว ติดตั้งมาพร้อมกับตัววาล์ว การทำเช่นนี้ก็เพื่อไม่ให้ใครเข้าไปเปิดหรือปิดวาล์วนั้นโดยไม่มีความจำเป็น(เช่นในระหว่างการซ่อมบำรุง หรือเป็นท่อที่นาน ๆ ใช้ทีและไม่ต้องการให้ใครไปเปิดหรือปิดโดยไม่ตั้งใจ) ในกรณีที่วาล์วดังกล่าวไม่มีรูสำหรับคล้องกุญแจมาให้ ก็อาจใช้โซ่คล้องตัว hand wheel หรือตัวด้ามหมุน และยึดโซ่นั้นเข้ากับตัวท่อ (หรือโครงสร้างอื่น) เพื่อไม่ให้หมุนตัว hand wheel หรือด้ามหมุนได้ หรือไม่ก็ถอดตัว hand wheel หรือด้ามหมุนออก เวลาจะไปใช้งานก็ค่อยนำไปติดตั้งคืน

ตอนที่ ๓ ก็คงต้องขอจบเพียงแต่นี้ก่อน ส่วนหน้ากระดาษที่ว่างอยู่ก็ขอเอาภาพนิสิตปี ๒ ระหว่างพักครึ่งการเรียนช่วงบ่ายวันพฤหัสบดีที่ ๒ พฤศจิกายนที่ผ่านมา ที่ต้อง ๓๒๒ ตึกวิศว ๓ มาลงเอาไว้เป็นที่ระลึกก็แล้วกัน :) :) :)