นานาสาระเรื่องการเปิดวาล์ว (๒) MO Memoir : Wednesday 2 June 2564

ผมเขียนเรื่องนี้ครั้งแรกลง blog เอาไว้เมื่อเกือบ ๗ ปีที่แล้ว (วันเสาร์ที่ ๑๕ พฤศจิกายน ๒๕๕๗) ตอนนั้นจะเน้นไปที่คำขยายต่าง ๆ (ภาษาอังกฤษ) ที่เกี่ยวข้องกับการเปิด-ปิดวาล์ว เช่นการเปิดเพียงเล็กน้อย การเปิดเพียงแค่รู้สึกว่าวาล์วเปิดแล้ว การค่อย ๆ เปิด-ปิด ฯลฯ เพราะว่ามันจำเป็นเมื่อต้องเขียนคู่มือการทำงานเป็นลายลักษณ์อักษร มาวันนี้จะเป็นอีกเรื่องหนึ่งคือ จากวาล์วที่เห็นติดตั้งอยู่ในระบบนั้น จะรู้ได้อย่างไรว่าวาล์วตัวนั้นเปิดหรือปิดอยู่

คำตอบสั้น ๆ ก็คือ มันไม่มีสูตรลัดพิเศษ เพราะมันขึ้นอยู่กับการออกแบบ "Stem"

"Stem" ของวาล์วคือชิ้นส่วนที่ทำหน้าที่เชื่อมต่อระหว่าง ชิ้นส่วนที่ทำหน้าที่ควบคุมการไหลผ่านวาล์ว (ที่อาจเป็น disk, plug หรือ ball) และกลไกที่ใช้ในการปรับเปลี่ยนตำแหน่งของชิ้นส่วนที่ทำหน้าที่ควบคุมการไหลผ่านวาล์ว (ที่กลไกนี้อาจเป็น hand wheel, handle หรือระบบ actuator ต่าง ๆ ที่ใช้กับวาล์วควบคุม) ในกรณีของ gate valve และ globe valve นั้น การทำให้ตัว disk หรือ plug ที่ปิดกั้นช่องทางการไหลนั้นเคลื่อนที่ขึ้น (เพื่อเปิด) หรือเคลื่อนที่ลง (เพื่อปิด) อาจใช้ การเคลื่อนที่ "ขึ้น-ลง" หรือการ "หมุน" ตัว stem ก็ได้ ส่วนในกรณีของ ball valve, plug valve และ butterfly valve นั้นจะใช้การ "หมุน" ตัว stem เพื่อไปทำให้ตัว ball, plug หรือ disk เปิดหรือปิดช่องทางการไหล

รูปที่ ๑ เป็น gate valve ชนิด rising stem with outside screw เวลาที่เราหมุน hand wheel นั้น ตัว hand wheel จะอยู่ที่เดิม แต่ตัวสกรูที่อยู่ตรงกลางตัว hand wheel จะยื่นออกมาหรือหดตัวเข้าไปก็ขึ้นอยู่กับว่าเราหมุนเพื่อเปิดหรือปิดวาล์ว ถ้ามันโผล่ยื่นออกมา วาล์วก็จะเปิด แต่มันหดหายเข้าไปข้างใน วาล์วก็จะปิด วาล์วแบบนี้มันดูง่ายว่าเปิดหรือปิดอยู่ แต่มันก็มีข้อเสียข้อหนึ่งคือใช้พื้นที่มากหน่อยในการติดตั้ง (ต้องมีที่ว่างให้ตัว stem เคลื่อนที่)

สิ่งสำคัญสิ่งหนึ่งที่ต้องระวังก็คือ เวลาที่เราเปิดวาล์วนั้น เราจะหมุน hand wheel จนกระทั่งหมุนต่อไม่ได้ คือเห็นตัว stem โผล่ยื่นออกมาจนไม่สามารถเคลื่อนที่ต่อได้แล้ว ซึ่งตรงนี้แม้ว่าวาล์วจะเปิด "เกือบเต็มที่" ในขณะที่เราต้องการให้มันเปิด "เต็มที่" มันก็ไม่ส่งผลอะไรกับการทำงานของระบบนั้น แต่สำหรับการปิดวาล์วนั้นเราจำเป็นต้องรู้ว่าต้องเห็นตัว stem หดตัวเข้าไปจนถึงตำแหน่งไหนจึงจะทำให้วาล์ว "ปิดสนิท" โดยเฉพาะกรณีของ gate valve ที่อาจมีสิ่งสกปรกที่เป็นของแข็งค้างอยู่ในร่องสำหรับให้ตัว disk เคลื่อนที่ ทำให้ตัว disk ไม่สามารถเคลื่อนตัวจนปิดวาล์วได้สนิท ของไหลในระบบยังสามารถไหลผ่านช่องว่างเล็ก ๆ นี้ได้ อุบัติเหตุหนึ่งที่เกิดจากการที่วาล์วปิดไม่สนิทนี้ (คือโอเปอร์เรเตอร์หมุน hand wheel จนกระทั่งมันปิดไม่ได้อีกแล้ว ก็เลยคิดว่าวาล์วปิดสนิทแล้ว แต่ในความเป็นจริงมีสิ่งสกปรกขวางอยู่ในร่อง) เคยเล่าไว้ในบทความชุด "เพลิงไหม้และการระเบิดที่ BP Oil (Grangemouth) Refinery 2530 (1987) Case 1-4 เพลิงไหม้ที่ระบบ Flare" ที่เขียนไว้ในช่วงเดือนตุลาคม ๒๕๖๑ การป้องกันได้ด้วยการติดตั้งตัวชี้บอกระดับการเปิดของวาล์วเพื่อให้รู้ว่าวาล์วปิดสนิทแล้วหรือยัง

รูปที่ ๒ เป็น globe valve ชนิด rising stem เช่นกัน แต่เป็นชนิด inside screw เวลาที่เราหมุน hand wheel ตัว hand wheel ก็จะเคลื่อนที่ขึ้นหรือลงก็ขึ้นอยู่กับว่าเราหมุนเพื่อเปิดหรือปิดวาล์ว ถ้าเห็น hand wheel ยกตัวขึ้นสูงก็อาจเดาได้ว่าวาล์วตัวนั้นเปิดอยู่ แต่ถ้าเห็น hand wheel อยู่ที่ระดับต่ำ ๆ มันก็ยากที่จะบอกว่าวาล์วตัวนั้นเปิดอยู่เล็กน้อยหรือปิดอยู่ (เว้นแต่ว่าเคยทำงานกับวาล์วตัวนั้นจนจำตำแหน่งปิดสนิทได้) ต้องใช้การทดลองหมุน hand wheel เอา ส่วนหมุนด้านไหนเพื่อเปิดหรือปิด ก็ให้นึกถึงเวลาที่เราหมุนก็อกน้ำที่บ้านหรืออ่างล้างมือ มันหมุนในทิศทางเดียวกัน

รูปที่ ๑ Rising stem with outside screw gate valve ตัวที่ ๑ และ ๒ นั้นเปิดอยู่ ส่วนตัวที่ ๓ และ ๔ นั้นปิดอยู่

รูปที่ ๒ Rising stem with inside screw globe valve ตัวที่ ๑ และ ๒ นั้นเปิดอยู่ ส่วนตัวที่ ๓ นั้นปิดอยู่ ตัว steam trap ในรูปนั้นติดผิดทิศทาง ตัวนี้มันต้องเอาด้านที่มี name plate อยู่ด้านบน

วาล์วที่ดูจากภายนอกไม่ได้ว่าเปิดหรือปิดอยู่คือวาล์วชนิด non-rising stem ในกรณีของ non-rising stem นั้นการหมุน hand wheel คือการหมุนตัว stem ที่จะทำให้ตัว disk หรือ plug เคลื่อนขึ้นหรือลงโดยที่ตัว stem ไม่ได้มีการโผล่ยื่นออกมาเหนือตัว hand wheel และตัว hand wheel ก็ยังคงอยู่ที่ระดับเดิม ไม่มีการเคลื่อนที่ขึ้นหรือลง ข้อดีของ stem แบบนี้ก็คือใช้พื้นที่ติดตั้งน้อยกว่า แต่ข้อเสียก็คือดูด้วยตาเปล่าไม่ได้ว่าวาล์วปิดหรือเปิดอยู่ ต้องใช้การลองหมุนวาล์วดูเอาเอง ถ้าสงสัยว่าวาล์วแบบนี้เป็นอย่างไร ลองดูได้ที่มิเตอร์ประปาหน้าบ้าน

อุบัติเหตุหนึ่งที่เกิดจากการใช้วาล์ว non-rising stem คือกรณีของการรั่วไหลของน้ำมันผ่านวาล์วระบายน้ำฝนลงสู่แหล่งน้ำธรรมชาติที่คลังน้ำมัน Caribbean Petroleum Corporation (CAPECO) ที่เมือง Bayamón, Puerto Rico ในคืนวันศุกร์ที่ ๒๓ ตุลาคม พ.ศ. ๒๕๕๒ (ค.ศ. ๒๐๐๙) จนทำให้เกิดการระเบิดที่รุนแรงตามมา (รายละเอียดอยู่ในเรื่อง "UVCE case 6 Puerto Rico 2552(2009) MO Memoir : Sunday 17 February 2562") สาเหตุเป็นเพราะวาล์วระบายน้ำฝนตัวหนึ่งเป็นชนิด non-rising stem เมื่อโอเปอร์เรเตอร์ตรวจด้วยการขับรถผ่านแล้วไม่เห็น stem โผล่ออกมา ก็เข้าใจว่าวาล์วปิดอยู่ ทั้ง ๆ นี้ในความเป็นจริงวาล์วมันเปิดอยู่ (วาล์วระบายตัวฝนตัวอื่นใช้แบบ rising stem ยกเว้นวาล์วตัวนี้)

ดังนั้นการจำว่าให้ดูตำแหน่งของ stem เพื่อที่จะบอกว่า gate valve นั้นเปิดหรือปิดอยู่ มันใช้ได้กับกรณีของ rising stem มันใช้ไม่ได้ถ้าไปเจอกับ gate valve ที่เป็น non-rising stem

ต่อไปจะมาดูกรณีของ ball valve กันบ้าง

รูปที่ ๓ ball valve ตัวนี้ด้านบนของ stem เป็นหัวสี่เหลี่ยมจตุรัส (ที่สามารถถอด handle ออกแล้วสวมใหม่ในทิศทางตั้งฉากกับทิศเดิมได้) โดยมีการบากร่องเพื่อให้รู้ว่า ball อยู่ในตำแหน่งเปิดหรือปิด

Ball valve ตัวเล็ก ๆ จะมี handle ยึดติดมากับตัววาล์ว การดูว่า ball valve เปิดหรือปิดก็ดูว่า handle นั้นอยู่ในแนวเดียวกับท่อหรืออยู่ขวางท่อ ถ้าอยู่ในแนวเดียวกับท่อมันก็เปิดอยู่ ถ้าขวางท่อมันก็ปิดอยู่ แต่ก็เคยเจอเหมือนกันกรณีที่มีการถอด handle ออกมาแล้วใส่ผิด (เช่นในระหว่างการติดตั้ง) ทำให้มันสลับกัน

ball valve ตัวใหญ่จะสามารถถอดตัว handle ออกจากวาล์วได้ หรือไม่ก็ไม่ได้ยึดติดมากับตัววาล์ว โดยส่งมาแยกชิ้นอยู่ พอจะหมุนเปิดหรือปิดก็จะเอา handle มาสวมเข้ากับหัว stem บนตัววาล์ว (คือพอวาล์วตัวใหญ่ขึ้น handle มันจะยาวเกะกะมาก บางทีเขาก็เอาโซ่แขวนห้อย ๆ ไว้อยู่ข้าง ๆ ตัววาล์ว ball valve ขนาด 4" ความยาว handle ก็จะอยู่ที่ประมาณ 60 cm แล้ว) ดังนั้นการดูว่าวาล์วเปิดหรือปิดก็ต้องไปดูว่า stem อยู่ที่ตำแหน่งใด อย่างเข่นในรูปที่ ๓ ด้านบนของ stem เป็นรูปสี่เหลี่ยมจัตุรัส รูสำหรับสวมบนตัว handle ก็จะมีรูปสี่เหลี่ยมจัตุรัสเช่นกัน ทำให้เราสามารถสวม handle เข้ากับ stem ได้สองทิศทาง ส่วนที่ว่าการหมุนนั้นจะเป็นการเปิดหรือปิดวาล์วก็ให้ดูที่ร่องบากบนหัว stem ว่ามันอยู่ในแนวท่อ (คือเปิด) หรือขวางแนวท่อ (คือปิด)

รูปที่ ๔ ball valve ตัวนี้ด้านบนของตัว stem ทำเป็นรูป Double "D" ที่เห็นได้ชัดจากรูปร่างรูของด้ามจับข้างล่าง

วาล์วของบางบริษัทแก้ปัญหาว่ามองทิศทางของร่องบากยาก ก็ใช้วิธีทำให้รูปร่างส่วนหัวของ stem มันมีรูปทรงที่บ่งบอกตำแหน่งวาล์วเลยว่าเปิดหรือปิดอยู่ ดังเช่นตัวอย่างที่ยกมาในรูปที่ ๔ ที่เขาทำให้ส่วนด้านบนของ stem มีรูปร่างที่เขาเรียกว่า Double "D" คือเปรียบเสมือนสี่เหลี่ยมผืนผ้าที่ฝั่งด้านกว้างแทนที่จะเป็นเส้นตรงกลับเป็นเส้นโค้งนูนออกแทน โดยที่เมื่อหันแนวยาวไปตามแนวท่อก็แสดงว่าวาล์วเปิดอยู่ และถ้าแนวยาวมันหันขวางแนวท่อก็แสดงว่าวาล์วปิดอยู่

เรื่องสุดท้ายสำหรับวันนี้คือสามารถติดตั้ง swing check valve เข้ากับท่อในแนวดิ่งได้ แต่ต้องเป็นแบบไหลจากล่างขึ้นบน แต่ถ้ากังวลว่ามันอาจจะเปิดค้างได้ ก็อาจติดตั้ง counter weight ช่วยครับ (ถ้าวาล์วที่ใช้มันยอมให้ติดตั้งได้) แต่ถ้ากังวลเรื่องมันจะเปิดค้างก็หันไปใช้พวกที่ออกแบบสำหรับติดตั้งกับท่อในแนวดิ่งเลยก็แล้วกัน (เช่น vertical lift check valve)

รูปที่ ๕ swing check valve ตัวนี้ติดตั้งในแนวดิ่ง โดยทิศทางการไหลเป็นจากล่างขึ้นบน ตัวนี้ทำหน้าที่เป็น vacuum breaker กล่าวคือถ้าความดันในระบบต่ำกว่าความดันบรรยากาศ มันจะยอมให้อากาศภายนอกไหลเข้าไปข้างในระบบได้

ผิดตั้งแต่อุปกรณ์การสอน MO Memoir : Thursday 6 September 2561

เมื่อวานตอนเย็น หลังจากสอนแลปเคมีปี ๒ บนชั้น ๓ เสร็จ ก็มีโอกาสแวะไปดูนิสิตปี ๓ ที่ทำแลปอยู่ชั้น ๑ เห็นนิสิตกลุ่มหนึ่งกำลังทดลองปรับอัตราการไหลของน้ำเพื่อวัดค่าความดันลด โดยใช้อุปกรณ์ในรูปที่ ๑ ข้างล่าง

รูปที่ ๑ ปั๊มน้ำและวาล์วที่ใช้ปรับอัตราการไหลของน้ำที่สามารถอ่านค่าได้จาก rotameter
 

ในชุดทดลองนี้ (เป็นอุปกรณ์ประกอบสำเร็จได้จากการจัดซื้อ) จะมีอุปกรณ์ระบบท่อหลากหลายชนิดและมีจุดวัดค่าความดันลดหรือ pressure drop คร่อมตัวอุปกรณ์ระบบท่อเหล่านั้น ในการทดลองนั้นนิสิตก็จะทำการปรับอัตราการไหลของน้ำให้มีค่าต่าง ๆ กันโดยการใช้วาล์วที่ติดตั้งอยู่ทางด้านขาออกของปั๊มก่อนเข้า rotameter (รูปที่ ๒) และทำการวัดค่าความดันลดคร่อมตัวอุปกรณ์ระบบท่อที่ค่าอัตราการไหลต่าง ๆ

รูปที่ ๒ วาล์วที่ใช้ในการปรับอัตราการไหลของน้ำ จะเห็นว่าเป็นชนิด gate valve

ถ้าไม่นับ needle valve ที่เป็นวาล์วขนาดเล็กที่ใช้สำหรับปรับอัตราการไหลได้ละเอียดแต่ปิดไม่สนิท (ต้องมี block valve อีกตัวร่วม) ถ้าต้องการปรับอัตราการไหลก็ควรใช้วาล์วพวก globe, ball และ butterfly ที่สามารถทำหน้าที่เป็น block valve (วาล์วปิด-เปิด) ได้ด้วย gate valve นั้นเหมาะสำหรับงานปิด-เปิด คือปิดเต็มที่และเปิดสุด จะไม่เหมาะสำหรับใช้เป็นวาล์วปรับอัตราการไหลเพราะความสัมพันธ์ระหว่างระยะการเคลื่อนที่ของตัวแผ่น gate และอัตราการไหลนั้นมันไม่ดี และยังอาจเกิดปัญหา erosion ในกรณีของที่เปิดไว้เพียงเล็กน้อยเป็นเวลานานได้ คือมันก็มีเหมือนกันในบางงาน เช่นการเปิดใช้ระบบท่อไอน้ำที่ใช้ gate valve ปิด-เปิด ที่ช่วงแรกที่ท่อเย็นอยู่นั้นต้องอุ่นท่อให้ร้อนก่อนด้วยการเปิดวาล์วเพียงเล็กน้อยแบบที่เรียกว่า crack open แต่เมื่อท่อร้อนได้ที่แล้วก็จะเปิดวาล์วกว้าง
 

การที่อุปกรณ์ที่ใช้สอนนั้นมันมีความไม่ถูกต้องหรือไม่เหมาะสมก็เป็นเรื่องหนึ่ง แต่การที่ผู้สอนควรต้องให้ผู้เรียนที่มาใช้อุปกรณ์ดังกล่าวรู้ว่าอุปกรณ์นั้นมันมีความไม่ถูกต้องหรือไม่เหมาะสมนั้นก็เป็นอีกเรื่องหนึ่ง ไม่เช่นนั้นอาจเกิดปัญหาได้ว่าตอนที่เรียนก็เห็นทำกันอย่างนี้ พอตอนจบไปทำงานแล้วไปเจองานคล้าย ๆ กันก็เลยลอกเอาสิ่งที่เคยเห็นตอนที่เรียนมาใช้

นานาสาระเรื่องการเปิดวาล์ว MO Memoir : Saturday 15 November 2557

เรื่องที่เขียนนี้เป็นสิ่งต่าง ๆ ที่ได้เรียนรู้มาจากวิศวกรรุ่นพี่ท่านต่าง ๆ ตั้งแต่สมัยฝึกงานที่โรงกลั่นน้ำมันเล็ก ๆ ในจังหวัดเชียงใหม่ (ขณะนั้นโรงกลั่นนั้นยังใช้ปั๊มขับเคลื่อนด้วยไอน้ำอยู่เลย) ไปจนถึงช่วงจบใหม่ ๆ ที่ไปทำงานก่อสร้างโรงงานปิโตรเคมีแถวมาบตาพุด และได้ไปฝึกอบรมการเดินเครื่องโรงงานที่ประเทศญี่ปุ่น (ไปใช้ขีวิตเข้ากะกับคนงานชาวญี่ปุ่นอยู่พักนึง) ไม่รู้ว่าจะเรียกว่าเป็นเรื่องที่ "บอกเล่ากันปากต่อปาก" ได้หรือไม่ เพราะผมก็ไม่รู้เหมือนกันว่ามีการบันทึกเป็นภาษาไทยไว้ที่ไหนบ้างหรือเปล่า
  

สมัยนั้นยังไม่มีการอบรมเรื่องการทำงานหรือความปลอดภัยใด ๆ ในการทำงาน เรียกว่าเป็นการเรียนรู้กันเองหน้างานเลย เรียนรู้จากการเดินตามหลังวิศวกรรุ่นพี่ ช่วยงานวิศวกรรุ่นพี่ นั่งกินข้าวเที่ยงและกินข้าวเย็นด้วยกัน (บังเอิญหน่วยงานที่ผมไปทำงานนั้นเขาไม่นิยมกินเหล้ากัน อาจมีตอนเย็นบ้างเล็กน้อย แต่ก็ประเภทเหล้าหนึ่งกลมวิศวกรสิบคนกินกันได้หลายเดือน แต่จะไปหนักกินนมกันก่อนนอนมากกว่า)
  

ในการรับการอบรมจากบุคคลากรต่างชาตินั้น เรามักจะใช้ภาษา "อังกฤษ" เป็นสื่อกลางในการติดต่อ ถ้าเป็นการติดต่อกับผู้ที่มาจากประเทศที่ใช้ภาษาอังกฤษเป็นภาษาหลักหรือทางยุโรปก็ไม่ค่อยจะมีปัญหาเท่าใดนัก ที่ตัวผมเองเคยปัญหามาก็คือกับทางญี่ปุ่น เพราะเวลาที่เราต้องเรียนรู้เรื่องเทคนิคการปฏิบัตินั้น เขาจะส่งเจ้าหน้าที่ที่ทำงานทางด้านปฏิบัติการจริงมาเป็นผู้ฝึกสอน แต่ก็มีปัญหาเรื่องความรู้ภาษาอังกฤษของเจ้าหน้าที่เหล่านั้น แม้ว่าจะมีการจัดล่ามแปลจากภาษาญี่ปุ่นมาเป็นภาษาอังกฤษให้ แต่ตัวล่ามเองก็มักจะไม่ได้มีความรู้ทางด้านศัพท์เทคนิคเฉพาะทาง ทำให้ข้อความที่แปลมานั้นไม่ครบถ้วนได้ และอาจก่อปัญหาขึ้นได้เมื่อฝ่ายผู้รับถ่ายทอดนำสิ่งที่รับรู้มานั้น (ซึ่งไม่ครบถ้วน) ไปใช้งาน

ตัวอย่างเรื่องที่ยกขึ้นมาใน Memoir ฉบับนี้คือเรื่องเกี่ยวกับศัพท์ที่เกี่ยวข้องกับการ "เปิดวาล์ว"

หน้าที่ของวาวล์ในโรงงานนั้นอาจแบ่งออกได้เป็น

- ควบคุมการไหล โดยหน้าที่หลักคือปิดหรือเปิด

- ควบคุมอัตราการไหล โดยหน้าที่หลักคือปรับอัตราการไหลผ่านวาล์วให้มีค่าตามที่กำหนด

- ควบคุมทิศทางการไหล โดยทำหน้าที่ป้องกันการไหลย้อนทาง

- ควบคุมความดัน โดยทำหน้าที่ป้องกันความเสียหายที่จะเกิดขึ้นกับอุปกรณ์

ส่วนวาล์วมีกี่ชนิดและมีหน้าตาอย่างไร ใช้ในการทำหน้าที่อะไรนั้น สามารถอ่านย้อนหลังได้จาก Memoir

ปีที่ ๑ ฉบับที่ ๓๒ วันจันทร์ที่ ๒๗ เมษายน ๒๕๕๒ เรื่อง "วาล์วและการเลือกใช้ (ตอนที่ 1)"

ปีที่ ๑ ฉบับที่ ๓๓ วันพุธที่ ๒๙ เมษายน ๒๕๕๒ เรื่อง "วาล์วและการเลือกใช้(ตอนที่2)"

ปีที่ ๔ ฉบับที่ ๓๔๘ วันอาทิตย์ที่ ๔ กันยายน ๒๕๕๔ เรื่อง "วาล์วและการเลือกใช้ตอนที่ ๓"

ปีที่ ๖ ฉบับที่ ๖๕๕ วันเสาร์ที่ ๒๔ สิงหาคม ๒๕๕๖ เรื่อง "Gatevalve กับGlobevalve"

ปีที่ ๖ ฉบับที่ ๖๖๙ วันพฤหัสบดีที่ ๑๙ กันยายน ๒๕๕๖ เรื่อง "Gatevalve, Ball valve และNeedlevalve"

ในที่นื้ผมขอจำกัดเฉพาะกับกรณีแรกคือวาล์วที่ทำหน้าที่ควบคุมการไหล โดยในระหว่างการเดินเครื่องปรตินั้นวาล์วดังกล่าวอาจอยู่ในตำแหน่งที่เปิดเต็มที่หรือปิดสนิท แต่กรณีที่นำมาเล่านี้จะเป็นกรณีที่สมมุติว่าตัวโรงงานหรือเครื่องจักรหรือหน่วยผลิตนั้นไม่ได้อยู่ระหว่างการเดินเครื่อง และวาล์วต่าง ๆ นั้นปิดอยู่ โดยเรากำลังจะเริ่มเปิดวาล์วให้ของไหลต่าง ๆ ไหลเข้าสู่ระบบ
  

การเปิดวาล์วขึ้นอยู่กับกลไกการเปิด วาล์วประเภท gate valve และ globe valve จะมีล้อ (wheel) อยู่ทางด้านบนที่ใช้ในการเลื่อนตัว gate (ในกรณีของ gate valve) หรือตัว plug (ในกรณีของ globe valve) ขึ้น (เพื่อเปิด) หรือลง (เพื่อปิด) วาล์วสองประเภทนี้ไม่ว่าจะเป็นตัวเล็กหรือตัวใหญ่ก็จะต้องใช้เวลาในการปิด-เปิด เพราะต้องทำการหมุน wheel หลายรอบกว่าที่จะเปิดวาล์วได้สุดหรือปิดวาล์วได้สนิท
  

วาล์วพวก ball valve และ butterfly valve ใช้การหมุนตัวลูกบอล (ในกรณีของ ball valve) หรือ gate (ในกรณีของ butterfly valve) เพียงแค่ 90 องศาโดยใช้ก้านวาล์ว (handle) ก็สามารถทำการเปิดวาล์วได้สุดหรือปิดวาล์วได้สนิท แต่ในบางกรณีการเปิดหรือปิดวาล์วอย่างรวดเร็วเกินไปก็อาจก่อให้เกิดปัญหากับระบบท่อได้ เช่นในกรณีของการเปิดวาล์วจ่ายไอน้ำเข้าสู่ระบบท่อ downstream ที่ยังเย็นอยู่

ในคู่มือใด ๆ ที่เกี่ยวข้องกับสภาวะการเดินเครื่องที่ steady state (สภาวะคงตัว) เวลาที่กล่าวว่าวาล์วตัวใดอยู่ในตำแหน่งเปิดหรือปิดนั้นมักจะหมายความว่า "เปิดเต็มที่ (fully open)" หรือ "ปิดสนิท (fully close)" เว้นแต่จะมีการระบุไว้เป็นอย่างอื่น แต่ถ้าจะเขียนคู่มือเพื่อการ "เริ่มต้นเดินเครื่อง (start up)" หรือ "หยุดเดินเครื่อง (shut down)" นั้น การบอกแต่เพียงว่าให้ "เปิด (open)" หรือ "ปิด (close หรือ shut)" อาจไม่เพียงพอ บ่อยครั้งที่พบว่าต้องมี "กิริยาวิเศษณ์ (adverb)" หรือ "คำขยาย" กิริยาเปิดหรือปิดนั้นด้วย กล่าวคือ "เปิดมาก-น้อยเท่าใด" และ "เปิดช้า-หรือเร็ว" เท่าใด
  

ปัญหาที่เคยพบก็คือเวลาที่รับการถ่ายทอดวิธีการมาจากชาวต่างชาติผ่านทางภาษาอังกฤษนั้น ข้อความที่เกี่ยวข้องกับการ "เปิดมาก-น้อยเท่าใด" และ "เปิดช้า-หรือเร็ว" นั้นมีโอกาสสูงที่จะขาดหายไปเมื่อผู้รับนั้นแปลข้อความภาษาอังกฤษที่รับมานั้นเป็นภาษาไทย ทั้งนี้อาจเป็นเพราะผู้พูดเอง (ที่ไม่ได้เก่งภาษาอังกฤษ) ไม่สามารถแปลความหมายในภาษาของเขาออกมาเป็นภาษาอังกฤษที่ถูกต้องได้ (ความหมายผิดเพี้ยน) หรือไม่ได้แปลออกมา (ความหมายหายไป) หรือเป็นเพราะตัวล่ามเองไม่เข้าใจคำศัพท์ทางเทคนิค ก็เลยไม่ได้แปลคำนั้นออกมาหรือไม่ก็แปลเพี้ยนไป หรือไม่ก็ตัวผู้รับเองไม่เข้าใจความแตกต่างของคำขยายต่าง ๆ ที่เกี่ยวข้อง ทำให้เมื่อเขียนคู่มือฉบับภาษาไทยออกมาจึงมีใจความสำคัญขาดหายไป

ในที่นี้จะขอเริ่มจากศัพท์ที่เกี่ยวข้องกับเรื่องของ "ขนาดของการเปิด" หรือ "เปิดมาก-น้อยเท่าใด" ก่อน และเป็นการเปิด-ปิดด้วยมือ (manual operate)

"Crack open" เป็นการเปิดที่น้อยมาก คือค่อย ๆ หมุนล้อ (หรือก้านวาล์ว) อย่างช้า ๆ พอรู้สึกว่าเริ่มมีของไหลไหลผ่านวาล์วเท่านั้นก็หยุดเปิด (อาจต้องใช้การฟังเสียงหรือความรู้สึกของผู้เปิด) การเปิดวาล์วแบบนี้บางทีเขาก็พูดสั้น ๆ ว่า crack valve
  

ตัวอย่างหนึ่งของการเปิดวาล์วในรูปแบบนี้คือวาล์วระบบจ่ายไอน้ำ เมื่อจะเริ่มจ่ายไอน้ำเข้าสู่ระบบท่อที่ยังเย็นอยู่ เช่นเมื่อด้าน upstream ของวาวล์วมีไอน้ำจ่ายเข้ามาแล้ว แต่ท่อด้าน downstream (หรือด้าน process) ยังเย็นอยู่ (หรืออยู่ที่อุณหภูมิห้อง) ถ้าเปิดวาล์วให้ไอน้ำไหลเข้าสู่ระบบท่อที่เย็นนั้นรวดเร็วเกินไป จะเกิดไอน้ำควบแน่นเป็นของเหลวในปริมาณมากอย่างรวดเร็ว ทำให้เกิดปัญหาค้อนน้ำหรือที่เรียกว่า "water hammer" อย่างรุนแรงจนอาจทำให้ระบบท่อเสียหายได้ และยังอาจก่อปัญหาให้กับระบบ steam trap (กับดักไอน้ำ) ที่ใช้ในการระบายไอน้ำที่ควบแน่น (steam condensate หรือบางทีก็เรียกย่อว่า condensate) เพราะจะทำให้ steam trap ระบายไอน้ำที่ควบแน่นเป็นของเหลวได้ไม่ทัน
  

ในกรณีเช่นนี้เราต้องเริ่มเปิดวาล์วแบบ crack open ก่อน โดยในช่วงแรกอาจจะได้ยินเสียงดังที่เกิดจาก water hammer บ้าง แต่จะไม่รุนแรง พอระบบท่อเริ่มร้อนขึ้น (ฟังจากเสียงดังที่เกิดจาก water hammer หายไปหรือเริ่มไม่มี steam condensate ระบายออกทาง steam trap ส่วนจะใช้เวลานานเท่าใดก็ขึ้นอยู่กับระบบ downstream ว่าใหญ่แค่ไหน ถ้าใหญ่มากก็คงต้องรอนานหน่อย) ก็ค่อย ๆ เปิดวาล์วจ่ายไอน้ำให้เปิดมากขึ้นเล็กน้อย แล้วคอยสังเกตว่าเกิด water hammer หรือไม่ ถ้ารู้สึกว่ามี water hammer เกิดขึ้นก็ให้หยุดเปิด และรอจนกว่า water hammer จะหายไป ทำเช่นนี้ไปเรื่อย ๆ จนกว่าจะเปิดวาล์วจ่ายไอน้ำได้สุด
  

แต่ถ้าเป็นท่อไอน้ำขนาดใหญ่ บางทีจะมีการติดตั้งวาล์วตัวเล็ก (แทนที่จะต้องทำการ crack open วาล์วตัวใหญ่) bypass วาล์วตัวใหญ่เพื่อช่วยในการอุ่นระบบท่อ downstream ซึ่งเรื่องนี้เคยเล่าเอาไว้แล้วใน Memoir ปีที่ ๕ ฉบับที่ ๕๐๓ วันจันทร์ที่ ๑๐ กันยายน ๒๕๕๕ เรื่อง "วาล์วตัวเล็กbypassวาล์วตัวใหญ่"
  

การเปิดวาล์วเมื่อไม่แน่ใจว่าด้าน upstream นั้นมีความดันคงค้างอยู่หรือเปล่า หรือการเปิดเพื่อระบายความดันและ/หรือแก๊สออกจากระบบ ก็อาจเปิดวาล์วแบบ crack open นี้ก่อนเพื่อความปลอดภัย อย่างเช่นในกรณีที่เราจะเปิดวาล์วที่ปลายท่อระบายออกสู่บรรยากาศนั้น (เช่นพวก drain valve ที่ใช้ระบายของเหลว หรือ vent valve ที่ใช้ระบายแก๊ส ที่ติดตั้งตามระบบท่อหรือ pressure vessel ต่าง ๆ) ถ้าในระบบมีความดันที่สูงอยู่ การเปิดวาล์วรวดเร็วเกินไปจะทำให้ของไหลในระบบฉีดพุ่งออกมาภายนอกอย่างรุนแรงจนอาจเกิดอันตรายได้ เช่นในกรณีของ drain valve ที่ระบายลงสู่พื้น ของเหลวที่พุ่งลงกระทบพื้นอย่างแรงจะกระเด็นเข้าหาตัวผู้เปิดวาล์วได้
  

"Slightly open" หรือการเปิดเพียงเล็กน้อยเป็นการเปิดวาล์วที่มากกว่า crack open แต่เปิดไม่ถึงครึ่งหรือที่เรียกว่า "Half open" อีกคำหนึ่งที่มีความหมายว่าเปิดเพียงบางส่วนคือ "Partially open" ซึ่งไม่ได้เจาะจงว่าเปิดมากหรือเปิดน้อย บอกแต่เพียงว่าไม่ได้เปิดเต็มที่หรือ "Fully open" วาล์วพวก gate valve นั้นในระหว่างการ start up หรือ shut down ระบบอาจต้องมีการเปิดวาล์วค้างในแบบ slightly open หรือ partially open หรือ half open ได้ แต่จะไม่ทำการเปิดในรูปแบบดังกล่าวในระหว่างการเดินเครื่องปรกติ เพราะ gate valve ไม่ได้ออกแบบมาเพื่อให้ทำงานอย่างต่อเนื่องในสภาพที่เปิดวาล์วแบบครึ่ง ๆ กลาง ๆ เช่นนั้น แต่ถ้าเป็นพวก globe valve หรือ ball valve หรือ butterfly valve ก็อาจเปิดค้างในตำแหน่งslightly open หรือ partially open หรือ half open ในระหว่างการเดินเครื่องปรกติได้

ถัดไปจะเป็นเรื่องของอัตราเร็วในการเปิด

คำขยายที่ใช้บอกความเร็วในการเปิด (หรือปิด) วาล์วนั้นมีทั้งแบบ "ช้า ๆ" หรือ slowly open "ค่อย ๆ เปิด" หรือgradually open และ "เปิดอย่างรวดเร็ว" หรือ quickly open พวก gate valve และ globe valve ที่เปิดปิดด้วยมือนั้นมันจะเปิดหรือปิดอย่างรวดเร็วไม่ได้อยู่แล้ว เพราะต้องใช้มือหมุนล้อ แต่ถ้าเป็นแบบใช้แรงดันลมก็อาจปิดเปิดได้เร็ว พวก ball valve และ butterfly valve นั้นอาจจะค่อย ๆ เปิดหรือเปิดอย่างรวดเร็วก็ได้ ขึ้นอยู่กับแต่ละเหตุการณ์
  

ตัวอย่างของงานที่อาจต้องมีการเปิด/ปิดวาล์วอย่างช้า ๆ เคยเล่าไว้แล้วใน Memoir ปีที่ ๒ ฉบับที่ ๑๖๗ วันพฤหัสบดีที่ ๒๗ พฤษภาคม ๒๕๕๓ เรื่อง "การปิด controlvalve"

เรื่องสำคัญมากอีกเรื่องหนึ่งที่ผู้ปฏิบัติงาน (หรือ operator) ต้องคำนึงคือ เมื่อวาล์วต่าง ๆ อยู่ในตำแหน่งที่มันควรเป็นแล้ว (เช่นเปิดหรือปิด) ทำอย่างไรจึงจะป้องกันไม่ให้มันเปลี่ยนตำแหน่ง (เช่นจากเปิดเป็นปิด หรือจากปิดเป็นเปิด) ในช่วงเวลาที่ไม่ถูกต้อง ไม่ว่าจะโดยตั้งใจหรือโดยไม่ตั้งใจ
  

การเปลี่ยนตำแหน่งแบบโดย "ตั้งใจ" อาจเกิดขึ้นได้เนื่องจากตัวผู้ปฏิบัติงานเองต้องการไปเปิดหรือปิดวาล์วตัวนั้น แต่วาล์วตัวนั้น "ไม่ใช่" วาล์วที่ควรจะถูกเปลี่ยนตำแหน่ง การเปลี่ยนตำแหน่งแบบนี้เกิดได้กับวาล์วทุกชนิด
  

รูปที่ ๑ ในกรอบสี่เหลี่ยมคือ ball valve ของระบบ control valve ในที่นี้มีก้านวาล์วสำหรับหมุนปิด-เปิดวาล์วติดตั้งคาอยู่ ตำแหน่งที่แสดงในรูปคือตำแหน่งที่วาล์วอยู่ในตำแหน่งเปิด แต่ในระหว่างการใช้งานจริงนั้นวาล์วตัวในกรอบล่างจะต้องเปิด ส่วนวาล์วในตัวกรอบบนจะอยู่ในตำแหน่งปิด ในกรณีเช่นนี้สำหรับวาล์วตัวบนควรต้องมีการตรวจสอบดูว่าพื้นที่บริเวณรอบข้างนั้นกว้างเพียงพอที่จะหมุนก้านวาล์วได้ครบ ๙๐ องศาหรือไม่ ส่วนในวงรีมุมขวาบนนั้นเป็น ball valve ขนาดเล็กของท่อลมที่ใช้ขับเคลื่อนวาล์วควบคุมให้เปิดหรือปิด ที่แสดงในภาพนั้นวาล์วอยู่ในตำแหน่งปิด

การเปลี่ยนตำแหน่งแบบโดย "ไม่ตั้งใจ" นั้นเกิดได้ง่ายกับพวก ball valve ขนาดเล็กหรือขนาดไม่ใหญ่มาก ที่ปรกติแล้วมักจะมีก้านวาล์วคาติดอยู่ที่ตัววาล์ว (ดูรูปที่ ๑ ประกอบ) สิ่งที่มีโอกาสเกิดขึ้นได้ก็คือการที่ผู้ปฏิบัติงานไปเดินชนก้านวาล์วหรือมีสิ่งใดก็ตามไปชนให้ก้านวาล์วเปลี่ยนตำแหน่ง หรืออาจเกิดการลื่นล้มเสียหลัก มือก็เลยไปคว้าสิ่งที่อยู่ใกล้ตัวโดยอัตโนมัติแล้วไปคว้าเอาก้านวาล์วเข้า หรือใช้เป็นที่แขวนสิ่งของ

การป้องกันการเกิดเหตุการณ์การเปลี่ยนตำแหน่งวาล์วโดยไม่ตั้งใจอาจทำได้โดย
  

- การทำเครื่องหมาย (tag) ไว้ที่ต้ววาล์วหรือการตั้งชื่อวาล์วหรือระบบท่ออย่างเด่นชัดว่า วาล์วตัวนี้เป็นวาล์วของระบบท่ออะไร และใส่รายละเอียดในขั้นตอนการปฏิบัติงาน (หรือการฝึกหัด) ให้ชัดเจนว่าเวลาลงไปปฏิบัติงาน xxxx นั้นให้ไปจัดการกับวาล์วชื่อ yyyy อย่างไรบ้าง
  

- การนำเอาก้านวาล์วที่ใช้หมุนลูกบอลออก แต่ไม่ได้หมายความว่าให้เอาไปเก็บ แต่อาจใช้โซ่คล้องแขวนเอาไว้กับตัววาล์ว เวลาจะใช้งานแต่ละครั้งก็สวมก้านวาล์วลงไป ใช้งานเสร็จก็ถอดออกแล้วปล่อยให้มันแขวนห้อยอยู่ข้าง ๆ ตัววาล์ว แต่วิธีนี้ต้องคำนึงด้วยว่าปรกติพวก ball valve จะใช้ตำแหน่งของตัวก้านวาล์วเองนั้นเป็นจุดสังเกตว่าวาล์วเปิดหรือปิดอยู่ ดังนั้น ball valve ที่จะทำแบบนี้ได้จึงควรที่จะต้องมีเครื่องหมายบนแกนที่ใช้หมุนลูกบอลที่ระบุว่าวาล์วอยู่ในตำแหน่งเปิดหรือปิด การทำแบบนี้เหมาะจะใช้กับวาล์วที่มีการเปิด-ปิดบ่อยครั้งในระหว่างการทำงาน
  

- ถอดเอาก้านวาล์วไปเก็บหรือใช้โซ่คล้องกุญแจ (ในกรณีของ gate valve และ globe valve ที่ใช้ล้อหมุนเปิด-ปิดวาล์ว) วิธีการนี้มักจะใช้กับวาล์วตัวสำคัญที่ไม่ได้มีการเปิด-ปิดบ่อยครั้ง แต่การเปิด-ปิดวาล์วเหล่านี้มักจะเป็นกรณีที่พิเศษที่ต้องมีการขออนุมัติขอใบอนุญาต ต้องมีระบบเอกสารที่เรียกว่า work permit ที่มีผู้อนุญาตให้เปิด (หรือปิด) วาล์ว (ถ้ามีการคล้องกุญแจก็ต้องมีการเบิกกุญแจ) มีผู้รับหน้าที่ไปทำการเปิด (หรือปิด) วาล์วตัวนั้น และเมื่อดำเนินการเสร็จแล้วก็ต้องมีเอกสารยืนยันว่าได้ทำการปิด (หรือเปิด) วาล์วตัวนั้นกลับคืนสู่ตำแหน่งเดิมและคล้องโซ๋และล็อคกุญแจเอาไว้ตามเดิมเรียบร้อยแล้ว (มีการคืนกุญแจและการตรวจสอบตำแหน่ง) ซึ่งตรงนี้ขึ้นอยู่กับแต่ละที่ว่าจะกำหนดขั้นตอนการทำงานกันอย่างไร

วาล์วตัวเล็กในวงกลมมุมซ้ายบนของรูปที่ ๑ เป็นวาล์วท่ออากาศอัดความดันที่ใช้ในการควบคุมการเปิด-ปิดอากาศอัดความดันที่ส่งไปควบคุมการเปิด-ปิดวาล์วควบคุม (ตัวสีดำข้างซ้าย) ในระหว่างการเดินเครื่องนั้นวาล์วตัวนี้ควรต้องอยู่ในตำแหน่งเปิด แต่ด้วยขนาดของวาล์วและตำแหน่งที่ติดตั้ง จะเห็นได้ว่ามีโอกาสสูงที่วาล์วตัวนี้จะถูกเปลี่ยนตำแหน่ง (เช่นจากเปิดเป็นปิด) ได้โดยไม่ตั้งใจ ไม่ว่าจากเหตุการณ์ใดก็ตาม ดังนั้นอาจจะเป็นการดีกว่าที่จะทำการถอดก้านวาล์วของวาล์วตัวนี้ออก หรือหาทางล็อกมันเอาไว้ เพื่อไม่ให้มันถูกหมุนโดยไม่ตั้งใจ

สิ่งสำคัญเวลาเขียนคู่มือปฏิบัติงานคือควรต้องมีรายละเอียดที่ชัดเจน ต้องไม่ให้ผู้อ่านนั้นเกิดความสงสัยหรือตีความเป็นอย่างอื่นได้ (ซึ่งมันก็ไม่ใช่เรื่องง่าย) เพราะคนที่รับการถ่ายทอดความรู้จากผู้ฝึกสอนนั้นอาจไม่ได้ทำงานในตำแหน่งดังกล่าวตลอดไป แต่คู่มือปฏิบัติงานนั้นจะยังคงอยู่ ดังนั้นจึงควรที่คู่มือจะมีความชัดเจนชนิดที่เรียกว่าคนใหม่ที่มาอ่านเอกสารดังกล่าวก็สามารถทำงานได้เหมือนคนเก่าโดยไม่ต้องไปถามคนเก่าว่าต้องทำอย่างไร
  

นอกจากนี้ตัวคู่มือเองไม่ควรจะบอกเพียแค่ว่าให้ทำอะไร ทำอย่างไร แต่ควรจะบอกให้สังเกตพารามิเตอร์ต่าง ๆ ที่สำคัญที่เกี่ยวข้องด้วยในระหว่างการทำงานดังกล่าว (เช่น เสียง การสั่นสะเทือน การเปลี่ยนแปลงความดัน ฯลฯ) ว่ามีความผิดปรกติหรือไม่อย่างไร ที่มีปัญหามากเห็นจะเป็นเรื่องเสียง เพราะในหน่วยการผลิตมันมักจะมีเสียงจากเครื่องจักรและอุปกรณ์ต่าง ๆ เกิดขึ้นพร้อม ๆ กันเป็นจำนวนมาก เสียงที่เกิดจากความผิดปรกตินั้นก็ยากที่จะระบุเว้นแต่จะเป็นผู้ที่มีประสบการณ์การทำงานในบริเวณนั้นมาก่อนจึงจะรู้ว่ามันมีเสียงดังผิดปรกติไปจากที่เคยมี เสียงผิดปรกติตรงนี้มันมีทั้งเสียงประหลาดที่มีเพิ่เติมเข้ามาและเสียงเดิมที่หายไป ตรงนี้ผมก็เคยเจอปัญหาเช่นกันตอนที่เขาให้ไปลองฟังเสียงตลับลูกปืน (bearing) ที่เริ่มเกิดความเสียหายว่ามันมีเสียงแหลมเหมือนเสียงโลหะกระทบกันแทรกเข้ามาเป็นช่วง ๆ ในระหว่างที่มอเตอร์หมุน ตัวอย่างปัญหาเรื่องเสียงที่เกี่ยวข้องกับอุปกรณ์ในแลปเรานั้นเคยเล่าไว้บ้างแล้วใน Memoir
  

ปีที่ ๒ ฉบับที่ ๖๗ วันพฤหัสบดีที่ ๑๕ ตุลาคม ๒๕๕๒ เรื่อง "เสียงอะไรดัง"

ปีที่ ๔ ฉบับที่ ๓๓๕ วันเสาร์ที่ ๑๖ กรกฎาคม ๒๕๕๔ เรื่อง "การทำวิทยานิพนธ์ภาคปฏิบัติตอนที่ ๓๐ เมื่อพีค GCออกมาผิดเวลา(อีกแล้ว)" และ

ปีที่ ๔ ฉบับที่ ๔๑๘ วันจันทร์ที่ ๑๒ มีนาคม ๒๕๕๕ เรื่อง "การทำวิทยานิพนธ์ภาคปฏิบัติตอนที่ ๓๖ อย่าด่วนโทษ variac"

Gate valve กับ Globe valve MO Memoir : Saturday 24 August 2556

เรื่องความแตกต่างระหว่าง gate valve กับ globe valve นี้เห็นคนจำนวนไม่น้อยแยกไม่ออก บังเอิญไปเจอวาล์วที่เขาถอดทิ้งเอาไว้ในแลปมีทั้ง gate valve และ globe valve ก็เลยเอามาถอดแยกชิ้นส่วนให้เห็นว่าข้างในมันเป็นอย่างไร

ผมไม่ได้ย่อรูปให้มันเล็กลงมาก เพราะอยากให้เห็นกันชัด ๆ

รูปที่ ๑ ตัวบนคือ globe valve วาล์วขนาด 1/4 นิ้ว ตัวล่างคือ gate valve ขนาด 1/2 นิ้ว ตัวเลข 200 ที่เห็นคือ rating (เอาไว้ว่าง ๆ ค่อยว่ากันอีกทีว่ามันคืออะไร มันเกี่ยวกับความดันของระบบท่อ)

รูปที่ ๑ เป็นรูปของ globe valve และ gate valve ถ้าดูจากภายนอกจะเห็นว่าตัว globe valve มันจะกลม ๆ และมีลูกศรชี้บอกทิศทางการไหล (ตรงลูกศรสีเหลืองในรูป) ดังนั้นการติดตั้ง globe valve ต้องดูด้วยว่าของไหลในท่อไหนในทิศทางไหน ส่วนตัว gabe valve นั้นมันจะผอมกว่าและไม่มีการระบุทิศทางการไหล จะให้ไหลจากด้านไหนไปยังด้านไหนก็ได้ ตัว globe valve จะใช้ตัว disc (ที่เห็นเป็นกรวยหัวตัดในกรอบสีแดง) เป็นตัวอุดรูการไหลเพื่อควบคุมความกว้างของรูที่จะให้ของไหลไหลผ่าน ส่วนตัว gate valve จะใช้ตัว gate (หรือ disc ในกรอบสีแดง รูปนี้เป็นการมองทางด้านข้างในทิศทางตั้งฉากกับทิศทางการไหล) เป็นตัวปิดกั้นช่องทางที่ให้ของไหลไหลผ่าน gate valve ที่ใช้กับท่อประปาในบ้านเรานั้นช่างประปาจะเรียกว่า "ประตูน้ำ"

 รูปที่ ๒ globe valve และ gate valve เมื่อมองจากทางด้านบน

รูปที่ ๒ เป็น globe valve และ gate valve เมื่อมองจากทางด้านบน ในรูปนี้การไหลของของไหลผ่าน globe valve จะเข้าทางลูกศรสีน้ำเงิน และโผล่ขึ้นมาจากรูที่อยู่ตรงกลางตรงลูกศรสีแดงชี้ ก่อนที่จะไหลออกไปทางทิศทางที่ลูกศรสีเขียวชี้ รูกลม ๆ ที่ลูกศรสีแดงชี้นั้นคือรูที่ถูกควบคุมขนาดเปิดกว้างด้วยตัว disc ถ้าหากตัว disc ลดต่ำลง ช่องเปิดก็จะแคบ ถ้าตัว disc ยกตัวสูงขึ้น ช่องเปิดก็จะกว้างขึ้น (ดูรูปที่ ๓ ข้างล่าง)

รูปที่ ๓ ของไหลที่ไหลผ่าน globe valve จะไหลจากทางด้านซ้าย (ตามเส้นสีแดง) ขึ้นผ่านรูและออกไปทางด้านขวา ความกว้างของรูถูกควบคุมด้วยความสูงของ disc ถ้า disc ยกตัวสูงขึ้นรูก็จะเปิดกว้างมากขึ้น ถ้า disc ลดตัวต่ำลงรูก็จะแคบคง พึงสังเกตว่ารูปแบบการไหลแบบนี้ แรงดันของของไหลที่ไหลเข้ามาจะกระทำในทิศทางแนวแกน (แนวการเคลื่อนที่) ของ disc รูปแบบการไหลแบบนี้แม้ว่าจะทำให้มีความดันลดที่สูง แต่ก็ทำให้วาล์วเปิด-ปิดได้ง่ายในระบบที่ความดันด้านขาเข้าและด้านขาออกแตกต่างกันมาก

รูปที่ ๔ ตัวซ้ายคือ gate valve ตัวขวาคือ globe valve รูปบนแสดงการไหลของไหลไหลเข้า globe valve ส่วนรูปล่างแสดงการไหลของของไหลออกจาก globe วาล์ว (ตามลูกศรสีเขียวชี้)

รูปที่ ๔ เป็นการมองในแนวช่องทางการไหล จะเห็นว่าของ gate valve เป็นช่องเปิดกว้างตรงตลอด ทำให้ความดันลดคร่อมตัว gate valve ต่ำมาก ในการปิดวาล์วตัว disc จะเคลื่อนตัวจากด้านบน (ในทิศทางตั้งฉากกับการไหล) ลงมาขวางกั้นการไหล รูปแบบเช่นนี้จะทำให้ตัว disc ถูกดันให้อัดติดกับบ่ารองด้านหลัง ถ้าหากความดันระหว่างสองด้านของแผ่น disc แตกต่างกันมากจะทำให้เปิดวาล์วได้ลำบาก ส่วนของ globe valve นั้นของไหลที่ไหลเข้าวาล์วจะมีการวกขึ้นด้านบนก่อนที่จะวกลงด้านล่างและออกไปอีกทางฟากหนึ่งของวาล์ว ทำให้ความดันลดคร่อม globe valve สูงกว่าของ gate valve มาก

ฉบับนี้คงจบแค่นี้

วาล์วตัวเล็ก bypass วาล์วตัวใหญ่ MO Memoir : Monday 10 September 2555

ในระบบท่อขนาดใหญ่นั้นก็มักจะต้องมีวาล์วเปิด-ปิดที่มีขนาดใหญ่ตามขนาดของท่อด้วย แต่ในบางกรณีเราอาจพบเห็นว่าตรงตำแหน่งวาล์วขนาดใหญ่ที่ทำหน้าที่เป็นวาล์วเปิด-ปิดนั้นจะมีการเดินท่อขนาดเล็ก bypass วาล์วตัวใหญ่ และมีการติดตั้งวาล์วตัวเล็ก (มักเป็น globe valve) ที่ท่อ bypass เส้นนี้ ดังแสดงในรูปที่ ๑ ข้างล่าง การเดินท่อรูปแบบนี้มักจะพบเห็นได้ในกรณีต่อไปนี้

รูปที่ ๑ การเดินท่อ bypass อ้อมวาล์วตัวใหญ่

กรณีที่ ๑ ความดันด้าน upstream สูงกว่าด้าน downstream มาก

ปัญหานี้เกิดได้ง่ายกับ gate valve ตัวใหญ่ ด้วยโครงสร้างของ gate valve นั้นตัวแผ่น gate จะเคลื่อนที่ขึ้น-ลงในทิศทางที่ตั้งฉากกับการไหล ถ้าความดันด้าน upstream สูงกว่าด้าน downstream มาก ตัวแผ่น gate จะถูกกดให้อัดแน่นกับผนังตัววาล์วอีกด้านหนึ่ง (ในรูปที่ ๒ ตัวแผ่น gate จะถูกอัดให้กดแน่นกับผนังทางด้านขวา) ทำให้เกิดแรงเสียดทานในการเคลื่อนที่ขึ้น-ลงของแผ่น gate

การติดตั้ง valve bypass ที่มีขนาดเล็กกว่าก็เพื่อใช้ปรับความดันด้าน downstream ให้สูงขึ้น (valve bypass มักเป็น globe valve ความดันกระทำต่อตัว plug ในทิศทางการเคลื่อนที่ขึ้นลง (ดูรูปที่ ๓) ปัญหาในการเปิด-ปิดที่ความดันแตกต่างกันมากจึงน้อยกว่า) เมื่อความดันด้าน downstream เพิ่มสูงขึ้นก็จะทำให้การเปิด gate valve ตัวใหญ่ทำได้ง่ายขึ้น

รูปที่ ๒ ปัญหาที่เกิดขึ้นกับ gate valve ในกรณีที่ความดันด้าน upstream สูงกว่าด้าน downstream มาก

รูปที่ ๓ ในกรณีของ globe valve นั้น ความดันจะกระทำในทิศทางการเคลื่อนที่ของตัว plug ซึ่งใช้ระบบสกรูช่วยผ่อนแรงในการเปิด-ปิด (รูป globe valve นี้ขี้เกียจวาดเองเลยไปเอารูปมาจาก engineer-and-technician.com) ทำให้การเปิดวาล์วเมื่อความดันด้านขาเข้าและขาออกของตัววาล์วต่างกันมาก ทำได้ง่ายกว่า

กรณีที่ ๒ การเปิดท่อไอน้ำ

สิ่งสำคัญที่ต้องระวังในการเปิดเริ่มเปิดใช้ท่อไอน้ำคือการเกิด "water hammer" หรือที่ภาษาไทยเรียกว่า "ค้อนน้ำ"

เมื่อไอน้ำสูญเสียความร้อนจะควบแน่นกลายเป็นของเหลว (เรียกว่า steam condensate หรือบางทีก็เรียกว่า condensate เฉย ๆ) น้ำที่เป็นของเหลวนี้ถ้าสะสมมากในระบบ จะถูกแรงดันเนื่องจากการไหลของไอน้ำผลักให้เคลื่อนที่ไปข้างหน้าในรูปแบบของ "slug"

มวลน้ำที่เคลื่อนตัวในรูปแบบของ slug นี้เมื่อปะทะเข้ากับสิ่งกีดขวาง (ซึ่งจะเกิดขึ้นเมื่อต้องเปลี่ยนทิศทางการไหล เช่น ผ่านข้องอ ผ่านข้อแยก ผ่านอุปกรณ์ ฯลฯ) ก็จะกระแทกเข้ากับสิ่งกีดขวางนั้นอย่างรุนแรง (ดูรูปที่ ๔) เกิดเสียงดัง ถ้าอยากรู้ว่าเสียงดังเช่นใดก็ให้ลองเอาค้อนไปฟาดท่อบริเวณนั้นแรง ๆ เสียงที่เกิดขึ้นมันเป็นเสียงเดียวกัน

รูปที่ ๔ การเกิดค้อนน้ำ (water hammer)

การควบแน่นของไอน้ำกลายเป็นน้ำที่เป็นของเหลวจะเกิดมากในขณะที่ท่อเย็นตัวอยู่ ในการเริ่มเปิดใช้ท่อไอน้ำนั้นจึงจำเป็นที่จะต้องค่อย ๆ อุ่นให้ระบบท่อร้อนขึ้นอย่างช้า ๆ ทั้งนี้เพื่อลดการสะสมของน้ำที่เกิดจากการควบแน่น ถ้าเป็นระบบท่อขนาดเล็กก็สามารถใช้วิธีการค่อย ๆ เปิดวาล์วเปิด-ปิดทีละนิดที่ภาษาอังกฤษเรียกว่า "Crack open" ก่อน

Crack open เป็นการเปิดวาล์วชนิดที่เรียกว่าค่อย ๆ หมุนวาล์วทีละนิดอย่างช้า ๆ พอรู้สึกว่าวาล์วเปิดแล้วก็หยุด

ในช่วงนี้อาจจะได้ยินเสียงไอน้ำวิ่งผ่านวาล์วที่เปิดเพียงเล็กน้อย และอาจมีการเกิด water hammer บ้างเล็กน้อย โดยในช่วงแรกที่ท่อเย็นนั้นอาจเกิดขึ้นถี่หน่อย พอท่อร้อนขึ้นเสียงการเกิด water hammer ก็จะหายไป ก็ค่อย ๆ เปิดวาล์วขึ้นทีละนิดพร้อมกับฟังเสียงการเกิด water hammer ไปด้วย ถ้าเกิดเสียง water hammer ก็หยุดเปิด (หรืออาจต้องหรี่ลง) พอเสียงหายไปก็เปิดเพิ่มอีก ทำอย่างนี้ไปเรื่อย ๆ จนสามารถเปิดวาล์วได้สุด

แต่ถ้าเป็นวาล์วตัวใหญ่จะทำแบบนี้ก็ไม่ไหว เพราะจะคุมการเปิด (โดยเฉพาะเมื่อต้องการเปิดทีละนิด) ได้ยาก ดังนั้นวิธีการที่ดีกว่าคือการติดตั้งท่อ bypass พร้อมวาล์วควบคุมการไหล ในการเริ่มเปิดใช่ท่อไอน้ำก็ใช้การเปิดวาล์วท่อ bypass นี้แทน จนระบบท่อร้อนได้ที่จึงค่อยเปิดวาล์วตัวใหญ่

ปรากฏการณ์เช่นค้อนน้ำนี้ไม่ได้เกิดขึ้นเฉพาะกับท่อไอน้ำ แม้แต่ระบบท่อน้ำก็ยังสามารถเกิดได้ โดยเฉพาะเมื่อทำการ "ปิด" วาล์วอย่างรวดเร็ว หลักการนี้มีการนำไปใช้ประโยชน์ในการส่งน้ำขึ้นที่สูงด้วยระบบที่เรียกว่า "ตะบันน้ำ"

ถ้าการปิดวาล์ว (อย่างรวดเร็ว) ท่อของเหลวที่กำลังไหลอยู่สามารถทำให้ระบบท่อเกิดความเสียหายได้ การเปิดวาล์ว (อย่างรวดเร็ว) ท่อแก๊สความดันสูงก็สามารถทำให้ระบบท่อเกิดความเสียหายได้เช่นเดียวกัน เหตุการณ์วิศวกรเครื่องกลรุ่นพี่ท่านหนึ่งเคยเล่าให้ฟังสมัยที่ผมยังเป็นวิศวกรจบใหม่ทำงานเดินท่ออยู่ที่มาบตาพุด (กว่า ๒๐ ปีที่แล้ว) ถึงเหตุการณ์ที่ท่านประสบมาสมัยที่ไปคุมงานก่อสร้างโรงงานแห่งหนึ่งว่า หลังจากที่ทำการอัดความดันเข้าไปในท่อเพื่อทำการทดสอบก็ถึงเวลาที่จะระบายความดันออก ปรากฏว่าเปิดวาล์วระบายความดันเร็วเกินไป (ปัญหานี้เกิดได้ง่ายกับ ball valve) ทำให้แก๊สความดันสูงในท่อนั้นระบายออกผ่านวาล์ววิ่งไปตามระบบท่อ downstream อย่างรวดเร็ว พอไปถึงข้องอกระแสแก๊สดังกล่าวก็กระแทกเข้ากับข้องออย่างรุนแรงจนทำให้ท่อส่วนหนึ่งหลุดตกลงมาจาก pipe rack เลยต้องกลับมาซ่อมท่อกันใหม่อีก

การทำวิทยานิพนธ์ภาคปฏิบัติ ตอนที่ ๒๕ Gate valve กับ Globe valve MO Memoir : Saturday 24 June 2554

ผมสังเกตเห็นว่าอัตราการไหลของน้ำหล่อเย็นเข้าเครื่อง XRD (X-ray Diffraction) มันสูงผิดปรกติ คือสูงถึงกว่า 5 m³/hr ทั้ง ๆ ที่ตามข้อกำหนดนั้นอยู่ที่ 4 m³/hr กว่า ๆ เท่านั้นก็เลยไปถามสาวน้อยชาวไร่ข้าวโพดดูว่าเป็นเพราะเหตุใด ก็ได้คำตอบกลับมาว่าปั๊มน้ำหล่อเย็นตัวเดิมเสีย พอเปลี่ยนตัวใหม่อัตราการไหลก็เลยสูงขึ้นกว่าเดิม

อัตราการไหลที่สูงกว่าข้อกำหนดนั้นแม้ว่าจะทำให้การระบายความร้อนดีขึ้น แต่ก็อาจก่อให้เกิดปัญหาได้ กล่าวคืออาจทำให้เกิด erosion (การสึกหรอเนื่องจากการขัดสี) หรือความดันที่สูงจะทำให้ข้อต่อสายยางต่าง ๆ หลุดออกได้ เนื่องจากน้ำที่เราใช้เป็นน้ำกลั่น ดังนั้นปัญหาเรื่อง erosion จากของแข็งคงจะต่ำ แต่ที่น่าเป็นห่วงมากกว่าคือข้อต่อท่อน้ำจะหลุดในระหว่างการใช้งาน ซึ่งถ้าหากข้อต่อท่อน้ำที่อยู่บริเวณอุปกรณ์ไฟฟ้าของเครื่องเกิดหลุดขึ้นมา ก็คงเกิดปัญหาใหญ่น่าดู

ผมเลยบอกให้สาวน้อยชาวไร่ข้าวโพดปรับปรุงระบบท่อน้ำหล่อเย็นโดยการติดตั้งท่อ bypass เข้าทางด้านขาออกของปั๊ม โดยให้มีท่อติดตั้งวาล์วสำหรับเปิดให้น้ำบางส่วนให้ไหลวนกลับเข้าถังเก็บน้ำโดยตรงโดยไม่ต้องไปยังเครื่อง XRD ก่อน ซึ่งจะทำให้ปรับอัตราการไหลของน้ำไปยังเครื่อง XRD ได้ แผนผังของระบบแสดงไว้ในรูปที่ ๑ ข้างล่าง

รูปที่ ๑ แผนผังระบบน้ำหล่อเย็นของเครื่อง XRD เส้นสีน้ำเงินคือเส้นที่ให้ติดตั้งเพิ่มเติม

เช้าวันจันทร์ที่ผ่านมาผมเห็นนิสิตคนหนึ่งกำลังใช้เครื่องอยู่ บังเอิญสังเกตเห็นอัตราการไหลของน้ำว่าทำไปมันสูงจัง ก็เลยถามเขาว่าทำไปไม่ไปเปิดวาล์ว bypass เพื่อลดอัตราการไหลของน้ำหล่อเย็น เขาก็ตอบว่าไม่ทราบว่าต้องทำอะไรเพราะทางอาจารย์เป็นคนทำให้หมด ทำให้ผมพึ่งรู้ว่าเขาเป็นนักศึกษาจากสถาบันอื่นเข้ามาใช้เครื่องมือโดยอาจารย์ที่จบจากแลปของเราเป็นคนพามา (ตอนแรกผมคิดว่าคนที่ผมพบนั้นเป็นนิสิตของแลปเรา)

คืออาจารย์ท่านนี้เคยใช้เครื่องมือเครื่องนี้ แต่หลังจากที่ท่านจบแล้วแล้วเรามีการปรับปรุงเครื่องมือในส่วนของระบบน้ำหล่อเย็น แต่ไม่มีใครบอกท่าน ท่านก็เลยไม่ทราบว่ามีการปรับปรุงวิธีการใช้งานเพราะคงไม่มีใครบอกท่าน แต่ตอนนี้ผมก็สงสัยอยู่เหมือนกันว่ามีการประชาสัมพันธ์ให้ทราบกันหรือไม่ในหมู่ผู้ใช้งาน ว่า operating procedure ของเครื่อง XRD มีการเปลี่ยนแปลง เพื่อที่คนอื่นที่จะมาใช้งานจะได้ทราบทั่วถึงกัน

พอผมทราบว่านักศึกษาผู้นั้นเป็นเพียงแค่คนมาเฝ้าเครื่องรอดูผลการวิเคราะห์ ผมก็เลยเดินไปที่ปั๊มน้ำหล่อเย็นเพื่อที่จะเปิดวาล์ว bypass พอลองหมุนวาล์ว bypass ให้เปิดขึ้นเพียงเล็กน้อยและไปอ่านค่าอัตราการไหลก็พบว่าค่าอัตราการไหลน้ำหล่อเย็นเข้าเครื่อง XRD ลดงวบลงทันที เลยต้องรีบไปปิดวาล์ว bypass คราวนี้ผมสังเกตเห็นว่ามันมีอะไรไม่ถูกต้องอยู่

สิ่งที่เห็นว่ามันไม่ถูกต้องคือชนิดของ "วาล์ว" ที่เขาติดตั้งกับท่อ bypass

อันที่จริงสาวน้อยชาวไร่ข้าวโพดเขาไม่ได้เป็นคนติดตั้งเองหรอก เขาไปวานให้น้องอีกคนหนึ่งไปซื้ออุปกรณ์และทำการติดตั้ง แต่แม้ว่าสาวน้อยชาวไรข้าวโพดจะลงมือติดตั้งเองผลที่ออกมาก็คงไม่ต่างกัน

คือวาล์วที่เขาซื้อมาติดตั้งนั้นเป็น gate valve หรือที่ช่างประปาเรียกว่า "ประตูน้ำ" ที่มักจะติดตั้งกันทางด้านขาเข้าและขาออกของมิเตอร์วัดน้ำตามบ้านต่าง ๆ วาล์วแบบนี้ออกแบบมาเพื่อการเปิดเต็มที่หรือปิดเต็มที่ ไม่ได้ออกแบบมาเพื่อการปรับอัตราการไหล วาล์วที่ทำหน้าที่ปรับอัตราการไหลได้ดีกว่าคือ globe valve หรือ ball valve

รูปที่ ๒ (ซ้าย) gate valve หรือที่ช่างประปาเรียกว่าประตูน้ำ ขนาด 1/2" (หรือขนาด 4 หุน) (ขวา) globe valve ขนาด 1/4 นิ้ว (2 หุน) พึงสังเกตว่า globe valve จะมีลักษณะลำตัวที่กลมและมีลูกศรชี้บอกทิศทางการไหลตรงลูกศรสีน้ำเงิน ในขณะที่ gate valve จะมีลักษณะลำตัวที่มีลักษณะแบน (ตามเส้นประสีแดง) และจะให้ไหลเข้าออกทางด้านไหนก็ได้

เรื่องการเลือกใช้วาล์วนี้ผมเขียนไว้ใน Memoir ปีที่ ๑ ฉบับที่ ๓๒ วันจันทร์ที่ ๒๗ เมษายน ๒๕๕๒ เรื่อง "วาล์วและการเลือกใช้ (ตอนที่ 1)" (นำขึ้น blog ในวันอาทิตย์ที่ ๒๓ สิงหาคม ๒๕๕๒)

วาล์วตัวด้านซ้ายในรูปที่ ๒ คือวาล์วท่อ bypass น้ำหล่อเย็นที่ติดตั้งอยู่ ซึ่งเป็นชนิด gate valve ส่วนวาล์วด้านขวาคือ globe valve ที่ผมไปรื้อค้นจากกองอุปกรณ์ในแลปแล้วเอามาวางให้สาวน้อยชาวไร่ข้าวโพดดู

ผมเอา globe valve ตัวดังกล่าวมาวางให้สาวน้อยชาวไร่ข้าวโพดดูและบอกเพียงแค่ว่าติดวาล์วผิดชนิด ที่ถูกชนิดต้องเป็นชนิดที่ผมเอามาเป็นตัวอย่างนี้ แต่ไม่ได้บอกว่ามันถูกหรือผิดอย่างไร ถ้าไม่รู้ว่ามันถูกหรือผิดอย่างไรก็ลองถามเพื่อน ๆ ในห้องพักคนชราดูเอาเองก็แล้วกัน ถ้าหาคำตอบไม่ได้ก็ลองไปเปิดดูคำตอบใน blog ของผมก็ได้ เรื่องนี้มันอยู่ในหัวข้อบทความแนะนำ

ผมเอาไปให้เขาตั้งแต่เช้าวันจันทร์ จวบจนวันศุกร์ที่ผ่านมา ดูเหมือนว่าจะยังไม่ได้คำตอบว่ามันผิดอย่างไร ก็เลยขอออก Memoir ฉบับนี้ออกมาเล่าสู่กันฟัง

แถมความรู้เกี่ยวกับภาษาช่างให้อีกนิดนึง ภาษาช่างนั้นขนาด 1/8" เรียกว่า 1 หุน ดังนั้น 1" จะเท่ากับ 8 หุน ท่อ 1/2" จะเรียกว่าท่อ 4 หุน และท่อ 3/4" จะเรียกว่าท่อ 6 หุน การเรียกเช่นนี้ยังมีใช้กันอยู่ทั่วไป เวลาทำงานกับช่างก่อสร้างทั่วไปจะรู้ว่าเขาพูดถึงอะไร

วาล์วและการเลือกใช้ (ตอนที่ 1) MO Memoir : วันจันทร์ที่ ๒๗ เมษายน ๒๕๕๒

ก่อนอื่นต้องขอแสดงความยินดีกับผู้ที่สอบวิทยานิพนธ์ปริญญาโททั้ง 4 คนที่ผ่านการสอบเมื่อต้นเดือนที่ผ่านมา ไม่ว่าจะเป็นการสอบผ่านแบบสบาย ๆ หรือมั่ว ๆ ไปจนหลุดรอดไปได้ก็ตาม

สอบเสร็จแล้วก็ต้องแก้ไขวิทยานิพนธ์ให้เสร็จก่อน จากนั้นก็แล้วแต่ว่าใครจะทำอะไรกัน ดูเหมือนว่าจะเริ่มต้นด้วยการวางแผนเที่ยวกันก่อนเพราะช่วงนี้งานหายากและอาจต้องรอกันนานเหมือนกัน ตอนนี้มีเวลาเที่ยวก็รีบเที่ยวซะให้คุ้ม เพราะพอเข้าทำงานแล้วจะหาเวลาว่าง ๆ เป็นเดือน ๆ ไม่ได้อีกแล้ว (เว้นแต่จะตกงานหรือมีคนเลี้ยงดูให้อยู่กับบ้านเฉย ๆ)

ไหน ๆ ก็คงต้องมีการสอบสัมภาษณ์งานกัน MO Memoir ฉบับนี้ก็เลยขอเป็นเรื่องวิชาการทางวิศวกรรมหน่อย โดยเป็นเรื่องที่เกี่ยวกับวาล์วและการเลือกใช้ เพราะที่เรียนกันมาดูเหมือนว่าจะรู้กันเพียงคร่าว ๆ ไม่ได้รู้ละเอียด แต่ก็น่าเห็นใจเพราะอาจารย์ผู้สอนบางทีก็ไม่เคยมีประสบการณ์กับโรงงานจริง เน้นแต่ภาคทฤษฎีหรือทำวิจัยซะมากกว่า วันนี้ก็เลยถือโอกาสขุดเอาประสบการณ์ที่เคยต้องไปทำการเดินท่อที่โรงงานแถวมาบตาพุดช่วงปีพ.ศ. 2531-2532 (ตอนนั้นที่มาบตาพุดมีแต่โรงแยกก๊าซเพียงโรงเดียว กับกลุ่มทีพีไอที่อยู่ทางอีกด้านของตัวจังหวัดระยอง) มาเล่าสู่กันฟังก่อนที่จะลืม

หน้าที่หลักของวาล์วคือการควบคุมการไหล ไม่ว่าจะเป็นการปิด-เปิด (คือการทำงานโดยที่วาล์วอยู่ที่ตำแหน่งวาล์วปิดสนิทหรือวาล์เปิดเต็มที่) หรือปรับอัตราการไหล (วาล์วเปิดตั้งแต่ 0-100%) วาล์วบางชนิดออกแบบมาเพื่อให้ทำหน้าที่อย่างใดอย่างหนึ่งเท่านั้น ถ้านำไปใช้งานผิดวัตถุประสงค์ก็จะใช้ได้ไม่ดี ในขณะที่วาล์วบางชนิดแม้ว่าจะออกแบบมาเพื่อทำหน้าที่อย่างหนึ่งเป็นหลัก แต่ก็อาจเอาไปใช้ในเพื่อวัตถุประสงค์อื่นบางอย่างก็ได้ ในที่นี้จะขอไล่เรียงลำดับไปตามทีละชนิด

1. Gate valve

Gate valve เป็นวาล์วชนิดที่ใช้กันแพร่หลายมากที่สุดตัวหนึ่ง ถ้านึกไม่ออกว่าหน้าตาเป็นอย่างไรให้ลองไปดูที่มิเตอร์น้ำประปาหน้าบ้าน (หวังว่าที่บ้านคงมีน้ำประปาใช้นะ) ซึ่งท่อน้ำที่ต่อแยกออกมาจากท่อหลัก ก่อนเข้ามิเตอร์จะต้องมีวาล์วปิด-เปิดอยู่ตัวหนึ่ง ซึ่งวาล์วตัวนี้คือ gate valve (เคยได้ยินช่างบ้านเราเรียกวาล์วตัวนี้ว่า "ประตูน้ำ") บางทีนั้นอาจติดตั้ง gate valve ไว้ทางด้านขาออกจากมิเตอร์ด้วย แต่บางที่จะติดตั้ง check valve (วาล์วกันการไหลย้อนกลับ) ไว้ทางด้านทางออกของมิเตอร์ เหตุที่ต้องมีการติดตั้ง gate valve ไว้ก่อนเข้ามิเตอร์เพื่อที่จะได้ถอดมิเตอร์ออกได้ (ไม่ว่าจะถอดเพื่อ เปลี่ยน ซ่อม หรือโดยตัดน้ำเพราะไม่จ่ายค่าน้ำ)

โครงสร้างของวาล์วนั้นจะมีส่วนที่เป็นแผ่นจาน (disk หรือ gate ดูรูปที่ 1 ประกอบ) ที่มีขนาดใหญ่กว่าขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางของท่อเล็กน้อย เลื่อนขึ้น-ลงในทิศทางที่ตั้งฉากกับทิศทางการไหล เมื่อวาล์วอยู่ในตำแหน่งปิด แรงดันของของไหลทางด้าน upstream จะดันตัว disk ให้ไปยันกับตัว body ของวาล์วที่อยู่ทางด้าน downstream เป็นการปิดผนึกไม่ให้ของไหลไหลผ่านไปได้

ข้อดีของ gate valve คือมีความกว้าง (วัดในทิศทางการไหล) ไม่มาก ใช้พื้นที่ในการติดตั้งน้อย ค่าความดันลด (pressure drop) คร่อมวาล์วต่ำมากเมื่อวาล์วเปิดเต็มที่ เหมาะสำหรับงานประเภทปิด-เปิด วาล์วชนิดนี้ไม่เหมาะสำหรับใช้ในการควบคุมการไหลเพราะความสัมพันธ์ระหว่างระยะที่วาล์วเปิดกับอัตราการไหลนั้นไม่ดี (กล่าวคือบางช่วงวาล์วขยับเพียงเล็กน้อยจะมีอัตราการไหลเปลี่ยนแปลงเยอะ แต่บางช่วงวาล์วขยับไปเยอะแต่อัตราการไหลเปลี่ยนเพียงเล็กน้อย) และไม่เหมาะกับการเปิดหรี่หรือเปิดเพียงเล็กน้อย (crack opening) เช่นหมุน hand wheel เพียงแค่ไม่ถึง 1 รอบ เพียงแค่รู้สึกว่ามีของไหลเริ่มไหลผ่านก็หยุดหมุน (รู้ได้โดยจะมีเสียงเกิดขึ้นเมื่อมีของไหลไหลรอดผ่านช่องเปิดเล็ก ๆ ที่อยู่ระหว่างใต้แผ่นจานกับ seat ring ข้างล่าง) เพราะในขณะที่วาล์วเปิดเพียงเล็กน้อยนั้น ของไหลจะไหลผ่านด้วยความเร็วที่สูงมาก และมีความดันที่ต่ำ (pressure head เปลี่ยนไปเป็น velocity head) จะทำให้ตัวแผ่นจานเกิดการสั่นอย่างรุนแรงจนสามารถทำให้ตัวแผ่นจานหรือ seat ของตัว body เองเกิดการสึกหรอได้ ซึ่งจะทำให้ไม่สามารถปิดวาล์วได้สนิทอีกต่อไป

รูปที่ 1 ตัวอย่าง gate valve บางชนิด (ซ้าย) Rising spindle gate valve และ (ขวา) Fixed spindle gate valve ตัวแกนหรือ stem คือตัวที่ทำหน้าที่ยกส่วนที่เป็น disk (แผ่นที่ขวางทางการไหล) ขึ้น (เพื่อเปิด) หรือลง (เพื่อปิด) วาล์วชนิด rising spindle จะมองเห็นตัวแกนโผล่ยื่นออกมาจากรูตรงกลาง hand wheel เมื่อทำการหมุนวาล์วเพื่อเปิด และจะมองเห็นแกนจมลงไปในรูตรงกลาง hand wheel เมื่อทำการหมุนวาล์วเพื่อปิด โดยที่ตัว hand wheel จะอยู่ที่ระดับเดิม ส่วนวาล์วชนิด fixed spindle นั้นตัว disk จะเคลื่อนขึ้น-ลงตามเกลียวของ stem ที่อยู่ข้างใน bonnet เมื่อทำการหมุน spindle ทำให้ไม่มีส่วนที่โผล่ยื่นออกมาเกะกะเวลาที่วาล์วอยู่ในตำแหน่งเปิด แต่วาล์วชนิด rising spindle ก็มีข้อดีคือเพียงแค่มองก็รู้ได้ทันทีว่าวาล์วอยู่ในตำแหน่งเปิดหรือปิด โดยดูจากแกนที่โผล่ออกมาจากรูตรงกลางของ hand wheel และยังสามารถทำการหล่อลืนส่วนที่เป็นเกลียวได้ง่าย (ภาพจาก http://www.roymech.co.uk)

นอกจากนี้ในกรณีที่ความดันระหว่างด้าน upstream และ downstream ในขณะที่วาล์วอยู่ในตำแหน่งปิดนั้นแตกต่างกันมาก จะทำให้เปิดวาล์วได้ยาก เพราะแรงดันด้าน upstream จะกดให้ตัวแผ่นจานติดแน่นกับตัว body ของวาล์ว การเลื่อนให้แผ่นจานเคลื่อนที่ในทิศทางที่ตั้งฉากกับแรงกดจึงทำได้ยาก (เหมือนกันเอาคน 1 คนขึ้นไปยืนบนเสื่อ แล้วคุณกระชากเสื่อออก เขาก็จะล้มได้ แต่ถ้าเอาคน 10 คนขึ้นไปยืนบนเสื่อแล้วให้คุณกระชากเสื่อใหม่ คราวนี้คุณจะไม่สามารถทำได้เพราะมีแรงไม่พอ) ในกรณีเช่นนี้การใช้ globe valve ทำหน้าที่ปิด-เปิดจะดีกว่า

งานอีกประเภทที่ทำให้เกิดปัญหากับ gate valve ได้คือการใช้งานกับของเหลวที่มีของแข็งแขวนลอยปะปนอยู่ (ตัวอย่างหนึ่งในอุตสาหกรรมปิโตรเคมีได้แก่ slurry ที่ได้จากกระบวนการ slurry polymerisation เช่นในการผลิตพลาสติก PE PP เป็นต้น) ปัญหาจะเกิดขึ้นเมื่อทำการปิดวาล์วเพราะของแข็งที่แขวนลอยอยู่จะตกค้างอยู่ระหว่างบริเวณด้านล่างของแผ่น disk และ seat ของตัววาล์ว ทำให้วาล์วปิดไม่สนิทได้ ในกรณีเช่นนี้การใช้ ball valve จะเหมาะสมกว่า

2. Globe valve

Globe valve เป็นวาล์วที่ออกแบบมาเพื่อใช้ควบคุมอัตราการไหลของของไหล ตัวอย่างการใช้งานวาล์วประเภทนี้ได้แก่ก๊อกน้ำที่ใช้กันอยู่ในบ้านหรือในห้องน้ำทั่วไปที่เป็นแบบหัวหมุนได้หลายรอบ (ไม่ใช่แบบที่มีก้านเปิด-ปิดที่บิดไปเพียง 90 องศา ซึ่งแบบนี้เป็น ball valve) ตัวอย่างโครงสร้างของ globe valve แสดงไว้ในรูปที่ 2 ข้างล่าง

รูปที่ 2 Globe valve (บน) โครงสร้างของวาล์วขนาดเล็ก (ล่าง) โครงสร้างของวาล์วขนาดใหญ่ (ภาพบนและภาพล่างซ้ายจาก http://www.roymech.co.uk ภาพล่างขวาจาก http://www.energy.gov.kw)

globe valve เป็นวาล์วที่มีทิศทางการไหล โดยด้านข้างของตัววาล์วจะมีลูกศรระบุทิศทางการไหลว่าต้องให้ของไหลไหลเข้าทางด้านไหนและออกทางด้านไหน จากโครงสร้างของวาล์วที่แสดงในรูปที่ 2 จะเห็นได้ว่าของเหลวที่ไหลผ่านตัววาล์วจะมีการหักเลี้ยวหลายครั้งแม้ว่าวาล์วจะเปิดเต็มที่ก็ตาม ทำให้ความดันลดคร่อมตัว globe valve สูงกว่าของ gate valve การปิด-เปิดวาล์วจะอาศัยการปิด-เปิดแผ่น disk (จะ disk หรือ disc มันก็ตัวเดียวกัน) หรือ plug ที่วางตัวอยู่ในแนวเดียวกันกับทิศทางการไหล (ทิศทางการไหลในที่นี้คือจากซ้ายไปขวา) กับช่องเปิดที่อยู่ในแนวเดียวกันกับทิศทางการไหลเช่นเดียวกัน โดยเมื่อของไหลไหลเข้ามาในตัววาล์วนั้น ของไหลจะถูกบังคับให้ไหลลงล่างและหักเลี้ยวขึ้นข้างบน ไหลผ่านช่องว่างที่อยู่ระหว่างช่องเปิดกับแผ่น disk/plug การปรับขนาดของช่องว่างทำได้โดยการเลื่อนแผ่น disk/plug ขึ้น-ลง ซึ่งเมื่อแผ่น disk/plug เลื่อนสูงขึ้น ช่องว่างก็จะเปิดมากขึ้น ของไหลก็จะไหลผ่านได้เร็วขึ้น

ความสัมพันธ์ระหว่างอัตราการไหลของของไหลที่ไหลผ่านวาล์วกับระยะการเคลื่อนที่ของ disk/plug นั้นจะขึ้นอยู่กับการออกแบบรูปร่างช่องเปิดและรูปล่างของตัว disk/plug ตัว disk/plug นั้นไม่จำเป็นต้องมีรูปแบบเป็นจานแบน อาจมีรูปร่างโค้งหรือเป็นรูปกรวยหัวตัดหรือหัวมนแบบต่าง ๆ ก็ได้ โดยการใช้รูปแบบที่เหมาะสมเราก็สามารถได้วาล์วที่มีความสัมพันธ์ระหว่างอัตราการไหลกับระยะการเคลื่อนที่ของ disk/plug ในรูปแบบต่าง ๆ เช่นรูปแบบที่เป็นเส้นตรง (กล่าวคือถ้าวาล์วเปิด 20% ของไหลก็จะไหลผ่านด้วยอัตรา 20% ของอัตราการไหลสูงสุด ถ้าวาล์วเปิด 65% ของไหลก็จะไหลผ่านด้วยอัตรา 65% ของอัตราการไหลสูงสุด) หรือจะให้เป็นวาล์วที่ให้อัตราการไหลเกือบเต็มที่เมื่อวาล์วเปิดเพียงเล็กน้อยก็ได้ (เมื่อเริ่มเปิดวาล์วเพียงเล็กน้อย ของไหลจะไหลผ่านวาล์วด้วยอัตราการไหลที่สูงเกือบเท่าอัตราการไหลสูงสุด และเมื่อเปิดวาล์วมากขึ้นต่อไปอีก อัตราการไหลก็ไม่ได้เพิ่มมากเท่าใดนักเพราะว่าอยู่ใกล้อัตราการไหลสูงสุดแล้ว) globe valve จึงเป็นวาล์วที่เหมาะสำหรับใช้ปรับอัตราการไหล

จากรูปที่ 2 จะเห็นได้ว่าแรงดันที่ของไหลกระทำต่อแผ่น disk/plug นั้นจะอยู่ในทิศทางการเคลื่อนที่ของแผ่น disk/plug กล่าวคืออยู่ในแนวแกนของก้านวาล์ว (stem) การปิดวาล์วอาศัยการหมุนก้านวาล์วให้แผ่น disk/plug กดติดกับ seat ของช่องเปิด (ตัว seat จะมีวัสดุที่อ่อนกว่าแผ่น disk/plug รองอยู่ เพื่อให้แผ่น disk/plug แนบสนิทกับตัว seat เพื่อป้องกันการรั่วไหล (คือทำหน้าที่เป็นปะเก็น) และยังป้องกันไม่ให้แผ่น disk/plug เสียหายเมื่อถูกกดให้แนบกับผิวช่องเปิด) ไม่ได้อาศัยแรงกดของของไหลในการดันแผ่น disk/plug ให้แนบกับ seat เหมือนในกรณีของ gate valve ด้วยเหตุนี้ในกรณีที่ความดันด้าน upstream และ downstream แตกต่างกันมากในขณะที่วาล์วปิด การเปิด globe valve จึงทำได้ง่ายกว่าการเปิด gate valve และโดยการอาศัยการขันอัดแผ่น disk ให้แนบกับ seat นั้น จึงทำให้ globe valve ปิดได้แน่นสนิทกว่า gate valve (ตราบเท่าที่ผิวสัมผัสของแผ่น disk กับตัว seat ยังไม่มีความเสียหาย)

globe valve บางแบบออกแบบมาให้ตัวแผ่น disk/plug ไม่ยึดแน่นอยู่กับก้านวาล์ว แต่หมุนไปมาได้ ทั้งนี้เพื่อให้ตำแหน่งใดตำแหน่งหนึ่งของแผ่น disk/plug สัมผัสกับตำแหน่งเดิมบน seat ทุกครั้งที่ปิดวาล์ว เพื่อที่จะทำให้แผ่น disk/plug เองมีการสึกหรอที่สม่ำเสมอ (เหมือนกับที่เราต้องสลับตำแหน่งยางรถยนต์เมื่อใช้ไปได้สัก 10,000 กิโลเมตรนั่นแหละ ว่าแต่ว่ามีใครทราบหรือเคยสังเกตหรือไม่ว่า รถพวงมาลัยขวาที่ขับเคลื่อนล้อหน้า (รถเก๋งส่วนใหญ่ในบ้านเรา) ยางล้อหน้าด้านขวาจะสึกหรอเร็วกว่าล้ออื่น และยางคู่หน้าจะสึกหรอเร็วกว่าคู่หลัง)

ข้อเสียของ globe valve นอกเหนือไปจากการมีความดันลดที่สูงแล้ว ก็คือขนาดและน้ำหนักของวาล์วที่มีค่ามากกว่าของ gate valve ยิ่ง globe valve ตัวใหญ่ขึ้นก็จะมีขนาดและน้ำหนักที่มากขึ้นตามไปด้วย ด้วยเหตุนี้ในกรณีของท่อขนาดใหญ่ที่ความดันด้าน upstream และ downstream ต่างกันมาก การใช้ globe valve ขนาดใหญ่จะทำให้มีความดันลดในท่อสูงและต้องมีฐานรองรับตัววาล์วที่แข็งแรงกว่าการใช้ gate valve หรือกรณีของของไหลที่ร้อน (เช่นท่อไอน้ำ) ที่ด้าน downstream ของท่อยังเย็นอยู่ซึ่งในช่วงแรกต้องค่อย ๆ อุ่นท่อด้าน downstream ให้ร้อนขึ้นอย่างช้า ๆ เพื่อป้องกันการเกิด thermal shock หรือ water hammer (ในกรณีท่อไอน้ำ) ซึ่งทำได้โดยการค่อย ๆ เปิดวาล์วที่ละน้อย ๆ (crack open) จนท่อเริ่มร้อนขึ้น และเปิดเพิ่มขึ้นทีละนิดไปเรื่อย ๆ ซึ่งการควบคุมการไหลขนาดน้อย ๆ นี้ globe valve ตัวใหญ่จะทำได้ไม่ดี การแก้ปัญหาจะกระทำโดยการใช้ gate valve ตัวใหญ่ในการทำหน้าที่ปิด-เปิดท่อหลัก (เช่นท่อหลักอาจมีขนาด 12 นิ้ว) และมี globe valve ตัวเล็กในท่อ bypass ที่มีขนาดเล็กกว่าท่อหลัก (เช่นท่อ bypass อาจมีขนาด 1 นิ้ว) ที่อ้อมผ่าน gate valve ไปดังแสดงในรูปที่ 3 โดยเมื่อเริ่มทำการเปิดท่อนั้นจะเริ่มจากการค่อย ๆ เปิด globe valve ที่อยู่บนท่อ bypass จะเมื่อความดันหรืออุณหภูมิทางด้าน downstream อยู่ที่ระดับที่เหมาะสมแล้วก็จะทำการเปิด gate valve ตัวใหญ่ที่อยู่บนท่อหลักได้ และปิด globe valve ที่อยู่บนท่อ bypass

ในกรณีของของไหลที่มีของแข็งปนอยู่ ของแข็งนั้นอาจตกค้างบนผิว seat ทำให้เกิดปัญหา globe valve ปิดได้ไม่สนิทเช่นเดียวกันกับ gate valve

รูปที่ 3 การใช้ globe valve ตัวเล็กในท่อ bypass เพื่อช่วยในการเปิดท่อขนาดใหญ่ที่มีความดัน/อุณหภูมิด้าน upstream cและ downstream แตกต่างกันมาก

3. Needle valve

needle valve จัดว่าเป็นญาติสนิทของ globe valve โดย needle valve ทำหน้าที่ในการควบคุมอัตราการไหลเช่นเดียวกันกับ globe valve แตกต่างกันที่ needle valve จะใช้ในงานที่ต้องการการควบคุมการไหลที่มีความละเอียดสูง (โดยปรกติก็ที่อัตราการไหลไม่มาก) ดังนั้นเราจึงมักพบการใช้งาน needle valve กับระบบขนาดเล็ก เช่นระบบแก๊สท่อในอุปกรณ์วัดหรือในห้องปฏิบัติการวิจัย แต่ไม่พบเห็น needle valve ในระบบขนาดใหญ่

รูปที่ 4 (บน) ตัวอย่างโครงสร้างของ Needle valve ขนาดเล็ก (ภาพจาก http://www.vehydraulics.com) และ (ล่าง) การติดตั้ง

needle valve เป็นวาล์วที่มีทิศทางการไหลเช่นเดียวกับ globe valve ความแตกต่างระหว่าง needle valve และ globe valve อยู่ตรงที่การออกแบบช่องเปิดและรูปร่างของตัว plug โดยช่องเปิดของ needle valve จะมีขนาดเล็กกว่าช่องเปิดของ globe valve และตัวปลั๊กของ needle valve จะมีลักษณะเป็นกรวยที่มีความเรียวยาวค่อย ๆ เล็กลงที่ปลาย จากการที่ส่วน plug ของ needle valve มีลักษณะที่เรียวเล็กดังกล่าวจึงทำให้ตัว plug ไม่แข็งแรงพอที่จะรับแรงกดถ้าหากทำการกดให้ตัว plug แนบแน่นกับ seat ของตัว body ของวาล์ว เพราะการกดดังกล่าวอาจทำให้ตัว plug เกิดความเสียหายหรือสูญเสียรูปร่างได้ ดังนั้นทางผู้ผลิตจึงออกแบบให้ตัว plug ของ needle valve นั้นไม่สัมผัสกับ seat ของตัว body ของวาล์ว แต่จะมีช่องว่างอยู่เล็กน้อย จึงทำให้เมื่อเราหมุน plug ของ needle valve ลงจนสุดแล้ว วาล์วก็ยังปิดไม่สนิท (ซึ่งแตกต่างจาก globe valve ที่สามารถปิดได้สนิท) ดังนั้นการติดตั้ง needle valve ที่ถูกต้องจึงต้องมีการใช้ block valve (ซึ่งมักเป็น gate valve หรือ ball valve) ร่วมด้วยดังแสดงในรูปที่ 4 ข้างบน

4. Ball valve

ball valve เป็นวาล์วตัวหนึ่งที่ได้รับความนิยมมากขึ้นในปัจจุบัน ที่เห็นได้ชัดคือตามอาคารบ้านเรือนต่าง ๆ ที่ใช้ก๊อกน้ำแบบที่เป็นก้านหมุนเพียง 90 องศาก็สามารถเปิดวาล์วได้เต็มที่หรือปิดวาล์วได้สนิท ตัวอย่างโครงสร้างของ ball valve แสดงไว้ในรูปที่ 5 ข้างล่าง

รูปที่ 5 (ซ้าย) ภาพตัดขวาง Ball valve (ภาพจาก http://www.roymech.co.uk) และ (ขวา) การทำงานของ ball valve ที่มีรูระบายความดัน

ส่วนที่ทำหน้าที่ปิด-เปิดของ ball valve คือตัวลูกบอลที่มีรูเจาะทะลุ (สีแดงในรูปที่ 5 ด้านขวา) อยู่ตรงกลาง โดยการหมุนให้รูเจาะทะลุอยู่ในแนวท่อก็จะเป็นการเปิดวาล์วเต็มที่ และการหมุนให้รูเจาะทะลุอยู่ในแนวตั้งฉากกับท่อก็จะเป็นการปิดวาล์ว การปรับอัตราการไหลทำได้โดยการบิดให้ลูกบอลทำมุมระหว่างตำแหน่งเปิดเต็มที่และตำแหน่งปิด

เมื่อเทียบกับ gate valve ที่ใช้กับท่อขนาดเดียวกันแล้ว ball valve จะมีขนาดใหญ่กว่าและหนักกว่า (ก็มันใช้ลูกบอลแทนแผ่นจานแบน ๆ ในการปิด-เปิดวาล์ว) และยังต้องใช้พื้นที่โดยรอบที่กว้างกว่าในการเปิดปิดวาล์ว เช่นวาล์วสำหรับท่อขนาด 6 นิ้วจะต้องใช้ก้านหมุนที่มีรัศมีประมาณ 1 เมตร (ถ้าจำไม่ผิด) ในการปิด-เปิดวาล์ว วาล์วขนาดใหญ่บางตัวจึงแก้ปัญหาด้วยการใช้ระบบขับเคลื่อนด้วยเฟืองทดในการบิดลูกบอลให้หมุนไปมา ซึ่งทำให้ประหยัดพื้นที่แต่ก็ไปลดความเร็วในการปิด-เปิดลง ball valve ที่ใช้กันในโรงงานนั้นตัวก้านหมุนจะไม่ยึดติดกับแกนหมุน แต่จะถอดออกได้ เวลาใช้ก็จะสวมครอบลงไปเหมือนกับการใช้ประแจขันนอต การที่ทำให้ถอดก้านหมุนวาล์วออกได้ก็เพื่อไม่ให้ก้านหมุนยื่นออกมาเกะกะหรือทำให้วาล์วหมุนเนื่องจากคนเดินชนโดยไม่ตั้งใจได้ การดูว่าวาล์วอยู่ในตำแหน่งเปิดหรือปิดจึงต้องดูจากร่องบากที่อยู่บนแกนหมุนลูกบอล ก้านหมุนวาล์วที่ถอดออกมานี้ ถ้าเป็นวาล์วตัวเล็กก็มักจะทำโซ่คล้องห้อยอยู่ข้าง ๆ ตัววาล์ว แต่ถ้าเป็นวาล์วตัวใหญ่ก็มักจะนำไปเก็บไว้ที่อื่น เวลาจะใช้แต่ละครั้งก็ค่อยเบิกมาใช้

ball valve ก็มีข้อดีตรงที่สามารถปิดสนิทหรือเปิดเต็มที่ได้อย่างรวดเร็ว รับความดันได้สูง ใช้งานได้ดีกับของไหลที่มีของแข็งปะปนอยู่ ในกรณีของ ball valve ที่ใช้กับของไหลที่อันตรายหรือที่ในระบบที่มีความดันสูงนั้น ตัวท่อเจาะทะลุที่ให้ของไหลไหลผ่านจะมีรูระบายความดันซึ่งเป็นรูเจาะทะลุเล็ก ๆ อยู่ในแนวตั้งฉากกับช่องทางให้ของไหลไหลผ่าน (ดูรูปที่ 5 ประกอบ) ในการปิดวาล์วนั้นจะต้องติดตั้งวาล์วให้รูระบายความดันนั้นหันออกไปทางด้าน downstream เพื่อเป็นการระบายความดันและ/หรือสารเคมีต่าง ๆ ที่ตกค้างอยู่ในช่องทางการไหลออกไป เพราะถ้าไม่มีรูดังกล่าว เวลาปิดวาล์วจะมีความดัน/สารเคมีตกค้างอยู่ในช่องทางการไหลดังกล่าว และถ้าถอดวาล์วออกมาเพื่อทำการซ๋อมบำรุงก็อาจทำให้เกิดอันตรายต่อผู้ที่ทำการถอดชิ้นส่วนวาล์วได้

ball valve อาจใช้วัสดุพอลิเมอร์ (ตรงที่เป็นสีเขียวอ่อนในรูป) เป็นตัวปิดผนึกกันการรั่วซึมระหว่าง body ของตัววาล์วกับตัวลูกบอล ซึ่งวัสดุพอลิเมอร์มักจะทนอุณหภูมิสูงสู้โลหะไม่ได้ ดังนั้นในการใช้งาน ball valve จึงต้องคำนึงถึงอุณหภูมิการใช้งานด้วย ส่วน gate valve นั้นไม่มีวัสดุพอลิเมอร์ในการปิดผนึกกันการรั่วซึม จึงใช้งานที่อุณหภูมิสูงได้ดี

ประสบการณ์หนึ่งที่เคยเจอกับ ball valve ในแลปคือมีการถอดก้านหมุนออกมาเพื่อประกอบวาล์วเข้ากับแผงควบคุม แต่เวลาใส่ก้านหมุนวาล์วกลับคืนไม่ได้ตรวจดูว่าตำแหน่งก้านวาล์วที่ใส่เข้าไปกับตำแหน่งลูกบอลอยู่ตรงกันหรือไม่ ผลก็คือกลายเป็นว่าเมื่อก้านหมุนอยู่ในแนวเดียวกับแนวท่อวาล์วจะอยู่ในตำแหน่งปิด (ที่ถูกต้องคือต้องอยู่ในตำแหน่งเปิด) และเมื่อก้านหมุนอยู่ในแนวตั้งฉากกับตัวท่อวาล์วกลับอยู่ในตำแหน่งเปิด (ที่ถูกต้องคือต้องอยู่ในตำแหน่งปิด) และอีกครั้งหนึ่งคือใส่ก้านไม่เข้าตำแหน่งดี (ขนาดเขาทำร่องบากให้ใส่ได้พอดีไว้แล้ว) ก็ใช้วิธีฝืนขันอัดเข้าไป ตอนที่ก้านวาล์วอยู่ในตำแหน่งปิดวาล์วก็เลยยังมีแก๊สรั่วไปออกมา ทำให้ผลการทดลองที่ได้มีปัญหาอยู่ตลอด

5. Plug valve

plug valve จัดว่าเป็นญาติผู้ใกล้ชิดกับ ball valve และดูเหมือนว่าจะมีมาก่อนแล้วด้วย ตัวอย่างโครงสร้างของ plug valve แสดงไว้ในรูปที่ 6 ข้างล่าง แต่ถ้ายังอยากเห็นตัวจริงก็ลองไปดูที่ stop cock ของบิวเรตหรือพวกกรวยแยก หรือวาล์วปิด-เปิดที่อยู่ตามท่อเครื่องแก้วต่าง ๆ ในแลปนั่นแหละ plug valve

รูปที่ 6 ตัวอย่างโครงสร้างของ plug valve (ภาพจาก http://www.roymech.co.uk) ชนิดเติมสารหล่อลื่นได้ โดยการอัดสารหล่อลื่นเข้าทางช่องของ lubricant screw ให้สารหล่อลื่นไหลลงไปตามท่อไปหล่อลื่นส่วนล่างของ plug valve

plug valve ทำหน้าที่ได้เหมือน ball valve แต่ในปัจจุบันจะไม่ค่อยเห็นการเลือกใช้ plug valve แต่จะใช้ ball valve ทำหน้าที่แทน สาเหตุเป็นเพราะอะไรก็ไม่ทราบแน่ชัด แต่คิดว่าเป็นเพราะวัสดุพอลิเมอร์ที่ใช้เป็นตัวปิดผนึกกันการรั่วซึมระหว่างตัววาล์วกับลูกบอลของ ball valve ได้รับการพัฒนาให้สามารถทนต่อสารเคมีและสภาวะการใช้งานได้ดีขึ้น แต่จะว่าไปแล้ว plug valve ก็มีข้อดีกว่า ball valve ตรงที่จะมีขนาดเล็กกว่าเพราะไม่ได้ใช้ลูกบอลกลม ๆ มาเจาะรูเหมือนของ ball valve

6. Butterfly valve

Butterfly valve หรือที่บ้านเราเรียกว่าวาล์วปีกผีเสื้อทำหน้าที่ได้เช่นเดียวกันกับ ball valve และ plug valve โครงสร้างของ butter fly valve นั้นจะใช้แผ่นจานแบน ๆ หมุนไปมาได้ในมุม 90 องศา ถ้าแผ่นจานนี้วางตัวขนานกับทิศทางการไหล ก็จะเป็นการเปิดวาล์วเต็มที่ และถ้าวางตั้งฉากกับทิศทางการไหลก็จะเป็นการปิดวาล์ว ซึ่งเป็นการทำงานเช่นเดียวกันกับ damper ที่ใช้ปิด-เปิดลมเย็นในระบบปรับอากาศในอาคารต่าง ๆ การที่ใช้แผ่นจานแทนการใช้ลูกบอลหรือ plug ในการปิดกั้นการไหลจึงทำให้ butterfly valve มีขนาดเล็กกว่า ball valve และ plug valve (คือจะแคบกว่าเมื่อวัดในทิศทางการไหล) และมีน้ำหนักเบากว่าด้วย แต่โครงสร้างที่เป็นแผ่นจานดังกล่าวทำให้ไม่สามารถรับแรงดันและอุณหภูมิที่สูงได้ ดังนั้นเราจึงมักเห็นการใช้ butterfly valve ในท่อขนาดใหญ่กับสารที่ไม่มีอันตรายใด ๆ เช่นท่อน้ำหล่อเย็น ท่ออากาศของระบบทำความเย็น

รูปที่ 7 Butterfly valve (ซ้าย) วาล์วขนาดเล็กใช้ก้านหมุนในการปิด-เปิดวาล์ว (ภาพจาก www.made-in-china.com) และ (ขวา) วาล์วขนาดใหญ่ที่ใช้ระบบเฟืองทดในการปิด-เปิด (ภาพจาก www.cometmarine.com)

จากการที่ใช้การหมุนแผ่นจานในการขวางทิศทางการไหล ทำให้ตัวแผ่นจานถูกของไหลดันให้หมุนไปจากตำแหน่งที่ต้องการได้ ดังนั้นเราจึงมักเห็นก้านหมุน butterfly valve จะมีเฟืองสำหรับตรึงตำแหน่งวาล์วว่าจะให้ปิด-เปิดมากน้อยเท่าใด ซึ่งโครงสร้างแบบนี้จะไม่พบเห็นใน ball valve หรือ plug valve และสำหรับวาล์วตัวใหญ่นั้นจะใช้ระบบเฟืองทดช่วยในการปิดเปิด

7. Diaphragm valve

วาล์วทุกชนิดที่กล่าวมาข้างต้นจะมีข้อเสียอยู่อย่างคือของไหลที่ไหลอยู่ในท่อมีโอกาสที่จะรั่วซึมออกมาทางผิวสัมผัสที่เกิดจากการประกอบชิ้นส่วนต่าง ๆ ของตัววาล์วเข้าด้วยกัน (โดยเฉพาะตามแนว stem ออกมา) ในกรณีของสารเคมีที่เป็นอันตรายมาก การรั่วไหลดังกล่าวแม้ว่าจะน้อยมากก็ไม่อาจยอมรับได้ ซึ่งในงานแบบนี้ diaphragm valve จะทำหน้าที่ได้ดีกว่า

รูปที่ 8 โครงสร้างภายในของ Diaphragm valve (1) แผ่นไดอะแฟรม (2) seat

การทำงานของ diaphragm valve จะใช้การกดแผ่นไดอะแฟรม (1) ซึ่งทำจากวัสดุที่มีความยืดหยุ่น (ซึ่งมักเป็นวัสดุพวกพอลิเมอร์) ให้ลงไปกดแนบกับ seat (2) ที่อยู่ข้างล่าง ก็จะเป็นการปิดวาล์ว เมื่อเราลดแรงกดด้วยการขันนอตที่ทำหน้าที่กดแผ่นไดอะแฟรมให้ยกตัวสูงขึ้น ตัวแผ่นไดอะแฟรมก็จะยกตัวขึ้นด้วยคุณสมบัติการยืดหยุ่นของมันเอง ทำให้วาล์วเปิดตัว หลักการเดียวกันกับเวลาที่หมอหรือพยาบาลปรับอัตราการไหลของน้ำเกลือที่ใหักับผู้ป่วย ซึ่งเขาใช้วิธีบีบสายยางให้น้ำเกลือ (ไม่รู้ว่าเคยโดนบ้างหรือยัง ถ้ายังไม่เคยโดยก็ถือว่าโชคดีมาก)

ไดอะแฟรมวาล์วทำงานได้ดีกับของเหลวที่มีของแข็งแขวนลอยปะปนอยู่ เพราะแม้ว่าจะมีของแข็งตกค้างอยู่บริเวณ seat ในขณะที่ทำการปิดวาล์ว แต่ด้วยความยืดหยุ่นของแผ่นไดอะแฟรมเองก็ทำให้สามารถปิดวาล์วได้สนิทได้ แต่การใช้แผ่นไดอะแฟรมทำให้วาล์วชนิดนี้ไม่สามารถใช้งานได้ที่อุณหภูมิและความดันที่สูง

MO Memoir ฉบับนี้ร่ายยาวมาเกือบสุดหน้าที่ 9 แล้ว คงต้องพอก่อน ฉบับต่อไปคงเป็นเรื่องของวาล์วกันการไหลย้อนกลับ (check valve หรือ non-return valve) และพวกวาล์วระบายความดัน (safety valve และ relief valve)