รูปร่าง disc ของ globe valve MO Memoir : Sunday 25 October 2569

หลายครั้งที่บทความที่เขียนไว้บน blog ได้เตือนเอาไว้ทำนองว่าอย่าเป็นเลยนะ "วิศวกรสูตรสำเร็จ"

ช่วงที่ผ่านมาไม่นานนี้ (เอาเป็นว่าช่วงที่ AI สร้าง infographic หรือวิดิโอได้ก็แล้วกัน) ได้เห็นทั้งภาพและคลิปวิดิโอสั้น ๆ โผล่ออกมาทั้งทาง YouTube และ facebook จำนวนมาก จำนวนไม่น้อยเป็นสิ่งที่คิดว่าผู้สร้างนั้นต้องการให้ความรู้แก่ผู้ที่เข้ามาเยี่ยมชม ซึ่งเป็นสิ่งที่ดี น่ายกย่องสรรเสริญ แต่บ่อยครั้งก็พบว่าสิ่งที่เผยแพร่ออกมานั้นมันไม่ปัญหาเรื่องความถูกต้อง คือบางทีจะว่าผิดหมดเลยก็ไม่ถูก แต่การบอกว่ามันมีเพียงคำตอบเดียวทั้ง ๆ ที่มันยังมีตัวเลือกอื่น ๆ อีกเยอะมันก็เป็นสิ่งที่ไม่เหมาะสมเช่นกัน

อย่างเช่นเรื่องของ globe valve ที่นำมาเล่าในวันนี้

รูปที่ ๑ (ซ้าย) โครงสร้างของ globe valve และ (ขวา) รูปร่างต่าง ๆ ของ disc ที่ใช้ปิดช่องทางการไหล

รูปที่ ๑ (ซ้าย) เป็นภาพตัดขวางแสดงโครงสร้างของ globe valve ตัวหนึ่ง ในรูปนี้ของไหลจะไหลเข้าทางซ้ายก่อนวกขึ้น 90 องศาเพื่อไหลผ่านช่องเปิดออกไปทางด้านขาออกทางด้านขวา ตัวช่องเปิดนี้ (ซึ่งมีลักษณะเป็นรูกลม) จะถูกปิดไว้ด้วยตัว disc เวลาปิดวาล์วตัว disc นี้จะกดเข้ากับ seat

รูปแบบการไหลที่ของไหลนั้นดันตัว disc ในแนวเดียวกับตัว stem หรือ spindle หรือแกนที่ใช้ในการเคลื่อนที่ตัว disc ขึ้นลง ทำให้การยกตัว disc ขึ้นในช่วงที่เริ่มเปิดวาล์วจะทำได้ง่ายแม้ว่าผลต่างความดันด้านขาเข้าและด้านขาออกจะต่างกันมากก็ตาม ทำให้บางครั้งจึงมีการใช้ globe valve ทำหน้าที่เป็นเพียงแค่วาล์วสำหรับปิด-เปิดแทนการใช้ gate valve (ที่แรงดันของเหลวนั้นกระทำต่อแผ่น disc หรือตัว gate ในทิศทางที่ตั้งฉากกับการเคลื่อนที่ของแผ่น disc) แม้ว่า globe valve จะมีขนาดที่ใหญ่กว่าและราคาที่สูงกว่าก็ตาม

ขนาดพื้นที่เปิดของช่องเปิดให้ของไหลไหลผ่านได้นั้นขึ้นอยู่กับรูปร่างของตัว disc ซึ่งมีอยู่ด้วยกันหลายรูปแบบ รูปที่ ๑ (ขวา) และรูปที่ ๒ เป็นตัวอย่างของรูปร่างตัว disc ที่ใช้ในการควบคุมอัตราการไหล

 

รูปที่ ๒ รูปร่างต่าง ๆ ของตัว disc ที่ใช้สำหรับควบคุมอัตราการไหลด้วยการเปลี่ยนแปลงขนาดพื้นที่เปิดของช่องเปิดให้ของไหลไหลผ่าน

ตัว disc ที่มีรูปร่างค่อนข้างแบน (คือไม่มีส่วนที่โผล่ยื่นเข้าไปในช่องเปิด) จะให้พื้นที่เปิดของช่องเปิดเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วเมื่อตัว disc ยกตัวขึ้นไม่มาก โครงสร้างแบบนี้เหมาะสำหรับ globe valve ที่ใช้ทำหน้าที่หลักเพื่อการปิด-เปิด แต่ในกรณีที่ต้องการใช้ globe valve เพื่อควบคุมอัตราการไหล โครงสร้างของ disc จำเป็นต้องสามารถปรับเปลี่ยนขนาดของพื้นที่ช่องเปิดตามระดับการยกตัวของตัว disc

รูปที่ ๓ ที่เอารูปนี้มาก็เพียงแค่จะบอกว่า ตัว disc (ที่ในรูปแปลว่า "ที่ปิด") ของ globe valve ไม่ได้มีรูปร่างเพียงแค่เป็นจานแบน

รูปร่างหลัก ๆ ของตัว disc ที่ใช้กันมากในการควบคุมอัตราการไหลเห็นจะมีอยู่ ๒ รูปแบบคือ Linear กับ Equal percentage ในกรณีของรูปแบบ Linear นั้น ขนาดพื้นที่เปิดของช่องเปิดจะแปรผันเป็นเส้นตรงกับระดับการยกตัวของตัว disc กล่าวคือถ้าตัว disc ยกสูงขึ้น 20% พื้นที่เปิดก็จะเป็น 20% ของพื้นที่เมื่อเปิดเต็มที่ ถ้าตัว disc ยกสูงขึ้น 65% พื้นที่เปิดก็จะเป็น 65% ของพื้นที่เมื่อเปิดเต็มที่ ส่วนในกรณีของ Equal percentage นั้นขนาดพื้นที่เปิดของช่องเปิดจะแปรผันเป็นเปอร์เซนต์ของระดับการยกตัว กล่าวคือถ้าเปิดวาล์วเพิ่มขึ้น 10% พื้นที่ช่องเปิดก็จะเพิ่มขึ้น 10%

สิ่งที่เราอยากได้ก็คืออยากให้ความสัมพันธ์ระหว่างอัตราการไหลที่ไหลผ่านวาล์วกับระดับการยกตัวของ disc นั้นแปรผันเป็นเส้นตรง (หรือไม่ก็ใกล้เคียงที่สุด) ซึ่งอัตราการไหลนี้ขึ้นอยู่กับปัจจัยอื่นนอกเหนือไปจากขนาดพื้นที่เปิดของช่องเปิดด้วย ทำให้ในบางงานนั้นการใช้วาล์วชนิด Equal percentage จะให้ความสัมพันธ์ระหว่างอัตราการไหลที่ไหลผ่านวาล์วกับระดับการยกตัวของ disc นั้นแปรผันใกล้เคียงเส้นตรงมากกว่าการใช้วาล์วชนิด Linear เรื่องนี้เคยยกตัวอย่างอธิบายไว้ในบทความเรื่อง

"Centrifugal pump กับ Equal percentage valve (ตอนที่ ๑) MO Memoir : Saturday 30 July 2559" และ

"Centrifugal pump กับ Equal percentage valve (ตอนที่ ๒) MO Memoir : Monday 1 August 2559"

รูปที่ ๔ ตัวอย่างโครงสร้างของตัว disc มีรูปร่างเป็น needle ที่เป็นเข็มเรียวเล็ก ในกรณีเช่นนี้การกดให้ตัว disc แนบสนิทเข้ากับตัว seat เพื่อปิดกั้นการไหลอย่างสมบูรณ์นั้นอาจทำให้เกิดความเสียหายกับตัว needle ดังนั้นวาล์วแบบนี้จะปิด "ไม่สนิท" ถ้าต้องการให้ปิดได้สนิทก็ต้องติดตั้ง block valve อนุกรมเข้าอีกตัว

ในกรณีของท่อขนาดเล็กที่ต้องการการปรับอัตราการไหลอย่างละเอียด ตัว disc จะมีรูปร่างเหมือนเป็นเข็มเรียวยาวสอดอยู่ในช่องเปิด วาล์วแบบนี้จึงเรียกว่า needle valve หรือที่แปลเป็นไทยว่าวาล์วเข็ม ในกรณีที่ตัว needle มีขนาดเล็ก (จะว่าไปก็คือกรณีของวาล์วขนาดเล็ก) การปิดกั้นการไหลอย่างสมบูรณ์ด้วยการให้ตัว disc กดแนบสนิทเข้ากับตัว seat นั้นอาจทำให้ตัว needle เสียหายได้ ดังนั้นวาล์วแบบนี้จึงจะปิดไม่สนิท (รูปที่ ๔ ข้างบนมีการระบุอัตราการรั่วไหลสูงสุดที่ยอมให้เกิดขึ้นได้) ถ้าต้องการใช้ในเส้นท่อที่เวลาปิดต้องปิดให้สนิท ก็จำเป็นต้องติดตั้ง block valve อีกตัวอนุกรมเข้ากับตัว needle valve ในเส้นท่อ

สำหรับวันนี้ก็คงจบเพียงแค่นี้

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