Globe Valve วาล์วควบคุมการไหล คืออะไร

Globe Valve เป็นประเภทหนึ่งของวาล์วที่ใช้สำหรับเริ่มต้นหรือหยุดการไหลของของเหลวในท่อ และสามารถควบคุมการไหลได้อย่างแม่นยำ โดยมีส่วนประกอบหลักคือดิสก์ที่เคลื่อนไหวได้และที่นั่งวงแหวนที่ติดอยู่กับตัววาล์ว ชื่อ “โกลบวาล์ว” นั้นมาจากลักษณะทรงกลมของมัน บทความนี้จะทำการสำรวจกลไกการทำงาน คุณสมบัติที่โดดเด่น และการประยุกต์ใช้งานที่หลากหลายของโกลบวาล์ว

ชิ้นส่วนโกลบวาล์วและหลักการทํางาน

โกลบวาล์วประกอบด้วยห้องควบคุมการไหลสองห้องที่แยกจากกัน กระบวนการทำงานเกี่ยวข้องกับการหมุนก้านผ่านวงล้อหรือแอคชูเอเตอร์เชิงกลเพื่อยกหรือลดปลั๊กหรือแผ่นดิสก์ รายละเอียดของหลักการทำงานของโกลบวาล์วจะอธิบายด้านล่างนี้:

• การเคลื่อนไหวของแผ่นดิสก์: กลไกหลักของโกลบวาล์วเกี่ยวข้องกับการเคลื่อนที่ของแผ่นดิสก์ (หรือปลั๊ก) ซึ่งแสดงในรูปที่ 2 ที่มีป้ายกำกับ C ที่ประสานกับที่นั่งวงแหวนที่อยู่นิ่ง แผ่นดิสก์นี้เชื่อมต่อกับก้าน ตามที่แสดงในรูปที่ 2 ที่มีป้ายกำกับ A ซึ่งจะถูกขับเคลื่อนโดยแอคทูเอเตอร์ภายนอก ไม่ว่าจะเป็นแบบแมนนวลโดยใช้วงล้อจักร หรือแบบอัตโนมัติโดยใช้แอคชูเอเตอร์นิวเมติก ไฮดรอลิก หรือไฟฟ้า เมื่อแอคทูเอเตอร์หรือวงล้อจักรถูกหมุน ก้านและแผ่นดิสก์ที่เชื่อมต่อจะเคลื่อนที่เป็นเส้นตรงเข้าหาหรือออกจากที่นั่ง
• การควบคุมการไหล: ในตำแหน่งเปิด, ของเหลวจะไหลผ่านช่องว่างระหว่างแผ่นดิสก์และที่นั่ง และเมื่อวาล์วปิด, แผ่นดิสก์จะเคลื่อนไปยังที่นั่ง ค่อยๆ ลดพื้นที่การไหล จนกระทั่งจำกัดการไหล การสัมผัสสุดท้ายของแผ่นดิสก์กับที่นั่งจะหยุดการไหลอย่างสมบูรณ์ การควบคุมตำแหน่งของแผ่นดิสก์อย่างแม่นยำช่วยให้สามารถควบคุมปริมาณได้อย่างดีเยี่ยม ทำให้วาล์วแบบโกลบเหมาะสำหรับการควบคุมการไหล
• กลไกการปิดผนึก: ที่นั่งวาล์วมักจะถูกออกแบบให้เข้ากับรูปร่างของแผ่นดิสก์เพื่อการปิดผนึกที่ดีขึ้น ในบางการออกแบบ, แผ่นดิสก์อาจประกอบด้วยหรือเคลือบด้วยวัสดุที่อ่อนนุ่มกว่าเพื่อการปิดผนึกที่แน่นขึ้น

ข้อดีของโกลบวาล์ว

ข้อเสียของโกลบวาล์ว

• การสูญเสียแรงดันอย่างมีนัยสำคัญเป็นข้อเสียหลักของโกลบวาล์ว ซึ่งเกิดจากการไหลของของเหลวผ่านวาล์วที่สามารถลดลงได้ด้วยการใช้โกลบวาล์วแบบ Y หรือมุม การออกแบบโกลบวาล์วควรคำนึงถึงการสูญเสียแรงดันนี้
• การเพิ่มกำลังปฏิบัติการ: การใช้งานโกลบวาล์วต้องการแรงมากขึ้น โดยเฉพาะในสภาวะแรงดันสูง ซึ่งอาจต้องใช้แอคชูเอเตอร์อัตโนมัติ
• การทำงานช้าลง: โกลบวาล์วไม่เหมาะกับการใช้งานที่ต้องการการเปิดหรือปิดอย่างรวดเร็ว เนื่องจากต้องการการหมุนหลายรอบ
• ความอ่อนไหวต่อการเกิดโพรงอากาศและการกระพริบ: ความแตกต่างของแรงดันที่สูงอาจทำให้เกิดโพรงอากาศและการกระพริบ ซึ่งอาจทำให้วาล์วเสียหาย
• ค่าใช้จ่าย: โกลบวาล์วมีราคาแพงกว่าเนื่องจากการออกแบบและกระบวนการผลิตที่ซับซ้อนกว่าวาล์วประเภทอื่น

การประยุกต์ใช้โกลบวาล์ว

โกลบวาล์วเป็นทางเลือกที่เหมาะสมสำหรับการปรับการไหลของของเหลวอย่างแม่นยำ โดยไม่ต้องกังวลกับการสูญเสียแรงดัน และสามารถใช้งานได้ในหลากหลายสถานการณ์ เช่น:

• ระบบน้ำหล่อเย็น
• ระบบน้ำมันเตา
• ระบบจ่ายน้ำและสารเคมี
• หม้อไอน้ำและช่องระบายไอน้ำหลักพร้อมท่อระบายน้ำ
• ระบบน้ำมันหล่อลื่นของกังหัน
• การใช้งานท่อระบายน้ำและการตัดแต่งในระบบสปริงเกลอร์ (ไม่ใช่วาล์วควบคุมในระบบสปริงเกลอร์ดับเพลิงที่มีแรงดันสูง)

รูปแบบการออกแบบโกลบวาล์ว

การออกแบบเส้นทางการไหล

โกลบวาล์วมีหลายแบบตามเส้นทางการไหล:

1. T- or Z Globe valve เป็นการออกแบบที่พบได้ทั่วไปสำหรับโกลบวาล์ว ซึ่งมีคุณสมบัติที่ทำให้การไหลของของเหลวต้องเปลี่ยนทิศทางถึงสองครั้ง การออกแบบนี้มีประสิทธิภาพในการควบคุมปริมาณการไหล เนื่องจากการกำหนดค่าของที่นั่งและแผ่นดิสก์ที่ช่วยให้สามารถควบคุมการไหลได้อย่างละเอียด อย่างไรก็ตาม การออกแบบนี้ยังทำให้เกิดแรงดันตกคร่อมที่สูงขึ้นในทั่วทั้งวาล์ว โดยมีค่าสัมประสิทธิ์ L/D ที่ประมาณ 340
2. Angle globe valve ซึ่งมีการออกแบบตัวเครื่องให้พอร์ตทางเข้าและทางออกทำมุม 90 องศาเหมือนข้อศอก ช่วยให้ของเหลวเปลี่ยนทิศทางได้ครั้งเดียว ลดแรงดันตกเมื่อเทียบกับวาล์วแบบ T หรือ Z วาล์วโลกมุม 90 องศามีประโยชน์ในการติดตั้งท่อที่ต้องการเปลี่ยนทิศทาง โดยผสานฟังก์ชันของวาล์วและข้อศอกเข้าด้วยกัน โดยทั่วไปวาล์วเหล่านี้มีค่าสัมประสิทธิ์ L/D อยู่ที่ประมาณ 55
3. Y-globe valve คือหนึ่งในรูปแบบของโกลบวาล์วมาตรฐานที่ถูกออกแบบมาเพื่อลดการตกของแรงดัน การออกแบบนี้ทำให้ตัววาล์วและที่นั่งของมันอยู่ในมุมที่ทำให้เส้นทางการไหลเป็นไปในแนวที่ตรงขึ้น (น้อยกว่าการคดเคี้ยวของเส้นทางรูปตัว Z) และยังคงรักษาความสามารถในการควบคุมปริมาณได้ดี รูปร่าง “Y” ช่วยลดการเปลี่ยนแปลงทิศทางการไหลที่รุนแรง ทำให้การสูญเสียแรงดันน้อยกว่าโกลบวาล์วรูปตัว T หรือ Z แบบดั้งเดิม โกลบวาล์วเหล่านี้มีค่าสัมประสิทธิ์ L/D โดยทั่วไปอยู่ที่ประมาณ 150

โกลบวาล์วแบบสองที่นั่งมีปลั๊กคู่และที่นั่งที่เข้ากันได้ดี ช่วยเพิ่มความสามารถในการรองรับอัตราการไหลที่สูงขึ้น พร้อมทั้งการออกแบบที่สมดุลเพื่อลดแรงที่ใช้ในการดำเนินการวาล์ว ทำให้เป็นทางเลือกที่มีประสิทธิภาพสำหรับการใช้งานที่ต้องการการควบคุมการไหลอย่างแม่นยำด้วยแรงกระตุ้นที่น้อยที่สุด

ลักษณะการไหลของโกลบวาล์ว

โกลบวาล์วเป็นองค์ประกอบสำคัญในระบบควบคุมการไหลของเหลว ซึ่งมีลักษณะการไหลที่หลากหลาย คุณสมบัติเหล่านี้ถูกกำหนดจากค่าสัมประสิทธิ์การไหลธรรมชาติ (Cv), เส้นโค้งการไหล, และความสัมพันธ์ระหว่างการยกวาล์วกับอัตราการไหลที่เปลี่ยนแปลงตามสภาวะความดันที่แตกต่างกัน

ค่า Cv ของโกลบวาล์วเป็นตัวชี้วัดความสามารถในการไหลของวาล์ว โดยระบุถึงปริมาณของเหลวที่สามารถผ่านวาล์วได้เมื่อมีแรงดันตก 1 psi ค่าสัมประสิทธิ์การไหลของโกลบวาล์วมักจะต่ำ เนื่องจากการออกแบบที่เน้นการควบคุมการไหลอย่างแม่นยำมากกว่าการมีความจุการไหลที่สูง

• เส้นโค้งการไหลแบบเชิงเส้น: มีความสัมพันธ์แบบเชิงสัดส่วนระหว่างการเปิดวาล์วกับอัตราการไหล ซึ่งเหมาะสำหรับการใช้งานที่มีความแตกต่างของแรงดันที่คงที่
• เส้นโค้งการไหลแบบเปอร์เซ็นต์เท่ากัน: แสดงความสัมพันธ์แบบทวีคูณระหว่างการเปิดวาล์วกับอัตราการไหล ซึ่งเหมาะอย่างยิ่งสำหรับสภาวะที่มีความแตกต่างของแรงดันตก ช่วยให้การควบคุมมีความแม่นยำมากขึ้น

การเลือกขนาดที่เหมาะสมสำหรับวาล์วเป็นสิ่งจำเป็นเพื่อให้เข้ากับลักษณะการไหลและความต้องการของการใช้งาน เพื่อความมั่นใจในการทำงานที่มีประสิทธิภาพ การเลือกใช้เปอร์เซ็นต์เชิงเส้นหรือเปอร์เซ็นต์ที่เท่ากันนั้นขึ้นอยู่กับความผันผวนของแรงดันในระบบและความต้องการด้านการควบคุม