Control Valve วาล์วควบคุมในอุตสาหกรรม การควบคุมอัตโนมัติ และการประยุกต์ใช้ในการควบคุมกระบวนการ

นโรงไฟฟ้าและอุตสาหกรรมทั่วโลก การแยกระบบและควบคุมปัจจัยการผลิตในกระบวนการต่างๆ เป็นสิ่งที่สำคัญอย่างยิ่ง เพื่อให้กระบวนการผลิตเป็นไปตามแผนและให้ผลผลิตที่มีคุณภาพตามเกณฑ์ที่กำหนดไว้ การควบคุมปัจจัยเหล่านี้รวมถึงการควบคุมความดัน อุณหภูมิ ระดับของของเหลวภายในภาชนะ และอัตราการไหล เป็นต้น

ในการควบคุมปัจจัยต่างๆ ที่กล่าวมา อุปกรณ์ที่มีบทบาทสำคัญในการช่วยควบคุมอัตราการไหลในระบบต่างๆ คือ Control Valve หรือที่เรียกว่า “วาล์วควบคุม” ซึ่งมีหน้าที่ทำหน้าที่ปรับ รักษา และชดเชยอัตราการไหลในระบบการควบคุมกระบวนการผลิต การใช้ Control Valve เป็นสิ่งสำคัญเพื่อให้กระบวนการผลิตเป็นไปตามที่ออกแบบไว้ และให้ผลผลิตที่มีคุณภาพตามความต้องการ

Control Valve ถูกใช้ในการจัดการการไหลของของเหลวและก๊าซในระบบต่างๆ เช่น Hydrocarbon ไอน้ำ น้ำมัน และก๊าซธรรมชาติ เพื่อให้สามารถปรับปรุงหรือปรับเปลี่ยนอัตราการไหลตามความต้องการของกระบวนการได้อย่างแม่นยำและมีประสิทธิภาพ เป็นต้นแบบของ Control Valve มีหลายแบบตามวัตถุประสงค์การใช้งานและอัตราการไหลที่ต้องการจะควบคุม และมีการออกแบบและรูปร่างที่แตกต่างกันตามการใช้งานแต่ละประเภท เพื่อให้สามารถปรับความสามารถในการควบคุมการไหลได้อย่างเหมาะสม

โครงสร้างและองค์ประกอบของ Control Valve

Control valve เป็นส่วนสำคัญที่ใช้ในการควบคุมการไหลของของไหลในกระบวนการอุตสาหกรรม มันประกอบด้วยส่วนหลักๆ อย่าง Valve Actuator Motion conversion mechanism Positioner Controller และ Accessories ซึ่งมีหน้าที่แตกต่างกันเพื่อให้การทำงานเกิดขึ้นอย่างมีประสิทธิภาพและเชื่อมโยงกันอย่างถูกต้อง

1. Valve คือ ส่วนที่ทำหน้าที่ในการควบคุมการไหลของของไหล โดยประกอบด้วย Body valve และ Flow control element หรือลิ้นวาล์ว ที่เคลื่อนที่เพื่อเปิด–ปิดการไหลภายใน Body valve โดยมีช่องทางไหลและช่องระหว่าง Seat และ Flow control element เพื่อควบคุมการไหลของของไหลในตัว Body valve

2. Actuator เป็นส่วนที่ใช้ในการควบคุมการเปิด–ปิดของ Valve โดยใช้พลังงานไฟฟ้าหรือพลังงานลม (Pneumatic) เพื่อเปลี่ยนการควบคุมจากอุปกรณ์ภายนอกให้กับการเคลื่อนที่ของ Valve เป็นเชิงกล

3. Motion conversion mechanism เป็นกลไกที่ทำให้การเคลื่อนที่เชิงเส้นของ Actuator แปลงเป็นการเคลื่อนที่เชิงมุมของลิ้นวาล์ว หรือการเปลี่ยนแปลงการเคลื่อนที่เชิงมุมของ Actuator เป็นการเคลื่อนที่เชิงเส้นของลิ้นวาล์ว

4. Positioner เป็นอุปกรณ์ที่ใช้รับสัญญาณจาก Controller เพื่อสั่งให้ Actuator เปิด–ปิด Valve ตามความต้องการและเงื่อนไขการทำงานของกระบวนการ

5. Controller เป็นอุปกรณ์ที่ใช้ในการประมวลผลสัญญาณและข้อมูลที่ได้มาจากการวัดเพื่อควบคุมการเปิด–ปิดของ Valve ผ่าน Positioner และ Actuator

6. Accessories เป็นอุปกรณ์เสริมที่มีไว้เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพในการทำงานของ Valve เช่น I/P Transducer Handwheels Transmitter Solenoid valve เป็นต้น

ดังนั้น Control valve เป็นระบบที่มีโครงสร้างที่ซับซ้อนและมีส่วนประกอบหลายอย่างที่ทำหน้าที่ร่วมกันเพื่อให้การควบคุมการไหลของของไหลเกิดขึ้นได้อย่างมีประสิทธิภาพและเชื่อมโยงกันอย่างถูกต้องในกระบวนการอุตสาหกรรม

Control Valve พื้นฐานและหลักการทำงาน

การทำงานของ Control valve มีการนำอุปกรณ์ต่างๆ เข้ามาทำงานร่วมกันแบบอัตโนมัติ เพื่อให้ทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพ การทำงานนี้เริ่มต้นจาก Transmitter ที่ทำหน้าที่เหมือน Sensor ในการตรวจวัดของไหลด้านใน เช่น Pressure Flow Level หรือ Temperature เพื่อให้ได้ข้อมูลเพื่อนำไปประมวลผลใน Controller เพื่อปรับการไหลของของไหลโดย Control valve อย่างเหมาะสม

Controller จะประมวลผลข้อมูลที่ได้รับแล้วส่งสัญญาณไปที่ Positioner ในรูปแบบ 4-20 mA เพื่อควบคุมการทำงานของ Actuator โดยการใช้ลม ซึ่งหลักการทำงานของ Actuator ใช้พลังงาน Hydraulic ซึ่งเป็นหลักการที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรม Actuator จะทำหน้าที่ควบคุมการเปิด–ปิด Valve ผ่านหลักการของ Motion Conversion Mechanism เพื่อให้ Valve เปิดหรือปิดตามสั่งของ Controller อย่างแม่นยำ นั่นเองคือหลักการทำงานเบื้องต้นของ Control valve ที่มุ่งเน้นไปที่การควบคุมการไหลของของไหลอย่างเชี่ยวชาญและมีประสิทธิภาพอย่างสูง

การแบ่งชนิดของ Control Valve

เมื่อพูดถึง Control Valve ซึ่งเป็นส่วนสำคัญในการควบคุมการไหลของของเหลวในระบบ สิ่งที่เราต้องพิจารณาเป็นพิเศษคือลักษณะของการเคลื่อนที่ของวาล์ว ซึ่งสามารถแบ่งเป็นสองประเภทหลักได้ตามวิธีการแปลงการเคลื่อนที่ของก้านวาล์ว

1.Linear Motion  การเคลื่อนที่เชิงเส้นของก้านวาล์วที่เชื่อมโยงกับลิ้นวาล์ว สามารถเปิด–ปิดหรือควบคุมการไหลของส่วนของของเหลวในแนวดิ่งหรือแนวเอียงได้ นี่เป็นชนิดของวาล์วที่ออกแบบง่ายและมีความสะดวกในการบำรุงรักษา และสามารถเลือกใช้งานได้ตามความดันและอุณหภูมิของสื่อที่ไหลผ่าน ชนิดของ Control Valve ที่เป็น Linear Motion ประกอบด้วย Globe valve Gate valve Diaphragm valve และPinch / Clamp valve

2.Rotary Motion  การเคลื่อนที่แบบหมุนของก้านวาล์วที่เชื่อมโยงกับลิ้นวาล์ว มีการหมุนอย่างน้อย 90 องศาเพื่อเปิด–ปิดการไหลของสื่อภายในตัววาล์ว วาล์วชนิดนี้มักจะมีช่องทางการไหลที่ใหญ่กว่า แต่มักมีความดันตกคร่อมที่มากกว่าเมื่อเปรียบเทียบกับ Linear Motor ดังนั้นการใช้งานจะต้องพิจารณาถึงปัจจัยนี้ด้วย ชนิดของ Control Valve ที่มีการเคลื่อนที่แบบหมุน ประกอบด้วย Ball valve Butterfly valve และPlug valve

การเลือกใช้งาน Control Valve ในแต่ละระบบจึงควรพิจารณาถึงลักษณะของการเคลื่อนที่และเงื่อนไขการใช้งานเพื่อให้ได้ผลลัพธ์ที่เหมาะสมและมีประสิทธิภาพในการควบคุมการไหลของสื่อที่ถูกต้อง โดยคำนึงถึงความต้องการและเหตุผลทางเศรษฐศาสตร์ของแต่ละระบบอย่างเต็มที่

Globe Control Valve

ในวันนี้เราจะได้รู้จักกับ Globe control valve อีกหนึ่งประเภทของวาล์วควบคุมที่มีความสำคัญในการควบคุมอัตราการไหลของของไหลในระบบท่อต่างๆ กันอีกครั้ง โดย Globe control valve เป็นวาล์วแบบ Linear motion ซึ่งทำหน้าที่เปิด–ปิดลิ้นวาล์วในทิศทางเคลื่อนที่ขึ้น–ลง เพื่อควบคุมปริมาณของของไหลที่ไหลผ่านได้ โดยมักนิยมใช้ในแอปพลิเคชันที่ต้องการควบคุมอัตราการไหลอย่างแม่นยำ เช่น ในระบบการจ่ายน้ำหรือก๊าซ ระบบท่อไอน้ำ หรือระบบท่อน้ำร้อน เป็นต้น

ข้อดีของ Globe control valve

คือ มีความสามารถในการควบคุมอัตราการไหลได้ดี และมีความสนิทที่สูง เนื่องจากสามารถเลือกใช้วัสดุได้หลากหลายตามแอปพลิเคชันที่ใช้งาน นอกจากนี้ยังมีประสิทธิภาพในการลดหรือป้องกันการรั่วซึมในการปิดลิ้นวาล์ว

Globe control valve สามารถแบ่งออกเป็น 3 ประเภทหลัก

1. 2-Ways Valve ประกอบด้วยทางของไหลเข้าและออกสำหรับการควบคุมแบบเปิด–ปิดอย่างง่าย

2. 3-Ways Mixing Valve มีทั้งหมด 3 ทางโดยมี 2 ทางที่เข้ามาผสมกันและ 1 ทางที่เป็น Output

3. 3-Ways Diverting Valve มีทั้งหมด 3 ทางโดยมี 1 ทางที่เข้ามาและแยกเป็น 2 ทางเป็น Output

เมื่อเราต้องการเลือกใช้ Globe control valve ในการใช้งาน เราจำเป็นต้องพิจารณาปัจจัยต่างๆ ดังนี้

(a) ขนาดของท่อ ขนาดของ Valve (DN) จะขึ้นอยู่กับปริมาณการไหลและเส้นผ่านศูนย์กลางของท่อที่เราใช้งาน

(b) ชนิดของของไหล ประเภทของของไหลภายในท่อที่จะใช้ Globe control valve ในการเปิด–ปิด

(c) ขนาดของอัตราการไหล ความเร็วและปริมาณของของไหลภายในท่อและของ Globe control valve

(d) ขนาดของแรงดัน สามารถใช้งานได้ในช่วงแรงดันที่ระบุและอุณหภูมิที่กำหนด

ดังนั้น การเลือกใช้ Globe control valve จึงเป็นเรื่องที่ต้องพิจารณาอย่างละเอียดเพื่อให้ได้ประสิทธิภาพการทำงานที่ดีที่สุดในแต่ละแอปพลิเคชันที่ใช้งาน

สามารถติดตามต่อได้ที่ : https://naichangmashare.com/2021/11/18/controlvalve-ep-1-%E0%B8%A7%E0%B8%B2%E0%B8%A5%E0%B9%8C%E0%B8%A7%E0%B8%84%E0%B8%A7%E0%B8%9A%E0%B8%84%E0%B8%B8%E0%B8%A1%E0%B8%AD%E0%B8%B1%E0%B8%95%E0%B9%82%E0%B8%99%E0%B8%A1%E0%B8%B1%E0%B8%95/