เข้าใจระบบท่อส่งสารเคมีแล้วหรือยัง? เริ่มจากท่อ 11 ชนิด ข้อต่อท่อ 4 แบบ และวาล์ว 11 ชนิด (ตอนที่ 2)

ท่อและวาล์วในอุตสาหกรรมเคมีเป็นส่วนสำคัญที่ขาดไม่ได้ในการผลิตสารเคมี และเป็นตัวเชื่อมระหว่างอุปกรณ์เคมีประเภทต่างๆ วาล์ว 5 ชนิดที่ใช้กันทั่วไปในท่อเคมีทำงานอย่างไร? จุดประสงค์หลักคืออะไร? ท่อและข้อต่อเคมีมีวาล์วอะไรบ้าง? (ท่อ 11 ชนิด + ข้อต่อ 4 ชนิด + วาล์ว 11 ชนิด) มาทำความเข้าใจสิ่งเหล่านี้ในท่อเคมีอย่างถ่องแท้!

3

วาล์วหลัก 11 ตัว 

อุปกรณ์ที่ใช้ควบคุมการไหลของของเหลวในท่อเรียกว่าวาล์ว หน้าที่หลักของวาล์ว ได้แก่:

การเปิดและปิดท่อ – การตัดหรือเชื่อมต่อกับการไหลของของเหลวในท่อส่ง;

การปรับ – เพื่อปรับอัตราการไหลของของเหลวในท่อส่ง

การลดความดัน – การไหลของของเหลวผ่านวาล์ว ส่งผลให้ความดันลดลงอย่างมาก

การจำแนกประเภท:

วาล์วในท่อส่งนั้นมีบทบาทแตกต่างกัน สามารถแบ่งได้เป็น วาล์วตัด (หรือที่เรียกว่าวาล์วลูกโลก), วาล์วควบคุมการไหล, วาล์วกันกลับ, วาล์วนิรภัย และอื่นๆ

วาล์วสามารถแบ่งออกได้ตามโครงสร้างที่แตกต่างกัน ได้แก่ วาล์วประตู วาล์วปลั๊ก (มักเรียกว่าวาล์วค็อกเกอร์) วาล์วบอล วาล์วผีเสื้อ วาล์วไดอะแฟรม วาล์วบุ และอื่นๆ

นอกจากนี้ ยังแบ่งตามวัสดุที่ใช้ในการผลิตวาล์วได้เป็น วาล์วสแตนเลส วาล์วเหล็กหล่อ วาล์วพลาสติก วาล์วเซรามิก และอื่นๆ

สามารถศึกษาการเลือกวาล์วประเภทต่างๆ ได้จากคู่มือและตัวอย่างที่เกี่ยวข้อง ในที่นี้จะนำเสนอเฉพาะวาล์วประเภทที่พบได้บ่อยที่สุดเท่านั้น

① วาล์วลูกโลก

เนื่องจากมีโครงสร้างที่เรียบง่าย ผลิตและบำรุงรักษาง่าย จึงมีการใช้งานอย่างแพร่หลายในท่อส่งแรงดันต่ำและปานกลาง โดยจะติดตั้งไว้ที่ก้านวาล์วใต้แผ่นวาล์วทรงกลม (หัววาล์ว) และส่วนหน้าแปลนของตัววาล์ว (ที่นั่งวาล์ว) เพื่อให้บรรลุวัตถุประสงค์ในการตัดการไหลของของเหลว

ก้านวาล์วสามารถปรับได้โดยการหมุนเกลียวเพื่อปรับระดับการเปิดของวาล์ว ซึ่งมีบทบาทในการควบคุมระดับหนึ่ง เนื่องจากประสิทธิภาพการตัดการไหลของวาล์วขึ้นอยู่กับการสัมผัสระหว่างหัววาล์วและระนาบที่นั่งวาล์ว จึงไม่เหมาะสำหรับใช้ในท่อส่งที่มีอนุภาคของแข็งปนอยู่

วาล์วลูกโลกสามารถใช้งานได้ตามลักษณะของของเหลว โดยเลือกวัสดุหัววาล์ว ที่นั่งวาล์ว และตัววาล์วให้เหมาะสม หากวาล์วมีปัญหาเรื่องการปิดผนึกไม่ดี หรือหัววาล์ว ที่นั่งวาล์ว และส่วนอื่นๆ ของวาล์วเสียหาย สามารถใช้มีดคมๆ การเจียร การขัดผิว หรือวิธีการอื่นๆ ในการซ่อมแซมและใช้งานต่อ เพื่อยืดอายุการใช้งานของวาล์ว

②วาล์วประตู

วาล์วจะวางตัวตั้งฉากกับทิศทางการไหลของของเหลวโดยใช้แผ่นเรียบหนึ่งหรือสองแผ่น โดยมีพื้นผิวปิดผนึกของตัววาล์วเพื่อปิดสนิท เมื่อยกแผ่นวาล์วขึ้น วาล์วก็จะเปิดออก

วาล์วแบบแผ่นเรียบที่มีการหมุนของก้านวาล์วและการยกขึ้นลง โดยขนาดของช่องเปิดใช้เพื่อควบคุมการไหลของของเหลว วาล์วชนิดนี้มีความต้านทานต่ำ ประสิทธิภาพการปิดผนึกดี ประหยัดแรงงานในการสลับ เหมาะอย่างยิ่งสำหรับท่อขนาดใหญ่ แต่โครงสร้างของวาล์วแบบประตูนั้นซับซ้อนกว่าและมีหลายประเภทมากกว่า

ตามโครงสร้างของก้านวาล์วจะแตกต่างกัน โดยมีทั้งก้านวาล์วแบบเปิดและก้านวาล์วแบบทึบ และตามโครงสร้างของแผ่นวาล์วจะแบ่งออกเป็นแบบลิ่ม แบบขนาน และอื่นๆ

โดยทั่วไปแล้ว แผ่นวาล์วแบบลิ่มจะเป็นแผ่นวาล์วเดี่ยว ส่วนแบบขนานจะใช้แผ่นวาล์วสองแผ่น แบบขนานผลิตง่ายกว่าแบบลิ่ม ซ่อมแซมได้ดี ใช้งานแล้วไม่เสียรูปง่าย แต่ไม่ควรใช้ในการขนส่งสิ่งสกปรกในท่อส่งของเหลว ควรใช้สำหรับการลำเลียงน้ำ ก๊าซสะอาด น้ำมัน และท่ออื่นๆ มากกว่า

③ วาล์วแบบปลั๊ก

ปลั๊ก หรือที่รู้จักกันทั่วไปว่า ค็อกเกอร์ คือการใช้ตัววาล์วเพื่อสอดปลั๊กทรงกรวยเข้าไปในรูตรงกลาง เพื่อเปิดและปิดท่อส่ง

ปลั๊กสามารถแบ่งตามรูปแบบการปิดผนึกได้เป็น ปลั๊กแบบมีซีล ปลั๊กแบบมีน้ำมัน และปลั๊กแบบไม่มีซีล เป็นต้น โครงสร้างของปลั๊กนั้นเรียบง่าย ขนาดภายนอกเล็ก เปิดและปิดได้รวดเร็ว ใช้งานง่าย ความต้านทานของของเหลวต่ำ และสามารถนำไปประกอบเป็นวาล์วแบบสามทางหรือสี่ทาง หรือวาล์วสลับทิศทางได้ง่าย

พื้นผิวการปิดผนึกของปลั๊กมีขนาดใหญ่ สึกหรอง่าย การเปลี่ยนใช้งานยุ่งยาก ปรับอัตราการไหลได้ยาก แต่ตัดการไหลได้รวดเร็ว ปลั๊กนี้สามารถใช้ได้กับท่อส่งที่มีแรงดันและอุณหภูมิต่ำ หรือของเหลวที่มีอนุภาคของแข็งปนอยู่ แต่ไม่ควรใช้กับท่อส่งที่มีแรงดันสูง อุณหภูมิสูง หรือท่อไอน้ำ

④วาล์วปีกผีเสื้อ

วาล์วชนิดนี้จัดอยู่ในกลุ่มวาล์วแบบลูกโลก (globe valve) รูปทรงของหัววาล์วเป็นทรงกรวยหรือทรงเพรียว ซึ่งช่วยควบคุมการไหลของของเหลวที่ต้องการควบคุม หรือการปรับลดปริมาณการไหลและแรงดันได้ดียิ่งขึ้น วาล์วชนิดนี้ต้องการความแม่นยำในการผลิตสูงและมีประสิทธิภาพในการปิดผนึกที่ดี

โดยส่วนใหญ่ใช้สำหรับการควบคุมเครื่องมือวัดหรือการสุ่มตัวอย่าง และท่อส่งอื่นๆ แต่ไม่ควรใช้สำหรับวัดความหนืดและอนุภาคของแข็งในท่อส่ง

⑤วาล์วลูกบอล

วาล์วลูกบอล หรือที่รู้จักกันในชื่อวาล์วศูนย์กลางลูกบอล เป็นวาล์วชนิดหนึ่งที่ได้รับการพัฒนาอย่างรวดเร็วในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา วาล์วชนิดนี้ใช้ลูกบอลที่มีรูตรงกลางเป็นศูนย์กลางของวาล์ว โดยอาศัยการหมุนของลูกบอลในการควบคุมการเปิดหรือปิดของวาล์ว

มีลักษณะคล้ายปลั๊ก แต่มีขนาดเล็กกว่าพื้นผิวการปิดผนึกของปลั๊ก โครงสร้างกะทัดรัด ประหยัดแรงในการสลับใช้งาน และใช้งานได้หลากหลายกว่าปลั๊กมาก

ด้วยการพัฒนาความแม่นยำในการผลิตวาล์วลูกบอล วาล์วลูกบอลจึงไม่เพียงแต่ใช้ในท่อแรงดันต่ำเท่านั้น แต่ยังใช้ในท่อแรงดันสูงอีกด้วย อย่างไรก็ตาม เนื่องจากข้อจำกัดของวัสดุที่ใช้ในการซีล จึงไม่เหมาะสำหรับการใช้งานในท่อที่มีอุณหภูมิสูง

⑥ วาล์วไดอะแฟรม

วาล์วแบบไดอะแฟรมยางเป็นวาล์วที่หาได้ทั่วไป การเปิดและปิดของวาล์วนี้อาศัยไดอะแฟรมยางชนิดพิเศษ โดยไดอะแฟรมจะถูกยึดไว้ระหว่างตัววาล์วและฝาครอบวาล์ว และแผ่นดิสก์ใต้ก้านวาล์วจะกดไดอะแฟรมให้แนบสนิทกับตัววาล์วเพื่อให้เกิดการปิดผนึก

วาล์วนี้มีโครงสร้างเรียบง่าย การปิดผนึกที่เชื่อถือได้ บำรุงรักษาง่าย และมีความต้านทานของของเหลวต่ำ เหมาะสำหรับการลำเลียงของเหลวที่เป็นกรดและของเหลวที่มีของแข็งแขวนลอย แต่โดยทั่วไปไม่ควรใช้กับท่อที่มีแรงดันหรืออุณหภูมิสูงกว่า 60 ℃ และไม่ควรใช้ในการลำเลียงตัวทำละลายอินทรีย์และสารออกซิไดซ์เข้มข้นในท่อ

⑦ วาล์วกันกลับ

วาล์วชนิดนี้เรียกอีกอย่างว่า วาล์วกันกลับ หรือ วาล์วตรวจสอบ ติดตั้งในท่อส่งเพื่อป้องกันไม่ให้ของเหลวไหลย้อนกลับ ทำให้ของเหลวไหลได้ในทิศทางเดียวเท่านั้น

วาล์วกันกลับเป็นวาล์วปิดอัตโนมัติชนิดหนึ่ง โดยมีวาล์วหรือแผ่นโยกอยู่ภายในตัววาล์ว เมื่อของเหลวไหลอย่างราบรื่น ของเหลวจะเปิดแผ่นวาล์วโดยอัตโนมัติ และเมื่อของเหลวไหลย้อนกลับ ของเหลว (หรือแรงสปริง) จะปิดแผ่นวาล์วโดยอัตโนมัติ ตามโครงสร้างที่แตกต่างกัน วาล์วกันกลับแบ่งออกเป็นสองประเภท คือ แบบยกและแบบโยก

แผ่นปิดวาล์วตรวจสอบแบบยกจะตั้งฉากกับการเคลื่อนที่ยกของช่องวาล์ว โดยทั่วไปใช้ในท่อแนวนอนหรือแนวตั้ง ส่วนแผ่นปิดวาล์วตรวจสอบแบบหมุนมักเรียกว่าแผ่นโยก โดยด้านข้างของแผ่นโยกจะเชื่อมต่อกับเพลา และสามารถหมุนรอบเพลาได้ วาล์วตรวจสอบแบบหมุนโดยทั่วไปจะติดตั้งในท่อแนวนอน สำหรับท่อที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางเล็กก็สามารถติดตั้งในท่อแนวตั้งได้เช่นกัน แต่ต้องระวังอย่าให้ปริมาณการไหลมากเกินไป

วาล์วกันกลับโดยทั่วไปเหมาะสำหรับท่อส่งของเหลวใส ไม่ควรใช้ท่อที่มีอนุภาคของแข็งและของเหลวที่มีความหนืดสูง วาล์วกันกลับแบบยกมีประสิทธิภาพในการปิดดีกว่าแบบแกว่ง แต่ความต้านทานการไหลของของเหลวในวาล์วกันกลับแบบแกว่งจะน้อยกว่าแบบยก โดยทั่วไปแล้ว วาล์วกันกลับแบบแกว่งเหมาะสำหรับท่อขนาดใหญ่

⑧วาล์วผีเสื้อ

วาล์วผีเสื้อเป็นแผ่นดิสก์ (หรือแผ่นดิสก์รูปไข่) ที่หมุนได้ ใช้สำหรับควบคุมการเปิดและปิดของท่อส่ง มีโครงสร้างที่เรียบง่ายและขนาดภายนอกเล็ก

เนื่องจากปัญหาด้านโครงสร้างการปิดผนึกและวัสดุ ทำให้ประสิทธิภาพการปิดวาล์วไม่ดี เหมาะสำหรับควบคุมแรงดันต่ำในท่อขนาดใหญ่เท่านั้น โดยทั่วไปใช้ในการลำเลียงน้ำ อากาศ ก๊าซ และของเหลวอื่นๆ ในท่อ

⑨ วาล์วลดแรงดัน

คือการลดแรงดันของตัวกลางให้เหลือค่าที่กำหนดโดยวาล์วอัตโนมัติ โดยทั่วไปแรงดันหลังวาล์วจะต้องน้อยกว่า 50% ของแรงดันก่อนวาล์ว ซึ่งหลักการทำงานจะอาศัยไดอะแฟรม สปริง ลูกสูบ และชิ้นส่วนอื่นๆ ในการควบคุมความแตกต่างของแรงดันระหว่างแผ่นวาล์วและช่องว่างระหว่างที่นั่งวาล์ว เพื่อให้บรรลุวัตถุประสงค์ในการลดแรงดัน

วาล์วลดแรงดันมีหลายประเภท โดยทั่วไปจะเป็นแบบลูกสูบและแบบไดอะแฟรม

⑩ วาล์วบุผนัง

เพื่อป้องกันการกัดกร่อนของของเหลว วาล์วบางชนิดจำเป็นต้องบุด้วยวัสดุที่ทนต่อการกัดกร่อน (เช่น ตะกั่ว ยาง เคลือบฟัน ฯลฯ) ทั้งในตัววาล์วและหัววาล์ว โดยควรเลือกวัสดุบุตามลักษณะของของเหลว

เพื่อความสะดวกในการติดตั้ง วาล์วที่มีซับในส่วนใหญ่จึงทำจากแบบมุมฉากหรือแบบไหลตรง

⑪วาล์วนิรภัย

เพื่อความปลอดภัยในการผลิตสารเคมี ในระบบท่อส่งที่มีแรงดัน จึงมีอุปกรณ์ความปลอดภัยถาวร เช่น การเลือกใช้แผ่นโลหะที่มีความหนาตามที่กำหนด เช่น การติดตั้งแผ่นปิดปลายท่อหรือจุดเชื่อมต่อรูปตัวที

เมื่อความดันในท่อสูงขึ้น แผ่นแตกจะแตกออกเพื่อลดความดัน แผ่นแตกมักใช้ในท่อที่มีความดันต่ำและขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางใหญ่ แต่ในท่อส่งสารเคมีส่วนใหญ่ที่มีวาล์วนิรภัย วาล์วนิรภัยมีหลายประเภท สามารถแบ่งออกได้เป็นสองประเภทหลัก ได้แก่ แบบสปริงและแบบคันโยก

วาล์วนิรภัยแบบใช้สปริงทำงานโดยอาศัยแรงของสปริงเป็นหลักในการปิดผนึก เมื่อความดันในท่อเกินกว่าแรงของสปริง วาล์วจะเปิดออกโดยตัวกลาง และของเหลวในท่อจะถูกระบายออก ทำให้ความดันลดลง

เมื่อความดันในท่อลดลงต่ำกว่าแรงของสปริง วาล์วจะปิดอีกครั้ง วาล์วนิรภัยแบบคันโยกส่วนใหญ่อาศัยแรงของน้ำหนักที่กระทำต่อคันโยกเพื่อทำให้เกิดการปิดผนึก หลักการทำงานคล้ายกับแบบสปริง การเลือกวาล์วนิรภัยนั้น ขึ้นอยู่กับความดันใช้งานและอุณหภูมิใช้งาน เพื่อกำหนดระดับความดันที่กำหนด ส่วนขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางสามารถคำนวณได้โดยอ้างอิงจากข้อกำหนดที่เกี่ยวข้อง

โครงสร้างและวัสดุของวาล์วนิรภัยควรเลือกให้เหมาะสมกับลักษณะของสารและสภาวะการทำงาน แรงดันเริ่มต้น การทดสอบ และการยอมรับของวาล์วนิรภัยมีข้อกำหนดพิเศษ การสอบเทียบอย่างสม่ำเสมอโดยหน่วยงานด้านความปลอดภัย การประทับตรา และการใช้งานจะต้องไม่ปรับเปลี่ยนโดยพลการเพื่อความปลอดภัย