ประเภทและลักษณะเด่นของอุปกรณ์ขับเคลื่อนวาล์ว (วาล์วของบีร์ด)

Thread Content

อุปกรณ์ขับเคลื่อนวาล์วคืออุปกรณ์ที่ใช้สำหรับควบคุมวาล์ว และเชื่อมต่อกับวาล์วด้วย อุปกรณ์นี้สามารถขับเคลื่อนได้ด้วยแหล่งพลังงานในรูปแบบต่างๆ เช่น แรงงานมนุษย์ ไฟฟ้า ลม หรือของเหลว หรือการผสมผสานกันของแหล่งพลังงานเหล่านี้ ส่วนกระบวนการเคลื่อนที่นั้นสามารถควบคุมได้โดยการกำหนดระยะทาง แรงบิด หรือแรงดันในแนวแกน การเลือกอุปกรณ์ขับเคลื่อนวาล์วนั้น จำเป็นต้องอาศัยความเข้าใจอย่างถ่องแท้เกี่ยวกับประเภทและคุณสมบัติของอุปกรณ์ขับเคลื่อนวาล์ว โดยจะขึ้นอยู่กับประเภทของวาล์ว ข้อกำหนดในการทำงานของอุปกรณ์ และตำแหน่งของวาล์วบนท่อหรืออุปกรณ์ต่างๆ ในปัจจุบัน ประเทศของเรามีมาตรฐานสำหรับการเชื่อมต่ออุปกรณ์ขับเคลื่อนวาล์วอยู่สองมาตรฐาน ได้แก่ GB/T 12222 “มาตรฐานสำหรับการเชื่อมต่ออุปกรณ์ขับเคลื่อนวาล์วแบบหมุนหลายรอบ” และ GB/T 12223 “มาตรฐานสำหรับการเชื่อมต่ออุปกรณ์ขับเคลื่อนวาล์วแบบหมุนบางรอบ” โดยมาตรฐานทั้งสองนี้มีความเทียบเท่ากับมาตรฐาน ISO 5210 และ ISO 5211 ตามลำดับ “การเชื่อมต่ออุปกรณ์ขับเคลื่อนวาล์วแบบหมุนหลายรอบ” ใช้สำหรับกำหนดมาตรฐานการเชื่อมต่อระหว่างอุปกรณ์ขับเคลื่อนกับวาล์ว โดยเฉพาะวาล์วแบบบานเลื่อน วาล์วแบบปิด-เปิด วาล์วควบคุมอัตราการไหล และวาล์วแบบแผ่นกั้น “การเชื่อมต่ออุปกรณ์ขับเคลื่อนวาล์วแบบหมุนบางส่วน” ใช้สำหรับกำหนดมาตรฐานการเชื่อมต่อระหว่างอุปกรณ์ขับเคลื่อนกับวาล์ว โดยเฉพาะวาล์วลูกบอล วาล์วใบพัด และวาล์วสวิง อุปกรณ์ขับเคลื่อนวาล์วสามารถแบ่งตามลักษณะการเคลื่อนที่ได้เป็น 2 ประเภท คือ แบบเคลื่อนที่ในแนวตรง และแบบเคลื่อนที่ในแนวมุม อุปกรณ์ขับเคลื่อนแบบเดินทางตรง ก็คืออุปกรณ์ขับเคลื่อนวาล์วแบบหมุนหลายรอบ โดยมักถูกนำไปใช้กับวาล์วประเภทต่างๆ เช่น วาล์วบานเลื่อน วาล์วปิด-เปิด และวาล์วควบคุมอัตราการไหล เป็นต้น ； อุปกรณ์ขับเคลื่อนแบบมุมการหมุน คืออุปกรณ์ที่สามารถหมุนได้เพียง 90° เท่านั้น โดยมักใช้กับวาล์วประเภทต่างๆ เช่น วาล์วลูกบอล วาล์วผีเสื้อ เป็นต้น อุปกรณ์ขับเคลื่อนวาล์วสามารถแบ่งตามแหล่งพลังงานที่ใช้ได้เป็นหลายประเภท เช่น แบบใช้แรงงานคน (แบบมีด้ามจับ/ล้อหมุน, แบบใช้สปริง) แบบใช้ไฟฟ้า (แบบใช้แม่เหล็กไฟฟ้า, แบบใช้มอเตอร์ไฟฟ้า) แบบใช้ลม (แบบใช้ดิอะแฟรม, แบบใช้กระบอกลม, แบบใช้ใบพัด, แบบใช้เครื่องยนต์ลม, แบบผสมระหว่างฟิล์มกับร็อกเก็ต) แบบใช้ของเหลว (แบบใช้กระบอกน้ำมัน, แบบใช้มอเตอร์น้ำมัน) และแบบผสมระหว่างไฟฟ้ากับของเหลว/ลม (แบบใช้ไฟฟ้าและน้ำมัน, แบบใช้ลมและน้ำมัน) เป็นต้น ในบรรดาอุปกรณ์ขับเคลื่อนวาล์วทั้งหลาย อุปกรณ์ไฟฟ้าถือเป็นอุปกรณ์ที่ใช้กันมากที่สุด โดยมักนำมาใช้กับวาล์วแบบปิด-เปิด อุปกรณ์ไฟฟ้าพลังงานลมในปัจจุบันถูกนำมาใช้อย่างแพร่หลายในสภาพแวดล้อมที่ต้องการความปลอดภัยจากการระเบิด โดยอุปกรณ์ไฟฟ้าพลังงานลมแบบแผ่นบางนั้น มักถูกนำมาใช้กับวาล์วควบคุม อุปกรณ์ไฮดรอลิกถูกนำมาใช้อย่างแพร่หลายในวาล์วตัดการทำงานฉุกเฉินโดยอัตโนมัติบนท่อส่งขนาดใหญ่ และวาล์วระบายแรงดันที่ปากบ่อด้วย ล้อควบคุมแบบดึงด้วยมือนั้น ส่วนใหญ่จะถูกติดตั้งไว้บนวาล์วปิด/เปิดแรงดันต่ำและแรงดันกลาง ； ด้ามจับใช้สำหรับวาล์วปิดแบบความดันสูงและความดันสูงมาก เช่น วาล์วลูกบอล และวาล์วก๊อกต่างๆ อุปกรณ์ควบคุมแบบก๊าซ-ของเหลว มักถูกนำมาใช้ในท่อส่งก๊าซ ในพื้นที่กลางแจ้งที่ไม่มีแหล่งจ่ายไฟ โดยแหล่งพลังงานของอุปกรณ์นี้ก็คือก๊าซที่อยู่ภายในท่อนั่นเอง 1. อุปกรณ์ควบคุมวาล์วแบบมือหมุน วาล์วที่ใช้การขับเคลื่อนด้วยมือนั้น เป็นที่นิยมใช้กันอย่างแพร่หลายในระบบท่อต่างๆ ภายใต้สภาวะการทำงานต่างๆ แบบหนึ่งคือการขับเคลื่อนโดยตรงผ่านล้อหมุนหรือด้ามจับ ส่วนอีกแบบหนึ่งคือการขับเคลื่อนโดยใช้ล้อหมุนร่วมกับระบบเฟือง 1) ล้อหมุนหรือด้ามจับ โดยทั่วไป เมื่อแรงบิดในการเปิด-ปิดมีค่าไม่สูงนัก คนหนึ่งคนหรืออย่างมากสองคนที่มีพละกำลังปกติก็สามารถใช้แรงเปิด-ปิดวาล์วได้ โดยปกติแล้ว วัสดุที่ใช้ทำล้อหมุนหรือด้ามจับจะเป็นเหล็กหล่อที่สามารถขึ้นรูปได้ เหล็กหล่อแบบดอลลาร์ หรือเหล็กคาร์บอน นอกจากนี้ยังมีการใช้อลูมิเนียมผสมหรือพลาสติกด้วยเช่นกัน 2) ล้อหมุนแบบกระแทก บนวาล์วความดันสูง มักใช้ล้อหมุนแบบกระแทกเพื่อเพิ่มแรงบิดในการควบคุม ล้อหมุนแบบกระแทกนั้น มีช่องว่างที่เหมาะสมระหว่างล้อหมุนกับน็อตของแกนวาล์ว ทำให้ล้อหมุนสามารถหมุนได้ด้วยตัวเองในมุมหนึ่ง ในขณะที่เปิดหรือปิดวาล์ว สามารถหมุนล้อหมุนอย่างรวดเร็ว เพื่อให้เกิดแรงกระแทกต่อน็อตของแกนวาล์ว แรงกระแทกนี้จะ**มากกว่าแรงที่ล้อหมุนธรรมดาสามารถสร้างได้ ทำให้แรงบิดในการเปิด/ปิดวาล์วเพิ่มขึ้น** 3) อุปกรณ์ควบคุมการทำงานด้วยมือสำหรับการส่งกำลังด้วยเฟือง เมื่อการควบคุมวาล์วต้องใช้แรงมากในการขับเคลื่อนโดยคนเพียงคนเดียว มักจะใช้ระบบเฟืองหรือระบบสกรูเพื่อลดแรงที่เกิดขึ้นขณะเปิดหรือปิดวาล์ว อุปกรณ์ส่งกำลังด้วยเฟืองมีทั้งการส่งกำลังด้วยเฟืองตรงและเฟืองสายพาน อัตราส่วนการส่งกำลังของเฟืองมักอยู่ที่ 1:3 โดยมักนิยมใช้กับวาล์วบังคับการไหลและวาล์วปิด-เปิด การส่งกำลังด้วยเฟืองมีทั้งแบบเฟืองชั้นเดียวแบบเปิด และแบบเฟืองสองชั้นแบบปิด ปัจจุบันมักใช้ระบบเฟืองสองชั้นแบบปิดกันมากกว่า ข้อดีและข้อเสียของอุปกรณ์ที่ใช้การควบคุมด้วยมือ
**ข้อดี**
– มีโครงสร้างที่เรียบง่าย
– มีต้นทุนการผลิตที่ต่ำ

**ข้อเสีย**
– ตำแหน่งการติดตั้งอยู่สูง ทำให้การควบคุมไม่สะดวก
– ต้องมีพื้นที่ว่างด้านบนสำหรับติดตั้งชิ้นส่วนที่ใช้ในการควบคุม

**การติดตั้งชิ้นส่วนที่ใช้ในการควบคุมด้วยเชือก**
– สามารถควบคุมได้ง่าย
– แต่เมื่อเกิดการสั่นสะเทือน จะทำให้เกิดแรงกดดันสูงบนโครงสร้างที่ใช้ในการรองรับ
– อาจเกิดการกัดกร่อนได้ง่าย

**การติดตั้งชิ้นส่วนที่ใช้ในการควบคุมด้วยสกรู**
– สามารถปิดผนึกและหล่อลื่นได้อย่างสมบูรณ์
– แต่จะทำให้ความสูงของอุปกรณ์ที่ใช้ในการขับเคลื่อนเพิ่มขึ้น

**เมื่อต้องการปิดวาล์วด้วยมือในสถานการณ์ฉุกเฉิน** จำเป็นต้องคำนึงถึงจำนวนรอบที่ต้องหมุนล้อเพื่อให้วาล์วปิดได้

**การควบคุมด้วยมือ**
– สามารถปรับแต่งได้ด้วยมือเอง
– มีต้นทุนการผลิตที่ต่ำ
– แต่เนื่องจากการสั่นสะเทือน อาจทำให้ชิ้นส่วนภายในวาล์วเสียหาย หรือทำให้โครงสร้างที่ทำจากเหล็กหล่อแตกได้

**II. อุปกรณ์ควบคุมวาล์วด้วยไฟฟ้า**
อุปกรณ์ควบคุมวาล์วด้วยไฟฟ้ามีอยู่ 2 แบบ ได้แก่ แบบที่สามารถหมุนได้หลายรอบ (แบบ Z) ดังรูปที่ 1 และแบบที่สามารถหมุนได้เพียงบางรอบ (แบบ Q) ดังรูปที่ 2 อันแรกใช้กับวาล์วประเภทแท่งยก เช่น วาล์วกั้น วาล์วปิด-เปิด วาล์วควบคุมอัตราการไหล วาล์วแบบดิสก์ เป็นต้น ； อันหลังนี้ใช้กับวาล์วประเภทวาล์วลูกบอล วาล์วสวิง วาล์วผีเสื้อ และวาล์วอื่นๆ ที่สามารถเปิด-ปิดได้ในช่วงมุม 90° ข้อดีและข้อเสียของอุปกรณ์ขับเคลื่อนวาล์วด้วยไฟฟ้า
**ข้อดี**
a. มีความสามารถในการใช้งานที่หลากหลาย ไม่ได้รับผลกระทบจากอุณหภูมิของสภาพแวดล้อม
b. มีช่วงแรงบิดที่กว้าง
c. สามารถควบคุมได้ง่าย ช่วยให้สามารถทำงานแบบอัตโนมัติได้ดี
d. สามารถทำให้มีขนาดเล็กลงได้
e. มีระบบล็อกตัวเองของกลไก
f. สามารถติดตั้ง บำรุงรักษา และซ่อมแซมได้ง่าย

**ข้อเสีย**
a. มีโครงสร้างที่ซับซ้อน
b. ประสิทธิภาพทางกลต่ำ โดยปกติอยู่ที่ประมาณ 25–60% เท่านั้น
c. ความเร็วในการหมุนของวาล์วไม่สามารถสูงหรือต่ำเกินไปได้
d. ได้รับผลกระทบจากการเปลี่ยนแปลงของแรงดันไฟฟ้าและความถี่ได้ง่าย

**III. อุปกรณ์ขับเคลื่อนวาล์วด้วยลม**
อุปกรณ์ขับเคลื่อนวาล์วด้วยลมมักถูกนำมาใช้ในสถานที่ที่มีข้อกำหนดด้านความปลอดภัยจากการระเบิด โดยอาศัยลักษณะโครงสร้างของอุปกรณ์นี้ สามารถแบ่งออกเป็น 3 ประเภท ได้แก่ อุปกรณ์ขับเคลื่อนด้วยลมแบบฟิล์มบาง อุปกรณ์ขับเคลื่อนด้วยลมแบบกระบอกสูบ และอุปกรณ์ขับเคลื่อนด้วยลมแบบส่าย นอกจากนี้ยังมีอุปกรณ์ขับเคลื่อนด้วยลมแบบมอเตอร์อีกด้วย อุปกรณ์ทางพลศาสตร์ของก๊าซแบบทั่วไป และระบบท่อสำหรับก๊าซ โครงสร้างของอุปกรณ์ไฟฟ้าพลังงานก๊าซแบบสูบเดี่ยว
ข้อดี:
a. มีโครงสร้างที่เรียบง่าย
b. สามารถหาแหล่งก๊าซมาใช้ได้ง่าย
c. สามารถทำให้ความเร็วในการเปิด/ปิดสูงขึ้นได้
d. สามารถติดตั้งอุปกรณ์เพื่อปรับความเร็วในการเปิด/ปิดตามความต้องการได้
e. ก๊าซมีคุณสมบัติในการอัดตัวได้ดี ทำให้สามารถปิดได้อย่างมีความยืดหยุ่น

ข้อเสีย:
a. เมื่อเทียบกับอุปกรณ์ไฮดรอลิกแล้ว มีโครงสร้างที่ใหญ่กว่า จึงไม่เหมาะสำหรับวาล์วที่มีขนาดใหญ่และมีแรงดันสูง ข. เนื่องจากก๊าซมีคุณสมบัติในการถูกบีบอัดได้ ดังนั้นความเร็วของก๊าซจึงไม่สามารถทำให้เท่ากันได้ง่าย 4. อุปกรณ์ขับเคลื่อนด้วยของเหลว อุปกรณ์ขับเคลื่อนด้วยของเหลวในวาล์วประกอบด้วยส่วนประกอบหลัก 3 ส่วน ได้แก่ แหล่งพลังงาน อุปกรณ์ควบคุม และอุปกรณ์ที่ใช้ในการขับเคลื่อน หน้าที่ของแหล่งพลังงานคือการเปลี่ยนกำลังไฟฟ้าหรือกำลังลมจากมอเตอร์ให้กลายเป็นพลังงานที่ใช้ในการขับเคลื่อนของเหลว ส่วนของระบบควบคุมประกอบด้วยวาล์วควบคุมต่างๆ เช่น วาล์วควบคุมแรงดัน วาล์วควบคุมอัตราการไหล วาล์วควบคุมทิศทาง และระบบควบคุมทางไฟฟ้า มีตัวขับเคลื่อนอยู่สองแบบ แบบหนึ่งคือตัวขับเคลื่อนแบบกระบอกน้ำมัน ซึ่งใช้สำหรับการเคลื่อนที่ไปมาในแนวเส้นตรง ； อีกแบบหนึ่งคือตัวขับเคลื่อนแบบมอเตอร์น้ำมัน ซึ่งใช้สำหรับการหมุนได้ ข้อดีและข้อเสียของอุปกรณ์ขับเคลื่อนด้วยน้ำมันหล่อลื่น
**ข้อดี**
a. โครงสร้างเรียบง่าย มีขนาดกะทัดรัด
b. มีแรงขับเคลื่อนสูง การส่งกำลังเป็นไปอย่างราบรื่นและน่าเชื่อถือ
c. สามารถปรับความเร็วได้ทั้งความเร็วต่ำและความเร็วสูง การปรับความเร็วทำได้ง่าย
d. สามารถควบคุมแบบอัตโนมัติจากระยะไกลได้
e. ความหนืดของน้ำมันหล่อลื่นช่วยเพิ่มประสิทธิภาพ อีกทั้งยังมีคุณสมบัติในการหล่อลื่นตัวเองและป้องกันสนิมได้อีกด้วย

**ข้อเสีย**
a. อุณหภูมิของน้ำมันส่งผลต่อความหนืดของน้ำมัน
b. ชิ้นส่วนและท่อที่ใช้ในระบบนี้มีแนวโน้มจะรั่วไหลได้ง่าย
c. การติดตั้งและบำรุงรักษาทำได้ยาก
d. ไม่เหมาะสำหรับการประมวลผลสัญญาณต่างๆ

**V. อุปกรณ์ขับเคลื่อนแบบร่วมกัน**
อุปกรณ์ขับเคลื่อนด้วยน้ำมันหล่อลื่นสามารถนำมาใช้ร่วมกับอุปกรณ์ขับเคลื่อนด้วยไฟฟ้าหรืออากาศ เพื่อสร้างระบบขับเคลื่อนแบบไฟฟ้า-น้ำมัน หรืออากาศ-น้ำมันได้ รูปที่ 9 คือวาล์วตัดการไหลแบบอัตโนมัติสำหรับระบบควบคุมการตัดท่อในรูปแบบก๊าซ-ของเหลว ข้อดีและข้อเสียของอุปกรณ์ขับเคลื่อนแบบไฟฟ้า-ของเหลว
**ข้อดี**
a. มีแรงขับเคลื่อนสูง
b. สามารถเปิด/ปิดวาล์วได้อย่างรวดเร็ว

**ข้อเสีย**
a. มีราคาแพง
b. มีโครงสร้างที่ซับซ้อน

ข้อดีและข้อเสียของอุปกรณ์ขับเคลื่อนแบบก๊าซ-ของเหลว
**ข้อดี**
a. มีโครงสร้างที่กะทัดรัด การส่งกำลังเป็นไปอย่างราบรื่น และสามารถสร้างแรงบิดได้สูง
b. สามารถเลือกแหล่งพลังงานที่เหมาะสมที่สุดตามสภาพการใช้งานจริงได้
c. สามารถปรับแรงบิดสูงสุดได้อย่างแม่นยำผ่านวาล์วควบคุมแรงดัน
d. สามารถปรับความเร็วได้อย่างง่ายดาย มีช่วงการปรับที่กว้าง และสามารถปรับความเร็วได้แบบไม่มีขั้นตอน
e. สามารถตอบสนองความต้องการในการควบคุมอัตโนมัติได้หลายรูปแบบ
f. สามารถติดตั้งตัวเก็บพลังงานเข้ากับระบบขับเคลื่อนวาล์วได้

**ข้อเสีย**
a. มีราคาแพง
b. มีโครงสร้างที่ซับซ้อน และมีความน่าเชื่อถือต่ำ