วาล์วควบคุม

ลักษณะการไหลของวาล์วควบคุม คือความสัมพันธ์ระหว่างปริมาณการไหลของสารที่ผ่านวาล์วควบคุม กับมุมเปิดของวาล์ว โดยที่ความแตกต่างของความดันทั้งสองด้านของวาล์วจะคงที่ ลักษณะการไหลของวาล์วควบคุมมีอยู่ 3 แบบ ได้แก่ ลักษณะเชิงเส้น ลักษณะเปอร์เซ็นต์เท่าๆ กัน และลักษณะพาราโบลา ความหมายของลักษณะการไหลทั้งสามแบบมีดังนี้: (1) ลักษณะการไหลแบบเปอร์เซ็นต์เท่ากัน (แบบลอการิทึม) – การไหลจะเกิดขึ้นอย่างรวดเร็ว โดยระยะทางที่เคลื่อนที่ไปในแต่ละจุดนั้นไม่มีความสัมพันธ์เป็นเส้นตรงกับปริมาณการไหล แต่การเปลี่ยนแปลงของปริมาณการไหลในแต่ละจุดนั้นจะมีความสัมพันธ์โดยตรงกับระยะทางที่เคลื่อนที่ไป โดยเปอร์เซ็นต์การเปลี่ยนแปลงของปริมาณการไหลจะเท่ากันในทุกจุด ดังนั้น ข้อดีของมันก็คือ เมื่อปริมาณการไหลน้อย ความแปรปรวนของปริมาณการไหลก็จะน้อย แต่เมื่อปริมาณการไหลมาก ความแปรปรวนก็จะมากขึ้น กล่าวอีกนัยหนึ่งก็คือ ไม่ว่าจะอยู่ในระดับการเปิดที่เท่าไร ก็จะมีความแม่นยำในการควบคุมที่เท่ากันเสมอ (2) คุณสมบัติเชิงเส้น – เมื่อเปิดในระดับต่ำ จะมีความเร็วสูง แต่เมื่อเปิดในระดับสูง จะมีความเร็วต่ำ คุณสมบัติเชิงเส้นนี้หมายความว่า ระยะทางการเคลื่อนที่กับอัตราการไหลมีความสัมพันธ์กันในลักษณะเส้นตรง การเปลี่ยนแปลงของอัตราการไหลที่เกิดจากการเปลี่ยนแปลงระยะทางในแต่ละหน่วยนั้น จะไม่มีการเปลี่ยนแปลง. เมื่อปริมาณการไหลสูง ค่าสัมพัทธ์ของปริมาณการไหลจะมีการเปลี่ยนแปลงน้อย แต่เมื่อปริมาณการไหลต่ำ ค่าสัมพัทธ์ของปริมาณการไหลจะมีการเปลี่ยนแปลงมาก (3) ลักษณะของพาราโบลา – เมื่อมีมุมเปิดน้อย อัตราการไหลจะช้า แต่เมื่อมีมุมเปิดมาก อัตราการไหลจะเร็วขึ้น อัตราการไหลจะเปลี่ยนแปลงตามกำลังสองของระยะทางที่เคลื่อนที่ โดยโดยรวมแล้วจะมีลักษณะกึ่งเชิงเส้นและกึ่งเชิงเปอร์เซ็นต์ โดยทั่วไปแล้ว จะใช้วาล์วที่มีคุณสมบัติเชิงเส้นสำหรับการปรับระดับของของเหลว ส่วนการปรับอัตราการไหลนั้น มักจะใช้วาล์วที่มีคุณสมบัติแบบอัตราส่วนคงที่มากกว่า คุณสมบัติด้านอัตราการไหลของวาล์วควบคุมนั้น จะถูกเลือกตามคุณสมบัติของอุปกรณ์ที่ต้องการควบคุม วาล์วที่มีคุณสมบัติเป็นเส้นตรง (แบบเชิงเส้น) เมื่อทำงานในโหมดการเปิดที่น้อย จะทำให้ปริมาณการไหลเปลี่ยนแปลงอย่างมาก และมีผลต่อการควบคุมที่รุนแรงเกินไป ซึ่งอาจก่อให้เกิดการสั่นพ้องได้ ； ส่วนในขณะที่เปิดแบบเต็มที่ ปริมาณการไหลจะมีการเปลี่ยนแปลงน้อย การควบคุมจึงอ่อนเกินไป และไม่ทันเวลา เพื่อแก้ไขปัญหาดังกล่าว จึงมีความต้องการให้อัตราการไหลมีความเปลี่ยนแปลงในอัตราที่คงที่ ไม่ว่าจะอยู่ในสภาวะการเปิดที่ใดก็ตาม ซึ่งนำไปสู่การใช้คุณสมบัติแบบลอการิทึม เนื่องจากค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัว K ที่มีลักษณะเป็นลอการิทึมจะเพิ่มขึ้นตามการเพิ่มขึ้นของมุมเปิด ดังนั้นจึงช่วยให้ระบบสามารถปรับตัวได้ดีขึ้น เมื่ออยู่ในโหมดการทำงานที่มีค่าการเปิดน้อย ปริมาณการไหลก็จะน้อยลง และการเปลี่ยนแปลงของปริมาณการไหลก็จะน้อยเช่นกัน ดังนั้นค่าสัมประสิทธิ์การขยายของวาล์วควบคุมก็จะน้อยลง ทำให้การควบคุมมีควา ； เมื่อเปิดในระดับสูง ปริมาณการไหลจะมาก และความผันผวนของปริมาณการไหลก็จะสูงเช่นกัน ดังนั้นค่าสัมประสิทธิ์การขยายของวาล์วควบคุมจึงสูง ทำให้สามารถควบคุมได้อย่างแม่นยำและมีประสิทธิภาพ จากกราฟจะเห็นได้ว่า ลักษณะเชิงลอการิทึมจะอยู่ต่ำกว่าลักษณะเชิงเส้นเสมอ ดังนั้น ในระยะทางเดียวกัน ปริมาณการไหลจะน้อยกว่าในกรณีที่ใช้ลักษณะเชิงเส้น จากการวิเคราะห์ลักษณะเฉพาะทั้งสามประการข้างต้น จะเห็นได้ว่าในแง่ของประสิทธิภาพในการปรับแต่งแล้ว ลักษณะ “เปอร์เซ็นต์ที่เท่ากัน” ถือเป็นลักษณะที่ดีที่สุด เพราะสามารถปรับแต่งได้อย่างมีเสถียรภาพ และมีประสิทธิภาพดี นอกจากนี้ คุณสมบัติของพาราโบลายังมีประสิทธิภาพในการปรับแต่งที่ดีกว่าคุณสมบัติแบบเชิงเส้น ดังนั้นจึงสามารถเลือกใช้คุณสมบัติด้านอัตราการไหลแบบใดก็ได้ ตามความต้องการของแต่ละสถานการณ์การใช้งาน