ปัจจัยที่ส่งผลต่อการทำงานอย่างปลอดภัยของวาล์วควบคุม และแนวทางแก้ไข

Thread Content

ปัจจัยที่ส่งผลต่อการทำงานอย่างปลอดภัยของวาล์วควบคุม และแนวทางแก้ไข ในระบบควบคุมอุตสาหกรรมเคมีที่มีระดับอัตโนมัติสูง วาล์วควบคุมทำหน้าที่เป็นอุปกรณ์ปฏิบัติการสุดท้ายของระบบควบคุมอัตโนมัติ โดยรับสัญญาณควบคุมเพื่อใช้ในการควบคุมกระบวนการผลิตในอุตสาหกรรมเคมี ความไวในการตอบสนองของมันมีความเกี่ยวข้องโดยตรงกับคุณภาพของระบบควบคุม จากการสำรวจในสถานที่จริง พบว่าปัญหาประมาณ 70% เกิดจากวาล์วควบคุม ดังนั้น ในการบำรุงรักษาประจำวัน จึงจำเป็นต้องสรุปและวิเคราะห์ปัจจัยที่ส่งผลต่อการทำงานอย่างปลอดภัยของวาล์วควบคุม รวมถึงแนวทางแก้ไขด้วย ปัญหาที่พบบ่อยของวาล์วควบคุมก็คือการอุดตัน โดยปัญหานี้มักเกิดขึ้นในระบบที่เพิ่งเริ่มใช้งาน หรือในช่วงแรกๆ หลังจากการซ่อมแซมระบบ สาเหตุมาจากเศษโลหะ สนิม ฯลฯ ที่อยู่ภายในท่อ ซึ่งไปอุดตันที่ช่องควบคุมการไหลของของเหลว ทำให้ของเหลวไม่สามารถไหลผ่านได้อย่างราบรื่น นอกจากนี้ การซ่อมแซมวาล์วควบคุมโดยการใช้วัสดุอุดรอยรั่วที่แน่นเกินไป ก็อาจทำให้เกิดแรงเสียดทานเพิ่มขึ้น ส่งผลให้สัญญาณขนาดเล็กไม่สามารถทำงานได้ ในขณะที่สัญญาณขนาดใหญ่กลับทำงานมากเกินไป การจัดการข้อขัดข้อง: สามารถเปิด/ปิดท่อรองหรือวาล์วควบคุมได้อย่างรวดเร็ว เพื่อให้สิ่งสกปรกถูกลำเลียงออกไปโดยตัวกลางผ่านทางท่อรองหรือวาล์วควบคุม อีกวิธีหนึ่งคือใช้คีมจับแกนวาล์วไว้ จากนั้นสร้างแรงดันสัญญาณเข้าไป แล้วหมุนแกนวาล์วไปมา เพื่อให้ส่วนที่เป็นตัววาล์วสามารถผ่านจุดที่ติดอยู่ไปได้ หากทำไม่ได้ ให้เพิ่มแรงดันของแหล่งอากาศเพื่อเพิ่มกำลังขับเคลื่อน แล้วขยับขึ้นลงซ้ำๆ สักหลายครั้ง ปัญหาก็จะได้รับการแก้ไข หากยังไม่มีการดำเนินการใดๆ ก็จำเป็นต้องทำการถอดชิ้นส่วนออก 2. การรั่วไหล 2.1 การรั่วไหลภายในวาล์ว โดยมีสาเหตุมาจากความยาวของแกนวาล์วที่ไม่เหมาะสม สำหรับวาล์วแบบที่เปิดด้วยแรงดันอากาศ หากแกนวาล์วมีความยาวมากเกินไป ระยะห่างระหว่างแกนวาล์วกับส่วนที่ใช้ปิดวาล์วก็จะไม่เพียงพอ ส่งผลให้เกิดช่องว่างระหว่างชิ้นส่วนของวาล์ว ทำให้ไม่สามารถปิดวาล์วได้อย่างสนิท และเกิดการรั่วไหลขึ้น ในทำนองเดียวกัน แกนวาล์วปิดอัตโนมัติมีความยาวสั้นเกินไป ทำให้เกิดช่องว่างระหว่างแกนวาล์วกับที่นั่งวาล์ว ทั้งสองส่วนจึงไม่สัมผัสกันอย่างเต็มที่ ส่งผลให้วาล์วปิดไม่สนิทและเกิดการรั่วซึมภายใน วิธีแก้ไข: ควรย่น (หรือยืด) ก้านวาล์วควบคุมให้มีความยาวที่เหมาะสม เพื่อป้องกันไม่ให้เกิดการรั่วซึมภายใน 2.2 การรั่วไหลของวัสดุอุดรอยรั่ว เมื่อนำวัสดุอุดรอยรั่วมาใส่ไว้ในช่องอุดรอยรั่วแล้ว ก็จะมีแรงกดในแนวตั้งเกิดขึ้นกับวัสดุดังกล่าวจากส่วนที่ใช้กดวัสดุนั้นไว้ เนื่องจากคุณสมบัติแบบพลาสติกของวัสดุที่ใช้เติม จึงทำให้เกิดแรงในแนวรัศมี และทำให้วัสดุนี้สัมผัสกับแกนวาล์วอย่างใกล้ชิด แต่การสัมผัสนี้ไม่ได้เกิดขึ้นอย่างสม่ำเสมอนัก บางจุดสัมผัสกันหลวม บางจุดสัมผัสกันแน่น และบางจุดก็ไม่ได้สัมผัสกันเลย ในระหว่างการใช้งานของวาล์วควบคุม จะมีการเคลื่อนที่สัมพัทธ์กันระหว่างแกนวาล์วกับวัสดุอุดรอยรั่ว การเคลื่อนที่นี้เรียกว่าการเคลื่อนที่ในแนวแกน ในระหว่างการใช้งาน ภายใต้อิทธิพลของอุณหภูมิสูง ความดันสูง และสื่อกลางไหลที่มีความซึมผ่านได้ดี บริเวณตัวเติมวัสดุกันรั่วของวาล์วควบคุมก็เป็นส่วนที่เกิดการรั่วไหลบ่อยครั้งเช่นกัน สาเหตุหลักที่ทำให้เกิดการรั่วไหลของวัสดุบรรจุนั้นคือการรั่วไหลที่บริเวณรอยต่อ สำหรับวัสดุบรรจุชนิดผ้ายังมีปัญหาการซึมออกมาอีกด้วย (คือ ของเหลวภายใต้แรงดันจะซึมออกมาผ่านช่องว่างเล็กๆ ระหว่างเส้นใยของวัสดุบรรจุ) การรั่วไหลที่บริเวณรอยต่อระหว่างแกนวาล์วกับวัสดุอุดรอยรั่ว เกิดจากแรงกดที่ใช้อุดรอยรั่วค่อยๆ ลดลง หรือเนื่องจากวัสดุอุดรอยรั่วเสื่อมสภาพไปตามกาลเวลา ในกรณีนี้ สารที่อยู่ภายใต้แรงดันจะรั่วไหลออกมาตามช่องว่างระหว่างวัสดุอุดรอยรั่วกับแกนวาล์ว วิธีแก้ไข: เพื่อให้สามารถบรรจุวัสดุป้องกันเข้าไปได้ง่ายขึ้น ควรทำมุมโค้งที่ด้านบนของช่องบรรจุวัสดุป้องกัน และวางแหวนโลหะที่มีความทนทานต่อการสึกกร่อนและมีช่องว่างเล็กๆ ไว้ที่ด้านล่างของช่องบรรจุวัสดุป้องกัน (พื้นผิวที่สัมผัสกับวัสดุป้องกันไม่ควรเป็นพื้นผิวเอียง) เพื่อป้องกันไม่ให้วัสดุป้องกันถูกแรงดันของสารที่อยู่ภายในดันออกมาข้างนอก พื้นผิวโลหะของส่วนต่างๆ ในซีลและบริเวณที่สัมผัสกับซีล จำเป็นต้องได้รับการขัดเงาให้เรียบเนียน เพื่อเพิ่มคุณภาพของพื้นผิวและลดการสึกหรอของซีล วัสดุบรรจุที่ใช้คือกราไฟต์แบบยืดหยุ่น เนื่องจากมีคุณสมบัติเป็นฉนวนก๊าซได้ดี แรงเสียดทานต่ำ หลังจากการใช้งานเป็นเวลานานก็แทบไม่มีการเปลี่ยนแปลง สึกหรอหรือเสื่อมสภาพน้อย การซ่อมแซมทำได้ง่าย เมื่อขันสลักเกลียวฝาครอบใหม่ แรงเสียดทานก็จะไม่เปลี่ยนแปลง นอกจากนี้ยังมีความทนทานต่อแรงดันและความร้อนดี ไม่ถูกกัดกร่อนโดยสารภายใน และไม่ก่อให้เกิดการกัดกร่อนหรือสนิมกับโลหะที่สัมผัสอยู่ภายในตัวบรรจุ วิธีนี้ช่วยปกป้องการอุดกันของชิ้นส่วนปิดผนึกที่บริเวณลูกบิดวาล์วได้อย่างมีประสิทธิภาพ ทำให้การปิดผนึกมีความน่าเชื่อถือและยั่งยืนตลอดระยะเวลาการใช้งาน 2.3 การเสียรูปและการรั่วไหลของแกนวาล์วและที่นั่งวาล์ว สาเหตุหลักของการรั่วไหลของแกนวาล์วและที่นั่งวาล์วคือข้อบกพร่องจากการหล่อหรือการสำหรับเหล็กในระหว่างกระบวนการผลิตวาล์ว ซึ่งอาจทำให้เกิดการกัดกร่อนได้มากขึ้น นอกจากนี้ การที่สารกัดกร่อนไหลผ่านเข้ามา หรือแรงพัดของของไหลก็อาจทำให้วาล์วควบคุมรั่วได้เช่นกัน การกัดกร่อนเกิดขึ้นในรูปแบบของการกัดเซาะหรือการกัดกร่อนจากฟองอากาศเป็นหลัก เมื่อสารกัดกร่อนไหลผ่านวาล์วควบคุม จะเกิดการกัดกร่อนและแรงกระแทกต่อวัสดุของแกนวาล์วและที่นั่งวาล์ว ทำให้แกนวาล์วและที่นั่งวาล์วมีรูปร่างเป็นวงรีหรือรูปทรงอื่นๆ เมื่อเวลาผ่านไป จะทำให้แกนวาล์วและที่นั่งวาล์วไม่เข้ากัน มีช่องว่าง และไม่สามารถปิดสนิทได้จนเกิดการรั่วไหล วิธีแก้ไข: สิ่งสำคัญคือต้องควบคุมการเลือกวัสดุและคุณภาพของวาล์วคอร์และวาล์วซีทให้ดี ควรเลือกใช้วัสดุที่ทนต่อการกัดกร่อน และต้องกำจัดผลิตภัณฑ์ที่มีตำหนิ เช่น จุดด่างดำ หรือรอยทรายออกไปโดยเด็ดขาด หากการบิดเบี้ยวของแกนวาล์วและที่นั่งวาล์วไม่รุนแรงนัก สามารถใช้กระดาษทรายละเอียดขัดเพื่อลบรอยออก และเพิ่มความเรียบเนียนของพื้นผิวการปิดผนึก เพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพการปิดผนึกได้ หากได้รับความเสียหายอย่างรุนแรง ควรเปลี่ยนวาล์วใหม่ทันที 3. การสั่นคลอน เกิดจากความแข็งของสปริงในวาล์วควบคุมที่ไม่เพียงพอ ทำให้สัญญาณที่วาล์วควบคุมส่งออกมาไม่สม่ำเสมอ และมีการเปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็ว ซึ่งก่อให้เกิดการสั่นคลอนของวาล์วควบคุมได้ นอกจากนี้ยังมีการกล่าวว่า ความถี่ในการเปิด-ปิดวาล์วเท่ากับความถี่ของระบบ หรือท่อและฐานเกิดการสั่นสะเทือนอย่างรุนแรง ทำให้วาล์วควบคุมเกิดการสั่นตามไปด้วย การเลือกชนิดของวาล์วที่ไม่เหมาะสม ทำให้วาล์วทำงานในโหมดการเปิดที่น้อย ส่งผลให้เกิดการเปลี่ยนแปลงอย่างรุนแรงในด้านแรงต้านการไหล ความเร็วของกระแส และความดัน เมื่อค่าเหล่านี้เกินกว่าความสามารถในการรับแรงของวาล์ว ก็จะทำให้ความเสถียรลดลง และในกรณีที่รุนแรงอาจเกิดการสั่นสะเทือนได้ มาตรการแก้ไข: เนื่องจากสาเหตุของการเกิดการสั่นนั้นมีหลายประการ ดังนั้นจึงต้องพิจารณาเป็นกรณีไป สำหรับการสั่นสะเทือนที่มีความรุนแรงน้อย สามารถเพิ่มความแข็งแรงของโครงสร้างเพื่อขจัดปัญหานี้ได้ หากเลือกใช้สปริงที่มีความแข็งสูง ให้เปลี่ยนมาใช้โครงสร้างที่ใช้พิสโตนแทน การสั่นสะเทือนอย่างรุนแรงของท่อและฐาน จะถูกขจัดไปได้โดยการเพิ่มอุปกรณ์รองรับเพื่อลดผลกระทบจากการสั่นสะเทือน ； ความถี่ในการเลือกวาล์วต้องเท่ากับความถี่ของระบบ จากนั้นจึงเปลี่ยนเป็นวาล์วที่มีโครงสร้างต่างออกไป ； ปัญหาการสั่นคลอนที่เกิดจากการใช้วาล์วในโหมดการทำงานที่มีมุมเปิดน้อยนั้น เกิดจากการเลือกค่าความสามารถในการไหลของวาล์วที่ไม่เหมาะสม โดยมีการเลือกค่า C ที่สูงเกินไป ดังนั้นจึงจำเป็นต้องเลือกค่าความสามารถในการไหลของวาล์วที่ต่ำลง หรือใช้ระบบควบคุมแบบหลายขั้นตอน หรือใช้วาล์วแบบแม่-ลูก เพื่อแก้ไขปัญหาดังกล่าว 4. ความผิดปกติของตัวกำหนดตำแหน่งวาล์ว
4.1 ตัวกำหนดตำแหน่งแบบธรรมดา
ตัวกำหนดตำแหน่งแบบธรรมดานั้นทำงานโดยอาศัยหลักการถ่วงดุลแรงแบบกลไก หรือที่เรียกว่าเทคโนโลยีโนซเซิล-แบร์ริเออร์ โดยมีความผิดปกติที่พบบ่อยดังนี้:
1) เนื่องจากทำงานโดยอาศัยหลักการถ่วงดุลแรงแบบกลไก จึงมีชิ้นส่วนที่เคลื่อนที่ได้หลายส่วน ซึ่งทำให้ได้รับผลกระทบจากอุณหภูมิและแรงสั่นสะเทือนได้ง่าย ส่งผลให้วาล์วควบคุมการไหลเกิดการเปลี่ยนแปลง ； 2) การใช้เทคโนโลยีแผ่นกั้นหัวฉีด ทำให้เกิดปัญหาได้ เนื่องจากช่องหัวฉีดมีขนาดเล็กมาก จึงอาจถูกฝุ่นหรืออากาศที่ไม่สะอาดไปอุดตันได้ ส่งผลให้อุปกรณ์ตั้งตำแหน่งไม่สามารถทำงานได้อย่างปกติ ； 3) โดยอาศัยหลักการของสมดุลแรง ค่าสัมประสิทธิ์ความยืดหยุ่นของสปริงจะเปลี่ยนแปลงไปในสภาพแวดล้อมที่รุนแรง ส่งผลให้วาล์วควบคุมมีพฤติกรรมที่ไม่เป็นเชิงเส้น และทำให้คุณภาพการควบคุมลดลง 4.2 ตัวกำหนดตำแหน่งอัจฉริยะ การเปรียบเทียบค่าที่กำหนดไว้กับค่าจริงของตัวกำหนดตำแหน่งอัจฉริยะนั้นทำโดยใช้สัญญาณไฟฟ้า ไม่ใช่การถ่วงดุลแรงอีกต่อไป ดังนั้นจึงสามารถขจัดข้อเสียของตัวกำหนดตำแหน่งแบบปกติที่มีปัญหาเรื่องการถ่วงดุลแรงได้ ； แต่เมื่อใช้ในสถานการณ์ฉุกเฉิน เช่น วาล์วหยุดการทำงานฉุกเฉิน หรือวาล์วระบายอากาศฉุกเฉิน เป็นต้น วาล์วเหล่านี้จำเป็นต้องอยู่ในตำแหน่งที่แน่นอน โดยจะทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพก็ต่อเมื่อเกิดสถานการณ์ฉุกเฉินขึ้นเท่านั้น การอยู่นิ่งๆ ที่ตำแหน่งหนึ่งเป็นเวลานาน อาจทำให้ตัวแปลงสัญญาณไฟฟ้าควบคุมไม่ได้ และก่อให้เกิดภาวะเสี่ยงที่สัญญาณขนาดเล็กจะไม่ทำงาน นอกจากนี้ ขณะทำงานในสถานที่จริง ค่าความต้านทานของโพเทนชิโอเมตเตอร์สำหรับตรวจจับตำแหน่งอาจเปลี่ยนแปลงได้ ซึ่งส่งผลให้สัญญาณที่มีกำลังต่ำไม่สามารถทำงานได้ ในขณะที่สัญญาณที่มีกำลังสูงจะทำงานได้อย่างเต็มที่ ดังนั้น เพื่อให้มั่นใจถึงความน่าเชื่อถือและความสามารถในการใช้งานของตัวระบุตำแหน่งอัจฉริยะเหล่านี้ จึงจำเป็นต้องมีการทดสอบพวกมันอย่างสม่ำเสมอ 5. บทสรุป จากการวิเคราะห์สาเหตุของความผิดปกติของวาล์วควบคุม และการนำมาตรการแก้ไขและปรับปรุงที่เหมาะสมมาใช้ จะช่วย**เพิ่มอัตราการใช้งานของวาล์วควบคุม ลดอัตราการเกิดความผิดพลาดของเครื่องมือวัด ซึ่งมีบทบาทสำคัญต่อการเพิ่มประสิทธิภาพการผลิตและผลตอบแทนทางเศรษฐกิจของกระบวนการผลิต รวมถึงการลดการใช้พลังงาน นอกจากนี้ยังช่วยยกระดับคุณภาพของระบบควบคุมได้อย่างมีประสิทธิภาพ ส่งผลให้อุปกรณ์การผลิตสามารถทำงานได้อย่างต่อเนื่องเป็นเวลานาน