การทดสอบวาล์วควบคุม – ใช้งานได้ดีหรือไม่

Thread Content

การทดสอบวาล์วควบคุม 1 วาล์วควบคุมเป็นหนึ่งในเครื่องมือวัดที่ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมปิโตรเคมี โดยจะถูกติดตั้งไว้บนท่อสำหรับการส่งผลิตภัณฑ์ต่างๆ วาล์วควบคุมจะตอบสนองต่อสัญญาณที่ได้รับจากภายนอก และเคลื่อนที่ของแกนวาล์วไปยังตำแหน่งที่เหมาะสมในอัตราส่วนที่สัมพันธ์กับสัญญาณดังกล่าว โดยการเปลี่ยนแปลงช่องว่างระหว่างตัววาล์วกับฐานวาล์ว เพื่อควบคุมปริมาณการไหลของของเหลว และด้วยวิธีนี้จึงสามารถควบคุมความดัน อุณหภูมิ และระดับของของเหลวในระบบได้ ตามมาตรฐานของสาธารณรัฐประชาชนจีน คือ “มาตรฐานการก่อสร้างและการตรวจรับงานด้านเครื่องมือวัดอัตโนมัติ GB50093-2002” ในหัวข้อ “การทดสอบเครื่องมือวัด” ข้อ 11.1.1 ระบุไว้ว่า “ก่อนที่จะติดตั้งและใช้งานเครื่องมือวัด จำเป็นต้องมีการตรวจสอบ ปรับเทียบ และทดสอบ เพื่อให้มั่นใจว่าเครื่องมือวัดนั้นเป็นไปตามข้อกำหนดในเอกสารการออกแบบ รวมถึงข้อกำหนดทางเทคนิคที่ระบุไว้ในเอกสารทางเทคนิคของผลิตภัณฑ์ด้วย” และในข้อ 11.1.8 ระบุว่า “เงื่อนไข รายการ และวิธีการปรับเทียบและทดสอบเครื่องมือวัด จะต้องเป็นไปตามข้อกำหนดในเอกสารทางเทคนิคของผลิตภัณฑ์ และข้อกำหนดในเอกสารการออกแบบด้วยเช่นกัน” คุณภาพของวาล์วควบคุมมีผลโดยตรงต่อการทดสอบเครื่องจักรและการผลิตให้สามารถดำเนินไปได้อย่างราบรื่น ดังนั้น การตรวจสอบวาล์วควบคุมจึงเป็นวิธีสำคัญในการประเมินคุณสมบัติของมัน บางครั้งเนื่องจากพารามิเตอร์ที่ไม่ชัดเจนหรือมาตรฐานที่แตกต่างกัน จึงทำให้ได้ผลการตรวจสอบที่แตกต่างกันออกไป ขั้นตอน วิธีการ และเนื้อหาของการตรวจสอบควรเป็นไปตามข้อกำหนดในมาตรฐานที่เกี่ยวข้อง ส่วนรายการที่ไม่ได้ระบุไว้ในมาตรฐานนั้น ก็ควรมีการพิจารณาเพิ่มเติมตามประเภทของวาล์วแต่ละชนิดด้วย 2 การเปรียบเทียบมาตรฐานและข้อกำหนดในประเทศกับต่างประเทศสำหรับรายการการตรวจสอบ เนื่องจากการนำเข้าอุปกรณ์และเทคโนโลยีต่างๆ เข้ามาอย่างรวดเร็ว ทำให้ค่าพารามิเตอร์ทางเทคนิคที่ใช้กันอยู่ในประเทศบางครั้งก็อาจสร้างความสับสนได้เมื่อเทียบกับค่าพารามิเตอร์ในต่างประเทศ ในข้อกำหนดมีการระบุรายการที่ต้องตรวจสอบสำหรับวาล์วควบคุม ซึ่งรวมถึงการทดสอบแรงดันของตัววาล์ว การทดสอบความแน่นหนาของชิ้นส่วนที่ใช้ปิดผนึกวาล์ว การตรวจหาการรั่วไหลของส่วนที่เป็นแผ่นฟิล์ม (กระบอกสูบ) รวมถึงการตรวจสอบระยะการเคลื่อนที่และเวลาในการเคลื่อนที่เต็มระยะด้วย 2.1 การทดสอบความแข็งแรงของตัววาล์ว การทดสอบนี้มีจุดประสงค์เพื่อตรวจสอบว่าตัววาล์วสามารถทนต่อแรงดันได้หรือไม่ ซึ่งรวมถึงการตรวจสอบว่าตัววาล์วมีรอยรั่วหรือไม่ ส่วนที่เชื่อมต่อกันทางกลนั้นแน่นหนาหรือไม่ และมีการบิดเบี้ยวหรือไม่ด้วย การทดสอบดำเนินการโดยหน่วยงานที่มีความเชี่ยวชาญ โดยใช้อุปกรณ์พิเศษ สื่อที่ใช้ในการทดสอบคือน้ำสะอาด โดยจะเพิ่มแรงดันให้สูงขึ้นถึง 1.5 เท่าของแรงดันมาตรฐาน ภายใต้เงื่อนไขที่วาล์วเปิดอยู่เต็มที่ หากไม่มีการรั่วไหลเกิดขึ้นภายในเวลาที่กำหนด ก็ถือว่าผ่านการทดสอบ 2.2 การทดสอบความแน่นหนาของชิ้นส่วนปิดกั้นวาล์ว การทดสอบนี้ทำขึ้นเพื่อตรวจสอบความแน่นหนาระหว่างชิ้นส่วนปิดกั้นวาล์วกับส่วนที่ใช้ในการควบคุมการไหลของของเหลว รูปแบบโครงสร้างของวาล์วควบคุมจะเป็นตัวกำหนดระดับการอุดกันระหว่างชิ้นส่วนภายในวาล์วกับที่นั่งของวาล์ว การตรวจสอบการรั่วซึมคือการตรวจสอบปริมาณการรั่วของชิ้นส่วนที่ใช้ปิดกั้นแรงดันในขณะที่วาล์วถูกปิดสนิท กล่าวคือ การทดสอบภายใต้เงื่อนไขที่กำหนด โดยให้ของเหลวไหลผ่านวาล์วที่อยู่ในสภาพปิดสนิท เพื่อวัดปริมาณการรั่วซึม ； สื่อที่ใช้จะถูกเลือกตามขั้นตอนการทดลอง โดยปกติจะใช้น้ำสะอาด ส่วนวาล์วปิด-เปิดจะใช้อากาศ ตารางที่ 1 ตารางแสดงค่าแรงดันทดสอบความแข็งแรงของวาล์วที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในประเทศและต่างประเทศ
| ประเทศ | หน่วยงาน | แรงดันมาตรฐาน (MPa) | แรงดันทดสอบ (MPa) | เวลาทดสอบ (นาที) | แรงดันมาตรฐาน (MPa) | แรงดันทดสอบ (MPa) | เวลาทดสอบ (นาที) |
| --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- |
| PG1.6 | 2.5 | 3150 | 210 | PG4.0 | 6.0 | 3300 | 510 |
| PG6.4 | 10 | 3600 | 1010 | | | | |

เพื่อจะคำนวณปริมาณการรั่วไหลของวาล์วควบคุมได้อย่างถูกต้อง จำเป็นต้องทราบค่าสัมประสิทธิ์การไหล รวมถึงความแตกต่างในการนิยามและการแสดงค่าดังกล่าวในประเทศและต่างประเทศ ตลอดจนความสัมพันธ์ระหว่างค่าเหล่านั้นด้วย. สัญลักษณ์ของค่าสัมประสิทธิ์การไหลของวาล์วควบคุมในประเทศไทยคือ C และ Kv โดย C ใช้เพื่อแสดงค่าการไหลในระบบหน่วยวัดทางวิศวกรรม (MKS) ส่วน Kv ใช้เพื่อแสดงค่าการไหลในระบบหน่วยวัดสากล (SI) โดยค่าเหล่านี้จะถูกกำหนดขึ้นภายใต้สมมติฐานที่วาล์วควบคุมเปิดอยู่เต็มที่ โดย C หมายถึงปริมาตรน้ำที่ไหลผ่านวาล์วควบคุมในเวลา 1 ชั่วโมง ภายใต้ความดัน 1 kg/cm2 สำหรับน้ำที่มีอุณหภูมิ 5–40 องศาเซลเซียส Kv — ปริมาตรของน้ำที่มีอุณหภูมิ 5–40°C ซึ่งไหลผ่านวาล์วควบคุมในแรงดัน 105 Pa ภายในเวลา 1 ชั่วโมง โดยมีหน่วยเป็น m3 ในต่างประเทศมักใช้หน่วยวัดแบบอังกฤษ โดยใช้สัญลักษณ์ว่า Cv โดยยังคงเป็นกรณีที่วาล์วเปิดเต็มที่เช่นเดิม: Cv คือจำนวนแกลลอนสหรัฐฯ ที่ไหลผ่านวาล์วควบคุมต่อนาที สำหรับน้ำที่มีอุณหภูมิ 60°F (15.61°C) ภายใต้ความดัน 1 lb/in2 (7 kPa) ความสัมพันธ์ระหว่างทั้งสามตัวนี้คือ: Cv=1.17C และ Kv=1.01C นอกจากนี้ บริษัท Fisher ยังใช้ Cg และ Cs เพื่อแสดงค่าสัมประสิทธิ์การไหลของก๊าซและไอน้ำตามลำดับ เปรียบเทียบระดับการรั่วไหลของวาล์วควบคุมตามมาตรฐานของบริษัทปิโตรเคมี SH3521-1999 กับมาตรฐาน ANSI B16.104-1976 ของสหรัฐอเมริกา ดังนี้: ตารางที่ 2 เปรียบเทียบระดับการรั่วไหลของวาล์วควบคุม ระดับการรั่วไหล สื่อที่ใช้ในการทดสอบ ขั้นตอนการทดสอบ ปริมาณการรั่วไหลสูงสุดที่บริเวณฐานวาล์ว (L/h) SH3521-1999 ANSI B16.104 SH3521-1999 ANSI B16.104 SH3521-1999 ANSI B16.104 Ⅱ น้ำหรือก๊าซ น้ำหรืออากาศ AA 0.5% C 0.5% Cv Ⅲ น้ำหรือก๊าซ น้ำหรืออากาศ BA 0.1% C 0.1% Cv Ⅳ น้ำหรือก๊าซ น้ำหรืออากาศ AA 0.01% C 0.0% Cv Ⅴ น้ำ BB 1.8×10^-7×D×ΔP (D คือเส้นผ่านศูนย์กลางของฐานวาล์ว หน่วย mm, ΔP คือความแตกต่างของความดันด้านหน้าและด้านหลัง หน่วย kPa) 5×10^12 m³/นาที Ⅵ ก๊าซ อากาศหรือไนโตรเจน AC ดูตารางด้านล่าง โดยที่ C และ Cv คำนวณจาก “ความจุที่กำหนด” ซึ่งแตกต่างจากค่าสัมประสิทธิ์การไหลและความสามารถในการไหลที่กล่าวมาก่อนหน้านี้ โดยค่านี้หมายถึงปริมาณการไหลเมื่อวาล์วเปิดเต็มที่ ภายใต้ความแตกต่างของความดันด้านหน้าและด้านหลังที่กำหนด โดยปริมาณการไหลนี้ไม่ได้เพิ่มขึ้นตามความแตกต่างของความดันโดยตรง สูตรคำนวณปริมาณการรั่วไหลของวาล์วควบคุมที่ได้รับการปรับให้เรียบง่ายขึ้นมีดังนี้:
(1) เมื่อสารที่ใช้ในการทดสอบเป็นน้ำอุณหภูมิห้อง จะมีสูตรว่า Q = Cv × (∆p)¹/² × 1.4245 × อัตราการรั่วไหลที่อนุญาตได้
(2) เมื่อสารที่ใช้ในการทดสอบเป็นอากาศ หาก ∆P ≥ P₁/₂ จะมีสูตรว่า Q = Cv × P₁ × 2.424456 × อัตราการรั่วไหลที่อนุญาตได้ แต่ถ้า ∆P < P₁/₂ จะมีสูตรว่า Q = Cv × ∆P × (P₁ + P₂)¹/² × 2.79445 × อัตราการรั่วไหลที่อนุญาตได้
(3) เมื่อสารที่ใช้ในการทดสอบเป็นไนโตรเจน หาก ∆P ≥ P₁/₂ จะมีสูตรว่า Q = Cv × P₁ × 2.446166 × อัตราการรั่วไหลที่อนุญาตได้