การทดสอบด้วยความดัน (Hydrostatic Testing) ของส่วนที่ต้องรองรับความดันในการทำงานเป็นสิ่งที่ต้องการตามมาตรฐาน ANSI B16.34 สำหรับการใช้งานแบบพิเศษบางครั้งต้องทำการทดสอบแบบไม่ทำลาย (Non-Destructive)
วาล์วควบคุมในอุตสาหกรรมกลั่นน้ำมัน (ตอนที่ 2) |
. |
ทวิช ชูเมือง |
. |
. |
* ความสมบูรณ์ของตัววาล์ว (Body Integrity) |
การทดสอบด้วยความดัน (Hydrostatic Testing) ของส่วนที่ต้องรองรับความดันในการทำงานเป็นสิ่งที่ต้องการตามมาตรฐาน ANSI B16.34 สำหรับการใช้งานแบบพิเศษบางครั้งต้องทำการทดสอบแบบไม่ทำลาย (Non-Destructive) |
. |
* การประกอบวาล์ว (Valve Assembly) |
ตัววาล์ว, หัวขับและส่วนประกอบที่เกี่ยวข้องจะถูกประกอบ, ปรับตั้ง, ทดสอบและจัดส่งเป็นชุดโดยผู้ผลิต การทดสอบอาจจะรวมไปถึง การทดสอบความดัน, ระบบปิดเปิด, การรั่วไหลหรือการปรับเทียบต่าง ๆ |
. |
* ป้ายชื่อ (Name Plate) |
วาล์วควบคุมควรจะต้องถูกจัดส่งพร้อมกับป้ายชื่อที่เป็น Stainless ที่ถูกยึดติดอย่างถาวร มีการพิมพ์ข้อมูลมาตรฐานของผู้ผลิตและชื่อ (Tag Number) และลำดับ (Item Number) |
. |
* หัวขับวาล์ว (Valve Actuator) |
หัวขับแบบ Pneumatic ที่ใช้กำลังอัดอากาศหรือก๊าซ เป็นชนิดที่นิยมใช้สำหรับการใช้งานควบคุมกระบวนการผลิตเกือบทั้งหมด การทำงานด้วยมอเตอร์ไฟฟ้าหรือ Electrohydraulic อาจจะถูกพิจารณานำไปใช้สำหรับการใช้งานพิเศษบางครั้งในกรณีที่แหล่งจ่ายกำลังอัดอากาศไม่พร้อมใช้งาน หัวขับแบบ Electrohydraulic อาจถูกนำมาใช้เมื่อต้องการแรงขับวาล์วสูง ๆ หัวขับจะถูกแบ่งประเภทได้เป็น 2 แบบใหญ่ดังนี้ |
. |
1. Direct Action เมื่อเพิ่มกำลังอัดอากาศจะดันก้านวาล์ว |
. |
หัวขับบางชนิดสามารถสามารถปรับได้ที่บริเวณใช้งาน สามารถถูกเปลี่ยนจาก Direct ไปเป็น Reverse โดยไม่ต้องมีการเพิ่มเติมชิ้นส่วนใด ๆ ผู้ผลิตเกือบทั้งหมดจะแสดงตารางที่ใช้ในการเลือกขนาดของหัวขับเมื่อเทียบกับขนาดของตัววาล์ว, ทิศทางการไหล, ชนิดของหัวขับ, ความดันตกคร่อม, ความฝืดของ Packing และกำลังอัดอากาศที่มีให้ใช้งาน |
. |
* หัวขับไดอะแฟรม (Diaphragm Actuator) |
หัวขับ Diaphragm แบบสปริงเป็นหัวขับแบบ Single-Acting เมื่อกำลังอัดอากาศถูกอัดเข้าไปต้านกับแรงสปริง ถ้ากำลังอัดอากาศหายไป แรงสปริงจะทำให้ก้านวาล์วเคลื่อนไปยังตำแหน่ง Failure ตัวอย่างหัวขับ Diaphragm แบบสปริงแสดงดังรูปที่ 10 |
. |
รูปที่ 10 Diaphragm Actuator |
. |
* หัวขับลูกสูบ (Piston Actuator) |
หัวขับลูกสูบถูกใช้สำหรับวาล์วควบคุมเมื่อต้องการแรงขับสูง ๆ หัวขับลูกสูบแบบ Single-Acting จะถูกจ่ายกำลังอัดอากาศที่ด้านหนึ่งของลูกสูบ เพื่อต่อต้านกับแรงสปริง ถ้ากำลังอัดอากาศหายไปแรงสปริงจะทำให้ก้านวาล์วเคลื่อนไปยังตำแหน่ง Failure |
. |
หัวขับลูกสูบแบบ Double-Acting จะเป็นการพิจารณาออกแบบให้มีกำลังขับมากกว่าหัวขับลูกสูบแบบ Single-Acting และสามารถถูกใช้งานควบคุมกับกรณีที่มีความดันตกคร่อมตัววาล์วสูง ๆ หัวขับลูกสูบแบบ Double-Acting จะถูกจ่ายกำลังอัดอากาศเข้าไปทั้งสองด้านของลูกสูบ |
. |
หัวขับลูกสูบแบบ Double-Acting ที่ไม่มีสปริงต้องการถังอัดอากาศจากภายนอกสำหรับระบบหยุดทำงานแบบฉุกเฉิน (Emergency Shut Down) เพื่อให้ได้ตำแหน่ง Failure ที่ต้องการ สปริงสามารถถูกเพิ่มเข้าไปในหัวขับลูกสูบแบบ Double-Acting เพื่อจัดเตรียม Air Failure ไปที่ตำแหน่งที่ต้องการดังรูปที่ 11 |
. |
รูปที่ 11 Double-Acting Spring Return Piston Actuator |
. |
หัวขับแบบ Pneumatic ที่เป็นเชิงเส้น ถูกใช้สำหรับวาล์วควบคุมแบบ Globe นอกจากนั้นยังสามารถนำไปใช้กับวาล์วควบคุมแบบหมุนตามแนวแกนโดยใช้เชื่อมต่อกับหัวขับแบบกำลังอัดอากาศในรูปแบบ Scotch York หรือแบบ Rack and Pinion โดยทั่วไปถูกใช้สำหรับงานควบคุมแบบปิด/เปิด (On/Off) แต่อาจจะนำมาใช้ในการควบคุมแบบปกติถ้าการควบคุมไม่วิกฤติถ้ามีการควบคุมแบบไม่แม่นยำ |
. |
* หัวขับ Electrohydraulic (Electrohydraulic Actuators) |
เป็นหัวขับอีกรูปแบบหนึ่งที่ขับด้วย Electrohydraulic ซึ่งใช้มอเตอร์ไฟฟ้าในการขับปั๊มและจ่ายความดันไฮโดรลิกไปยังลูกสูบ สำหรับการติดตั้งวาล์วหลายตัว แหล่งจ่ายความดันไฮโดรลิกอาจจะถูกจ่ายโดยปั๊มร่วมกัน ดังแสดงในรูปที่ 12 |
. |
รูปที่ 12 Electrohydraulic Actuators |
. |
* การเลือกหัวขับ (Actuator Selection) |
แนวทางในการเลือกหัวขับจะอยู่บนพื้นฐานการสมมุติฐานที่ว่า วาล์วควบคุมจะต้องทำงานได้ที่ความดันตกแตกต่างสูงสุดที่ตกคร่อมตัววาล์วที่กำหนดไว้ โดยทั่วไปสำหรับกรณีแย่ที่สุดจะใช้ค่าความดันแตกต่างสูงสุดเป็นที่ด้านขาออกของวาล์วควบคุมปล่อยออกสู่บรรยากาศ |
. |
การใช้สภาวะนี้ในการเลือกหัวขับเพื่อให้แน่ใจว่ามีกำลังเพียงพอสำหรับการทำงานที่สภาวะสูงสุด แต่สามารถส่งผลกระทบต่อขนาดของหัวขับโดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับวาล์วขนาดใหญ่ ๆ หัวขับควรจะมีขนาดที่สามารถใช้ได้กับค่ากำลังอัดอากาศต่ำสุดที่มีพร้อมให้ใช้งานได้ |
. |
ความเร็วของระยะชักที่ต้องการควรจะเป็นการตรวจสอบและถูกกำหนดสำหรับการใช้งานที่วิกฤติ ดังเช่น Anti-surge ของคอมเพรสเซอร์ หรือเมื่อความเร็วในการปิดควรจะถูกควบคุมในการป้องกัน Hydraulic Water Hammer |
. |
ตำแหน่งของวาล์วเมื่อผิดพลาด (Valve Failure Position) ควรจะต้องมีการวิเคราะห์อย่างระมัดระวังในกรณี เมื่อกำลังอัดอากาศหรือสัญญาณไฟฟ้าควบคุมหายไป โดยทั่วไปวาล์วควบคุมจะต้องอยู่ในตำแหน่งที่ปลอดภัย เมื่อกำลังอัดอากาศหรือสัญญาณไฟฟ้าควบคุมหายไป |
. |
การทำให้วาล์วควบคุมอยู่ในตำแหน่งที่ปลอดภัยเมื่อเกิดความผิดพลาด (Fail Safe) มีความเชื่อถือได้จะทำได้จากการติดตั้งสปริง ถ้าต้องมีการติดตั้งถังจ่ายกำลังอัดอากาศสำรองจะต้องมีขนาดใหญ่พอที่จะทำให้วาล์วสามารถปิดเปิดได้ 2 ครั้ง ความจุของถังควรจะเป็นไปตามมาตรฐาน ASME Code ความจุของถังควรจะถูกออกแบบพร้อมกับอุปกรณ์ที่จำเป็นต่าง ๆ เพื่อให้แน่ใจในการทำงานของวาล์วควบคุมและตำแหน่งของการผิดพลาด |
. |
ตัวของหัวขับจะต้องมีอัตราการทนความดันได้สูงสุดเท่ากับความดันอากาศสูงสุดที่จ่ายให้ ตัวกรองและตัวปรับความดันถ้ามีความต้องการ ควรจัดหาและติดตั้งที่ด้านขาเข้าหัวขับ |
. |
หัวขับควรจะต้องมีขนาดที่ตรงกับการควบคุมทั้งหมด, Shut Off และความต้องการด้านการรั่วไหล (Leakage Class) ความสามารถในการ Shut Off ควรจะต้องมีการสังเกตที่สภาวะของความดันแตกต่างสูงสุด |
. |
ในการปรับปรุงสมรรถนะของวาล์วควบคุมผลกระทบของการตอบสนองที่ความถี่ต่ำและ Deadband ที่มากเกินและ Hysteresis ควรจะต้องมีการแสดงไว้ ตัววาล์ว, หัวขับและ Positioner ควรจะต้องถูกประเมินให้เป็นส่วนหนึ่งของลูปควบคุมในการกำหนดสมรรถนะของการควบคุม |
. |
โดยทั่วไปวัสดุที่ใช้ทำหัวขับควรจะเป็นมาตรฐานของผู้ผลิต |
. |
* Valve Positioner |
Valve Positioner ควรจะถูกกำหนดให้สามารถใช้งานได้ทุกประเภท ยกเว้นการใช้งานแบบปิด/เปิด (On/Off) Valve Positioner จะเปรียบเทียบตำแหน่งก้านวาล์วกับสัญญาณควบคุมที่มาจากตัวควบคุม ถ้าก้านวาล์วอยู่ในตำแหน่งที่ไม่ถูกต้อง Valve Positioner จะทำการเพิ่มหรือลดกำลังอัดอากาศที่ไปยังหัวขับจนกระทั่งตำแหน่งของก้านวาล์วอยู่ในจุดที่ถูกต้อง |
. |
Valve Positioner ต้องสามารถทำรายการฟังก์ชันได้ดังต่อไปนี้ |
. |
Valve Positioner ควรจะถูกติดตั้งโดยใช้แผ่นโลหะหรือชุดติดตั้งที่ถูกจัดเตรียมมาโดยเฉพาะ Valve Positioner ควรจะถูกติดตั้งโดยผู้ผลิต พร้อมกับการเชื่อมต่อท่อ และควรจะมีเกจความดันทั้งด้านขาเข้าและขาออก |
. |
การ Bypass ควรจะถูกกำหนดเฉพาะกับ Valve Positioner ที่มีสัญญาณอินพุตมากกว่าหรือเท่ากับระยะเคลื่อนที่ของวาล์ว การ Bypass จะไม่ถูกนำมาใช้กับ Electropneumatic Positioner หรือ Pneumatic Actuator |
. |
Valve Positioner แบบดิจิตอลจะช่วยเสริมสมรรถนะของวาล์ว, เตรียมข้อมูลการวินิจฉัยความผิดพลาดและสนับสนุนโปรแกรมการวางแผนซ่อมบำรุง |
. |
* มือหมุน (Hand Wheel) |
มือหมุนควรจะมีการจัดเตรียมเฉพาะที่มีการร้องขอมาจากผู้ใช้งานหรือในสถานที่ไม่มีการติดตั้งวาล์ว Bypass มือหมุนชนิดที่นิยมจะเป็นแบบติดตั้งด้านข้าง (Side Mounted), สามารถล็อกได้ (Lockable), มีเกียร์หรือเกลียวจากการหมุน, เชื่อมต่อและทำงานผ่านคลัตช์ ดังรูปที่ 13 มือหมุนควรจะแสดงทิศทางการปิดหรือเปิดอย่างชัดเจนและถาวร |
. |
รูปที่ 13 มือหมุน |
. |
* สวิตช์และโซลินอยด์วาล์ว (Switch and Solenoid Valve) |
. |
รูปที่ 14 Limit Switches |
. |
โซลินอยด์วาล์วควรจะมีอัตราการทำงานอย่างต่อเนื่องพร้อมกับบรรจุอยู่ในวัสดุที่ทนอุณหภูมิ Class H และควรจะเหมาะสมกับการใช้งานในพื้นที่อันตราย ท่อระบายอากาศควรจะต้องติดตั้งชุดกันแมลงและมีทิศทางลงด้านล่าง โซลินอยด์วาล์วแบบ 3 ทางถูกนำมาใช้กับหัวขับแบบ Spring Return และแบบ Double-Acting |
. |
พร้อมกับ Positioner โซลินอยด์แบบ 4 ทางถูกใช้กับหัวขับแบบ Double-Acting ที่ไม่มี Spring Return และวาล์วปิดเปิดแบบ Double-Acting Spring Return โซลินอยด์ควรจะถูกกำหนดให้มีความต้องการด้านความดันตกคร่อมต่ำสุดในการทำงาน |
. |
โซลินอยด์ในระบบหยุดทำงานแบบฉุกเฉิน (Emergency Trip) ควรจะต้องถูกติดตั้งในด้านขาเข้าของหัวขับ ถ้าด้านระบายอากาศออกเป็นจุดวิกฤติ ค่า Cv ของโซลินอยด์วาล์วต้องเลือกให้เหมาะสม สำหรับโซลินอยด์แบบระบายออกอย่างรวดเร็ว (Quick Exhaust) อาจต้องใช้โซลินอยด์แบบ Pilot ถ้าความสามารถในการระบายของโซลินอยด์ไม่เพียงพอ |
. |
โซลินอยด์แบบไฟฟ้ากระแสตรงควรจะต้องมีการติดตั้ง Transient Voltage Suppressor หรือไดโอดต่อขนานกับคอยล์ สำหรับโซลินอยด์แบบไฟฟ้ากระแสสลับควรจะต้องมี Metal Oxide Varistor ติดตั้งกับคอยล์ |
. |
* Transducers |
Electropneumatic Transducer เป็นตัวเปลี่ยนสัญญาณไฟฟ้าเอาต์พุตจากตัวควบคุมอิเล็กทรอนิกส์ไปเป็นสัญญาณ Pneumatic ที่ถูกใช้ในการขับเคลื่อนวาล์วควบคุมแบบไดอะแฟรมหรือจัดเตรียมสัญญาณให้กับ Pneumatic Actuator การใช้ Transducer กับวาล์วควบคุมเป็นแนวทางปฏิบัติทั่วไป |
. |
* Booster Relays Booster Relays อาจจะถูกใช้ในการเพิ่มความเร็วในการทำงานของวาล์วควบคุม |
. |
การกำหนดบรรทัดฐาน (Specific Criteria) |
* วาล์วแบบ Globe |
วาล์วแบบ Globe นิยมใช้สำหรับการใช้งานที่มีการพิจารณาเกี่ยวกับความดันตกคร่อมสูง, การใช้งานในการไหลต่ำหรือเมื่อมีการ Cavitation, Flashing หรือมีเสียงดัง อย่างไรก็ตามวาล์วแบบหมุนตามแกน (Rotary) บางรูปแบบมีคุณลักษณะเป็นบอลหรือ Eccentric Rotary Plug มีความเหมาะสมกับการใช้งานเหล่านี้ |
. |
วาล์วแบบ Globe ที่มีการหล่อหน้าแปลนมากับตัววาล์วและสามารถใช้งานในขณะที่ต่ออยู่ในระบบเป็นที่นิยมใช้ วาล์วแบบแยกส่วน (Split Body) ไม่แนะนำให้ใช้ยกเว้นในการใช้งานแบบพิเศษ ดังเช่น HF Acid |
. |
วาล์วแบบ 3 ทางหรือ Angle อาจจะถูกพิจารณาเลือกใช้สำหรับการใช้งานแบบพิเศษ วาล์ว 3 ทางสามารถถูกใช้สำหรับการควบคุมสัดส่วนของการแยกทางไหล วาล์วแบบ Angle ควรจะถูกพิจารณาใช้สำหรับการใช้งานแบบ Coking เมื่อมีของแข็งถูกพาไปด้วย สำหรับการ Flashing ที่รุนแรงและเมื่อการออกแบบระบบท่อสามารถใช้ประโยชน์จากรูปแบบของตัววาล์ว |
. |
ขนาดของวาล์วแบบ Globe ที่ต่ำสุดที่แนะนำจะเป็น 1 นิ้ว เมื่อถูกติดตั้งในระบบท่อหรือใหญ่กว่า วาล์วที่ถูกติดตั้งในระบบท่อที่เล็กกว่า 1 นิ้วควรจะเท่ากับขนาดท่อ ขนาดวาล์วที่ไม่แนะนำให้ใช้จะเป็น 1 1/4, 2 1/2, 3 1/2 และ 5 นิ้ว |
. |
หน้าแปลนแบบแยกส่วนหรือรวมกับตัววาล์วเป็นที่ยอมรับได้, วาล์วที่การหล่อหน้าแปลนรวมกับตัววาล์วเป็นแบบที่ใช้โดยทั่วไป แต่แบบแยกหน้าแปลนก็มีให้เลือกใช้งาน |
. |
ตัววาล์วจะต้องมีทิศทางการไหลแสดงไว้อย่างชัดเจนและถาวร |
. |
* วาล์วแบบหมุนตามแกน (Rotary Style Valve) |
การพิจารณาด้านค่าใช้จ่ายและสภาวะกระบวนการผลิตที่แน่นอนอาจจะสนับสนุนให้ใช้วาล์วแบบหมุนตามแกน วาล์วแบบ Eccentric Disc ดังรูปที่ 15 ถูกแนะนำให้ใช้งานที่ต้องการ Tight Shut 0ff และในการไหลสูง ๆ ที่มีความดันตกคร่อมต่ำ |
. |
รูปที่ 15 Butterfly Valve |
. |
วาล์วแบบ Rotary Segmental Ball ควรจะถูกพิจารณาสำหรับการใช้งานที่มีความหนืดสูงและที่ต้องการ Flow Turn Down Ration สูง ๆ |
. |
Butterfly Valve แบบ Lug ดังแสดงในรูปที่ 16 อาจจะมีเกลียวหรือไม่มีเกลียวในรูสลัก วาล์วแบบ Wafer ควรจะมีจุดกึ่งกลางเพื่อให้มีความแน่นอนในการติดตั้งตัววาล์วและปะเก็น วาล์วแบบ Long Pattern มีสลักเกลียวที่ยาวโผล่ยื่นออกมาควรจะต้องมีการหุ้มฉนวนเพื่อป้องกันไฟ |
. |
รูปที่ 16 Lug Style Butterfly Valve |
. |
ข้อควรระวังควรจะให้ระยะห่างของ Butterfly Disc สำหรับท่อที่มีความหนาหรือมีการ Lined สามารถรบกวนการหมุนของ Butterfly Disc |
. |
แกนวาล์วทำจากวัสดุ Stainless สำหรับวาล์วที่เป็น Carbon หรือ Stainless ส่วนอื่น ๆ ของ Trim ควรจะเป็น Stainless หรือวัสดุที่ดีกว่า วัสดุของ Bearing ควรจะไม่เป็นสาเหตุของการถูกครูดของ Bearing หรือแกน |
. |
การติดตั้ง (Installation) |
* การเข้าถึงตัววาล์ว (Accessibility) |
วาล์วควบคุมทั้งหมดควรถูกติดตั้งในที่ ๆ สามารถเข้าไปซ่อมบำรุงหรือควบคุมมือหมุนได้สะดวก ถ้ามีการจัดเตรียม โดยทั่วไปควรจะอยู่ที่พื้น เมื่ออยู่ในตำแหน่งเหนือพื้น วาล์วควบคุมควรจะถูกติดตั้งในสถานที่เข้าถึงได้จากทางเดินถาวรพร้อมระยะช่องว่างที่เหมาะสมระหว่างตัววาล์วและการ Bypass ที่สามารถถอดหัวขับ, Bonnet และ Plug การติดตั้งที่นิยมจะเป็นแนวตั้ง |
. |
* ตำแหน่งการติดตั้ง (Location) |
ถ้ามีทางเลือกในตำแหน่งการติดตั้งวาล์วควบคุมควรจะพิจารณาการติดตั้งในตำแหน่งที่ใกล้กับอุปกรณ์ที่ต้องการควบคุม ซึ่งสามารถสังเกตหรืออ่านค่าได้ในการควบคุมด้วยมือ ในกรณีนี้ควรจะพิจารณาติดตั้งตัวแสดงค่าตัวแปรที่เห็นได้จากการควบคุมด้วยมือที่ตัววาล์วในระหว่างการ Bypass |
. |
วาล์วควบคุมที่ถูกใช้กับท่อเชื้อเพลิงไปยัง Fire Heater ควรจะถูกติดตั้งอยู่ในตำแหน่งด้านข้างห่างออกจากหัวเผา (Burner) หรือมีระยะห่างเพียงพอจาก Heater พร้อมกับวาล์วในรูปแบบวาล์ว Block และวาล์ว Bleed ซึ่งระบบท่อสามารถระบายเชื้อเพลิงออกและสามารถถอดวาล์วควบคุมออกได้ โดยไม่มีอันตรายจากการ Flashback ทางเลือกอีกทางหนึ่งเป็นการเดินท่อระบายออกไปยังระยะที่ปลอดภัยห่างจาก Heater |
. |
ความร้อนสูงสามารถเป็นสาเหตุให้เกิดความผิดพลาดถาวรของหัวขับหรือชิ้นส่วนที่อ่อนของ Positioner และส่วนประกอบไฟฟ้าหรืออิเล็กทรอนิกส์ วาล์วควบคุมไม่ควรถูกติดตั้งอยู่ในตำแหน่งที่มีความร้อนจากท่อหรืออุปกรณ์หรือไม่เกินกว่าจุดที่วาล์วจะทนได้ ควรมีการปรึกษากับผู้ผลิตถึงอุณหภูมิสิ่งแวดล้อมสูงสุดที่ทนได้ |
. |
เอกสารอ้างอิง |
[1] API RP 553, Refinery Control Valve |
สงวนลิขสิทธิ์ ตามพระราชบัญญัติลิขสิทธิ์ พ.ศ. 2539 www.thailandindustry.com
Copyright (C) 2009 www.thailandindustry.com All rights reserved.
ขอสงวนสิทธิ์ ข้อมูล เนื้อหา บทความ และรูปภาพ (ในส่วนที่ทำขึ้นเอง) ทั้งหมดที่ปรากฎอยู่ในเว็บไซต์ www.thailandindustry.com ห้ามมิให้บุคคลใด คัดลอก หรือ ทำสำเนา หรือ ดัดแปลง ข้อความหรือบทความใดๆ ของเว็บไซต์ หากผู้ใดละเมิด ไม่ว่าการลอกเลียน หรือนำส่วนหนึ่งส่วนใดของบทความนี้ไปใช้ ดัดแปลง โดยไม่ได้รับอนุญาตเป็นลายลักษณ์อักษร จะถูกดำเนินคดี ตามที่กฏหมายบัญญัติไว้สูงสุด