ทวิช ชูเมือง

วาล์วควบคุมเป็นอุปกรณ์ที่สำคัญอีกชนิดหนึ่งที่ใช้ในระบบควบคุมกระบวนการผลิตประเภทต่าง ๆ การเลือกวาล์วควบคุมที่เหมาะสมจะทำให้การควบคุมกระบวนการผลิตเป็นไปตามความต้องการ, มีอายุการใช้งานยาวนานและมีความปลอดภัยในการใช้งาน ในบทความนี้เป็นการแสดงคำแนะนำความต้องการสำหรับการเลือกใช้งานวาล์วควบคุมในอุตสาหกรรมกลั่นน้ำมัน      

โดยจะแสดงบรรทัดฐานในการเลือกใช้, การกำหนดรายละเอียดและการใช้งานวาล์วควบคุมที่ใช้หัวขับแบบลูกสูบ (Piston Actuator) และใช้หัวขับแบบไดอะเฟรม (Diaphragm Actuator) นอกจากนั้นยังกล่าวถึงข้อควรพิจารณาในการออกแบบวาล์วควบคุมและแสดงรายละเอียดเกี่ยวกับการคำนวณขนาดของวาล์ว, เสียง และการรั่วระยะสั้น ๆ (Fugitive Emission) รวมไปถึงการกำหนดชนิดของวาล์วควบคุมและหัวขับ (Actuator) ที่มีใช้งานกันทั่วไป

นอกจากนั้นยังมีข้อแนะนำสำหรับวาล์วควบคุมในการปิดแบบฉุกเฉิน (Emergency Block), วาล์วปล่อยออก (Vent Valve) และวาล์วปิดเปิดที่ตั้งใจสำหรับใช้แยกระบบในกรณีฉุกเฉินหรือระบบปล่อยออก และวาล์วพิเศษชนิดอื่น ๆ ที่มีใช้งานในอุตสาหกรรมกลั่นน้ำมัน

วาล์วควบคุม (Control Valve)
 วาล์วควบคุมดังแสดงในรูปที่ 1 ประกอบด้วยส่วนหลัก 2 ส่วนประกอบเข้าด้วยกันคือ
* ตัววาล์ว (Valve Body)
* หัวขับ (Actuator)

ตัววาล์วจะเป็นส่วนที่ต้องสัมผัสอยู่กับของไหลในกระบวนการผลิตตลอดเวลาจะประกอบไปด้วย
* ตัววาล์ว (Body)
* ชิ้นส่วนภายใน (Internal Trim)
* Bonnet

ส่วนประกอบย่อย ๆ เหล่านี้ต้องมีความเหมาะสมกับความดัน, อุณหภูมิ และความต้องการด้านการกัดกร่อนของระบบท่อที่วาล์วควบคุมติดตั้งอยู่

รูปที่ 1 วาล์วควบคุม (Control Valve)

หัวขับมีส่วนประกอบที่จะทำให้วาล์วควบคุมเคลื่อนที่เพื่อการตอบสนองต่อสัญญาณเอาต์พุตจากตัวควบคุม นอกจากนั้นแล้วหัวขับยังต้องถูกพัฒนาให้มีแรงขับเพียงพอเพื่อทำให้ชนะแรงเสียดทานภายในส่วนประกอบของตัววาล์วและในขณะเวลาเดียวกัน ยังต้องตอบสนองให้เพียงพอกับตำแหน่งของ Plug ในระหว่างการเปลี่ยนแปลงของกระบวนการผลิต

การออกแบบตัววาล์วให้เหมาะสมต่อสภาวะความดันจะแสดงอยู่ในมาตรฐาน ANSI ทั้งค่าความดันและวัสดุในการสร้างวาล์วควบคุม เพื่อทำให้วาล์วควบคุมมีความเหมาะสมหรือดีกว่าความต้องการจากระบบท่อหรือจากกระบวนการผลิต จุดเชื่อมต่อกับวาล์วควบคุมและอัตราการทนความดันอย่างต่ำสุดต้องเป็นไปตามความต้องการของระบบท่อ วัสดุของวาล์วควบคุมต้องมีความเหมาะสมกับสภาวะกระบวนการผลิตที่จะนำไปใช้งาน

วัสดุที่เป็น Nickel Alloy หรือ Stainless Steel ควรจะต้องถูกกำหนดให้นำไปใช้งานกับของไหลที่อุณหภูมิต่ำกว่า -20 องศาฟาห์เรนไฮต์ (๐F)สำหรับวัสดุที่มีความแข็งดังเช่น Chrome-Molybdenum ควรจะถูกนำไปใช้งานกับไอน้ำความดันสูง (High Pressure Steam), การใช้งานกับน้ำที่เป็นสภาวะ Flashing และน้ำที่จ่ายให้กับเครื่องกำเนิดไอน้ำที่มีความดันแตกต่างกัน 200 psig 

สำหรับงานที่เกี่ยวข้องกับสารกำมะถันหรือ Sour Service วัสดุที่ใช้ต้องมีความเหมาะสมกับความต้องการของมาตรฐาน NACE MR0175-90วัสดุภายในของวาล์วควบคุมควรจะเป็นมาตรฐานของผู้ผลิต ถ้าเป็นที่ยอมรับได้ Harded Trim อาจมีความต้องการสำหรับการนำไปใช้งานในบริเวณที่มีการกัดกร่อน (Corrosive), การกัดเซาะ (Erosive), Cavitation หรือ Flashing และที่มีความดันแตกต่างกันมากกว่า 200 psig    

จุดเชื่อมต่อแบบหน้าแปลนเป็นสิ่งที่ต้องการสำหรับวาล์วควบคุมในรูปแบบ Globe สำหรับจุดเชื่อมต่อแบบ Butt-Weld end เป็นที่ยอมรับได้สำหรับความดัน ANSI Class 900 หรือสูงกว่า สำหรับจุดเชื่อมต่อแบบเกลียวและ weld end ไม่แนะนำให้ใช้งานกับสารไฮโดรคาร์บอนและต้องได้รับความยินยอมจากเจ้าของงานก่อน

* หน้าแปลนที่รวมกับตัววาล์วควบคุม (Integral Flange) โดยการขึ้นรูปร่วมตัววาล์วด้วยการหล่อแบบ (Casting) หรือการหลอมละลาย (Forge) หรือการเชื่อมหน้าแปลนเข้ากับตัววาล์ว
* แบบแยกหน้าแปลนออกมาเป็น 2 ชิ้นทำการล็อกหรือยึดภายหลัง

วาล์วแบบไม่มีหน้าแปลนที่เป็นส่วนหนึ่งของตัววาล์ว โดยตัววาล์วจะยึดกับระบบท่อด้วยหน้าแปลนของระบบท่อด้วยน็อตยาว ๆ ซึ่งสามารถขยายตัวได้เมื่อโดนไฟไหม้และเป็นสาเหตุให้มีการรั่วไหลออกมาได้ จึงมีข้อแนะนำให้ติดตั้งฉนวนกันไฟหรือใช้ Bolt ที่เป็นแบบ High-tensile Strength

ความลึกบนร่องของผิวหน้าแปลนจะถูกจัดเตรียมไว้เพื่อให้เกิดการยึดแน่นกับปะเก็น (Gasket) ถ้าต้องการผิวหน้าแปลนแบบพิเศษจะต้องกำหนดในรายละเอียดความต้องการ มาตรฐานความลึกบนร่องของผิวหน้าแปลนจะอยู่ที่ 125-250 RMS ซึ่งจะเป็นค่าที่ยึดติดได้ดีกับปะเก็นทั่วไป

ระยะความห่างระหว่างหน้าแปลนของวาล์วควบคุมควรจะเป็นไปตามมาตรฐาน ANSI/ISA S75.03 สำหรับวาล์วควบคุมแบบไม่มีหน้าแปลนควรจะเป็นไปตามมาตรฐาน ANSI/ISA S75.04 สำหรับวาล์วควบคุมที่มีหน้าแปลนแยกออกมาควรจะเป็นไปตามมาตรฐาน ANSI/ISA S75.20 และ ISA S75.03 สำหรับ Butterfly Valve ควรจะเป็นไปตามมาตรฐาน API 609

ขนาดของตัววาล์วควรจะมีขนาดไม่น้อยกว่าขนาดท่อ 2 ขนาด วาล์วควบคุมขนาดเล็กต้องมีการตรวจสอบเพื่อให้แน่ใจว่าทนต่อแรงทางกลของระบบท่อได้ การคำนวณขนาดของวาล์วควรจะถูกตรวจสอบโดยผู้ผลิต      ซีลแบบเกลียวควรจะต้องมีการหลีกเลี่ยงถ้าเป็นไปได้ เพราะว่าการกัดกร่อนบ่อยครั้งทำให้การถอดเปลี่ยนยาก

Bonnets ควรจะเป็นแบบสลักเกลียว (Bolted) วัสดุที่ใช้ทำสลักเกลียวควรจะเป็นไปตามมาตรฐาน ASTM A193/194/320 และต้องมีความเหมาะสมกับตัววาล์วและ Bonnets ดังตัวอย่างต่อไปนี้

* สำหรับอุณหภูมิระหว่าง -50 และ 1,000 องศาฟาห์เรนไฮต์ สลักเกลียวควรเหมาะสมกับรายละเอียด ASTM A193 Grade B7
* สำหรับอุณหภูมิระหว่าง 1,000 และ 1,100 องศาฟาห์เรนไฮต์ สลักเกลียวควรเหมาะสมกับรายละเอียด ASTM A193 Grade B16

* สำหรับอุณหภูมิระหว่าง -50 และ -150 องศาฟาห์เรนไฮต์ สลักเกลียวควรเหมาะสมกับรายละเอียด ASTM A320 Grade B7
 สำหรับ Nuts ควรจะเป็น ASTM A194 Grade 2H เพื่อใช้งานกับสลักเกลียวทั้งหมดข้างบน    

*  สำหรับตัววาล์วที่เป็น Stainless Steel ต้องการสลักเกลียวที่เป็น Stainless Steel ส่วนวัสดุที่สูงขึ้นไปต้องการสลักเกลียวที่เป็น Stainless Steel 316 เป็นอย่างต่ำ

Bonnets ที่ขยายออกมา (Extended) ควรจะพิจารณาใช้สำหรับกระบวนการผลิตที่อุณหภูมิต่ำกว่า -32 องศาฟาห์เรนไฮต์ หรือสูงกว่าขีดจำกัดของวัสดุที่ใช้ทำ Packing

ปะเก็นสำหรับ Bonnets ควรจะเป็นแบบ 316 SST Spiral Wound พร้อมกับ Polytetrafloroethelene หรือ Graphite filter ปะเก็นหน้าเรียบที่ทำจาก PTFE สามารถยอมรับได้ถ้ามีความเหมาะสมกับสภาวะที่ใช้งาน ส่วนเสริมความแข็งแรงควรจะเป็น 316 SST หรือวัสดุที่เหมาะสมตามความต้องการ

ช่องของ Packing ควรจะอยู่ในตำแหน่งที่เข้าถึงได้ง่าย เพื่อความสะดวกในช่วงเวลาที่ต้องเข้าไปปรับตั้ง วัสดุที่ใช้ทำ Packing ควรจะเป็นดังนี้

* ยืดหยุ่นได้และเปลี่ยนรูปได้ง่าย
* ไม่มีปฏิกิริยาตอบโต้กับสารเคมี
* สามารถทนต่อการใช้งานที่สภาวะของกระบวนการ
* มีความต้านทานต่อการไหม้ไฟ
* มีแรงเสียดทานต่ำ
* ช่วยลดการรั่วระยะสั้น ๆ (Fugitive Emission) ที่ตรงกับความต้องการของข้อกำหนด

PTFE เป็นวัสดุที่ดีเลิศทางด้านไม่มีปฏิกิริยาตอบโต้กับสารเคมี, มีคุณลักษณะหล่อลื่นที่ดีและเป็นวัสดุชนิดหนึ่งที่มีความนิยมนำไปใช้ทำ Packing ของวาล์วควบคุม มันอาจจะถูกใช้ในรูปแบบ 

* Solid Molded
* Braided
* Turned Form (V-Ring)
* เป็นตัวหล่อลื่นสำหรับ Packing ที่ไม่มีสาร Asbestos

ข้อจำกัดทางด้านอุณหภูมิของช่อง Packing มาตรฐานที่ถูกสร้างขึ้นมาเป็นที่อุณหภูมิ 450 องศาฟาห์เรนไฮต์ ถ้าถูกใช้ให้เหมาะสมกับการรั่วระยะสั้น ๆ PTFE จะเป็นทางเลือกพร้อมกับ Carbon-filled PTFE หรือวัสดุที่คล้ายคลึงกันและเป็นแบบ Live Loaded แผ่น Graphite (Graphite laminated) หรือขึ้นรูปเป็นวงแหวน เป็นอีกวัสดุหนึ่งที่ไม่มีปฏิกิริยาตอบโต้กับสารเคมี ยกเว้นเมื่อนำไปใช้งานกับ Oxidizers ที่รุนแรง

Packing ชนิดนี้สามารถนำไปใช้กับอุณหภูมิที่มีค่าเข้าใกล้ 2,000 องศาฟาห์เรนไฮต์ ความยุ่งยากมากที่สุดสำหรับวัสดุชนิดนี้มาจากแรงเสียดทานสูง ซึ่งบางครั้งต้องการหัวขับที่มีขนาดใหญ่ขึ้น บางครั้งสมรรถนะการทำงานต้องเป็นที่ยอมรับได้เพราะว่ามีค่า Hysteresis และ Deadband เพิ่มขึ้นอย่างมาก      วัสดุที่เป็น Asbestos ไม่ควรมีการนำมาใช้งาน

Clean Air Act of 1990 หรือข้อกำหนดในภูมิภาคได้จัดทำข้อจำกัดในการแพร่กระจายสารที่เป็นอันตรายสู่บรรยากาศ สารเหล่านี้เป็นของเสียอันตรายที่ระเหยออกไปอย่างรวดเร็วถูกแสดงรายการใน NESHAP (National Emission Standard for Hazardous Air Pollutants)

การให้ความสำคัญบนข้อจำกัดการรั่วไหลของ Packing มีเพิ่มขึ้นอย่างมาก จึงเป็นผลลัพธ์ทำให้มีการพัฒนาวัสดุ Packing หรือวิธีการใหม่ จากผู้ผลิตแต่ละรายได้นำเสนอการออกแบบที่มีประสิทธิภาพและผู้ผลิตควรจะเป็นที่ปรึกษาสำหรับการใช้งานที่เฉพาะเจาะจง ดังเช่น Packing แบบ Live Loaded ดังแสดงในรูปที่ 2

รูปที่ 2 Live loaded

วัสดุ Kalrez เป็นวัสดุที่ไม่มีปฏิกิริยาตอบโต้กับสารเคมีและมีคุณสมบัติหล่อลื่นที่ดีและไม่ต้องการ Packing ในรูปแบบ Live Loaded มีรูปแบบให้เลือกในรูป V-Ring ข้อจำกัดทางด้านอุณหภูมิของช่อง Packing เป็น 700 องศาฟาห์เรนไฮต์

มาตรฐาน ANSI/FCI-70-2 ได้แสดงข้อกำหนดการรั่วไหลของ Plug กับ Seat ในแต่ละระดับ (Leakage Class) โดยทั่วไปวาล์วควบคุมควรจะมีการรั่วไหลไม่น้อยกว่า Class II สำหรับ Class IV ก็มีความเพียงพอต่อการใช้งานในเกือบทุกประเภท สำหรับ Class VI ควรจะถูกเลือกใช้เฉพาะการใช้งานที่ต้องการรั่วไหลต่ำที่สุดและต้องได้รับการยินยอมจากเจ้าของงาน

วาล์วแบบ Single-Seat แบบ Metal-to-Metal จะทำได้ที่ Class IV สำหรับ Class V Shut Off สามารถทำได้โดยการปรับปรุง Plug กับ Seat ให้มีศูนย์เดียวกันหรือการวางซ้อนของพื้นผิว Seat และ/หรือการเพิ่มแรงจากหัวขับ Seat แบบดีดกลับ (Resilient Seats) บนวาล์วแบบ Single-Seat สามารถทำได้ที่ Class VI Shut Off

อย่างไรก็ตามก่อนที่จะใส่วัสดุที่เลือกไว้ ควรจะต้องมีการค้นหาว่ามีความเหมาะสมกับของไหลในกระบวนการผลิต, ความดันและอุณหภูมิ นอกจากนั้นยังต้องเหมาะสมกับสภาวะกระบวนการปกติ, สภาวะการหยุดทำงาน (Shut Down) ควรจะถูกพิจารณา ในการเลือก Resilient Seats ไอน้ำที่ผ่านตัววาล์วสามารถทำให้เกิดความเสียหายหรือการสูญเสียตำแหน่งของ Resilient Seats ดังแสดงในรูปที่ 3

รูปที่ 3 Resilient Seats

คุณลักษณะของวาล์วควบคุม (Control Valve Characteristic)
คุณลักษณะการไหลของตัววาล์วควบคุมถูกกำหนดโดยหลักการออกแบบวาล์ว Trim คุณลักษณะประจำตัว 3 แบบจะเป็นดังนี้
* Quick Opening
* Linear
* Equal Percentage

รูปที่ 4 คุณลักษณะของวาล์วควบคุม (Control Valve Characteristic)

Positioner ของวาล์วควบคุมอาจใช้เป็นแบบ Mechanical Cam หรือการโปรแกรมที่ใช้จัดเตรียมคุณลักษณะแบบอื่น ๆ ได้      คุณลักษณะของวาล์วควบคุมที่ถูกติดตั้งไปแล้วบ่อยครั้งมีความแตกต่างอย่างมากจากคุณลักษณะประจำตัว ถ้าความดันตกคร่อมตัววาล์วควบคุมมีการเปลี่ยนแปลงกับการไหล

ด้วยผลลัพธ์นี้ Plug แบบ Equal Percentage จึงถูกเลือกใช้สำหรับการใช้งานในการควบคุมการไหลเพราะว่าการใช้งานเกือบทั้งหมดความดันตกคร่อมของระบบ (System Pressure Drop) ไม่ได้ตกคร่อมที่ตัววาล์วควบคุม สำหรับ Plug แบบ Linear โดยทั่วไปถูกเลือกใช้สำหรับการใช้งานที่ความดันตกคร่อมของระบบ เกือบทั้งหมด ตกคร่อมที่ตัววาล์วควบคุม

ชนิดวาล์วควบคุม (Control Valve Type)
ในปัจจุบันวาล์วควบคุมจะทำงานในรูปแบบใดแบบหนึ่งนั่นคือ
* การเคลื่อนที่ขึ้นลง (Sliding Stem) ดังแสดงในรูปที่ 5A
* การหมุนรอบแกน (Rotary) ดังแสดงในรูปที่ 5B

การเลือกวาล์วควบคุมสำหรับใช้งาน จะพิจารณาตัวแปรหลักให้เป็นไปตามความต้องการตามกระบวนการ ดังนี้
* สมรรถนะการควบคุม
* ความดันตกคร่อม
* อุณหภูมิ
* ย่านการควบคุม

รูปที่ 5A Sliding Stem                                    รูปที่ 5B Rotary

สมการสำหรับการคำนวณหาขนาดวาล์วจะใช้พื้นฐานจากมาตรฐาน ISA S75.01 การทดสอบความสามารถของวาล์วควบคุม ค่าที่ยอมรับได้สำหรับค่า Cv (Valve Flow Coefficient) ของการทดสอบวาล์วควบคุมเป็นที่ ?5 เปอร์เซ็นต์ของการเปิดสูงสุด ค่ายอมรับได้สำหรับการเปิดบางส่วนไม่ได้แสดงไว้ ข้อมูลของวาล์วควบคุมอยู่บนพื้นฐานของการทดสอบด้วยของไหลที่เป็นน้ำกับการจำกัดจำนวนชุดของขนาดของวาล์วควบคุม การคำนวณจะมีความแม่นยำต่ำในกรณีต่าง ๆ ดังนี้

* สำหรับของไหลที่มีความแตกต่างอย่างมากจากน้ำ
* สำหรับวาล์วควบคุมขนาดใหญ่และเล็กมาก
* สำหรับสภาวะที่แตกต่างจากสภาวะในห้องทดลอง

* ความหนืดของเหลว (Viscosity)
* ความดันไอ (Vapor Pressure: Pv) และความดันวิกฤติ (Critical Pressure: Pc) สำหรับของเหลว
* Specific Heat Ratio สำหรับก๊าซ
* ตัวแปรการอัดตัว (Compressibility) สำหรับก๊าซ

ส่วนหนึ่งของการเลือกวาล์ว ระบบโดยรวมที่วาล์วถูกติดตั้งอยู่ควรจะต้องมีการพิจารณา ตัวอย่างระบบที่รวมไปด้วย ปั๊ม (Pump) หรือคอมเพรสเซอร์ (Compressor) ซึ่งเป็นตัวจัดเตรียมพลังงานและอุปกรณ์ชนิดอื่นในโรงกลั่นน้ำมัน ดังเช่น

* ระบบท่อ (Piping System)
* ตัวแลกเปลี่ยนความร้อน (Heat Exchange) 
* เตาเผา (Furnaces)
* วาล์วควบคุมด้วยมือ (Manual Valve)

ซึ่งอุปกรณ์ต่าง ๆ เหล่านี้เป็นความต้านทานการไหล ความดันแตกต่างระหว่าง Pump Head Curve และ System Pressure Drop Curve เป็นความดันทั้งหมดที่มีไว้สำหรับวาล์วควบคุม ถ้าวาล์วควบคุมไม่ได้ถูกใช้ในระบบ การไหลโดยปกติเป็นอัตราที่แสดงโดยจุดตัดกันของเส้นโค้งทั้งสอง

การลดลงของความดันขาเข้าและ/หรือขาออกของวาล์วโดยปกติจะเป็นผลลัพธ์ที่ทำให้ความสามารถของวาล์วลดลงเพราะว่าการเกิดความดันตกคร่อมเพิ่มขึ้นในระบบ โดยการเพิ่มหรือการหดตัวของสิ่งเหล่านี้ที่ต่ออนุกรมอยู่กับวาล์วควบคุม ระบบท่อทั้งสองด้านทั้งด้านขาเข้าและขาออกที่ใหญ่กว่าตัววาล์วจะเป็นผลลัพธ์ทำให้มีความต้องการค่า Cv (Valve Flow Coefficient) ที่เพิ่มขึ้น ตัวแปรความถูกต้องซึ่งสามารถถูกประยุกต์ใช้ในการคำนวณหาขนาด Cv จะมีพร้อมให้ใช้งานจากผู้ผลิตวาล์วและสำหรับวาล์วทุกชนิด

ในการจำกัดการไหลใด ๆ ความดันของไหลด้านเข้า (Pressure Head) จะถูกเปลี่ยนไปเป็นความเร็ว (Velocity Head) เป็นผลลัพธ์ในการลดความดันที่ Vena Contracta ดังแสดงในรูปที่ 6 ของไหลที่ออกจากจุดจำกัดการไหลและสันนิษฐานความเร็วที่ด้านขาออก ส่วนหนึ่งของความเร็วเปลี่ยนกลับไปเป็นความดัน  

กระบวนการนี้เรียกว่า Pressure Recovery โดยมีระดับขึ้นอยู่กับชิ้นส่วนภายในที่ใช้จำกัดการไหล ความดันเดินทางในระยะสั้นในการไหลของเหลวเป็นผลลัพธ์ทำให้ ความดันใน Vena Contracta ต่ำกว่าความดันขาเข้า ความดันที่ Vena Contracta อาจจะต่ำกว่าความดันไอของไหล (Vapor Pressure)   

ความดันที่กลับคืนมาอาจจะยังคงต่ำกว่าค่าความดันไอซึ่งจะทำให้เกิดสภาวะที่เรียกว่าการ Flashing หรืออาจกลับคืนมาสูงกว่าความดันไอซึ่งจะทำให้เกิดสภาวะที่เรียกว่าการ Cavitations ทั้งสภาวะ Flashing และ Cavitations เป็นสภาวะของ Chocked flow บางส่วนหรือทั้งหมด ซึ่งอาจจะส่งผลกระทบต่อการคำนวณขนาดของวาล์ว

ปริมาณการไหลในสภาวะ Chocked (Chocked Volumetric Flow) เกิดขึ้นในการนำไปใช้งานกับก๊าซหรือไอ เมื่อความเร็วของการไหลถึงความเร็วเสียงที่ Vena Contracta ถ้าความดันด้านเข้าคงที่การเพิ่มความดันตกคร่อมจะไม่ทำให้การไหลเพิ่มขึ้น สภาวะนี้จะกระทบต่อการคำนวณขนาดวาล์ว     

โดยการจำกัดความดันตกคร่อมที่มีอยู่ในการคำนวณความดันคืนกลับ (Pressure Recovery) มีผลกระทบของการทำให้เกิดการไหล Chocked ที่ความดันตกคร่อมจะน้อยกว่าการคาดการณ์โดยอัตราส่วนความดันวิกฤติ ซึ่งสามารถเป็นปัญหาสำหรับวาล์วที่มีความดันคืนกลับสูง ดังเช่นวาล์วแบบหมุนตามแกน มีความจำเป็นต้องใช้วาล์วขนาดใหญ่หรือรูปแบบที่แตกต่างกันไป

Cavitation เป็นการเกิดฟองอากาศในส่วนที่มีความดันต่ำสุดของวาล์วและจากนั้นทำให้เกิดการแตกของฟองอากาศเหล่านี้ ดังแสดงในรูปที่ 6 การแตกของฟองอากาศจะปล่อยของไหลพุ่งออกมาอย่างรุนแรง ซึ่งสามารถทำลายชิ้นส่วนภายในของวาล์วในเวลาอันสั้น ดังแสดงในรูปที่ 7 มันสามารถแสดงให้เห็นได้ง่ายโดยการเกิดเสียงที่มีคุณลักษณะเหมือนกับมีก้อนหินไหลผ่านตัววาล์ว ของไหลที่มีส่วนประกอบเดียวดังเช่น น้ำเป็นของไหลหนึ่งที่มีความเสียหายทั้งหมด     

สารไฮโดรคาร์บอนที่ผสมกันสามารถมีความดันไอได้หลากหลาย สำหรับส่วนประกอบที่แตกต่างกันในการผสม ทำให้มีความยากในการคาดคะเน ความรุนแรงของการ Cavitation วาล์วที่มี Trim แบบพิเศษซึ่งถูกออกแบบโดยผู้ผลิต ส่วนเหล่านี้สามารถช่วยลดหรือป้องกันการ Cavitation 

Trim ประเภทนี้บางส่วนเป็นสาเหตุให้เกิดการอุดตันเมื่อนำไปใช้งานกับของไหลที่สกปรกและต้องมีการตรวจสอบสำหรับการนำไปใช้งานแต่ละประเภท

รูปที่ 6 Pressure drop through a restriction

รูปที่ 7 Cavitation damage

วาล์วที่มีความดันคืนกลับต่ำควรจะถูกนำมาใช้ป้องกันหรือทำให้การ Cavitation ต่ำที่สุด ในบางกรณีอาจจะมีความจำเป็นในการใช้ส่วนประกอบพิเศษหรือการลดความดันเป็นระดับโดยผ่านการใช้วาล์ว 2 ตัวหรือมากกว่าหรือการออกแบบอุปกรณ์พิเศษเพื่อต่ออนุกรมเข้าไป

Flashing เกิดขึ้นเมื่อความดันขาออกมีค่าน้อยกว่าความดันไอ ดังแสดงในรูปที่ 6 และการ Flashing เหมือนกับการ Cavitation สามารถเป็นสาเหตุให้เกิดความเสียหายทางกายภาพหรือทำให้ความสามารถในการไหลลดลง ความเร็วเป็นส่วนหลักที่เกี่ยวข้อง การไหลด้านขาออกมีความเร็วเพิ่มขึ้น

เนื่องจากของไหลเปลี่ยนจากของเหลวไปเป็นก๊าซ วาล์วควบคุมขนาดใหญ่ที่มีการลดขนาด Trim และมีขนาดท่อด้านออกใหญ่ โดยปกติมีความต้องการสำหรับป้องกันปัญหา Chocking และความเร็วสูงเกิน

รูปที่ 8 Typical Plug Damage from flashing

ความเสียหายจากการ Flashing โดยปกติมีความรุนแรงน้อยกว่าความเสียหายจากการ Cavitation อย่างไรก็ตาม ข้อจำกัดรูปแบบท่อที่ด้านขาออกของวาล์วสามารถเป็นสาเหตุให้ Flashed vapour ทำให้เป็น Cavitation และเป็นสาเหตุให้ระบบท่อเสียหายที่ด้านขาออกของวาล์วควบคุม ผู้ผลิตวาล์วควรจะให้คำแนะนำและคำปรึกษา

ก๊าซที่เกิดขึ้นบางชนิดจะถูกดูดซับโดยการสัมผัส (ดังเช่น  Amine) จึงทำให้มีลักษณะคล้ายคลึงกับการ Flashing แต่ก๊าซทั้งหมดที่ปล่อยออกมามีความยากในการคาดคะเน วิศวกรเคมีควรจะเป็นที่ปรึกษาในการค้นหาความถูกต้องของอัตราส่วนของเหลวและก๊าซที่ด้านขาออก

Range Ability ของวาล์วควบคุมควรจะถูกพิจารณาในระหว่างการเลือกวาล์ว โดยวาล์วควบคุมควรจะมีให้เลือกพร้อมกับค่า Cv ที่มี Range Ability จาก 50 ต่อ 1 หรือที่ดีกว่า ที่ค่าความดันตกคร่อมคงที่ ซึ่งเป็นสภาวะที่หาได้ยากในการใช้งานจริง ดังตัวอย่างวาล์วถูกเลือกขนาดที่ 10 ถึง 20 เปอร์เซ็นต์ที่เกินกว่าความสามารถที่จุดสูงสุดและที่ 10 ถึง 20 เปอร์เซ็นต์ที่ต่ำกว่าค่าความสามารถต่ำสุดที่ต้องการที่จุดต่ำสุด

Range Ability สูง ๆ จะมีความสำคัญน้อย ถ้าในการใช้งานไม่มีความต้องการ ความต้องการค่า Range Ability ต้องครอบคลุมอัตราการไหลสูงสุดและต่ำสุดที่สภาวะการไหลจริง

ผู้ผลิตวาล์วควรวิเคราะห์รายละเอียดของวาล์วทั้งหมด ตั้งแต่การ Cavitation, เสียง หรือตัวแปรอื่น ๆ ที่เป็นอันตราย โดยใช้ข้อมูลจากข้อมูลอุปกรณ์เป็นพื้นฐาน สภาวะการทำงานที่ไม่ถูกพิจารณา ควรจะแจ้งให้ผู้ซื้อได้ทราบ รวมไปถึง เสียงหรือความรุนแรงของการ Cavitation ผู้ผลิตควรจะนำเสนอทางเลือกที่เป็นไปได้ในปัญหาเหล่านี้ภายในการออกแบบที่จำกัดของชนิดของวาล์วควบคุม โดยรายละเอียดหรือแสดงว่ามีความต้องการออกแบบพิเศษ

การคาดคะเนระดับเสียงที่แพร่ออกจากตัววาล์วควบคุมเป็นการคำนวณที่ซับซ้อนและระดับเสียงที่อนุญาตในพื้นที่ติดตั้งไม่สามารถแสดงจำนวนได้ง่าย ๆ สำหรับการกำหนดในทุกสถานการณ์ ซึ่งเป็นเรื่องจริงเมื่อมีแหล่งกำเนิดเสียงอื่น ๆ ในบริเวณใกล้เคียง ทำให้มีผลกระทบมากขึ้น ระดับเสียงขึ้นอยู่กับจำนวนของตัวแปร ดังเช่น

* บรรยากาศ
* ตำแหน่งทางกายภาพ
* แหล่งกำเนิดเสียงและความรุนแรงของเสียงใกล้เคียง
* รูปแบบระบบท่อ
* ความหนาของฉนวน
* ชนิดของฉนวนบนระบบท่อ
* แหล่งสะท้อนเสียง

การคาดคะเนเสียงที่เกิดขึ้นจากวาล์วควบคุมเป็นวิทยาศาสตร์ที่ไม่แน่นอน การคาดคะเนระดับเสียงสำหรับการทำงานของวาล์วควบคุมที่ถูกกำหนดอยู่ในรายละเอียด สามารถเปลี่ยนแปลงได้อย่างกว้างขวางโดยใช้วิธีการต่าง ๆ ของผู้ผลิต

การจัดเตรียมพื้นฐานการวิเคราะห์ระดับเสียงที่ยอมรับได้ การคำนวณวาล์วควบคุมที่ให้กำเนิดระดับเสียงเกิน ควรมีตัวเลือกวาล์วควบคุมที่มีค่าไม่เกิน 85 dBA ที่ระยะ 1 เมตร จากด้านหลังของวาล์วควบคุมและห่างจากท่อออกไป 1 เมตร สำหรับระบบท่อหรือวาล์วที่ระบายออกบรรยากาศระดับเสียงไม่ควรเกิน 90 dBA ที่ระยะ 4 เมตรจากจุดปล่อยออกและต่ำลงมาเป็นมุม 45 องศาไม่อนุญาตให้ใช้ฉนวนหรือเพิ่มระดับความหนาท่อที่เกินกว่าข้อกำหนดในการคำนวณระดับสียงหรือในตัววาล์วควบคุมหรือในระบบลดระดับเสียง

การคำนวณระดับเสียงต่อเนื่องไม่ควรเกิน  85 dBA อาจถูกลดลงไปถ้ามีผู้ปฏิบัติงานอาจจะทำงานอย่างต่อเนื่องในบริเวณนั้น ซึ่งอาจจะไม่ใช่ 1 เมตรจากด้านหลังและ 1 เมตรจากระบบท่อ OSHA (Occupational Safety and Health Administration) จะลดระยะเวลาที่อนุญาตให้ทำงานในพื้นที่ ๆ มีระดับเสียงสูงและผู้ใช้งานควรจะอ้างอิงไปยัง OSHA 1910.95 สำหรับแนวทางข้อกำหนดเป็นความรับผิดชอบของผู้ใช้งานในการกำหนดค่าระดับเสียงจะตรงกับความต้องการของ OSHA 

ระดับเสียงที่เกินกว่า  85 dBA อาจจะอนุญาตในสถานที่ไม่มีผู้ปฏิบัติงานอย่างต่อเนื่อง
ระดับเสียงแบบไม่ต่อเนื่องสูงสุดโดยปกติจะถูกจำกัดอยู่ที่  110 dBA 

โปรแกรมคอมพิวเตอร์และขั้นตอนบนเอกสารในการประเมินเสียงของวาล์วควบคุมจะมีอยู่กับผู้ผลิตและควรจะถูกใช้ในการกำหนดระดับเสียงที่พิจารณา อย่างไรก็ตามการคาดคะเนระดับเสียงและการยับยั้งถูกกำหนดให้เหมาะสมโดยทั่วไปต้องการคำแนะนำจากผู้ผลิตสำหรับการออกแบบที่เป็นผล

วาล์วควบคุมที่ใช้ Trim แบบลดระดับเสียงหรือการ Cavitation จะมีช่องผ่านเล็ก ๆ มีความเป็นไปได้ในการอุดตันโดยเฉพาะช่วงเริ่มเดินกระบวนการผลิต ดังแสดงในรูปที่ 9 ควรจะต้องมีการป้องกันด้วย Strainer

รูปที่ 9 Multistage Trim

[1] API RP 553, Refinery Control Valve
[2] ทวิช ชูเมือง, “Industrial Instrumentation Engineering and Design Part II: Instrument Engineering and Selection, Chapter 8 control valve,” บริษัท ดวงกมลสมัย จำกัด, 2549.