วิธีเลือกวาล์วลดแรงดัน｜สาเหตุที่แรงดันด้านทุติยภูมิไม่คงที่ และขั้นตอนการเลือกที่ถูกต้อง คู่มือฉบับสมบูรณ์

การเลือกวาล์วลดแรงดัน (Pressure Reducing Valve) อย่างถูกต้องนั้น เริ่มจากการตรวจสอบ 4 ประเด็นก่อนเป็นอันดับแรก ได้แก่ “ชนิดของของไหล แรงดันด้านทางเข้า (ด้านปฐมภูมิ) แรงดันด้านทางออก (ด้านทุติยภูมิ) และอัตราการไหลที่ต้องการ” จากนั้นจึงพิจารณาขนาดรูวาล์ว วัสดุ และอัตราส่วนการลดแรงดันตามลำดับ ในบทความนี้ ในเบื้องต้นเราจะเรียบเรียงขั้นตอนการเลือก ต่อด้วยการอธิบายสาเหตุที่เป็นไปได้และแนวทางแก้ไขเมื่อแรงดันด้านทุติยภูมิไม่เสถียรหลังการเลือกใช้ รวมถึงจุดที่ควรตรวจสอบที่หน้างาน สถานการณ์ที่แรงดันด้านทุติยภูมิไม่เสถียรส่วนใหญ่มักเกิดจากเงื่อนไขในการเลือกบางอย่างคลาดเคลื่อน หรือมีสาเหตุมาจากการติดตั้งและสภาพการใช้งาน เราจะมาตรวจสอบทีละข้อไปตามลำดับขั้นตอนกัน

สาระสำคัญของบทความนี้

• การเลือกวาล์วลดแรงดันมีจุดเริ่มต้นจากการตรวจสอบ 4 ประเด็นก่อน ได้แก่ ชนิดของของไหล แรงดันด้านปฐมภูมิ แรงดันด้านทุติยภูมิ และอัตราการไหลที่ต้องการ
• หากอัตราส่วนการลดแรงดันมีค่าสูง ให้พิจารณาการลดแรงดันแบบสองขั้น (two-stage) และหากช่วงของอัตราการไหลที่ใช้งานกว้าง ให้พิจารณาการติดตั้งแบบขนาน
• เมื่อแรงดันด้านทุติยภูมิไม่เสถียร ให้ตรวจสอบตามลำดับ ทั้งเรื่องสิ่งแปลกปลอมติดค้าง เงื่อนไขอัตราการไหลที่คลาดเคลื่อน และตำแหน่งการติดตั้ง

ขั้นตอนการเลือกวาล์วลดแรงดัน

การเลือกไม่ใช่การ “เลือกวาล์วดี ๆ มา 1 ตัว” แต่เป็นการตรวจสอบข้อกำหนดที่เหมาะสมกับเงื่อนไขของอุปกรณ์ไปตามลำดับ การดำเนินการตามลำดับต่อไปนี้จะนำไปสู่การเลือกที่ไม่มากไม่น้อยจนเกินไป

ตรวจสอบเงื่อนไข 4 ข้อก่อน

สิ่งที่ต้องตรวจสอบเป็นอันดับแรกคือ 4 ประเด็น ได้แก่ ชนิดของของไหล แรงดันด้านปฐมภูมิ แรงดันด้านทุติยภูมิ และอัตราการไหลที่ต้องการ

โครงสร้างและวัสดุที่เหมาะสมจะเปลี่ยนไปตามของไหล ไม่ว่าจะเป็นไอน้ำ น้ำ อากาศ หรือน้ำมัน สำหรับแรงดันด้านปฐมภูมิ ให้ตรวจสอบค่าสูงสุด ค่าต่ำสุด และช่วงความผันผวนของแรงดันที่จ่ายเข้ามา ส่วนแรงดันด้านทุติยภูมิคือแรงดันใช้งานที่ฝั่งอุปกรณ์ต้องการ สำหรับอัตราการไหลที่ต้องการนั้น สิ่งสำคัญคือต้องตรวจสอบไม่เพียงแต่ค่าสูงสุด แต่รวมถึงสภาวะการใช้งานที่อัตราการไหลต่ำสุดด้วย เพราะหากอัตราการไหลต่ำสุดน้อยเกินไป อาจกลายเป็นสาเหตุหนึ่งของอาการฮันติง (hunting คือการที่แรงดันขึ้นลงเล็กน้อยถี่ ๆ) ตามที่จะกล่าวถึงต่อไป

เมื่อ 4 ประเด็นนี้ชัดเจนแล้วเท่านั้น จึงจะสามารถคัดกรองขนาดรูวาล์ว รูปแบบการต่อ วัสดุตัวเรือน และช่วงของสปริง ได้ ในทางกลับกัน หากปล่อยให้ประเด็นเหล่านี้คลุมเครือแล้วเลือกด้วยขนาดรูวาล์วเพียงอย่างเดียว ก็มักจะกลายเป็นสาเหตุที่ทำให้แรงดันด้านทุติยภูมิไม่เสถียร

พิจารณาการจัดวางโครงสร้างตามอัตราส่วนการลดแรงดันและช่วงของอัตราการไหล

ในกรณีที่ผลต่างระหว่างแรงดันปฐมภูมิและแรงดันทุติยภูมิมีค่ามาก (อัตราส่วนการลดแรงดันสูง) การลดแรงดันรวดเดียวด้วยวาล์วตัวเดียวอาจทำให้การควบคุมไม่เสถียร ในกรณีเช่นนี้ ให้พิจารณาโครงสร้างการลดแรงดันแบบสองขั้น โดยวางวาล์ว 2 ตัวต่ออนุกรมกันเพื่อลดแรงดันลงเป็นขั้น ๆ

นอกจากนี้ ในไลน์ที่อัตราการไหลใช้งานผันผวนมากตั้งแต่ค่าต่ำสุดจนถึงค่าสูงสุด วาล์วเพียงตัวเดียวอาจทำให้ควบคุมให้เสถียรได้ยากในช่วงอัตราการไหลต่ำ ในกรณีนี้ ให้ติดตั้งวาล์วลดแรงดันที่มีขนาดรูวาล์วต่างกันแบบขนาน แล้วแบ่งภาระตามอัตราการไหล ซึ่งจะช่วยให้ควบคุมให้เสถียรได้ง่ายในช่วงที่กว้าง ทั้งนี้ทั้งสองแนวทางขึ้นอยู่กับเงื่อนไข จึงควรตัดสินใจโดยอ้างอิงจากช่วงจริงของแรงดันปฐมภูมิ แรงดันทุติยภูมิ และอัตราการไหล

ตรวจสอบผังการติดตั้ง

เสถียรภาพของวาล์วลดแรงดันยังเปลี่ยนไปตามตำแหน่งที่ติดตั้งด้วย ยกตัวอย่างเช่นในไลน์ไอน้ำ บริเวณทางออกของหม้อไอน้ำ (boiler) โดยตรงนั้นแรงดันและการไหลมักปั่นป่วน ดังนั้นแทนที่จะติดตั้งเข้ากับจุดนั้นโดยตรง การติดตั้งหลังจากผ่านเฮดเดอร์ (header) หรือติดตั้งตรงจุดก่อนหน้าอุปกรณ์ที่ใช้งาน จะมีแนวโน้มเสถียรกว่า

พร้อมกันนี้ การติดตั้งสเตรนเนอร์ (strainer) ไว้ที่ด้านปฐมภูมิเพื่อปกป้องบ่าวาล์วจากสิ่งแปลกปลอม การจัดให้มีท่อตรงในระยะที่เหมาะสมทั้งด้านหน้าและด้านหลัง และการติดตั้งเกจวัดแรงดันไว้ในตำแหน่งที่ตรวจสอบแรงดันได้ ล้วนเป็นเงื่อนไขพื้นฐานของการเดินระบบอย่างเสถียร

สาเหตุและแนวทางแก้ไขเมื่อแรงดันด้านทุติยภูมิไม่เสถียร

แม้จะตั้งใจเลือกอย่างถูกต้องแล้ว แต่ก็อาจเกิดปัญหาได้ เช่น แรงดันทุติยภูมิขึ้นลง หรือค้างอยู่ที่ค่าสูง (ต่ำ) กว่าที่ตั้งไว้โดยไม่ยอมกลับคืน เนื่องจากสาเหตุอาจไม่ได้มีเพียงอย่างเดียว จึงควรตรวจสอบตามมุมมองต่อไปนี้ไปตามลำดับ

สาเหตุที่พบบ่อยและแนวทางแก้ไข

สิ่งแปลกปลอมหรือตะกรัน (scale) ติดค้าง เป็นหนึ่งในสาเหตุที่พบเป็นตัวอย่างทั่วไป เมื่อมีสิ่งแปลกปลอมติดค้างที่บ่าวาล์ว ทำให้ปิดได้ไม่สนิท แรงดันทุติยภูมิก็จะลดลงได้ยาก ให้ตรวจสอบการอุดตันของสเตรนเนอร์และภายในวาล์ว แล้วทำความสะอาด

เงื่อนไขอัตราการไหลที่คลาดเคลื่อนก็พบได้บ่อย หากอัตราการไหลใช้งานจริงน้อยกว่าช่วงที่เลือกไว้ ก็จะเกิดอาการฮันติงที่แรงดันขึ้นลงเล็กน้อยถี่ ๆ ได้ง่าย ในทางกลับกัน หากมากเกินไป แรงดันทุติยภูมิก็อาจตกลงได้ ให้ตรวจสอบค่าต่ำสุดและค่าสูงสุดของอัตราการไหลใช้งานอีกครั้ง และพิจารณาการติดตั้งวาล์วขนาดความจุเล็กแบบขนานหรือการลดแรงดันแบบสองขั้นตามความจำเป็น

นอกจากนี้ ความผันผวนของแรงดันปฐมภูมิเอง การไหลที่ปั่นป่วนจากตำแหน่งการติดตั้งหรือท่อตรงไม่พอ ตลอดจนการสึกหรอหรือเสียหายของไดอะแฟรม (diaphragm) และวาล์วหลักจากการใช้งานเป็นเวลานาน ก็อาจเป็นปัจจัยได้เช่นกัน หากสงสัยว่ามีการสึกหรอหรือเสียหาย ให้พิจารณาการถอดตรวจสอบและเปลี่ยนอะไหล่

สถานการณ์ที่ควรตรวจสอบที่หน้างาน

ในการแยกแยะปัญหา หากตรวจสอบไม่เพียงแต่อาการ แต่รวมถึงสถานการณ์ที่หน้างานอย่างเป็นรูปธรรมด้วย ก็จะระบุสาเหตุได้ราบรื่นขึ้น สิ่งที่ควรตรวจสอบได้แก่ ค่าวัดจริงของแรงดันปฐมภูมิและทุติยภูมิ เงื่อนไขอัตราการไหลขณะใช้งาน (ต่ำสุด/สูงสุด) รอบและจังหวะที่แรงดันขึ้นลง การมีเสียงผิดปกติหรือการรั่วไหลหรือไม่ ตลอดจนผังการติดตั้งและรุ่นของวาล์วลดแรงดัน

เมื่อทราบข้อมูลเหล่านี้ ก็จะตัดสินได้ง่ายขึ้นว่าเป็นเพราะเงื่อนไขในการเลือกคลาดเคลื่อน หรือเป็นเพราะการติดตั้งและการเสื่อมสภาพตามอายุการใช้งาน หากลังเลในการตัดสิน การปรึกษาผู้ผลิตพร้อมแนบข้อมูลเหล่านี้จะช่วยให้การตรวจสอบดำเนินไปได้เร็วขึ้น

คำถามที่พบบ่อย

Q1. สิ่งแรกที่ควรกำหนดในการเลือกคืออะไร

A1. คือ 4 ประเด็น ได้แก่ ชนิดของของไหล แรงดันด้านปฐมภูมิ แรงดันด้านทุติยภูมิ และอัตราการไหลที่ต้องการ เมื่อประเด็นเหล่านี้ชัดเจนแล้วจึงพิจารณาขนาดรูวาล์วและวัสดุ ก็จะนำไปสู่การเลือกที่ไม่มากไม่น้อยจนเกินไป

Q2. ควรพิจารณาการลดแรงดันแบบสองขั้นเมื่อใด

A2. เป็นเกณฑ์สำหรับกรณีที่ผลต่างระหว่างแรงดันปฐมภูมิและแรงดันทุติยภูมิมีค่ามาก การลดแรงดันเป็นขั้น ๆ ด้วยวาล์ว 2 ตัว อาจเสถียรกว่าการลดแรงดันรวดเดียวด้วยวาล์วตัวเดียว

Q3. การติดตั้งแบบขนานมีประโยชน์เมื่อใด

A3. พิจารณาในกรณีที่อัตราการไหลใช้งานผันผวนมากตั้งแต่ค่าต่ำสุดจนถึงค่าสูงสุด อาจเป็นประโยชน์เมื่อความเสถียรในช่วงอัตราการไหลต่ำเป็นประเด็นที่เป็นปัญหา

Q4. เหตุใดแรงดันทุติยภูมิจึงขึ้นลงเล็กน้อยถี่ ๆ

A4. เป็นหนึ่งในอาการที่เกิดได้ง่ายเมื่ออัตราการไหลใช้งานน้อยกว่าช่วงที่เลือกไว้ แนวทางแก้ไขคือการตรวจสอบอัตราการไหลใช้งานอีกครั้ง หรือพิจารณาวาล์วที่มีความจุเล็กลง

Q5. มีจุดที่ต้องระวังเกี่ยวกับตำแหน่งการติดตั้งหรือไม่

A5. ในไลน์ไอน้ำ ตำแหน่งหลังผ่านเฮดเดอร์หรือตรงจุดก่อนหน้าอุปกรณ์มีแนวโน้มเสถียรกว่าบริเวณทางออกของหม้อไอน้ำโดยตรง ควรตรวจสอบท่อตรงด้านหน้าและด้านหลัง รวมถึงการติดตั้งสเตรนเนอร์ด้วย

Q6. เมื่อเกิดปัญหา มีข้อมูลใดที่แจ้งผู้ผลิตแล้วจะช่วยให้เร็วขึ้น

A6. ได้แก่ ค่าวัดจริงของแรงดันปฐมภูมิและทุติยภูมิ อัตราการไหลใช้งาน รอบของอาการ การมีเสียงผิดปกติหรือการรั่วไหลหรือไม่ ตลอดจนผังการติดตั้งและรุ่น เมื่อมีข้อมูลเหล่านี้ก็จะช่วยให้การแยกแยะสาเหตุดำเนินไปได้ง่ายขึ้น

สรุป

การเลือกวาล์วลดแรงดันเริ่มต้นจากการตรวจสอบ 4 ประเด็น ได้แก่ ชนิดของของไหล แรงดันด้านปฐมภูมิ แรงดันด้านทุติยภูมิ และอัตราการไหลที่ต้องการ การพิจารณาการลดแรงดันแบบสองขั้นและการติดตั้งแบบขนานตามอัตราส่วนการลดแรงดันและช่วงของอัตราการไหล พร้อมทั้งคำนึงถึงผังการติดตั้งด้วย คือทางลัดในการทำให้แรงดันทุติยภูมิเสถียร แม้เมื่อแรงดันไม่เสถียรหลังการเลือกใช้ หากตรวจสอบตามลำดับทั้งเรื่องสิ่งแปลกปลอม เงื่อนไขอัตราการไหล และตำแหน่งการติดตั้ง ส่วนใหญ่ก็จะสามารถคัดกรองสาเหตุลงได้

หากท่านมีข้อกังวล เช่น “ทราบค่าสูงสุดของอัตราการไหลที่ต้องการ แต่ไม่ทราบค่าต่ำสุด จึงตัดสินใจไม่ได้ว่าควรเลือกวาล์วลดแรงดันตัวไหน” “ผลต่างระหว่างแรงดันปฐมภูมิและทุติยภูมิมาก กำลังลังเลว่าควรใช้การลดแรงดันแบบสองขั้นหรือไม่” “ต้องการเลือกสินค้าเทียบเท่ากับวาล์วเดิมที่ติดตั้งอยู่” หรือ “แรงดันทุติยภูมิไม่เสถียร ต้องการแยกแยะว่าสาเหตุอยู่ที่เงื่อนไขในการเลือกหรือการติดตั้ง” ขอเชิญใช้บริการปรึกษาด้านเทคนิคและการเลือกใช้ของ Yoshitake เราจะสอบถามเงื่อนไขของอุปกรณ์และช่วยเหลือท่านตั้งแต่การเลือกใช้ไปจนถึงการแยกแยะสาเหตุของปัญหา