คู่มือขนาดวาล์วบีบ: การเลือก ข้อมูลจำเพาะ และแผนภูมิขนาด

วาล์วบีบเป็นอุปกรณ์ควบคุมการไหลที่จำเป็นซึ่งใช้ในอุตสาหกรรมต่างๆ มากมาย ตั้งแต่การทำเหมืองและการบำบัดน้ำเสีย ไปจนถึงการแปรรูปอาหารและยา การเลือกขนาดวาล์วบีบที่ถูกต้องเป็นสิ่งสำคัญสำหรับประสิทธิภาพของระบบที่เหมาะสมที่สุด ประสิทธิภาพการใช้พลังงาน และอายุการใช้งานที่ยาวนาน คู่มือที่ครอบคลุมนี้จะสำรวจทุกสิ่งที่คุณจำเป็นต้องรู้เกี่ยวกับขนาดวาล์วบีบ ตั้งแต่การทำความเข้าใจขนาดมาตรฐานไปจนถึงการคำนวณขนาดที่เหมาะสมสำหรับการใช้งานเฉพาะของคุณ

ทำความเข้าใจพื้นฐานขนาดวาล์วบีบ

ขนาดของวาล์วบีบหมายถึงเส้นผ่านศูนย์กลางที่ระบุของปลอกหรือท่อของวาล์วเป็นหลัก ซึ่งเป็นตัวกำหนดเส้นทางการไหลผ่านอุปกรณ์ ต่างจากวาล์วแบบดั้งเดิมที่มีตัวเครื่องและที่นั่งเป็นโลหะ วาล์วหนีบทำงานโดยการบีบปลอกอีลาสโตเมอร์ที่ยืดหยุ่นเพื่อควบคุมหรือหยุดการไหล โดยทั่วไปการกำหนดขนาดจะสอดคล้องกับเส้นผ่านศูนย์กลางด้านในของปลอกเมื่อเปิดจนสุด แม้ว่าผู้ผลิตอาจใช้มาตรฐานการวัดที่แตกต่างกันก็ตาม

ขนาดวาล์วบีบมาตรฐานมีตั้งแต่ขนาดเล็กเพียง 6 มม. (1/4 นิ้ว) สำหรับการใช้งานในห้องปฏิบัติการ จนถึง 600 มม. (24 นิ้ว) หรือใหญ่กว่าสำหรับการขนถ่ายวัสดุเทกองทางอุตสาหกรรม ขนาดที่พบบ่อยที่สุดอยู่ระหว่าง 25 มม. (1 นิ้ว) ถึง 300 มม. (12 นิ้ว) ซึ่งครอบคลุมการใช้งานของเหลวและสารละลายทางอุตสาหกรรมส่วนใหญ่ เมื่อระบุขนาดวาล์ว วิศวกรต้องพิจารณาไม่เพียงแต่เส้นผ่านศูนย์กลางที่ระบุเท่านั้น แต่ยังรวมถึงประเภทการเชื่อมต่อ อัตราแรงดัน และความเข้ากันได้ของวัสดุปลอกหุ้มด้วย

ความสัมพันธ์ระหว่างขนาดวาล์วและความสามารถในการไหลไม่ได้เป็นเส้นตรงเสมอไป เนื่องจากกลไกการทำงานเฉพาะของวาล์วบีบ เมื่อปลอกถูกบีบอัด พื้นที่การไหลที่มีประสิทธิภาพจะเปลี่ยนไป ทำให้เกิดข้อจำกัดที่แปรผัน ซึ่งหมายความว่าค่าสัมประสิทธิ์การไหลของวาล์วหนีบ (Cv) จะแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับระดับของการหนีบ ซึ่งทำให้การกำหนดขนาดที่แม่นยำซับซ้อนกว่าวาล์วทั่วไป

ช่วงขนาดและข้อมูลจำเพาะของวาล์วบีบมาตรฐาน

วาล์วบีบผลิตขึ้นในระบบปรับขนาดทั้งแบบเมตริกและแบบอิมพีเรียล โดยมีข้อกำหนดที่แตกต่างกันไปตามประเภทการออกแบบและผู้ผลิต การทำความเข้าใจช่วงมาตรฐานเหล่านี้ช่วยให้วิศวกรสามารถเลือกการใช้งานได้อย่างมีข้อมูล

การออกแบบวาล์วบีบที่แตกต่างกันมีความสามารถในขนาดที่แตกต่างกัน วาล์วหนีบแบบเปิดที่ปลอกหุ้ม โดยทั่วไปจะมีขนาดตั้งแต่ 1 นิ้วถึง 14 นิ้ว การออกแบบตัวเครื่องแบบปิดซึ่งบรรจุปลอกไว้ในปลอกป้องกัน มีขนาดตั้งแต่ 1/2 นิ้วถึง 24 นิ้วหรือใหญ่กว่า วาล์วบีบแบบอินไลน์ที่มีการเชื่อมต่อแบบหน้าแปลนหรือแบบเกลียว โดยทั่วไปจะเป็นไปตามรูปแบบการกำหนดขนาดท่อมาตรฐาน ทำให้สามารถรวมเข้ากับระบบที่มีอยู่ได้อย่างง่ายดาย

ปัจจัยขนาดที่สำคัญสำหรับการเลือกวาล์วบีบ

การเลือกขนาดวาล์วบีบที่ถูกต้องเกี่ยวข้องกับการวิเคราะห์ปัจจัยที่ขึ้นอยู่กับหลายปัจจัย นอกเหนือจากการจับคู่เส้นผ่านศูนย์กลางท่อแบบธรรมดา แนวทางที่เป็นระบบช่วยให้มั่นใจได้ถึงประสิทธิภาพสูงสุด และป้องกันปัญหาขนาดเกินหรือเล็กเกินไป

ข้อกำหนดอัตราการไหล

อัตราการไหลของปริมาตรหรือมวลเป็นเกณฑ์การกำหนดขนาดหลัก วิศวกรควรกำหนดทั้งสภาวะการไหลในการทำงานปกติและสภาวะการไหลสูงสุด วาล์วหนีบสามารถรองรับอัตราการไหลแบบแปรผันได้อย่างมีประสิทธิภาพ แต่ปลอกต้องมีขนาดเพื่อรองรับการไหลสูงสุดที่คาดไว้โดยไม่มีความเร็วมากเกินไป สำหรับของเหลว โดยทั่วไปความเร็วควรอยู่ที่ต่ำกว่า 15 ฟุตต่อวินาทีเพื่อลดการกัดเซาะและแรงดันตกคร่อม ในขณะที่การใช้งานสารละลายอาจต้องใช้ความเร็วต่ำกว่าประมาณ 8-10 ฟุตต่อวินาที ขึ้นอยู่กับการเสียดสี

ข้อควรพิจารณาเกี่ยวกับแรงดันตกคร่อม

ซึ่งแตกต่างจากวาล์วประตูหรือบอลวาล์วที่เปิดเต็มที่ วาล์วบีบจะทำให้เกิดแรงดันตกคร่อมแม้ว่าจะเปิดเต็มที่เนื่องจากรูปทรงของปลอกที่ยืดหยุ่น ความดันลดลงจะเพิ่มขึ้นเมื่อขนาดวาล์วลดลงเมื่อเทียบกับอัตราการไหล ขีดจำกัดแรงดันตกที่ยอมรับได้จะแตกต่างกันไปตามการใช้งาน แต่โดยทั่วไปจะอยู่ระหว่าง 5 ถึง 15 psi สำหรับกระบวนการทางอุตสาหกรรมส่วนใหญ่ การคำนวณแรงดันตกต้องทราบค่าสัมประสิทธิ์การไหล (Cv) สำหรับขนาดวาล์วเฉพาะและตำแหน่งเปิด ซึ่งผู้ผลิตระบุไว้ในเอกสารข้อมูลทางเทคนิค

ลักษณะของสื่อ

คุณสมบัติของของไหลหรือสารละลายมีผลกระทบอย่างมากต่อการเลือกขนาด ความหนืดส่งผลต่อความต้านทานการไหลผ่านปลอกที่ถูกบีบ โดยของเหลวที่มีความหนืดสูงกว่านั้นจำเป็นต้องใช้ขนาดวาล์วที่ใหญ่ขึ้นเพื่อรักษาอัตราการไหลที่ยอมรับได้ สำหรับสารละลายที่มีของแข็ง ขนาดอนุภาคสัมพันธ์กับรูวาล์วจะกลายเป็นเรื่องสำคัญ เส้นผ่านศูนย์กลางของวาล์วควรมีขนาดอย่างน้อย 3-4 เท่าของขนาดอนุภาคสูงสุดเพื่อป้องกันการอุดตัน ความเข้มข้นของสารละลายก็มีความสำคัญเช่นกัน เนื่องจากปริมาณของแข็งที่สูงขึ้นจะเพิ่มความหนืดที่มีประสิทธิภาพและอาจจำเป็นต้องเพิ่มขนาด

พิกัดแรงดันใช้งาน

ขนาดวาล์วบีบและพิกัดแรงดันมีความสัมพันธ์แบบผกผัน โดยทั่วไปวาล์วขนาดเล็กจะรองรับแรงดันที่สูงกว่าเนื่องจากหลักฟิสิกส์ของการอัดปลอก วาล์วบีบขนาด 2 นิ้วอาจมีพิกัดอยู่ที่ 150 psi ในขณะที่วาล์วขนาด 12 นิ้วที่มีโครงสร้างเดียวกันสามารถรองรับได้เพียง 40-60 psi เท่านั้น แรงดันใช้งานสูงสุดของระบบต้องอยู่ภายในพิกัดความจุของวาล์วตามขนาดที่เลือก สำหรับการใช้งานที่ต้องการเส้นผ่านศูนย์กลางขนาดใหญ่และแรงดันสูง อาจจำเป็นต้องมีการออกแบบพิเศษหรือเทคโนโลยีวาล์วทางเลือก

การคำนวณขนาดวาล์วบีบด้านขวา

ขนาดของวาล์วที่เหมาะสมผสมผสานการคำนวณทางวิศวกรรมเข้ากับข้อควรพิจารณาในทางปฏิบัติ วิธีการต่อไปนี้เป็นแนวทางที่มีโครงสร้างในการกำหนดขนาดวาล์วบีบที่เหมาะสมที่สุดสำหรับการใช้งานส่วนใหญ่

เริ่มต้นด้วยการรวบรวมข้อมูลระบบที่จำเป็น รวมถึงอัตราการไหล (Q) ความหนาแน่นของของไหล (ρ) ความหนืด (μ) ส่วนต่างของแรงดันใช้งาน (ΔP) และแรงดันตกคร่อมวาล์วที่อนุญาต สำหรับสารละลาย ให้บันทึกการกระจายขนาดอนุภาคและเปอร์เซ็นต์ของแข็งตามปริมาตรหรือน้ำหนักด้วย

สมการขนาดพื้นฐานสำหรับของเหลวใช้ความสัมพันธ์ของค่าสัมประสิทธิ์การไหล: Q = Cv × √(ΔP/SG) โดยที่ Q คืออัตราการไหลในหน่วย GPM, Cv คือค่าสัมประสิทธิ์การไหลของวาล์ว ΔP คือความดันลดลงในหน่วย psi และ SG คือความถ่วงจำเพาะ จัดเรียงใหม่เพื่อแก้หา Cv ที่ต้องการ: Cv = Q / √(ΔP/SG) เมื่อคำนวณ Cv ที่ต้องการแล้ว ให้เลือกขนาดวาล์วที่มีค่า Cv ที่เผยแพร่เท่ากับหรือมากกว่าข้อกำหนดที่คำนวณไว้

ตัวอย่างเช่น หากการใช้งานต้องการการไหลของน้ำ 200 GPM (SG = 1.0) โดยมีแรงดันตกคร่อมสูงสุดที่อนุญาต 10 psi: Cv = 200 / √(10/1.0) = 200 / 3.16 = 63.3 จากข้อมูลของผู้ผลิต โดยทั่วไปแล้ววาล์วบีบขนาด 4 นิ้วจะมี Cv ประมาณ 200-250 เมื่อเปิดเต็มที่ ซึ่งจะมีขนาดใหญ่เกินไปอย่างมาก วาล์วขนาด 3 นิ้วที่มี Cv ประมาณ 80-100 น่าจะเหมาะสม โดยให้ความปลอดภัยในขณะที่หลีกเลี่ยงต้นทุนและพื้นที่ที่ไม่จำเป็น

การตรวจสอบความเร็วเป็นขั้นตอนสำคัญถัดไป คำนวณความเร็วของของไหลโดยใช้: V = Q / A โดยที่ V คือความเร็ว Q คืออัตราการไหลตามปริมาตร และ A คือพื้นที่หน้าตัดของรูวาล์ว สำหรับตัวอย่างก่อนหน้านี้ที่มี 200 GPM ผ่านวาล์วขนาด 3 นิ้ว: A = π × (1.5 นิ้ว)² = 7.07 นิ้ว², Q = 200 GPM = 0.446 ft³/s = 192.5 นิ้วลูกบาศก์/วินาที, V = 192.5 / 7.07 = 27.2 นิ้ว/วินาที = 2.27 ฟุต/วินาที ความเร็วนี้ต่ำกว่าขีดจำกัดทั่วไปมาก ซึ่งเป็นการยืนยันว่าขนาดมีความเหมาะสม

• ใช้ปัจจัยด้านความปลอดภัย 1.15 ถึง 1.25 เพื่อพิจารณาความแปรผันของสภาพการทำงาน การสึกหรอของปลอกเมื่อเวลาผ่านไป และความไม่แน่นอนในคุณสมบัติของของเหลว
• สำหรับการใช้งานควบคุมปริมาณที่วาล์วทำงานปิดบางส่วน ให้เลือกขนาดที่ใหญ่กว่าการคำนวณที่แนะนำ 25-50% เพื่อรักษาความสามารถในการควบคุม
• เมื่อจัดการกับสารที่มีฤทธิ์กัดกร่อน ให้พิจารณาลดขนาดลงเล็กน้อยเพื่อเพิ่มความเร็วของของเหลว ซึ่งสามารถช่วยป้องกันการตกตะกอนและรักษาระบบกันสะเทือนไว้ได้
• ตรวจสอบว่าขนาดที่เลือกตรงกับท่อและมาตรฐานการเชื่อมต่อที่มีอยู่ เพื่อหลีกเลี่ยงอะแดปเตอร์ราคาแพงหรือการผลิตแบบกำหนดเอง

ข้อผิดพลาดเกี่ยวกับขนาดทั่วไปและวิธีหลีกเลี่ยง

แม้แต่วิศวกรที่มีประสบการณ์ก็สามารถสร้างข้อผิดพลาดในการปรับขนาดวาล์วบีบได้ เนื่องจากคุณลักษณะเฉพาะที่แตกต่างจากวาล์วทั่วไป การทำความเข้าใจข้อผิดพลาดทั่วไปช่วยให้มั่นใจได้ว่าการติดตั้งจะประสบความสำเร็จ

ปัญหาที่มากเกินไป

ข้อผิดพลาดที่พบบ่อยที่สุดคือการเลือกวาล์วที่มีขนาดใหญ่เกินไป โดยมักจะจับคู่ขนาดท่อที่ระบุโดยไม่พิจารณาข้อกำหนดการไหลที่แท้จริง วาล์วบีบขนาดใหญ่ต้องทนทุกข์ทรมานจากคุณลักษณะการควบคุมที่ไม่ดีที่การไหลต่ำ ต้นทุนที่เพิ่มขึ้น รอยเท้าที่ใหญ่ขึ้น และศักยภาพในการตกตะกอนของวัสดุในการใช้งานสารละลายเนื่องจากความเร็วไม่เพียงพอ วาล์วขนาดใหญ่ยังต้องใช้แรงกระตุ้นมากขึ้นในการปิด ซึ่งอาจต้องใช้แอคชูเอเตอร์ที่ใหญ่กว่าและมีราคาแพงกว่า

เพื่อหลีกเลี่ยงไม่ให้มีขนาดใหญ่เกินไป ให้คำนวณตามอัตราการไหลสูงสุดจริงมากกว่าขนาดท่อเสมอ พิจารณาว่าวาล์วหนีบสามารถรองรับการไหลในท่อที่มีขนาดใหญ่กว่าหนึ่งขนาดได้อย่างมีประสิทธิภาพ เนื่องจากมีการออกแบบเต็มรูเมื่อเปิด ตัวอย่างเช่น วาล์วบีบขนาด 3 นิ้วอาจรองรับไปป์ไลน์ขนาด 4 นิ้วได้อย่างเพียงพอ หากการคำนวณการไหลรองรับการเลือกนี้

ปัญหาเล็ก ๆ น้อย ๆ

ในทางกลับกัน การลดขนาดจะทำให้เกิดแรงดันตกมากเกินไป ความเร็วสูงที่เร่งการสึกหรอของปลอก และความสามารถในการไหลไม่เพียงพอในช่วงที่มีความต้องการสูงสุด ในการใช้งานแบบผสม วาล์วที่มีขนาดเล็กกว่ามีแนวโน้มที่จะเกิดการอุดตัน โดยเฉพาะอย่างยิ่งกับวัสดุที่มีเส้นใยหรือไม่สม่ำเสมอ ความปั่นป่วนที่เพิ่มขึ้นในวาล์วที่มีขนาดเล็กเกินไปอาจทำให้เกิดความล้มเหลวของปลอกก่อนเวลาอันควรได้

การป้องกันจำเป็นต้องมีการวิเคราะห์สถานการณ์การไหลสูงสุดอย่างละเอียด รวมถึงสภาวะที่ไม่ปกติและแผนการขยายในอนาคต รวมปัจจัยด้านความปลอดภัยที่เหมาะสมในการคำนวณและตรวจสอบว่าไม่เกินขีดจำกัดความเร็วสูงสุด สำหรับการใช้งานที่สำคัญ ให้พิจารณาระบุขนาดถัดไปหากการคำนวณอยู่ใกล้ขอบเขตระหว่างขนาดมาตรฐานสองขนาด

ไม่สนใจผลกระทบของวัสดุปลอกแขน

วัสดุอีลาสโตเมอร์ที่แตกต่างกันมีความแข็งและลักษณะการบีบอัดที่แตกต่างกันซึ่งส่งผลต่อประสิทธิภาพการไหล ปลอกยางธรรมชาติอาจให้ค่า Cv ที่แตกต่างจาก EPDM หรือปลอกยางไนไตรล์ที่มีขนาดระบุเท่ากัน ผลกระทบของอุณหภูมิทำให้ปัญหานี้เพิ่มมากขึ้น—ปลอกจะแข็งขึ้นที่อุณหภูมิต่ำและนิ่มลงเมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น ส่งผลให้พื้นที่การไหลที่มีประสิทธิภาพและลักษณะแรงดันตกคร่อมเปลี่ยนไป

โปรดดูข้อมูล CV เฉพาะของผู้ผลิตเสมอเพื่อดูวัสดุปลอกหุ้มและช่วงอุณหภูมิการทำงานที่วางแผนไว้สำหรับการใช้งานของคุณ เมื่อการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิมีนัยสำคัญ ขนาดจะขึ้นอยู่กับสภาวะกรณีที่เลวร้ายที่สุด (โดยทั่วไปคืออุณหภูมิต่ำสุดที่ปลอกมีความแข็งที่สุดและมีความต้านทานการไหลสูงสุด)

การเลือกขนาดตามประเภทของวาล์ว

การกำหนดค่าวาล์วบีบที่แตกต่างกันมีข้อควรพิจารณาเกี่ยวกับขนาดที่แตกต่างกันซึ่งมีอิทธิพลต่อกระบวนการคัดเลือก การทำความเข้าใจความแตกต่างเหล่านี้ช่วยให้มั่นใจได้ว่าการออกแบบที่เลือกนั้นตรงตามข้อกำหนดด้านการใช้งานและการใช้งานจริง

เปิดวาล์วหยิกร่างกาย

การออกแบบตัวเครื่องแบบเปิดมีปลอกเปิดซึ่งแทนที่ด้วยการปลดแคลมป์แอคทูเอเตอร์ โดยทั่วไปวาล์วเหล่านี้มีขนาดตั้งแต่ 1 ถึง 14 นิ้ว และเป็นที่นิยมสำหรับสารละลายที่มีฤทธิ์กัดกร่อนสูง ซึ่งคาดว่าจะมีการเปลี่ยนปลอกบ่อยครั้ง การออกแบบแบบเปิดช่วยให้ตรวจสอบได้ง่ายและบำรุงรักษารวดเร็ว ทำให้การเลือกขนาดสะดวกยิ่งขึ้น เนื่องจากสามารถเปลี่ยนปลอกได้ภายในไม่กี่นาทีโดยไม่ต้องถอดตัววาล์วออกจากท่อ

เมื่อปรับขนาดวาล์วหนีบแบบเปิด ให้พิจารณาความถี่ในการเปลี่ยนปลอก การใช้งานที่สวมปลอกอย่างรวดเร็วอาจได้ประโยชน์จากการใช้ขนาดวาล์วที่เล็กลงเล็กน้อยซึ่งจะช่วยยืดอายุการใช้งานของปลอกให้เหมาะสมด้วยความเร็วที่สูงขึ้น (ป้องกันการตกตะกอน) ในขณะเดียวกันก็ยอมรับการเปลี่ยนส่วนประกอบที่มีราคาถูกลงบ่อยครั้งมากขึ้น

วาล์วบีบตัวแบบปิด

การออกแบบที่ปิดล้อมช่วยปกป้องปลอกภายในตัวเรือนที่แข็งแกร่ง โดยให้การรองรับที่ดีกว่าสำหรับแรงกดดันที่สูงขึ้น และเป็นการกักเก็บวัสดุอันตราย วาล์วเหล่านี้มีขนาดตั้งแต่ 1/2 นิ้วถึง 24 นิ้ว และเหมาะอย่างยิ่งสำหรับของเหลวที่สะอาดหรือบริการที่มีฤทธิ์กัดกร่อนเล็กน้อย ซึ่งอายุการใช้งานของปลอกจะวัดเป็นปีแทนที่จะเป็นเดือน โครงสร้างแบบปิดเพิ่มต้นทุนและความซับซ้อนในการเปลี่ยนปลอก ทำให้การกำหนดขนาดเริ่มต้นที่แม่นยำมีความสำคัญยิ่งขึ้น

การเลือกขนาดสำหรับวาล์วแบบปิดควรให้ความสำคัญกับความน่าเชื่อถือในระยะยาว และลดความเสี่ยงในการเกิดขนาดที่เล็กเกินไป เนื่องจากการแก้ไขข้อผิดพลาดในการกำหนดขนาดจำเป็นต้องเปลี่ยนวาล์วทั้งหมด การรองรับโครงสร้างเพิ่มเติมช่วยให้การออกแบบที่ปิดล้อมสามารถรองรับแรงกดดันที่สูงขึ้นในขนาดที่ใหญ่กว่าเมื่อเทียบกับขนาดที่เทียบเท่ากับตัวถังแบบเปิด ซึ่งอาจส่งผลต่อการเลือกขนาดในการใช้งานที่มีแรงดันสูง

วาล์วบีบแบบใช้ลมเทียบกับแบบแมนนวล

วิธีการกระตุ้นส่งผลต่อขีดจำกัดขนาดในทางปฏิบัติ โดยทั่วไปแล้ววาล์วบีบแบบแมนนวลจะถูกจำกัดไว้ที่ 6 นิ้วหรือเล็กกว่า เนื่องจากต้องใช้แรงทางกายภาพในการบีบปลอกที่ใหญ่ขึ้น วาล์วหนีบที่ทำงานด้วยลมสามารถรองรับขนาดเต็มได้ถึง 24 นิ้วขึ้นไป โดยใช้กระบอกสูบนิวแมติกหรือถุงลมเพื่อสร้างแรงอัดที่เพียงพอ

สำหรับวาล์วที่ควบคุมด้วยมือที่มีความสูงเกิน 3 นิ้ว ให้ตรวจสอบว่าผู้ปฏิบัติงานสามารถสั่งงานวาล์วได้สมจริงผ่านรอบการทำงานเต็มรูปแบบ การใช้งานที่ต้องการการทำงานบ่อยครั้งหรือการควบคุมปริมาณที่แม่นยำควรใช้การกระตุ้นด้วยลมหรือไฟฟ้าโดยไม่คำนึงถึงขนาด ข้อกำหนดของแอคชูเอเตอร์อาจส่งผลต่อการเลือกขนาด วาล์วควบคุมด้วยลมขนาด 4 นิ้วอาจใช้งานได้ดีกว่าวาล์วควบคุมด้วยมือขนาด 3 นิ้ว หากสภาพการทำงานจำเป็นต้องมีการควบคุมระยะไกลหรือระบบอัตโนมัติ

แนวทางการกำหนดขนาดเฉพาะอุตสาหกรรม

อุตสาหกรรมต่างๆ ได้กำหนดแนวปฏิบัติที่ดีที่สุดสำหรับการกำหนดขนาดวาล์วบีบโดยอิงจากประสบการณ์การดำเนินงานนานหลายทศวรรษเกี่ยวกับวัสดุเฉพาะและเงื่อนไขของกระบวนการ

การทำเหมืองแร่และการแปรรูปแร่

การใช้งานในเหมืองแร่โดยทั่วไปจะจัดการกับสารละลายที่มีฤทธิ์กัดกร่อนสูงซึ่งมีขนาดอนุภาคขนาดใหญ่และมีความเข้มข้นของของแข็งสูง แนวปฏิบัติมาตรฐานคือการรักษาความเร็วของสารละลายระหว่าง 8-12 ฟุตต่อวินาที เพื่อป้องกันการตกตะกอนในขณะที่ลดการสึกหรอจากการกัดกร่อน ขนาดวาล์วบีบในการทำเหมืองแร่โดยทั่วไปมีตั้งแต่ 4 ถึง 12 นิ้ว โดยขนาด 6 และ 8 นิ้วเป็นที่แพร่หลายมากที่สุดสำหรับสายหางแร่และการถ่ายโอนความเข้มข้น

สำหรับการแยกน้ำออกจากเหมืองและน้ำในกระบวนการผลิต อาจใช้ความเร็วสูงกว่านี้ได้ (สูงถึง 15 ฟุต/วินาที) เนื่องจากการกัดเซาะมีความเกี่ยวข้องน้อยกว่า การกำหนดขนาดควรคำนึงถึงขนาดอนุภาคสูงสุดที่คาดการณ์ไว้ เส้นผ่านศูนย์กลางของวาล์วควรเกินเส้นผ่านศูนย์กลางของอนุภาคประมาณ 4-5 เท่าสำหรับรูปร่างที่ผิดปกติ การใช้งานไซโคลนอันเดอร์โฟลว์จำเป็นต้องให้ความสนใจเป็นพิเศษ เนื่องจากมีอนุภาคที่หยาบที่สุดและหนักที่สุด และอาจจำเป็นต้องใช้วาล์วที่มีขนาดใหญ่กว่าที่คาดการณ์ไว้โดยการคำนวณการไหลเพียงอย่างเดียว

การบำบัดน้ำเสีย

การใช้งานน้ำเสียชุมชนและอุตสาหกรรมเกี่ยวข้องกับวัสดุเส้นใย เศษผ้า และปริมาณของแข็งแปรผันที่ท้าทายวาล์วแบบเดิมๆ วาล์วหนีบมีความเป็นเลิศ โดยมีขนาดปกติตั้งแต่ 2 ถึง 12 นิ้ว การออกแบบแบบเต็มรูป้องกันการอุดตัน แต่ขนาดต้องคำนึงถึงสิ่งกีดขวางการไหลที่อาจเกิดขึ้น แนวทางทั่วไปคือการปรับขนาดความจุที่สูงกว่าการไหลโดยเฉลี่ยถึง 50% เพื่อจัดการกับเหตุการณ์พายุและช่วงโหลดสูงสุด

สำหรับการจัดการตะกอน ความเร็วที่ต่ำกว่าประมาณ 5-7 ฟุตต่อวินาทีจะช่วยป้องกันการตัดโครงสร้างตะกอนในขณะที่ยังคงการเคลื่อนย้ายที่เพียงพอ ตะกอนหนาที่มีของแข็ง 4-8% โดยทั่วไปต้องใช้วาล์วขนาด 4 ถึง 8 นิ้ว ขึ้นอยู่กับอัตราการไหล การใช้งานน้ำเสียมักจะได้ประโยชน์จากการเลือกขนาดวาล์วที่ใหญ่กว่าการคำนวณที่แนะนำหนึ่งขั้นตอน เพื่อให้มีความปลอดภัยเมื่อเทียบกับคุณลักษณะของวัสดุที่แปรผันสูง

อุตสาหกรรมอาหารและยา

การใช้งานด้านสุขอนามัยต้องการพื้นผิวเรียบและทำความสะอาดได้ และมักใช้วาล์วที่มีขนาดเล็กลงตั้งแต่ 1/2 ถึง 4 นิ้ว ลำดับความสำคัญของการปรับขนาดรวมถึงการหลีกเลี่ยงโซนอับซึ่งผลิตภัณฑ์สามารถสะสมได้ และรับประกันความสามารถในการระบายออกได้อย่างสมบูรณ์ กระบวนการทางเภสัชกรรมอาจระบุแรงเฉือนต่ำเพื่อรักษาความสมบูรณ์ของผลิตภัณฑ์ โดยต้องใช้วาล์วที่ใหญ่ขึ้นเพื่อลดความเร็วต่ำกว่า 5 ฟุตต่อวินาทีสำหรับสูตรที่ละเอียดอ่อน

การใช้งานแปรรูปอาหารที่ต้องจัดการอนุภาคต่างๆ เช่น ชิ้นผลไม้ ชิ้นผัก หรือผลิตภัณฑ์จากเนื้อสัตว์ ควรเป็นไปตามกฎขนาดอนุภาคขั้นต่ำ 3x ผลิตภัณฑ์ที่มีความหนืด เช่น ซอส ผลิตภัณฑ์นม และน้ำเชื่อม จำเป็นต้องปรับขนาดตามความหนืด ผลิตภัณฑ์ที่มีปริมาณมากกว่า 500 เซนติพอยส์อาจต้องใช้วาล์วที่ใหญ่กว่าการคำนวณแบบน้ำ 25-50% วาล์วบีบเพื่อสุขอนามัยต้องรองรับข้อกำหนดการไหลของ CIP (clean-in-place) ซึ่งอาจเกินการไหลของกระบวนการปกติ

ประเภทการเชื่อมต่อและขนาดความเข้ากันได้

การเลือกขนาดวาล์วบีบต้องพิจารณาว่าวาล์วเชื่อมต่อกับระบบท่อที่มีอยู่อย่างไร ความไม่เข้ากันในการเชื่อมต่อสามารถลบล้างข้อดีของขนาดวาล์วที่ถูกต้องได้

การเชื่อมต่อแบบหน้าแปลนเป็นวิธีที่ใช้กันทั่วไปสำหรับวาล์วบีบขนาด 2 นิ้วขึ้นไป ตามมาตรฐาน ANSI, DIN หรือมาตรฐานหน้าแปลนระดับภูมิภาคอื่นๆ พิกัดหน้าแปลนวาล์ว (150#, 300# ฯลฯ) จะต้องตรงกันหรือเกินกว่าพิกัดของระบบท่อ วาล์วบีบแบบมีหน้าแปลนมีข้อดีของรูปแบบโบลต์มาตรฐานและติดตั้งง่าย แต่เพิ่มความยาวให้กับชุดวาล์วที่ต้องติดตั้งในรูปแบบท่อ

การเชื่อมต่อแบบเกลียวเหมาะกับวาล์วขนาดเล็ก (โดยทั่วไปคือ 2 นิ้วและต่ำกว่า) และให้การติดตั้งที่กะทัดรัด เธรด NPT, BSP และเมตริกมีจำหน่ายโดยขึ้นอยู่กับมาตรฐานภูมิภาค วาล์วบีบเกลียวแบบเกลียวเป็นที่นิยมในการใช้งานในห้องปฏิบัติการและโรงงานนำร่อง ซึ่งมีความยืดหยุ่นและต้องปรับเปลี่ยนรูปแบบใหม่บ่อยครั้ง อย่างไรก็ตาม การเชื่อมต่อแบบเกลียวอาจปิดผนึกได้ยากในบริการแรงดันสูงหรือแบบสุญญากาศ และโดยทั่วไปไม่เหมาะกับสารที่มีฤทธิ์กัดกร่อนที่อาจทำให้เกลียวสึกหรอ

การเชื่อมต่อท่อหรือท่อใช้แคลมป์เพื่อยึดปลอกวาล์วเข้ากับท่ออ่อนโดยตรง ช่วยลดปัญหาหน้าแปลนท่อที่แข็งโดยสิ้นเชิง การกำหนดค่านี้เป็นเรื่องปกติในการติดตั้งแบบพกพาหรือชั่วคราว และระบบคงที่ขนาดเล็กกว่า โดยทั่วไปแล้ว วาล์วบีบเชื่อมต่อท่อจะมีขนาดตั้งแต่ 1/2 ถึง 4 นิ้ว แม้ว่าจะมีขนาดที่ใหญ่กว่าก็ตาม การกำหนดขนาดต้องแน่ใจว่ารูท่อตรงกับเส้นผ่านศูนย์กลางปลอกวาล์ว และปลอกยื่นเลยจุดเชื่อมต่ออย่างเพียงพอเพื่อป้องกันการสึกหรอของขอบ

• วาล์วบีบแบบเวเฟอร์พอดีระหว่างหน้าแปลนที่มีอยู่โดยไม่ต้องแยกหน้าแปลนวาล์ว ให้ขนาดหันหน้าเข้าหากันที่สั้นที่สุด แต่จำเป็นต้องมีความแม่นยำในการจัดตำแหน่งระหว่างการติดตั้ง
• การกำหนดค่าตัวลดทำให้สามารถเชื่อมต่อท่อขนาดต่างๆ ที่ปลายแต่ละด้านได้ ซึ่งมีประโยชน์เมื่อปรับขนาดวาล์วให้เหมาะสมโดยไม่ขึ้นอยู่กับท่อต้นน้ำและปลายน้ำ
• การเชื่อมต่อแบบ Tri-clamp ให้การเชื่อมต่อด้านสุขอนามัยที่รวดเร็วสำหรับการใช้งานด้านอาหารและยา โดยมีขนาดมาตรฐานตั้งแต่ 1/2 ถึง 6 นิ้ว

การทดสอบและการตรวจสอบหลังจากการปรับขนาด

หลังจากเสร็จสิ้นการคำนวณขนาดและเลือกขนาดวาล์วบีบแล้ว การตรวจสอบผ่านการทดสอบหรือการวิเคราะห์โดยละเอียดจะยืนยันว่าตัวเลือกจะทำงานตามที่ตั้งใจไว้ ขั้นตอนนี้มีความสำคัญเป็นพิเศษสำหรับการใช้งานที่สำคัญ วาล์วขนาดใหญ่ หรือกระบวนการที่ต้องจัดการวัสดุราคาแพงหรือเป็นอันตราย

การทดสอบการไหลด้วยสื่อกระบวนการจริงช่วยให้การตรวจสอบเชื่อถือได้มากที่สุด หากเป็นไปได้ ให้จัดหาวาล์วตัวอย่างตามขนาดที่เสนอและทดสอบกับของเหลวหรือสารละลายภายใต้สภาวะการทำงานที่คาดหวัง วัดแรงดันตกที่เกิดขึ้นจริง ตรวจสอบว่าไม่มีการเสียบปลั๊กหรือตกตะกอน และยืนยันว่าข้อกำหนดแรงกดกระตุ้นเป็นที่ยอมรับได้ สำหรับสารละลาย ให้ทำการทดสอบนานพอที่จะประเมินรูปแบบการสึกหรอและคาดการณ์อายุการใช้งานของปลอกหุ้ม

เมื่อการทดสอบทางกายภาพไม่สามารถทำได้ การวิเคราะห์พลศาสตร์ของไหลเชิงคำนวณ (CFD) สามารถสร้างแบบจำลองพฤติกรรมการไหลผ่านเรขาคณิตของวาล์วบีบได้ ซอฟต์แวร์ CFD สมัยใหม่สามารถจำลองปลอกที่ยืดหยุ่น คาดการณ์การกระจายแรงดัน ระบุโซนอันตรายที่อาจเกิดขึ้น และคำนวณอัตราเฉือน สิ่งนี้มีประโยชน์อย่างยิ่งสำหรับของไหลที่ไม่ใช่แบบนิวตันหรือของเหลวข้นที่ซับซ้อนซึ่งความสัมพันธ์เชิงประจักษ์อาจไม่น่าเชื่อถือ

การให้คำปรึกษาจากผู้ผลิตเป็นอีกช่องทางหนึ่งในการตรวจสอบยืนยัน ผู้ผลิตวาล์วบีบที่มีชื่อเสียงมีฐานข้อมูลการใช้งานที่กว้างขวาง และสามารถเปรียบเทียบความต้องการของคุณกับการติดตั้งที่ประสบความสำเร็จในลักษณะเดียวกัน พวกเขาอาจระบุข้อควรพิจารณาเฉพาะสำหรับแอปพลิเคชันของคุณซึ่งสมการขนาดมาตรฐานไม่ครอบคลุม ผู้ผลิตหลายรายเสนอซอฟต์แวร์ปรับขนาดหรือการสนับสนุนด้านวิศวกรรมแอปพลิเคชันเป็นบริการฟรี

บันทึกการคำนวณขนาด สมมติฐาน และผลการตรวจสอบทั้งหมดเพื่อใช้อ้างอิงในอนาคต เอกสารนี้พิสูจน์ได้ว่ามีคุณค่าอย่างยิ่งเมื่อแก้ไขปัญหา วางแผนการขยายกำลังการผลิต หรือระบุวาล์วทดแทนหลายปีหลังจากการติดตั้งครั้งแรก รวมข้อมูลการปฏิบัติงานจริงเมื่อระบบได้รับมอบหมายให้ตรวจสอบการคาดการณ์ทางทฤษฎี และปรับปรุงแนวทางการกำหนดขนาดสำหรับโครงการในอนาคต

พิสูจน์การเลือกขนาดของคุณในอนาคต

ขนาดของวาล์วบีบควรคำนึงถึงไม่เพียงแต่สำหรับสภาพการทำงานในปัจจุบันเท่านั้น แต่ยังรวมถึงการเปลี่ยนแปลงที่คาดการณ์ไว้ในข้อกำหนดของกระบวนการ กำลังการผลิต และคุณลักษณะของวัสดุตลอดอายุการใช้งานที่คาดหวังของระบบด้วย

แผนการขยายการผลิตควรแจ้งการตัดสินใจเกี่ยวกับขนาดวาล์ว หากคาดว่ากำลังการผลิตของโรงงานจะเพิ่มขึ้น 30% ภายในห้าปี การเลือกขนาดวาล์วที่รองรับการไหลในอนาคตนี้อาจประหยัดกว่าการเปลี่ยนวาล์วในภายหลัง อย่างไรก็ตาม ให้สมดุลสิ่งนี้กับบทลงโทษด้านประสิทธิภาพของการใช้งานวาล์วขนาดใหญ่ในระหว่างช่วงชั่วคราว ในบางกรณี การติดตั้งวาล์วที่มีขนาดเหมาะสมตั้งแต่เริ่มแรกและการวางแผนการเปลี่ยนในที่สุดจะคุ้มค่ากว่าการเพิ่มขนาดอย่างถาวร

ข้อกำหนดด้านความยืดหยุ่นของกระบวนการยังส่งผลต่อกลยุทธ์การกำหนดขนาดด้วย หากระบบอาจจัดการกับผลิตภัณฑ์หรือวัสดุที่แตกต่างกันในอนาคต ขนาดสำหรับสถานการณ์ที่มีความต้องการมากที่สุด วาล์วที่มีขนาดสำหรับวัสดุที่มีความหนืดสูงจะจัดการกับของเหลวที่มีความหนืดต่ำได้อย่างง่ายดาย แต่สิ่งที่ตรงกันข้ามนั้นไม่เป็นความจริง ในทำนองเดียวกัน หากขนาดอนุภาคอาจเพิ่มขึ้นหรือความเข้มข้นของของแข็งอาจเพิ่มขึ้น ให้กำหนดขนาดอย่างระมัดระวังเพื่อรักษาประสิทธิภาพที่ยอมรับได้ในทุกช่วงของความเป็นไปได้

พิจารณาความพร้อมของชิ้นส่วนและปลอกสำหรับเปลี่ยนที่เปลี่ยนแปลงไป การเลือกขนาดมาตรฐานทั่วไปช่วยให้มั่นใจได้ถึงความพร้อมใช้งานของชิ้นส่วนในระยะยาวและราคาที่แข่งขันได้ ขนาดที่ผิดปกติหรือกำหนดเองอาจช่วยประหยัดต้นทุนเริ่มแรก แต่ทำให้เกิดช่องโหว่ในห่วงโซ่อุปทาน ขนาดมาตรฐาน เช่น 2", 3", 4", 6", 8" และ 12" ได้รับการรองรับจากตลาดอย่างกว้างขวางที่สุดและมีตัวเลือกหลังการขายที่แข่งขันได้มากที่สุด

สุดท้าย ให้ประเมินต้นทุนรวมในการเป็นเจ้าของ แทนที่จะประเมินแค่ต้นทุนวาล์วเริ่มต้น วาล์วที่มีขนาดใหญ่กว่าและมีราคาแพงกว่าซึ่งมีอายุการใช้งานยาวนานกว่าและความต้องการในการบำรุงรักษาต่ำกว่าอาจมีต้นทุนตลอดอายุการใช้งานน้อยกว่าวาล์วขนาดเล็กกว่าและราคาถูกกว่าซึ่งต้องเข้ารับบริการบ่อยครั้ง การเลือกขนาดควรเพิ่มประสิทธิภาพทางเศรษฐกิจตลอดอายุการใช้งาน ไม่ใช่แค่ลดรายจ่ายด้านทุนให้เหลือน้อยที่สุด