วาล์วประตูลิ่ม: คู่มือทางเทคนิคสำหรับวิศวกรและฝ่ายจัดซื้อ

1. วาล์วประตูลิ่มยืดหยุ่นคืออะไร?

วาล์วประตูลิ่มยืดหยุ่นเป็นอุปกรณ์ขั้นสูงในกลุ่มผลิตภัณฑ์วาล์วประตูลิ่มวาล์วชนิดนี้เป็นวาล์วแบบลิ่มแข็ง คุณสมบัติหลักคือแผ่นประตูวาล์วถูกเคลือบด้วยวัสดุยืดหยุ่น (โดยทั่วไปคือยาง EPDM) หรือผลิตจากวัสดุยืดหยุ่นทั้งแผ่น แทนที่จะใช้โลหะทั้งหมดเหมือนวาล์วแบบเดิม โครงสร้างนี้มีจุดประสงค์เพื่อให้การปิดผนึกแบบสองทิศทางที่เชื่อถือได้ ในขณะเดียวกันก็หลีกเลี่ยงปัญหาการติดขัดและการใช้งานที่ต้องใช้แรงบิดสูง ซึ่งมักพบในวาล์วแบบลิ่มแข็งทั่วไป

แตกต่างจากวาล์วประตูลิ่มแบบเดิมที่มีที่นั่งเป็นโลหะ วาล์วประตูลิ่มแบบยืดหยุ่นมักมีตัวเรือนทำจากเหล็กหล่อเหนียวเคลือบด้วยยาง EPDM ที่ผ่านมาตรฐานการอนุมัติสำหรับน้ำดื่ม เมื่อปิด วาล์วจะสัมผัสกับที่นั่งของตัววาล์วอย่างยืดหยุ่น แทนที่จะเป็นการสัมผัสแบบโลหะต่อโลหะที่แข็งทื่อ ตั้งแต่ทศวรรษ 1980 วาล์วประตูลิ่มแบบยืดหยุ่นได้กลายเป็นตัวเลือกหลักในระบบบำบัดและจ่ายน้ำ โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับขนาดสูงสุดถึง DN600 ปัจจุบัน ผู้ผลิตชั้นนำได้ขยายช่วงขนาดไปจนถึง DN1000 หรือแม้แต่ DN1200

ความสำคัญต่อการจัดซื้อจัดจ้าง: วาล์วประตูลิ่มแบบยืดหยุ่นมีข้อดีที่โดดเด่นในระบบจ่ายน้ำ การระบายน้ำ และการบำบัดน้ำเสีย พื้นผิวซีลยางสามารถต้านทานการสึกหรอจากอนุภาคในน้ำได้อย่างมีประสิทธิภาพ และไม่จำเป็นต้องมีการขัดผิวซีลโลหะที่มีความแม่นยำสูง จึงช่วยลดต้นทุนการผลิตและการบำรุงรักษา

2. วาล์วประตูลิ่มทำงานอย่างไร?

วาล์วประตูลิ่มเป็นวาล์วแบบหมุนหลายรอบ โดยก้านของวาล์วจะขับเคลื่อนบานประตูผ่านการหมุนแบบเกลียว บานประตูจะเคลื่อนที่ตั้งฉากกับทิศทางการไหลของของเหลว

ลำดับขั้นตอนการทำงาน:

1.การปิดเมื่อหมุนวงล้อหรือตัวกระตุ้นตามเข็มนาฬิกา ก้านจะดันวาล์วลงด้านล่าง พื้นผิวซีลทั้งสองด้านของวาล์วรูปทรงลิ่มได้รับการออกแบบให้มีด้านบนหนากว่าและด้านล่างบางกว่า เมื่อวาล์วลงไปในที่นั่งของตัววาล์ว พื้นผิวลิ่มจะสร้างแรงดันอัดระหว่างที่นั่ง แรงดันนี้จะเปลี่ยนแรงทำงานตามแนวแกนให้เป็นแรงดันซีลในแนวรัศมี ทำให้ปิดสนิท นี่คือระบบซีลแบบใช้แรง – แรงซีลส่วนใหญ่มาจากแรงกระตุ้นภายนอก ไม่ใช่จากแรงดันในท่อ

2.เปิดก้านวาล์วจะหมุนไปในทิศทางตรงกันข้าม ยกบานวาล์วออกจากที่นั่ง และเปิดทางเดินของไหลให้เต็มที่ เมื่อเปิดเต็มที่ วาล์วประตูจะให้ทางเดินของไหลที่ตรงไปตรงมาและไม่มีสิ่งกีดขวาง โดยมีความต้านทานของไหลต่ำมาก และช่วยให้ลูกปัดทำความสะอาดท่อผ่านได้

3.ลักษณะการทำงานเนื่องจากก้านวาล์วต้องหมุนหลายรอบจึงจะครบระยะการเคลื่อนที่ วาล์วประตูจึงเปิดและปิดอย่างช้าๆ คุณสมบัติโดยธรรมชาติข้อนี้ยังช่วยป้องกันปรากฏการณ์ค้อนน้ำได้อีกด้วย

หมายเหตุสำคัญวาล์วประตูลิ่มได้รับการออกแบบมาสำหรับการใช้งานแบบเปิดเต็มที่หรือปิดสนิทเท่านั้น ไม่ควรใช้เป็นวาล์วควบคุมการไหล การเปิดประตูเพียงบางส่วนจะทำให้เกิดการกัดกร่อนและการกระแทกจากของเหลว ซึ่งอาจทำให้พื้นผิวการซีลเสียหายและก่อให้เกิดการสั่นสะเทือนและเสียงดังได้

3. การจำแนกประเภทของวาล์วประตูลิ่ม

วาล์วประตูลิ่มสามารถจำแนกได้ตามเกณฑ์หลายประการ:

3.1 โดยโครงสร้างแผ่นดิสก์ประตู

ในบรรดาตัวเลือกเหล่านี้ การออกแบบลิ่มแบบยืดหยุ่นได้รวมข้อดีของทั้งแผ่นดิสก์แบบแข็งและแบบคู่เข้าด้วยกัน และเป็นรูปแบบที่นิยมใช้กันในปัจจุบันสำหรับวาล์วประตูลิ่มขนาดกลางถึงขนาดใหญ่

3.2 โดยการกำหนดค่าก้าน

• ก้านยก (สกรูและแอกด้านนอก)– ก้านวาล์วจะขยับขึ้นลงตามการทำงาน ทำให้สามารถมองเห็นตำแหน่งของวาล์วได้อย่างชัดเจน

•ก้านที่ไม่ยกขึ้น (เกลียวด้านใน)– แกนหมุนได้โดยไม่มีการเคลื่อนที่ตามแนวแกน ส่วนน็อตยึดแกนจะเคลื่อนที่ขึ้น/ลง เหมาะสำหรับงานที่มีความสูงในการติดตั้งจำกัด

3.3 โดยวิธีการกระตุ้น

แบบใช้มือ แบบไฟฟ้า แบบใช้ลม แบบไฮดรอลิก ฯลฯ

3.4 ตามประเภทการเชื่อมต่อ

แบบมีขอบ, แบบเชื่อมชน, แบบแผ่นบาง ฯลฯ

4. ความแตกต่างระหว่างวาล์วประตูลิ่มและวาล์วประตูขนาน

วาล์วประตูโดยพื้นฐานแล้วแบ่งออกเป็นแบบลิ่มและแบบขนานตามรูปทรงเรขาคณิตของประตู ความแตกต่างที่สำคัญมีดังนี้:

หลักเกณฑ์การคัดเลือกเลือกวาล์วประตูลิ่มเมื่อต้องการความน่าเชื่อถือสูงและการปิดผนึกแบบสองทิศทาง สำหรับไอน้ำร้อนยวดยิ่ง น้ำป้อนหม้อไอน้ำ หรือการใช้งานอื่นๆ ที่มีการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิบ่อยครั้ง วาล์วประตูแบบขนานจะช่วยป้องกันการเกิดลิ่มจากความร้อนและอาจเป็นตัวเลือกที่ดีกว่า

5. มาตรฐานการออกแบบที่ใช้บังคับสำหรับวาล์วประตูลิ่ม

การออกแบบ การผลิต และการทดสอบวาล์วประตูลิ่มต้องเป็นไปตามมาตรฐานทางเทคนิคที่เข้มงวดหลายประการ มาตรฐานเหล่านี้รับประกันคุณภาพ ความสามารถในการใช้งานทดแทนกันได้ และความปลอดภัย มาตรฐานหลักทั้งในประเทศและต่างประเทศได้สรุปไว้ด้านล่างเพื่อเป็นข้อมูลอ้างอิงสำหรับบุคลากรด้านวิศวกรรมและการจัดซื้อจัดจ้างในระหว่างการคัดเลือกและการยอมรับ

5.1 มาตรฐานแห่งชาติจีน (GB) และมาตรฐานอุตสาหกรรมจีน (JB)

สำหรับตลาดภายในประเทศวาล์วประตูลิ่มโดยทั่วไปจะปฏิบัติตามมาตรฐานเหล่านี้:

ก่อนหน้านี้ มาตรฐาน JB/T 1739‑1992 (“องค์ประกอบโครงสร้างของวาล์ว – ระยะห่างระหว่างที่นั่งและขนาดมุมลิ่มสำหรับวาล์วประตูลิ่ม”) ได้กล่าวถึงมุมลิ่มโดยเฉพาะ แต่ถูกยกเลิกไปในปี 2548 ปัจจุบัน การเลือกมุมลิ่มขึ้นอยู่กับแนวทางการออกแบบของผู้ผลิตแต่ละรายและสภาพการใช้งานจริง

5.2 มาตรฐานสากล (API, ASME, AWWA เป็นต้น)

สำหรับโครงการส่งออกหรือการออกแบบตามมาตรฐานอเมริกัน มาตรฐานต่อไปนี้มักถูกนำมาใช้:

5.3 มาตรฐานเฉพาะสำหรับวาล์วประตูลิ่มยืดหยุ่น (อุตสาหกรรมน้ำ)

สำหรับระบบประปาและการระบายน้ำ สมาคมการประปาแห่งอเมริกา (AWWA) ได้พัฒนาชุดเอกสารเฉพาะทางขึ้นมา:

•ANSI/AWWA C509– มาตรฐานสำหรับวาล์วประตูแบบซีลยาง (ขนาด 3 นิ้วขึ้นไป แรงดันสูงสุด 250 psig) โดยระบุข้อกำหนดสำหรับสารเคลือบยาง (การยึดเกาะตามมาตรฐาน ASTM D429) ซีลแกนวาล์ว การปิดกั้นแบบกันฟองอากาศสองทิศทาง เป็นต้น

•ANSI/AWWA C515– มาตรฐานสำหรับวาล์วประตูลิ่มยืดหยุ่นเหล็กหล่อเหนียวขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางใหญ่ (โดยทั่วไป 4 นิ้วขึ้นไป) ซึ่งมีข้อกำหนดที่เข้มงวดเกี่ยวกับความหนาของผนังและวัสดุ

•AWWA C111/A21.11– มาตรฐานสำหรับข้อต่อที่มีปะเก็นยาง (แบบกลไกและแบบกด) ใช้ได้กับข้อต่อปลายกลไก

5.4 มาตรฐานอื่นๆ ที่เกี่ยวข้อง

5.5 ประเด็นสำคัญสำหรับการจัดซื้อและการรับมอบสินค้า

ในการคัดเลือกและรับมอบวาล์วแบบลิ่ม (wedge gate valve) เจ้าหน้าที่จัดซื้อควรตรวจสอบมาตรฐานการปฏิบัติตามข้อกำหนดต่อไปนี้:

1.การยืนยันมาตรฐานการออกแบบ– ตรวจสอบให้แน่ใจว่าวาล์วได้รับการออกแบบตามมาตรฐานที่ถูกต้อง (เช่น GB/T 12234, API 600 หรือ AWWA C509) สำหรับการใช้งานที่ต้องการ

2.มิติการเผชิญหน้า– ตรวจสอบให้แน่ใจว่าความยาวของวาล์วเป็นไปตามมาตรฐาน GB/T 12221 หรือ ASME B16.10 เพื่อรับประกันความสามารถในการใช้งานทดแทนกันได้ในสถานที่ติดตั้ง

3.ความเข้ากันได้ของหน้าแปลน– ตรวจสอบให้แน่ใจว่ามาตรฐานหน้าแปลน (JB/T 79, GB/T 9113, ASME B16.5 เป็นต้น) ตรงกับระบบท่อ

4.การตรวจสอบรายงานการทดสอบ– ขอรายงานผลการทดสอบจากโรงงานตามมาตรฐาน JB/T 9092 หรือ API 598 ซึ่งรวมถึงผลการทดสอบความแข็งแรงของเปลือกวาล์ว การทดสอบการรั่วซึมของวาล์ว และการรั่วซึมของวาล์ว

5.ใบรับรองวัสดุ– สำหรับวาล์วประตูลิ่มแบบยืดหยุ่นได้ ให้ขอใบรับรองวัสดุเคลือบ EPDM และรายงานการทดสอบการยึดเกาะ

6.การตรวจสอบเครื่องหมาย– ตรวจสอบว่าเครื่องหมายบนตัววาล์วเป็นไปตามข้อกำหนดของ GB/T 12220 (ผู้ผลิต ขนาด วัสดุ ระดับความดัน ฯลฯ)

6. มุมลิ่มของวาล์วประตูลิ่มคืออะไร?

มุมลิ่มเป็นหนึ่งในพารามิเตอร์การออกแบบที่สำคัญที่สุดสำหรับวาล์วประตูลิ่ม ซึ่งส่งผลโดยตรงต่อความน่าเชื่อถือในการปิดผนึก แรงบิดในการทำงาน และความสามารถในการปรับตัวต่ออุณหภูมิ

6.1 ค่ามุมลิ่มทั่วไป

โดยทั่วไป มุมระหว่างหน้าสัมผัสการปิดผนึกแต่ละด้านกับเส้นกึ่งกลางแนวตั้ง (เช่น มุมลิ่ม) จะถูกเลือกจากค่ามาตรฐานต่อไปนี้:

•2°52′
•3°30′
•5° (พบได้บ่อยที่สุด)
•8°
•10°

ในบรรดาค่าเหล่านี้ ค่า 5° เป็นค่าที่ใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุด วาล์วประตูแบบขนานสามารถพิจารณาได้ว่าเป็นกรณีพิเศษที่มีมุมลิ่ม 0°

6.2 ปัจจัยที่มีอิทธิพลต่อการเลือกมุมลิ่ม

มุมลิ่มส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับอุณหภูมิการทำงานของตัวกลาง:

•ยิ่งอุณหภูมิสูง มุมก็ควรจะยิ่งใหญ่ขึ้น – เพื่อลดความเสี่ยงของการติดขัดเนื่องจากความร้อน (การยึดติด) อันเกิดจากการขยายตัวทางความร้อนของเกต

•สำหรับตัวกลางที่มีอุณหภูมิต่ำ มักจะเลือกใช้มุมเล็กๆ เช่น 2°52′

•สำหรับการใช้งานในอุณหภูมิสูง ควรใช้มุมที่กว้างกว่า (5°, 8° หรือแม้แต่ 10°)

6.3 หลักการออกแบบมุมลิ่ม

มุมลิ่มไม่ได้ถูกกำหนดขึ้นโดยพลการ รูปทรงลิ่มถูกออกแบบมาเพื่อสร้างแรงดันการปิดผนึกเชิงกลเพิ่มเติมเมื่อวาล์วปิด มุมที่เล็กกว่าจะสร้างแรงปิดผนึกในแนวรัศมีที่มากกว่าสำหรับการเคลื่อนที่ในแนวแกนที่เท่ากัน ทำให้ปิดสนิทได้น่าเชื่อถือมากขึ้น แต่ต้องใช้ความแม่นยำในการผลิตที่สูงกว่าและมีแนวโน้มที่จะเกิดการอุดตันจากความร้อนได้ง่ายกว่า ในทางตรงกันข้าม มุมที่ใหญ่กว่าจะช่วยให้การทำงานราบรื่นขึ้นและลดความเสี่ยงของการติดขัด แต่ต้องใช้ระยะการปิดที่ยาวกว่าเพื่อสร้างแรงปิดผนึกที่เท่ากัน

ดังที่กล่าวไว้ก่อนหน้านี้ มาตรฐานเฉพาะทาง JB/T 1739‑1992 ถูกยกเลิกไปในปี 2548 ปัจจุบัน การเลือกมุมลิ่มขึ้นอยู่กับกฎการออกแบบของผู้ผลิตแต่ละรายและเงื่อนไขการใช้งานเฉพาะ

7. ประเด็นเพิ่มเติมที่น่าสนใจสำหรับผู้เชี่ยวชาญด้านวิศวกรรมและการจัดซื้อจัดจ้าง

7.1 พารามิเตอร์ทางเทคนิคทั่วไปสำหรับวาล์วประตูลิ่มยืดหยุ่น

•ระดับแรงดันค่าทั่วไปได้แก่ PN16 (16 บาร์), 200 psi (13.8 บาร์), CWP 300 psi (20.7 บาร์) เป็นต้น

•ช่วงอุณหภูมิ: โดยทั่วไปแล้ว วาล์วชนิดที่ใช้ยางเป็นที่นั่งจะทนอุณหภูมิได้ตั้งแต่ -10°C ถึง +130°C ส่วนวาล์วชนิดที่ใช้โลหะเป็นที่นั่งสามารถทนอุณหภูมิได้สูงกว่า

•ช่วงขนาด: ขนาด DN50 ถึง DN1000 ขึ้นไป

•วัสดุตัวถัง: เหล็กหล่อ, เหล็กดัด ฯลฯ

•วัสดุปิดผนึก: ยาง EPDM (เกรดสำหรับน้ำดื่ม)

7.2 ข้อดีที่สำคัญของวาล์วประตูลิ่มยืดหยุ่น

•ศูนย์สองทิศทาง- การปิดกั้นการรั่วไหล – ลิ่มยางที่มีความยืดหยุ่นช่วยให้การปิดผนึกแน่นสนิท ปราศจากฟองอากาศ

•แรงบิดในการทำงานต่ำ– แรงเสียดทานระหว่างยางกับโลหะต่ำกว่าแรงเสียดทานระหว่างโลหะกับโลหะมาก

•ไม่ติดขัด– ลิ่มที่มีความยืดหยุ่นสามารถเสียรูปได้เล็กน้อย จึงไม่ติดขัดในที่นั่งเหมือนลิ่มที่แข็งทื่อ

•อายุการใช้งานยาวนาน– วัสดุที่มีความยืดหยุ่นช่วยลดการสึกหรอของพื้นผิวซีล

7.3 ข้อเสนอแนะด้านการจัดซื้อจัดจ้าง

1. ตรงตามเงื่อนไขการให้บริการ– เลือกมุมลิ่มที่เหมาะสมตามอุณหภูมิของตัวกลาง สำหรับการใช้งานที่อุณหภูมิสูง ควรพิจารณาการออกแบบลิ่มแบบยืดหยุ่นหรือแบบขนาน

2. การปฏิบัติตามมาตรฐาน– ตรวจสอบว่าผลิตภัณฑ์เป็นไปตามมาตรฐานที่เกี่ยวข้อง เช่น EN 1074, BS 5163, AWWA C550 เป็นต้น

3. การป้องกันการกัดกร่อน– ตรวจสอบการเคลือบภายในและภายนอก (เช่น ผงอีพ็อกซี่แบบยึดติดด้วยความร้อน – FBE)

4. ประเภทการทำงาน– เลือกก้านยก/ก้านไม่ยก และตัวกระตุ้นแบบใช้มือ/ไฟฟ้า/ลม ตามข้อกำหนดของสถานที่ติดตั้ง

วาล์วประตูลิ่มวาล์วแยกส่วนเป็นวาล์วที่ใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุดในระบบท่อ การเลือกใช้วาล์วเหล่านี้ต้องพิจารณาปัจจัยทางเทคนิคหลายประการ รวมถึงการออกแบบการซีล การเลือกมุมลิ่ม ความเข้ากันได้ของวัสดุ และการปฏิบัติตามมาตรฐาน เราหวังว่าบทความนี้จะเป็นประโยชน์อย่างยิ่งสำหรับวิศวกรและผู้จัดซื้อในการเลือกและตัดสินใจซื้อวาล์วสำหรับโครงการต่างๆ