วาล์วลูกบอลวาล์วที่มีส่วนเปิดและปิด (ลูกบอลวาล์วบอล (ball valve) ทำงานโดยอาศัยก้านวาล์วและหมุนรอบแกนของวาล์วบอล วาล์วบอลแบบ V ที่ปิดผนึกอย่างแน่นหนาจะมีแรงเฉือนสูงระหว่างแกนบอลรูปตัว V กับที่นั่งวาล์วโลหะที่เชื่อมด้วยโลหะผสมแข็ง ซึ่งเหมาะอย่างยิ่งสำหรับของเหลวที่มีเส้นใย อนุภาคของแข็งขนาดเล็ก ฯลฯ วาล์วบอลแบบหลายทางไม่เพียงแต่สามารถควบคุมการรวมตัว การแยก และทิศทางการไหลของของเหลวในท่อได้อย่างยืดหยุ่นเท่านั้น แต่ยังสามารถปิดช่องใดช่องหนึ่งเพื่อเชื่อมต่ออีกสองช่องได้อีกด้วย โดยทั่วไปแล้ว วาล์วประเภทนี้ควรติดตั้งในแนวนอนในท่อ วาล์วบอลแบ่งออกเป็นวาล์วบอลแบบใช้ลม วาล์วบอลแบบไฟฟ้า และวาล์วบอลแบบใช้มือ ตามวิธีการขับเคลื่อน
บอลวาล์วคืออะไร
เอวาล์วลูกบอลถูกประดิษฐ์ขึ้นในทศวรรษ 1950 ด้วยการพัฒนาอย่างรวดเร็วของวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี การปรับปรุงกระบวนการผลิตและโครงสร้างผลิตภัณฑ์อย่างต่อเนื่อง ทำให้วาล์วลูกบอลพัฒนาอย่างรวดเร็วจนกลายเป็นวาล์วประเภทหลักในเวลาเพียง 40 ปี ในประเทศอุตสาหกรรมตะวันตก การใช้งานวาล์วลูกบอลเพิ่มขึ้นทุกปี
ในประเทศของฉัน วาล์วลูกบอลถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในโรงกลั่นน้ำมัน ท่อส่งระยะไกล สารเคมี การผลิตกระดาษ ยา การชลประทาน ไฟฟ้า การบริหารส่วนท้องถิ่น เหล็ก และอุตสาหกรรมอื่นๆ และมีบทบาทสำคัญต่อเศรษฐกิจของประเทศ วาล์วชนิดนี้หมุนได้ 90 องศา ตัวปลั๊กเป็นทรงกลม และมีรูหรือช่องวงกลมผ่านแกนกลาง
วาล์วลูกบอลส่วนใหญ่ใช้สำหรับตัด กระจาย และเปลี่ยนทิศทางการไหลของของเหลวในท่อ โดยเพียงแค่หมุน 90 องศาและใช้แรงบิดเพียงเล็กน้อยก็สามารถปิดได้อย่างแน่นหนา วาล์วลูกบอลเหมาะที่สุดสำหรับการใช้งานเป็นสวิตช์และวาล์วตัด โดยเฉพาะวาล์วลูกบอลแบบตัววี นอกจากจะต้องคำนึงถึงพารามิเตอร์ของท่อแล้ว วาล์วไฟฟ้ายังควรให้ความสำคัญเป็นพิเศษกับสภาพแวดล้อมในการใช้งานด้วย เนื่องจากอุปกรณ์ไฟฟ้าในวาล์วไฟฟ้าเป็นอุปกรณ์ไฟฟ้าเชิงกล สถานะการใช้งานจึงได้รับผลกระทบอย่างมากจากสภาพแวดล้อมในการใช้งาน
ลักษณะเฉพาะของวาล์วลูกบอลมีอะไรบ้าง
- ความทนทานต่อการสึกหรอเนื่องจากแกนวาล์วของบอลวาล์วแบบปิดสนิททำจากเหล็กอัลลอยเชื่อมแบบพ่นแหวนซีลทำจากเหล็กอัลลอยเคลือบผิว ดังนั้นวาล์วบอลแบบซีลแข็งจะไม่สึกหรอมากนักเมื่อทำการสลับการทำงาน (ค่าสัมประสิทธิ์ความแข็งอยู่ที่ 65-70)
- ประสิทธิภาพการปิดผนึกที่ดีเนื่องจากซีลของวาล์วบอลแบบซีลแข็งนั้นถูกเจียรด้วยมือ จึงสามารถใช้งานได้จนกว่าแกนวาล์วและแหวนซีลจะเข้ากันอย่างสมบูรณ์เท่านั้น ดังนั้นประสิทธิภาพการซีลจึงเชื่อถือได้
- แรงบิดต่ำเนื่องจากส่วนล่างของแหวนซีลของวาล์วบอลแบบซีลแข็งใช้สปริงในการยึดแหวนซีลและแกนวาล์วเข้าด้วยกันอย่างแน่นหนา การเปิดปิดจึงเบามากเมื่อแรงภายนอกเกินแรงดึงเริ่มต้นของสปริง
- การรับราชการระยะยาวชีวิต: มีการนำไปใช้อย่างกว้างขวางในหลากหลายสาขา เช่น อุตสาหกรรมปิโตรเลียม อุตสาหกรรมเคมี การผลิตไฟฟ้า การผลิตกระดาษ พลังงานปรมาณู การบิน จรวด และชีวิตประจำวันของผู้คน
ข้อดีของวาล์วบอลมีอะไรบ้าง
เมื่อเปรียบเทียบกับวาล์วประเภทอื่นๆ วาล์วบอลเปิดได้อย่างรวดเร็ว ราบรื่น และเชื่อถือได้ จึงมีการใช้งานอย่างแพร่หลาย และมีข้อดีดังต่อไปนี้:
- ตลับลูกปืนกันแรงดันช่วยลดแรงเสียดทานของก้านวาล์ว ทำให้ก้านวาล์วทำงานได้อย่างราบรื่นและยืดหยุ่นเป็นเวลานาน
- ฟังก์ชันป้องกันไฟฟ้าสถิต: มีสปริงติดตั้งอยู่ระหว่างลูกบอล ก้านวาล์ว และตัววาล์ว เพื่อนำไฟฟ้าสถิตที่เกิดขึ้นระหว่างกระบวนการสลับการทำงาน
- เนื่องจากวัสดุต่างๆ เช่นเนื่องจากโพลีเตตระฟลูออโรเอทิลีนมีคุณสมบัติหล่อลื่นในตัวที่ดีและมีการสูญเสียแรงเสียดทานกับลูกบอลน้อย ทำให้บอลวาล์วมีอายุการใช้งานยาวนาน
- ความต้านทานของไหลต่ำ: วาล์วบอลแบบใช้ลมมีความต้านทานของไหลน้อยที่สุดในบรรดาวาล์วทุกประเภท แม้แต่สำหรับวาล์วบอลแบบใช้ลมที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางลดลง ความต้านทานของไหลก็ยังค่อนข้างน้อย
- การซีลแกนวาล์วที่เชื่อถือได้: เนื่องจากแกนวาล์วหมุนได้เท่านั้นแต่ไม่ยกขึ้น การซีลของแกนวาล์วจึงไม่เสียหายง่าย และความสามารถในการซีลจะเพิ่มขึ้นตามแรงดันของตัวกลางที่เพิ่มขึ้น
- ประสิทธิภาพการซีลที่นั่งวาล์วที่ดี: แหวนซีลที่ทำจากวัสดุยืดหยุ่น เช่น โพลีเตตระฟลูออโรเอทิลีน สามารถซีลได้ง่าย และความสามารถในการซีลของวาล์วลูกบอลจะเพิ่มขึ้นตามแรงดันของตัวกลางที่เพิ่มขึ้น
- วาล์วลูกบอลแบบเต็มเส้นผ่านศูนย์กลางมีความต้านทานการไหลต่ำ และโดยพื้นฐานแล้วไม่มีความต้านทานการไหลเลย
- โครงสร้างเรียบง่าย ขนาดเล็ก และน้ำหนักเบา
- แน่นหนาและเชื่อถือได้ วาล์วชนิดนี้มีพื้นผิวซีลสองด้าน และวัสดุพื้นผิวซีลของวาล์วลูกบอลมักใช้พลาสติกหลากหลายชนิด ซึ่งมีประสิทธิภาพการซีลที่ดีและสามารถซีลได้อย่างสมบูรณ์ นอกจากนี้ยังมีการใช้งานอย่างแพร่หลายในระบบสุญญากาศอีกด้วย
- ใช้งานง่าย เปิดและปิดได้อย่างรวดเร็ว เพียงหมุน 90° จากเปิดสุดไปปิดสุด สะดวกสำหรับการควบคุมจากระยะไกล
- วาล์วลูกบอลบำรุงรักษาง่าย มีโครงสร้างที่ไม่ซับซ้อน และโดยทั่วไปแหวนซีลสามารถเคลื่อนที่ได้ ซึ่งสะดวกต่อการถอดประกอบและเปลี่ยน
- เมื่อเปิดหรือปิดสนิท พื้นผิวการปิดผนึกของลูกบอลและที่นั่งวาล์วจะถูกแยกออกจากตัวกลาง และตัวกลางจะไม่ทำให้เกิดการสึกกร่อนของพื้นผิวการปิดผนึกของวาล์วเมื่อไหลผ่าน
- มีช่วงการใช้งานที่กว้างขวาง เส้นผ่านศูนย์กลางมีตั้งแต่ไม่กี่มิลลิเมตรจนถึงหลายเมตร และสามารถใช้งานได้ตั้งแต่สุญญากาศสูงไปจนถึงความดันสูง
- เนื่องจากวาล์วลูกบอลมีคุณสมบัติในการเช็ดทำความสะอาดในระหว่างกระบวนการเปิดและปิด จึงสามารถใช้ในตัวกลางที่มีอนุภาคของแข็งแขวนลอยได้
- มีความแม่นยำในการประมวลผลสูง ต้นทุนสูง ไม่เหมาะสำหรับใช้ในอุณหภูมิสูง หากมีสิ่งสกปรกในท่อ อาจเกิดการอุดตันได้ง่าย ส่งผลให้วาล์วเปิดไม่ได้
วาล์วลูกบอลมีกี่ประเภท
การจำแนกประเภทตามหน้าที่
- วาล์วบายพาสโดยทั่วไป วาล์วลูกบอลจะเปิดโดยน้ำนิ่ง ดังนั้นวาล์วบายพาสจึงต้องตั้งค่าเพื่อปรับระดับความดันก่อน กล่าวคือ ทั้งสองด้านต้องเต็มไปด้วยน้ำ
- วาล์วอากาศเมื่อเติมน้ำ อากาศจะถูกไล่ออกและลูกลอยจะปิดวาล์วโดยอัตโนมัติ เมื่อระบายน้ำ อากาศจะถูกเติมเข้าไปและลูกลอยจะลดลงโดยอัตโนมัติ
- วาล์วระบายแรงดัน:เมื่อเปิดและปิดวาล์ว น้ำแรงดันระหว่างวาล์วและฝาครอบซีลจะถูกระบายออกเพื่อป้องกันการสึกหรอของฝาครอบซีล
- วาล์วระบายน้ำระบายน้ำเสียออกจากส่วนล่างของเปลือกทรงกลม
การจำแนกประเภทแอคชูเอเตอร์วาล์วลูกบอล
- วาล์วบอลลม
- วาล์วบอลไฟฟ้า
- วาล์วบอลไฮดรอลิก
- วาล์วบอลแบบนิวแมติกและไฮดรอลิก
- วาล์วบอลไฟฟ้าไฮดรอลิก
- วาล์วบอลส่งกำลังเทอร์ไบน์
การจำแนกประเภทตามวัสดุของตัวเรือน/เปลือกวาล์วบอล
- วาล์วลูกบอลวัสดุโลหะ: เช่นวาล์วลูกบอลเหล็กกล้าคาร์บอน, วาล์วเหล็กอัลลอย, วาล์วลูกบอลสแตนเลส, วาล์วเหล็กหล่อ, วาล์วโลหะผสมไทเทเนียม, วาล์วโมเนล, วาล์วโลหะผสมทองแดง, วาล์วโลหะผสมอลูมิเนียม, วาล์วโลหะผสมตะกั่วเป็นต้น
- วาล์วตัวเรือนโลหะบุภายในเช่น วาล์วบุยาง วาล์วบุฟลูออรีน วาล์วบุตะกั่ว วาล์วบุพลาสติก วาล์วบุเคลือบอีนาเมล
- วาล์วที่ทำจากวัสดุที่ไม่ใช่โลหะเช่น วาล์วเซรามิก วาล์วแก้ว วาล์วพลาสติก
พารามิเตอร์หลักของบอลวาล์ว
- ความดันที่ระบุ: PN1.0-42.0MPa, ANSI CLASS 150-2500, JIS10-20K
- เส้นผ่านศูนย์กลางระบุ: DN6~1200, NPS 1/4~48
- สิ้นสุดการเชื่อมต่อ: หน้าแปลน, การเชื่อมชน, เกลียว, การเชื่อมซ็อกเก็ต ฯลฯ
- อุณหภูมิที่เหมาะสม: -196℃~540℃;
- การดำเนินการระบบส่งกำลัง: แบบใช้มือ, ระบบเกียร์หนอน, ระบบลม, ระบบไฟฟ้า, ระบบไฮดรอลิก, ระบบเชื่อมต่อแก๊ส-ของเหลว, ระบบเชื่อมต่อไฟฟ้าไฮดรอลิก
- วัสดุตัววาล์ววัสดุต่างๆ เช่น WCB, ZG1Cr18Ni9Ti, ZG1Cr18Ni12Mo2Ti, CF8(304), CF3(304L), CF8M(316), CF3M (316L), Ti สามารถใช้ได้กับน้ำ ไอน้ำ น้ำมัน กรดไนตริก กรดอะซิติก สารออกซิไดซ์ ยูเรีย และสารอื่นๆ
วิธีการและขั้นตอนการติดตั้งบอลวาล์วบนท่อส่ง
- ถอดฝาครอบป้องกันทั้งสองด้านของปลายหน้าแปลนออก แล้วล้างทำความสะอาดวาล์วเมื่อเปิดจนสุด
- ก่อนการติดตั้ง ควรทดสอบเครื่องจักรทั้งหมดตามสัญญาณที่กำหนด (ไฟฟ้าหรือแก๊ส) (เพื่อป้องกันการสั่นสะเทือนที่เกิดจากการขนส่งซึ่งอาจส่งผลต่อประสิทธิภาพการทำงาน) และสามารถติดตั้งใช้งานได้จริงหลังจากผ่านการทดสอบแล้วเท่านั้น (การเดินสายไฟตามแผนผังวงจรของตัวกระตุ้นไฟฟ้า)
- ก่อนเชื่อมต่อกับท่อส่ง ให้ล้างและทำความสะอาดสิ่งสกปรกที่ตกค้างอยู่ในท่อส่งให้หมด (สารเหล่านี้อาจทำให้ที่นั่งวาล์วและลูกบอลเสียหายได้)
- ระหว่างการติดตั้ง โปรดอย่าใช้ส่วนที่เป็นตัวขับของวาล์วเป็นจุดยก เพื่อหลีกเลี่ยงความเสียหายต่อตัวขับและอุปกรณ์เสริม
- วาล์วชนิดนี้ควรติดตั้งในแนวราบหรือแนวตั้งของท่อส่ง
- ท่อบริเวณจุดติดตั้งต้องไม่หย่อนหรือรับแรงภายนอกใดๆ สามารถใช้ตัวยึดท่อหรืออุปกรณ์ค้ำยันเพื่อป้องกันการเบี่ยงเบนของท่อได้
- หลังจากเชื่อมต่อกับท่อแล้ว ให้ขันน็อตยึดหน้าแปลนให้แน่นโดยใช้แรงบิดที่กำหนด
โอกาสในการใช้งานวาล์วลูกบอล
เนื่องจากวาล์วลูกบอลมักใช้ยาง ไนลอน และโพลีเตตระฟลูออโรเอทิลีนเป็นวัสดุสำหรับแหวนซีลที่นั่งวาล์ว อุณหภูมิในการทำงานของวาล์วจึงถูกจำกัดด้วยวัสดุของแหวนซีลที่นั่งวาล์ว การปิดกั้นของวาล์วลูกบอลเกิดขึ้นจากการที่ลูกบอลโลหะถูกกดแนบกับที่นั่งวาล์วพลาสติกภายใต้แรงดันของตัวกลาง (วาล์วลูกบอลแบบลอยตัว) แหวนซีลที่นั่งวาล์วจะเกิดการเสียรูปยืดหยุ่นและพลาสติกในบริเวณเฉพาะภายใต้แรงกดสัมผัสที่กำหนด การเสียรูปนี้สามารถชดเชยความแม่นยำในการผลิตและความหยาบของพื้นผิวลูกบอล และรับประกันประสิทธิภาพการปิดผนึกของวาล์วลูกบอลได้
เนื่องจากซีลที่นั่งวาล์วของบอลวาล์วมักทำจากพลาสติก จึงควรพิจารณาถึงความทนไฟและการป้องกันอัคคีภัยของบอลวาล์วเมื่อเลือกโครงสร้างและประสิทธิภาพของบอลวาล์ว โดยเฉพาะอย่างยิ่งในอุตสาหกรรมปิโตรเลียม เคมี โลหะวิทยา และอุตสาหกรรมอื่นๆ และการใช้บอลวาล์วในอุปกรณ์และระบบท่อที่มีสารไวไฟและสารระเบิดควรให้ความสำคัญกับความทนไฟและการป้องกันอัคคีภัยเป็นพิเศษ
โดยทั่วไป วาล์วลูกบอลเหมาะสำหรับระบบท่อส่งที่มีคุณสมบัติปรับได้สองตำแหน่ง มีประสิทธิภาพการซีลที่ดีเยี่ยม ป้องกันโคลน การสึกหรอ การหดตัว เปิดและปิดได้อย่างรวดเร็ว (เปิดและปิดได้ใน 1/4 รอบ) ตัดการทำงานที่แรงดันสูง (ความแตกต่างของแรงดันสูง) เสียงรบกวนต่ำ การเกิดโพรงอากาศและการกลายเป็นก๊าซน้อย การรั่วไหลสู่บรรยากาศน้อย แรงบิดในการทำงานต่ำ และความต้านทานของของเหลวต่ำ
วาล์วลูกบอลยังเหมาะสำหรับระบบท่อที่มีโครงสร้างเบา การตัดแรงดันต่ำ (ความแตกต่างของแรงดันน้อย) และสารกัดกร่อน วาล์วลูกบอลยังสามารถใช้ในอุปกรณ์และระบบท่อที่มีอุณหภูมิต่ำ (เย็นจัด) ได้อีกด้วย ในระบบท่อส่งออกซิเจนของอุตสาหกรรมโลหะวิทยา จำเป็นต้องใช้วาล์วลูกบอลที่ผ่านการกำจัดไขมันอย่างเข้มงวด เมื่อท่อหลักในท่อส่งน้ำมันและท่อส่งก๊าซจำเป็นต้องฝังอยู่ใต้ดิน จำเป็นต้องใช้วาล์วลูกบอลแบบเชื่อมเต็มรู เมื่อต้องการประสิทธิภาพในการควบคุม ควรเลือกวาล์วลูกบอลที่มีโครงสร้างพิเศษที่มีช่องเปิดรูปตัว V ในอุตสาหกรรมปิโตรเลียม ปิโตรเคมี เคมี พลังงานไฟฟ้า และการก่อสร้างในเมือง สามารถเลือกใช้วาล์วลูกบอลแบบปิดผนึกโลหะกับโลหะสำหรับระบบท่อที่มีอุณหภูมิการทำงานสูงกว่า 200 องศาเซลเซียส
ข้อดีและข้อเสียของวาล์วลูกบอล
ข้อดีของวาล์วลูกบอล:
- มีค่าความต้านทานการไหลต่ำที่สุด (ที่จริงคือ 0)
- เนื่องจากจะไม่ติดขัดระหว่างการใช้งาน (เมื่อไม่มีสารหล่อลื่น) จึงสามารถใช้งานได้อย่างน่าเชื่อถือในตัวกลางที่มีฤทธิ์กัดกร่อนและของเหลวที่มีจุดเดือดต่ำ
- สามารถปิดผนึกได้อย่างสมบูรณ์ในช่วงความดันและอุณหภูมิที่กว้าง
- วาล์วชนิดนี้สามารถเปิดและปิดได้อย่างรวดเร็ว โดยบางโครงสร้างใช้เวลาเปิดและปิดเพียง 0.05~0.1 วินาที จึงมั่นใจได้ว่าสามารถใช้งานในระบบอัตโนมัติของแท่นทดสอบได้ เมื่อวาล์วเปิดและปิดอย่างรวดเร็ว การทำงานจึงปราศจากแรงกระแทก
- ชิ้นส่วนปิดทรงกลมสามารถวางตำแหน่งที่ขอบเขตได้โดยอัตโนมัติ
- สารที่ใช้ในการทำงานได้รับการปิดผนึกอย่างแน่นหนาบนทั้งสองด้าน
- เมื่อเปิดและปิดสนิท พื้นผิวการซีลของลูกบอลและที่นั่งวาล์วจะถูกแยกออกจากตัวกลาง ดังนั้นตัวกลางที่ไหลผ่านวาล์วด้วยความเร็วสูงจะไม่ทำให้เกิดการสึกกร่อนของพื้นผิวการซีล
- โครงสร้างมีขนาดกะทัดรัดและน้ำหนักเบา และถือได้ว่าเป็นโครงสร้างวาล์วที่เหมาะสมที่สุดสำหรับระบบของเหลวอุณหภูมิต่ำ
- ตัววาล์วมีรูปทรงสมมาตร โดยเฉพาะโครงสร้างตัววาล์วแบบเชื่อม ซึ่งสามารถทนต่อแรงกดดันจากท่อได้เป็นอย่างดี
- ชิ้นส่วนปิดสามารถทนต่อความแตกต่างของแรงดันสูงเมื่อปิดสนิทได้ ⑾ วาล์วบอลที่มีตัววาล์วเชื่อมอย่างสมบูรณ์สามารถฝังลงใต้ดินได้โดยตรง ทำให้ชิ้นส่วนภายในวาล์วไม่เกิดการกัดกร่อน และมีอายุการใช้งานสูงสุดถึง 30 ปี เป็นวาล์วที่เหมาะสมที่สุดสำหรับท่อส่งน้ำมันและก๊าซธรรมชาติ
ข้อเสียของวาล์วลูกบอล
- เนื่องจากแหวนซีลที่นั่งวาล์วหลักของวาล์วลูกบอลทำจากโพลีเตตระฟลูออโรเอทิลีน ซึ่งมีค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวสูง ไวต่อการไหลในอุณหภูมิต่ำ และมีค่าการนำความร้อนต่ำ ดังนั้น เมื่อวัสดุซีลแข็งตัว ความน่าเชื่อถือของการซีลจะลดลง
- นอกจากนี้ โพลีเตตระฟลูออโรเอทิลีนยังมีความทนทานต่ออุณหภูมิต่ำ และสามารถใช้งานได้ที่อุณหภูมิต่ำกว่า 180 องศาเซลเซียสเท่านั้น หากอุณหภูมิสูงกว่านี้ วัสดุปิดผนึกจะเสื่อมสภาพ โดยทั่วไปแล้วสำหรับการใช้งานในระยะยาว จะใช้ที่อุณหภูมิไม่เกิน 120 องศาเซลเซียสเท่านั้น
- ประสิทธิภาพในการปรับตั้งนั้นแย่กว่าวาล์วปิดเปิด โดยเฉพาะวาล์วลม (หรือวาล์วไฟฟ้า)
วันที่เผยแพร่: 11 กุมภาพันธ์ 2568