วาล์วใช้ในสถานที่ต่างๆ ทั่วโลก!

8 พฤศจิกายน 2017 เขียนโดย เกร็ก จอห์นสัน

ในปัจจุบัน เราสามารถพบวาล์วได้แทบทุกที่ ไม่ว่าจะเป็นในบ้านของเรา ใต้ถนน ในอาคารพาณิชย์ และในสถานที่อีกหลายพันแห่งภายในโรงไฟฟ้าและโรงงานน้ำ โรงงานกระดาษ โรงกลั่น โรงงานเคมี และโรงงานอุตสาหกรรมและโครงสร้างพื้นฐานอื่นๆ
อุตสาหกรรมวาล์วเป็นอุตสาหกรรมที่มีความหลากหลายอย่างแท้จริง โดยมีส่วนต่างๆ ตั้งแต่การจ่ายน้ำไปจนถึงพลังงานนิวเคลียร์ และอุตสาหกรรมน้ำมันและก๊าซต้นน้ำและปลายน้ำ อุตสาหกรรมผู้ใช้งานปลายทางเหล่านี้ล้วนใช้ประเภทของวาล์วพื้นฐานบางประเภท แต่รายละเอียดของการก่อสร้างและวัสดุที่ใช้มักแตกต่างกันมาก นี่คือตัวอย่างบางส่วน:

งานประปา
ในโลกของการจ่ายน้ำ ความดันมักจะค่อนข้างต่ำและอุณหภูมิอยู่ในระดับแวดล้อม ข้อเท็จจริงสองประการนี้ทำให้สามารถออกแบบวาล์วได้หลายแบบ ซึ่งจะไม่พบในอุปกรณ์ที่ต้องรับมือกับความท้าทายมากกว่า เช่น วาล์วไอน้ำอุณหภูมิสูง อุณหภูมิแวดล้อมของน้ำที่ใช้ทำให้สามารถใช้ยางอีลาสโตเมอร์และซีลยางได้ ซึ่งไม่เหมาะสมกับการใช้งานในที่อื่น วัสดุที่อ่อนนุ่มเหล่านี้ทำให้วาล์วน้ำสามารถติดตั้งเพื่อปิดผนึกการรั่วซึมได้อย่างแน่นหนา

อีกปัจจัยหนึ่งที่ควรพิจารณาในการเลือกวาล์วสำหรับระบบน้ำคือการเลือกใช้วัสดุ เหล็กหล่อและเหล็กดัดถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในระบบน้ำ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในท่อที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางภายนอกขนาดใหญ่ ส่วนท่อขนาดเล็กมากนั้นสามารถใช้โลหะบรอนซ์เป็นวัสดุวาล์วได้ดีทีเดียว

โดยทั่วไปแล้ว แรงดันที่วาล์วประปาส่วนใหญ่ต้องรับนั้นต่ำกว่า 200 psi ซึ่งหมายความว่าไม่จำเป็นต้องใช้แบบที่มีผนังหนาเพื่อรองรับแรงดันสูงกว่า อย่างไรก็ตาม ก็มีบางกรณีที่วาล์วประปาถูกสร้างขึ้นเพื่อรองรับแรงดันสูงกว่านั้นได้ถึงประมาณ 300 psi โดยปกติแล้วการใช้งานในลักษณะนี้จะพบได้ในท่อส่งน้ำยาวๆ ที่อยู่ใกล้แหล่งกำเนิดแรงดัน บางครั้งวาล์วประปาแรงดันสูงก็พบได้ในจุดที่มีแรงดันสูงสุดในเขื่อนสูงด้วยเช่นกัน

สมาคมการประปาแห่งอเมริกา (AWWA) ได้ออกข้อกำหนดที่ครอบคลุมวาล์วและอุปกรณ์ควบคุมหลายประเภทที่ใช้ในงานระบบประปา

น้ำเสีย
อีกด้านหนึ่งของน้ำดื่มสะอาดที่ส่งไปยังอาคารหรือสิ่งปลูกสร้าง คือ น้ำเสียหรือสิ่งปฏิกูลที่ระบายออกมา ท่อเหล่านี้จะรวบรวมของเหลวและของแข็งที่เป็นของเสียทั้งหมดและส่งไปยังโรงบำบัดน้ำเสีย โรงบำบัดเหล่านี้มีท่อและวาล์วแรงดันต่ำจำนวนมากเพื่อทำหน้าที่ "จัดการสิ่งสกปรก" ข้อกำหนดสำหรับวาล์วน้ำเสียในหลายกรณีนั้นผ่อนปรนกว่าข้อกำหนดสำหรับน้ำสะอาดมาก วาล์วประตูเหล็กและวาล์วกันกลับเป็นตัวเลือกที่นิยมใช้มากที่สุดสำหรับงานประเภทนี้ วาล์วมาตรฐานในงานประเภทนี้สร้างขึ้นตามข้อกำหนดของ AWWA

อุตสาหกรรมพลังงาน
พลังงานไฟฟ้าส่วนใหญ่ในสหรัฐอเมริกาผลิตจากโรงไฟฟ้าพลังไอน้ำโดยใช้เชื้อเพลิงฟอสซิลและกังหันความเร็วสูง หากมองลึกเข้าไปในโรงไฟฟ้าสมัยใหม่ จะเห็นระบบท่อแรงดันสูงและอุณหภูมิสูง ท่อหลักเหล่านี้มีความสำคัญที่สุดในกระบวนการผลิตไฟฟ้าด้วยไอน้ำ

วาล์วประตูยังคงเป็นตัวเลือกหลักสำหรับการใช้งานเปิด/ปิดในโรงไฟฟ้า แม้ว่าจะมีวาล์วลูกโลกแบบ Y-pattern สำหรับการใช้งานเฉพาะทางอยู่บ้างก็ตาม วาล์วบอลประสิทธิภาพสูงสำหรับการใช้งานที่สำคัญกำลังได้รับความนิยมจากนักออกแบบโรงไฟฟ้าบางราย และกำลังเข้ามามีบทบาทในโลกที่เคยถูกครอบงำด้วยวาล์วเชิงเส้นมาก่อน

โลหะวิทยาเป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่งสำหรับวาล์วในงานด้านพลังงาน โดยเฉพาะอย่างยิ่งวาล์วที่ทำงานในช่วงความดันและอุณหภูมิวิกฤตยิ่งยวดหรือวิกฤตยิ่งยวดมากเป็นพิเศษ โลหะผสม F91, F92, C12A รวมถึงโลหะผสมอินโคเนลและสแตนเลสหลายชนิด นิยมใช้ในโรงไฟฟ้าในปัจจุบัน ระดับความดันได้แก่ 1500, 2500 และในบางกรณี 4500 ลักษณะการทำงานแบบปรับกำลังของโรงไฟฟ้าช่วงพีค (โรงไฟฟ้าที่ทำงานเฉพาะเมื่อจำเป็น) ยังสร้างภาระอย่างมากต่อวาล์วและท่อ ทำให้ต้องมีการออกแบบที่แข็งแรงทนทานเพื่อรับมือกับสภาวะสุดขั้วของการเปลี่ยนแปลงรอบการทำงาน อุณหภูมิ และความดัน
นอกจากวาล์วไอน้ำหลักแล้ว โรงไฟฟ้ายังเต็มไปด้วยท่อส่งเสริมต่างๆ ซึ่งติดตั้งวาล์วมากมายหลายชนิด เช่น วาล์วประตู วาล์วลูกโลก วาล์วกันกลับ วาล์วผีเสื้อ และวาล์วบอล

โรงไฟฟ้านิวเคลียร์ทำงานบนหลักการเดียวกันกับโรงไฟฟ้าพลังงานฟอสซิล คือใช้ไอน้ำ/กังหันความเร็วสูง ความแตกต่างหลักคือในโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ ไอน้ำถูกสร้างขึ้นจากความร้อนจากกระบวนการฟิชชัน วาล์วของโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ก็คล้ายกับวาล์วของโรงไฟฟ้าพลังงานฟอสซิล ยกเว้นที่มาและข้อกำหนดเพิ่มเติมเรื่องความน่าเชื่อถือสูงสุด วาล์วนิวเคลียร์ผลิตขึ้นตามมาตรฐานที่สูงมาก โดยเอกสารรับรองและตรวจสอบมีหลายร้อยหน้า

การผลิตน้ำมันและก๊าซ
บ่อน้ำมันและก๊าซ รวมถึงโรงงานผลิต เป็นผู้ใช้งานวาล์วจำนวนมาก โดยเฉพาะวาล์วสำหรับงานหนัก แม้ว่าการพุ่งของน้ำมันขึ้นไปในอากาศสูงหลายร้อยฟุตจะไม่น่าจะเกิดขึ้นอีกแล้ว แต่ภาพนี้แสดงให้เห็นถึงแรงดันที่อาจเกิดขึ้นได้ในน้ำมันและก๊าซใต้ดิน นี่คือเหตุผลที่หัวบ่อหรือ "ต้นคริสต์มาส" ถูกติดตั้งไว้ที่ส่วนบนสุดของท่อส่งน้ำมันยาวในบ่อ ชุดประกอบเหล่านี้ ซึ่งประกอบด้วยวาล์วและข้อต่อพิเศษ ถูกออกแบบมาเพื่อรับแรงดันได้สูงถึง 10,000 psi แม้ว่าจะไม่ค่อยพบในบ่อน้ำมันที่ขุดบนบกในปัจจุบัน แต่แรงดันสูงมากเช่นนี้มักพบได้ในบ่อน้ำมันลึกนอกชายฝั่ง

การออกแบบอุปกรณ์หัวบ่ออยู่ภายใต้ข้อกำหนดของ API เช่น 6A ข้อกำหนดสำหรับอุปกรณ์หัวบ่อและชุดวาล์วควบคุมการไหล (Christmas Tree) วาล์วที่ครอบคลุมใน 6A ได้รับการออกแบบมาสำหรับแรงดันสูงมากแต่มีอุณหภูมิปานกลาง ชุดวาล์วควบคุมการไหลส่วนใหญ่ประกอบด้วยวาล์วประตูและวาล์วลูกโลกพิเศษที่เรียกว่าโช้ค โช้คใช้สำหรับควบคุมการไหลจากบ่อ

นอกจากหัวบ่อแล้ว แหล่งน้ำมันหรือก๊าซยังประกอบไปด้วยสิ่งอำนวยความสะดวกเสริมอีกมากมาย อุปกรณ์แปรรูปเพื่อเตรียมน้ำมันหรือก๊าซก่อนการผลิตนั้น จำเป็นต้องใช้ลิ้นวาล์วจำนวนมาก ซึ่งโดยทั่วไปแล้วลิ้นวาล์วเหล่านี้มักทำจากเหล็กกล้าคาร์บอนที่มีระดับความทนไฟต่ำกว่า

บางครั้งอาจพบของเหลวที่มีฤทธิ์กัดกร่อนสูงอย่างไฮโดรเจนซัลไฟด์ปะปนอยู่ในกระแสน้ำมันดิบ สารนี้เรียกอีกอย่างว่าก๊าซเปรี้ยว ซึ่งอาจเป็นอันตรายถึงชีวิตได้ เพื่อแก้ไขปัญหาก๊าซเปรี้ยว จำเป็นต้องใช้วัสดุพิเศษหรือเทคนิคการแปรรูปวัสดุตามข้อกำหนดของ NACE International MR0175

อุตสาหกรรมนอกชายฝั่ง
ระบบท่อสำหรับแท่นขุดเจาะน้ำมันนอกชายฝั่งและสิ่งอำนวยความสะดวกในการผลิตประกอบด้วยวาล์วจำนวนมากที่สร้างขึ้นตามข้อกำหนดที่แตกต่างกันมากมาย เพื่อรับมือกับความท้าทายในการควบคุมการไหลที่หลากหลาย สิ่งอำนวยความสะดวกเหล่านี้ยังประกอบด้วยวงจรควบคุมและอุปกรณ์ระบายแรงดันต่างๆ อีกด้วย

สำหรับโรงงานผลิตน้ำมัน ระบบท่อส่งน้ำมันหรือก๊าซเปรียบเสมือนหัวใจสำคัญ แม้ว่าจะไม่ได้อยู่บนแท่นขุดเจาะเสมอไป แต่ระบบการผลิตหลายแห่งใช้ "ต้นคริสต์มาส" และระบบท่อที่ทำงานในระดับความลึกที่ไม่เอื้ออำนวยถึง 10,000 ฟุตหรือมากกว่านั้น อุปกรณ์การผลิตเหล่านี้สร้างขึ้นตามมาตรฐานที่เข้มงวดของสถาบันปิโตรเลียมแห่งอเมริกา (API) และมีการอ้างอิงในแนวทางปฏิบัติที่แนะนำ (RP) ของ API หลายฉบับ

บนแท่นขุดเจาะน้ำมันขนาดใหญ่ส่วนใหญ่ จะมีการใช้กระบวนการเพิ่มเติมกับของเหลวดิบที่มาจากปากบ่อ ซึ่งรวมถึงการแยกน้ำออกจากไฮโดรคาร์บอน และการแยกก๊าซและของเหลวก๊าซธรรมชาติออกจากกระแสของเหลว ระบบท่อหลัง "ต้นคริสต์มาส" เหล่านี้โดยทั่วไปสร้างขึ้นตามมาตรฐานท่อ B31.3 ของสมาคมวิศวกรเครื่องกลแห่งอเมริกา (American Society of Mechanical Engineers) โดยมีวาล์วที่ออกแบบตามข้อกำหนดวาล์วของ API เช่น API 594, API 600, API 602, API 608 และ API 609

ระบบเหล่านี้บางระบบอาจมีวาล์วประตู วาล์วบอล และวาล์วกันกลับตามมาตรฐาน API 6D ด้วย เนื่องจากท่อส่งต่างๆ บนแท่นขุดเจาะหรือเรือขุดเจาะนั้นอยู่ภายในพื้นที่ของสถานที่นั้นๆ ข้อกำหนดที่เข้มงวดในการใช้วาล์ว API 6D สำหรับท่อส่งจึงไม่บังคับใช้ แม้ว่าจะมีการใช้วาล์วหลายประเภทในระบบท่อเหล่านี้ แต่ประเภทวาล์วที่นิยมใช้มากที่สุดคือวาล์วบอล

ท่อส่ง
แม้ว่าท่อส่งส่วนใหญ่จะซ่อนอยู่จากสายตา แต่โดยทั่วไปแล้วก็ยังสามารถสังเกตเห็นได้ชัดเจน ป้ายเล็กๆ ที่ระบุว่า “ท่อส่งน้ำมัน” เป็นหนึ่งในตัวบ่งชี้ที่ชัดเจนของการมีอยู่ของท่อขนส่งใต้ดิน ท่อเหล่านี้ติดตั้งวาล์วสำคัญหลายตัวตลอดความยาว วาล์วปิดท่อฉุกเฉินจะพบได้เป็นระยะๆ ตามที่มาตรฐาน ข้อกำหนด และกฎหมายกำหนด วาล์วเหล่านี้ทำหน้าที่สำคัญในการแยกส่วนของท่อในกรณีที่เกิดการรั่วไหลหรือเมื่อจำเป็นต้องบำรุงรักษา

นอกจากนี้ ยังมีสถานีกระจายอยู่ตามเส้นทางท่อส่ง ซึ่งเป็นจุดที่ท่อโผล่ขึ้นมาจากพื้นดินและสามารถเข้าถึงท่อได้ สถานีเหล่านี้เป็นที่ตั้งของอุปกรณ์ปล่อย "ลูกบอลทำความสะอาดท่อ" (pig launching equipment) ซึ่งประกอบด้วยอุปกรณ์ที่สอดเข้าไปในท่อส่งเพื่อตรวจสอบหรือทำความสะอาดท่อ สถานีปล่อยลูกบอลทำความสะอาดท่อเหล่านี้มักจะมีวาล์วหลายตัว ทั้งแบบประตูและแบบบอล วาล์วทั้งหมดในระบบท่อส่งจะต้องเป็นวาล์วแบบเต็มทาง (เปิดได้เต็มที่) เพื่อให้ลูกบอลทำความสะอาดท่อสามารถผ่านได้

ท่อส่งยังต้องการพลังงานเพื่อต้านทานแรงเสียดทานภายในท่อและรักษาระดับความดันและการไหลของท่อ จึงมีการใช้สถานีอัดอากาศหรือสถานีสูบน้ำ ซึ่งมีลักษณะคล้ายโรงงานแปรรูปขนาดเล็กที่ไม่มีหอแยกก๊าซสูง สถานีเหล่านี้มีวาล์วท่อส่งหลายสิบตัว ทั้งวาล์วประตู วาล์วบอล และวาล์วตรวจสอบ
ท่อส่งได้รับการออกแบบตามมาตรฐานและข้อกำหนดต่างๆ ในขณะที่วาล์วท่อส่งเป็นไปตามมาตรฐาน API 6D Pipeline Valves
นอกจากนี้ยังมีท่อขนาดเล็กที่ส่งน้ำและก๊าซไปยังบ้านเรือนและอาคารพาณิชย์ต่างๆ ท่อเหล่านี้มีวาล์วควบคุมการเปิดปิดเพื่อความปลอดภัย
เทศบาลขนาดใหญ่ โดยเฉพาะในภาคเหนือของสหรัฐอเมริกา จัดหาไอน้ำเพื่อตอบสนองความต้องการด้านความร้อนของลูกค้าเชิงพาณิชย์ ท่อส่งไอน้ำเหล่านี้ติดตั้งวาล์วหลากหลายชนิดเพื่อควบคุมและปรับปริมาณไอน้ำ แม้ว่าของเหลวจะเป็นไอน้ำ แต่ความดันและอุณหภูมิจะต่ำกว่าที่พบในโรงไฟฟ้า มีการใช้วาล์วหลายประเภทในระบบนี้ แม้ว่าวาล์วแบบปลั๊กแบบดั้งเดิมยังคงเป็นที่นิยมอยู่

โรงกลั่นและปิโตรเคมี
วาล์วในโรงกลั่นน้ำมันมีการใช้งานมากที่สุดในภาคอุตสาหกรรม โรงกลั่นน้ำมันมีทั้งของเหลวที่มีฤทธิ์กัดกร่อน และในบางกรณีก็มีอุณหภูมิสูงด้วย
ปัจจัยเหล่านี้เป็นตัวกำหนดวิธีการผลิตวาล์วให้สอดคล้องกับข้อกำหนดการออกแบบวาล์วของ API เช่น API 600 (วาล์วประตู), API 608 (วาล์วบอล) และ API 594 (วาล์วกันกลับ) เนื่องจากวาล์วเหล่านี้จำนวนมากต้องเผชิญกับสภาวะการใช้งานที่รุนแรง จึงมักจำเป็นต้องมีการเผื่อการกัดกร่อนเพิ่มเติม การเผื่อนี้แสดงให้เห็นได้จากความหนาของผนังที่มากขึ้นซึ่งระบุไว้ในเอกสารการออกแบบของ API

โดยทั่วไปแล้วโรงกลั่นขนาดใหญ่จะพบวาล์วประเภทหลักๆ แทบทุกชนิดได้เป็นจำนวนมาก วาล์วประตู (gate valve) ยังคงครองตลาดและมีปริมาณมากที่สุด แต่ปัจจุบันวาล์วแบบหมุน 90 องศา (quarter-turn valve) กำลังเข้ามาแย่งส่วนแบ่งการตลาดมากขึ้นเรื่อยๆ ผลิตภัณฑ์วาล์วแบบหมุน 90 องศาที่ประสบความสำเร็จในอุตสาหกรรมนี้ (ซึ่งครั้งหนึ่งเคยถูกครอบงำโดยผลิตภัณฑ์แบบเส้นตรง) ได้แก่ วาล์วผีเสื้อแบบเยื้องศูนย์สามทางประสิทธิภาพสูง และวาล์วบอลแบบมีที่นั่งโลหะ

วาล์วแบบประตู วาล์วแบบลูกโลก และวาล์วกันกลับแบบมาตรฐานยังคงพบเห็นได้ทั่วไป และเนื่องจากโครงสร้างที่แข็งแรงทนทานและต้นทุนการผลิตที่ประหยัด จึงจะไม่หายไปในเร็ววันนี้
ระดับความดันของวาล์วในโรงกลั่นมีหลากหลาย ตั้งแต่ระดับ 150 ถึงระดับ 1500 โดยระดับ 300 เป็นที่นิยมมากที่สุด
เหล็กกล้าคาร์บอนธรรมดา เช่น เกรด WCB (หล่อ) และ A-105 (ตีขึ้นรูป) เป็นวัสดุที่นิยมใช้มากที่สุดในการผลิตวาล์วสำหรับโรงกลั่นน้ำมัน กระบวนการกลั่นหลายอย่างใช้ความร้อนสูงกว่าขีดจำกัดอุณหภูมิสูงสุดของเหล็กกล้าคาร์บอนธรรมดา จึงมีการกำหนดให้ใช้โลหะผสมที่มีอุณหภูมิสูงกว่าสำหรับงานเหล่านี้ โลหะผสมที่นิยมใช้มากที่สุดคือเหล็กกล้าโครเมียม/โมลิบเดนัม เช่น 1-1/4% Cr, 2-1/4% Cr, 5% Cr และ 9% Cr นอกจากนี้ เหล็กกล้าไร้สนิมและโลหะผสมนิกเกลสูงก็ถูกนำมาใช้ในกระบวนการกลั่นที่รุนแรงบางกระบวนการด้วย

เคมี
อุตสาหกรรมเคมีเป็นผู้ใช้งานวาล์วทุกประเภทและทุกวัสดุเป็นจำนวนมาก ตั้งแต่โรงงานผลิตขนาดเล็กไปจนถึงโรงงานปิโตรเคมีขนาดใหญ่ที่ตั้งอยู่ตามชายฝั่งอ่าวเม็กซิโก วาล์วเป็นส่วนสำคัญอย่างยิ่งของระบบท่อในกระบวนการผลิตทางเคมี

การใช้งานส่วนใหญ่ในกระบวนการทางเคมีมีแรงดันต่ำกว่ากระบวนการกลั่นและการผลิตไฟฟ้าหลายประเภท แรงดันที่นิยมใช้สำหรับวาล์วและท่อในโรงงานเคมีคือระดับแรงดัน 150 และ 300 โรงงานเคมีเป็นตัวขับเคลื่อนสำคัญที่ทำให้บอลวาล์วแย่งส่วนแบ่งการตลาดจากวาล์วแบบเส้นตรงได้ในช่วง 40 ปีที่ผ่านมา บอลวาล์วแบบมีซีลยางยืดหยุ่นพร้อมการปิดกั้นการรั่วไหลเป็นศูนย์ เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการใช้งานในโรงงานเคมีหลายประเภท ขนาดที่กะทัดรัดของบอลวาล์วก็เป็นคุณสมบัติที่ได้รับความนิยมเช่นกัน
ยังคงมีโรงงานเคมีและกระบวนการผลิตบางแห่งที่ยังคงนิยมใช้ลิ้นวาล์วแบบเส้นตรง ในกรณีเหล่านี้ ลิ้นวาล์วที่ออกแบบตามมาตรฐาน API 603 ซึ่งมีผนังบางกว่าและน้ำหนักเบากว่า มักจะเป็นลิ้นวาล์วแบบประตูหรือแบบลูกโลกที่นิยมใช้ นอกจากนี้ การควบคุมสารเคมีบางชนิดยังสามารถทำได้อย่างมีประสิทธิภาพด้วยลิ้นวาล์วแบบไดอะแฟรมหรือแบบหนีบ
เนื่องจากสารเคมีและกระบวนการผลิตสารเคมีหลายชนิดมีฤทธิ์กัดกร่อน การเลือกวัสดุจึงมีความสำคัญอย่างยิ่ง วัสดุที่นิยมใช้โดยทั่วไปคือเหล็กกล้าไร้สนิมออสเทนิติกเกรด 316/316L วัสดุนี้มีประสิทธิภาพในการต้านทานการกัดกร่อนจากของเหลวหลายชนิดที่มีฤทธิ์กัดกร่อนสูง

สำหรับการใช้งานที่มีฤทธิ์กัดกร่อนรุนแรงบางประเภท จำเป็นต้องมีการป้องกันที่มากขึ้น เหล็กกล้าไร้สนิมออสเทนิติกเกรดประสิทธิภาพสูงอื่นๆ เช่น 317, 347 และ 321 มักถูกเลือกใช้ในสถานการณ์เหล่านี้ โลหะผสมอื่นๆ ที่ใช้บ้างเป็นครั้งคราวเพื่อควบคุมของเหลวเคมี ได้แก่ โมเนล อัลลอย 20 อินโคเนล และ 17-4 PH

การแยกก๊าซ LNG และก๊าซ
ทั้งก๊าซธรรมชาติเหลว (LNG) และกระบวนการแยกก๊าซต่างต้องอาศัยท่อส่งขนาดใหญ่ การใช้งานเหล่านี้ต้องการวาล์วที่สามารถทำงานได้ที่อุณหภูมิเยือกแข็งต่ำมาก อุตสาหกรรม LNG ซึ่งกำลังเติบโตอย่างรวดเร็วในสหรัฐอเมริกา กำลังมองหาแนวทางในการปรับปรุงและพัฒนากระบวนการทำให้ก๊าซเป็นของเหลวอย่างต่อเนื่อง ด้วยเหตุนี้ ท่อส่งและวาล์วจึงมีขนาดใหญ่ขึ้นมาก และข้อกำหนดด้านแรงดันก็สูงขึ้นด้วย

สถานการณ์นี้ทำให้ผู้ผลิตวาล์วต้องพัฒนาการออกแบบเพื่อให้ตรงตามข้อกำหนดที่เข้มงวดมากขึ้น วาล์วบอลและวาล์วผีเสื้อแบบหมุน 90 องศาเป็นที่นิยมสำหรับการใช้งานกับ LNG โดยวัสดุที่นิยมใช้มากที่สุดคือสแตนเลส 316 มาตรฐาน ANSI Class 600 เป็นมาตรฐานความดันสูงสุดที่ใช้กันทั่วไปสำหรับงาน LNG ส่วนใหญ่ แม้ว่าผลิตภัณฑ์แบบหมุน 90 องศาจะเป็นประเภทวาล์วที่ได้รับความนิยมมากที่สุด แต่ก็ยังพบวาล์วประตู วาล์วลูกโลก และวาล์วกันกลับได้ในโรงงานเช่นกัน

กระบวนการแยกก๊าซเกี่ยวข้องกับการแบ่งก๊าซออกเป็นองค์ประกอบพื้นฐานแต่ละชนิด ตัวอย่างเช่น วิธีการแยกอากาศจะให้ไนโตรเจน ออกซิเจน ฮีเลียม และก๊าซอื่นๆ ในปริมาณเล็กน้อย กระบวนการนี้มีอุณหภูมิต่ำมาก จึงจำเป็นต้องใช้วาล์วไครโอเจนิกจำนวนมาก

ทั้งโรงงานผลิต LNG และโรงงานแยกก๊าซต่างก็มีวาล์วอุณหภูมิต่ำที่ต้องใช้งานได้ในสภาวะอุณหภูมิเยือกแข็งเช่นนี้ หมายความว่าระบบซีลวาล์วต้องถูกยกให้ห่างจากของเหลวอุณหภูมิต่ำโดยใช้คอลัมน์ก๊าซหรือคอลัมน์ควบแน่น คอลัมน์ก๊าซนี้จะช่วยป้องกันไม่ให้ของเหลวก่อตัวเป็นก้อนน้ำแข็งรอบบริเวณซีล ซึ่งจะทำให้ก้านวาล์วไม่สามารถหมุนหรือยกขึ้นได้

อาคารพาณิชย์
อาคารพาณิชย์อยู่รอบตัวเรา แต่หากเราไม่ใส่ใจอย่างใกล้ชิดในระหว่างการก่อสร้าง เราคงแทบไม่รู้เลยว่ามีท่อส่งของเหลวมากมายซ่อนอยู่ภายในผนังที่ทำจากอิฐ กระจก และโลหะเหล่านั้น

สิ่งหนึ่งที่พบได้ทั่วไปในอาคารแทบทุกหลังก็คือน้ำ โครงสร้างเหล่านี้ล้วนมีระบบท่อหลากหลายประเภทที่ลำเลียงสารประกอบไฮโดรเจน/ออกซิเจนในรูปแบบต่างๆ ทั้งน้ำดื่ม น้ำเสีย น้ำร้อน น้ำใช้ และระบบดับเพลิง

จากมุมมองด้านการอยู่รอดของอาคาร ระบบดับเพลิงมีความสำคัญอย่างยิ่ง ระบบป้องกันอัคคีภัยในอาคารส่วนใหญ่ใช้น้ำสะอาดในการจ่ายและเติมน้ำ ระบบดับเพลิงด้วยน้ำจะต้องเชื่อถือได้ มีแรงดันเพียงพอ และติดตั้งในตำแหน่งที่สะดวกทั่วทั้งโครงสร้าง ระบบเหล่านี้ได้รับการออกแบบให้ทำงานโดยอัตโนมัติในกรณีเกิดเพลิงไหม้
อาคารสูงต้องการแรงดันน้ำที่เท่ากันทั้งชั้นบนและชั้นล่าง ดังนั้นจึงต้องใช้ปั๊มและท่อแรงดันสูงเพื่อส่งน้ำขึ้นไปด้านบน ระบบท่อโดยทั่วไปจะเป็นระดับแรงดัน Class 300 หรือ 600 ขึ้นอยู่กับความสูงของอาคาร วาล์วทุกประเภทถูกนำมาใช้ในงานเหล่านี้ อย่างไรก็ตาม การออกแบบวาล์วต้องได้รับการอนุมัติจาก Underwriters Laboratories หรือ Factory Mutual สำหรับการใช้งานในระบบดับเพลิงหลัก

วาล์วที่ใช้ในระบบดับเพลิงและวาล์วจ่ายน้ำดื่มนั้นใช้คลาสและประเภทเดียวกันกับวาล์วที่ใช้ในระบบดับเพลิง แม้ว่ากระบวนการอนุมัติจะไม่เข้มงวดเท่าก็ตาม
ระบบปรับอากาศเชิงพาณิชย์ที่พบในอาคารธุรกิจขนาดใหญ่ เช่น อาคารสำนักงาน โรงแรม และโรงพยาบาล มักจะเป็นระบบรวมศูนย์ โดยมีชุดทำความเย็นหรือหม้อไอน้ำขนาดใหญ่เพื่อทำความเย็นหรือให้ความร้อนแก่ของเหลวที่ใช้ในการถ่ายเทความเย็นหรืออุณหภูมิสูง ระบบเหล่านี้มักจะต้องใช้สารทำความเย็น เช่น R-134a ซึ่งเป็นไฮโดรฟลูออโรคาร์บอน หรือในกรณีของระบบทำความร้อนขนาดใหญ่ ก็อาจใช้ไอน้ำ เนื่องจากวาล์วแบบผีเสื้อและวาล์วแบบลูกบอลมีขนาดกะทัดรัด จึงทำให้วาล์วประเภทนี้ได้รับความนิยมในระบบทำความเย็นของระบบปรับอากาศ

ในส่วนของระบบไอน้ำ วาล์วแบบหมุน 90 องศาเริ่มมีการใช้งานมากขึ้น แต่ถึงกระนั้นวิศวกรระบบท่อหลายคนยังคงใช้เกตวาล์วและโกลบวาล์วแบบเส้นตรง โดยเฉพาะอย่างยิ่งหากท่อต้องต่อปลายแบบเชื่อมชน สำหรับการใช้งานไอน้ำในระดับปานกลางเหล่านี้ เหล็กได้เข้ามาแทนที่เหล็กหล่อเนื่องจากเหล็กสามารถเชื่อมได้ง่าย

ระบบทำความร้อนบางระบบใช้น้ำร้อนแทนไอน้ำเป็นของเหลวถ่ายเทความร้อน ระบบเหล่านี้เหมาะกับวาล์วที่ทำจากทองสัมฤทธิ์หรือเหล็ก วาล์วบอลและวาล์วผีเสื้อแบบหมุน 90 องศาที่มีซีลยางเป็นที่นิยมมาก แม้ว่าวาล์วแบบเส้นตรงบางแบบก็ยังคงใช้กันอยู่

บทสรุป
แม้ว่าเราอาจไม่เห็นหลักฐานการใช้งานวาล์วที่กล่าวถึงในบทความนี้ระหว่างการเดินทางไปร้านสตาร์บัคส์หรือบ้านคุณยาย แต่ก็มีวาล์วที่สำคัญมาก ๆ อยู่ใกล้ตัวเราเสมอ แม้แต่ในเครื่องยนต์ของรถยนต์ก็ยังมีวาล์วที่ใช้ในการเดินทางไปยังสถานที่เหล่านั้น เช่น วาล์วในคาร์บูเรเตอร์ที่ควบคุมการไหลของเชื้อเพลิงเข้าสู่เครื่องยนต์ และวาล์วในเครื่องยนต์ที่ควบคุมการไหลของน้ำมันเบนซินเข้าสู่ลูกสูบและออกมาอีกครั้ง และหากวาล์วเหล่านั้นยังไม่ใกล้ชิดกับชีวิตประจำวันของเรามากพอ ลองนึกถึงความจริงที่ว่าหัวใจของเราเต้นเป็นจังหวะผ่านอุปกรณ์ควบคุมการไหลที่สำคัญสี่อย่าง

นี่เป็นเพียงอีกตัวอย่างหนึ่งของความเป็นจริงที่ว่า: วาล์วมีอยู่ทุกหนทุกแห่งจริงๆ VM
บทความส่วนที่ 2 นี้จะกล่าวถึงอุตสาหกรรมอื่นๆ ที่มีการใช้งานวาล์ว สามารถอ่านข้อมูลเพิ่มเติมได้ที่ www.valvemagazine.com เกี่ยวกับอุตสาหกรรมเยื่อและกระดาษ การใช้งานในอุตสาหกรรมทางทะเล เขื่อนและพลังงานไฟฟ้าพลังน้ำ พลังงานแสงอาทิตย์ เหล็กและเหล็กกล้า อวกาศ พลังงานความร้อนใต้พิภพ และการผลิตเบียร์และสุรากลั่น

เกร็ก จอห์นสัน เป็นประธานของ United Valve (www.unitedvalve.com) ในเมืองฮิวสตัน เขาเป็นบรรณาธิการร่วมของนิตยสาร VALVE อดีตประธานของ Valve Repair Council และปัจจุบันเป็นกรรมการของ VRC นอกจากนี้ เขายังดำรงตำแหน่งในคณะกรรมการการศึกษาและการฝึกอบรมของ VMA รองประธานคณะกรรมการการสื่อสารของ VMA และอดีตประธานของ Manufacturers Standardization Society อีกด้วย