Control Valve คืออะไร

โดย : Admin

Control Valve คืออะไร มาทำความรู้จักกัน

 

วาล์วควบคุม หรือ Control Valve  เป็นสิ่งที่จำเป็นจะต้องใช้ในโรงงานอุตสาหกรรม  โดยทั่วไปแล้วในโรงงานต่าง ๆ จะมีลูปในการควบคุมหรือ Control Loop อยู่มากมายหลายพันตัว  ซึ่งในแต่ละลูปก็จะมีการเซ็ตค่าไว้อย่างเช่น การไหล แรงดัน เลเวล  และอุณหภูมิ มันจะรับสัญญาณจากภายนอกและจะสร้างสัญญาณ  เราจึงจำเป็นที่จะต้องลดสัญญาณรบกวนเหล่านี้ด้วย Control Valve

การลดผลกระทบที่ว่ามานี้ไม่ว่าจะเป็นส่วนของเซนเซอร์  ทรานสมิตเตอร์ที่จะหน้าที่รวบรวมข้อมูลและส่งสัญญาณไปในตัวควบคุม  เพื่อที่จะนำค่าที่วัดได้ไปเทียบกับค่าที่เราเซ็ตเอาไว้  หลังจากนั้นก็จะทำการส่งสัญญาณไปยัง Final Control Element  เพื่อจะคงสภาพค่าที่ตั้งไว้     โดยอุปกรณ์ส่งสัญญาณที่ว่าคือวาล์วควบคุม หรือ Control Valve ซึ่งมันจะไปควบคุมการไหลของแก๊ส ไอน้ำ ของเหลว และสารเคมีต่าง ๆ

ชุดของวาล์วควบคุมทั่วไปจะประกอบไปด้วยส่วนต่างๆดังนี้

 

1. ชุดบอดี้

2. Trim Set (Plug Stem Seat Ring)

3. Actuator

4. Accessories
   
   
   
    

   

 

***** Control Valve เป็นอุปกรณ์ที่มีความสำคัญมาก ในการแปรกระบวนการต่าง ๆ ให้ได้ค่าที่คงทีอยู่เสมอ และวาล์วควบคุมกับฟลูอิดจะสัมผัสกันโดยตรง จึงจำเป็นต้องใส่ใจในการเลือก Control Valve ให้เหมาะสมด้วย

ตัวควบคุมตำแหน่งวาล์ว (Valve Positioner)

การที่เราจะใช้วาล์วในการควบคุมการ ปิด-เปิด นั้นจำเป็นที่จะต้องมีอุปกรณ์ที่ช่วยควบคุมเช่น Valve Positioner ควบคุมร่วมกันกับวาล์ว โดยใช้สัญญาณไฟฟ้าแบบบ อนาลอก 4-20 mAdc   แต่ถ้าเป้นวาล์วควบคุมบางประเภทที่ใช้การควบคุมแบบระบบพลังงานลม ก็จะต้องมีตัวแปลสัญญาณอนาลอกให้เป็นสัญญาณลมก่อนเรียกกันว่า I-To-P Converter ซึ่งเป็นอุปกรณ์แบบ Open Loop Control    แต่ข้อเสียคือในการทำงานนั้นเราจะไม่มีทางรู้แน่ชัดเลยว่าวาล์วที่ทำงานอยู่ในขณะนั้นเปิดตามตำแหน่งที่ตั้งเอาไว้จริงหรือไม่
 

ในปัจุบันการพัฒนาวาล์วแบบใหม่จะเป็นแบบป้อนกลับ (Feedback Control) การทำงานเบื้องต้นคือจะตรวจจับค่าตำแหน่งของก้านวาล์ว (Valve Positioner) ซึ่งจะมีคุณสมบัติดังนี้

- ทำให้วาล์วควบคุมทำงานตามค่าของสัญญาณควบคุมได้ถูกต้อง
- ทำให้วาล์วควบคุมทำงานตามการตอบสนองของสัญญาณได้รวดเร็วขึ้น
- ทำให้วาล์วควบคุมรักษาเสถียรภาพของกระบวนการ
- ทำให้วาล์วควบคุมทำงานตามเงื่อนไขของระบบควบคุม

 

ตัวอย่างอุปกรณ์ที่นิยมใช้กันในปัจจุบัน ได้แก่

1. Pneumatic-Pneumatic Valve Positioner (P/P Positioner)
       หลังจากที่ Pneumatic Signal Standard (3 – 15 psi) ได้รับการยอมรับให้มีการใช้งานในระบบกระบวนการอัตโนมัตินั้น Pneumatic Valve Positioner ก็ได้มีการใช้งานกันอย่างกว้างขวางในงาน เพราะ Reliability ที่สูงและการซ่อมบำรุงรักษาที่ทำได้ง่าย โดย Pneumatic Valve Positioner จะรับสัญญาณโดยตรงมาจาก Pneumatic Controller หรือสัญญาณ 4 – 20 mA จาก DCS (Distributed Control System) และผ่านตัวแปลงสัญญาณไฟฟ้าเป็นลม Electric-Pneumatic Converter1.1)

คุณสมบัติ

– มีโครงสร้างการทำงานที่ไม่ซับซ้อน
– มีความไวในการตอบสนองต่อสัญญาณและเสถียรภาพที่สูง สามารถทำงานได้แม้ว่าหน้างานจะมีการสั่นสะเทือน
– ง่ายในการซ่อมบำรุงรักษา เนื่องจากมีโครงสร้างที่ไม่ซับซ้อน
– สามารถปรับเปลี่ยนการทำงานระหว่าง Direct/Reverse action ได้โดยไม่จำเป็นต้องไปยุ่งเกี่ยวกับหัว Actuator
– สามารถทนต่อสภาพแวดล้อมที่อันตรายได้ เนื่องจากอุปกรณ์ทำจากวัสดุที่ทนการกัดกร่อน
– สามารถทำการปรับเปลี่ยน Characteristics ระหว่าง สัญญาณ กับ Valve Travel ได้ง่ายไม่ว่าจะเปลี่ยนเป็น Linear, Equal Percentage หรือ Quick-Opening โดยไม่จำเป็นต้องเปลี่ยนที่ตัววาล์วควบคุม
 

โครงสร้างและการทำงานพื้นฐาน
สัญญาณลมที่รับมาจากอุปกรณ์ควบคุม จะทำหน้าที่ผลักให้แผ่นไดอะแฟรมของ Pilot Valve เพื่อเป็นแรงขับเคลื่อน Pilot stem

 

2. Analog Electro-Pneumatic ValvePositioner (E/P Positioner)

ในช่วงปี 1970 สัญญาณไฟฟ้าถูกคิดค้นขึ้นมาเพื่อให้เป็นสัญญาณมาตรฐาน โดยที่สัญญาณ 4 – 20 mA เป็นมาตรฐานสากลสำหรับสัญญาณไฟฟ้า ตัวควบคุม (Controller) ส่วนใหญ่ (รวมถึง DCS) จะส่งสัญญาณ 4 – 20 mA ไปที่วาล์วควบคุม โดยที่ตัว Valve Positioner จะรับสัญญาณมาและแปลงเป็นพลังงานลมที่จะไปขับเคลื่อนตัวหัว Actuator ต่อไป

ในปี 1984 ตั้งแต่เริ่มมีการพัฒนาตัวอุปกรณ์ Transmitter ให้ควบคุมการทำงานด้วยไมโครโปรเซสเซอร์นั้น อุปกรณ์ที่อยู่ในระบบควบคุมก็เริ่มมีการใช้งานด้วยไมโครโปรเซสเซอร์เพิ่มขึ้นเรื่อยๆ รวมถึงตัว Valve Positioner

โดยหลักการทำงานจะอยู่ในระบบดิจิตอลซึ่งมีความสะดวกในการใช้งานเป็นอย่างมากไม่ว่าจะเป็นการปรับเทียบและสอบเทียบซึ่งจะประกอบไปด้วยโครงสร้างที่เป็นทั้ง Hardware และ Software โดยมีรายละเอียดดังต่อไปนี้

1. SVP Function Block Diagram
2. GAP PID Control Algorithm
3. Auto Setup
 

โครงสร้างที่เป็นทางด้าน Hardware

1. Pneumatic Circuit EPM/Pilot Relay/Auto Manual Switch
2. VTD (Valve Travel Detector)
3. Electronic Module
4. Reversing Relay

 

 

อ้างอิง

1. Practical Handbook of Control Valves – Azbil Corporation

2. Control Valve วาล์วควบคุม – รศ.ประสิทธิ์ จุลเสรีวงศ์, ศรีนคร นนทนาคร

 

เนื้อหาโดย: 9engineer.com (https://9engineer.com/)