Theory For Calculate Size Of Control Valve

การไหลที่ไม่ตรงกับข้อสมมุติฐานของวาล์ว

          โดยทั่วไปการทำงานของวาล์วควบคุมจะถูกออกแบบมาให้ทำงานในสภาวะผลต่างแรงดันตกคร่อมหน้าวาล์วคงที่ แต่ในความเป็นจริงแรงดันในระบบไม่คงที่ทำให้การทำงานของวาล์วควบคุมผิดไปจากทฤษฎี โดยขณะที่วาล์วควบคุมเปิดสูงสุด ผลต่างแรงดันตกคร่อมหน้าวาล์วจะมีค่าต่ำสุด ΔPmin เท่ากับค่าแรงดันสูญเสียตามสเป็คของวาล์วนั้น ๆ โดยค่าดังกล่าวถือว่าน้อยมากเมื่อเทียบกับแรงดันสูญเสียที่เกิดในระบบท่อ และ อุปกรณ์ที่เกี่ยวข้อง แต่ในขณะที่วาล์วปิดสนิท แรงดันสูญเสียในส่วนอื่นๆของระบบจะหายไปเนื่องจากอัตราการไหลเท่ากับศูนย์ โดยแรงดันสูญเสียของระบบจะมีค่าสูงสุดเท่ากับแรงดันตกคร่อมหน้าวาล์วที่ตำแหน่งวาล์วควบคุม ΔPmax ดังรูปด้านล่าง

clip_image002

 

        แต่เนื่องจากแรงดันที่ใช้ในการออกแบบหาขนาดวาล์วจะเป็นแรงดันต่ำสุด ΔPmin เนื่องจากเป็นตำแหน่งที่วาล์วเปิดสุดและมีอัตราการไหลสูงสุด

        เมื่อวาล์วอยู่ตำแหน่งใกล้ปิด อัตราการไหลจะมากกว่าทฤษฏีเนื่องจากผลต่างแรงดันหน้าวาล์วเพิ่มมากขึ้น โดยระดับความผิดพลาดจะขึ้นอยู่กับสัดส่วน ΔPmin/ΔPmax สัดส่วนดังกล่าวอาจเรียกว่า Control Valve authority (β)

clip_image004

           จากกราฟแสดงอัตราการไหลที่คลาดเคลื่อนของวาล์วชนิด “linear”(ภาพด้านซ้าย) และ “EQM”(ภาพด้านขวา) ที่ค่า Control Valve authority (β) ต่างกัน

           จากกราฟด้านบนพิจารณาวาล์วแบบ linear ที่ค่า β เท่ากับ 0.1 ขณะหน้าวาล์วยกสูง 10% อัตราการไหลจะเท่ากับ 30% ตามทฤษฏี จากที่กล่าวมาถ้าระบบถูกออกแบบให้วาล์วเปิดสูงสุด 80% เพื่อจ่ายโหลดให้คอยล์จากกราฟวาล์วจะเปิดจริงแค่เพียง 40% ภายใต้การทำงานดังกล่าวเป็นการยากในการควบคุมให้ระบบอยู่ในสมดุลในสภาวะโหลดน้อย เนื่องจากวาล์วมีระยะในการควบคุม(ระยะยกหน้าวาล์ว)น้อยลง คลายกับการเลือกขนาดวาล์วใหญ่กว่ามาตรฐานตามทฤษฏี

           ในกรณีที่มีการเลือกขนาดวาล์วใหญ่กว่าปกติ แรงดันตกคร่อมหน้าวาล์ว ΔPmin จะลดลงในขณะที่ ΔPmax คงที่ ทำให้ค่า β ลดลง  สำหรับค่า β ที่ 0.5 ลักษณะการไหลมีการเปลี่ยนแปลงไม่มากนักเมื่อเทียบกับทฤษฏี ซึ่งในการใช้งานถือว่ายอมรับได้ ในกรณีที่วาล์วมีค่า β น้อยกว่านี้การเลือกขนาดวาล์วจะเลือกให้อัตราการไหลสูงสุดอยู่ต่ำกว่าตำแหน่งวาล์วเปิด 50% เล็กน้อย      

           อย่างไรก็ตามความเที่ยงตรงของวาล์วควบคุมที่มีขนาดใหญ่เกินไปอาจทำให้เพิ่มขึ้นได้ โดยการติดตั้ง Balancing Valve