วาล์วผีเสื้อประสิทธิภาพสูงเทียบกับวาล์วผีเสื้อแบบคอนเซนตริก

วาล์วผีเสื้อใช้สำหรับเริ่ม หยุด หรือควบคุมการไหลของของเหลวหรือก๊าซผ่านท่อ ชื่อวาล์วผีเสื้อมาจากแผ่นดิสก์คล้ายปีกที่หมุนอยู่ภายในตัววาล์ว คล้ายกับการเคลื่อนไหวของผีเสื้อ ในบรรดาวาล์วผีเสื้อประเภทต่างๆ วาล์วผีเสื้อสองประเภทที่นิยมใช้กันมากที่สุดคือวาล์วผีเสื้อประสิทธิภาพสูง (HPBV) และวาล์วผีเสื้อแบบคอนเซนตริก การเปรียบเทียบนี้จะอธิบายความแตกต่างระหว่างวาล์วทั้งสองในหลายๆ มิติ เพื่ออธิบายบทบาทของวาล์วทั้งสองประเภทในงานอุตสาหกรรมและงานเทศบาล

คุณสมบัติ	วาล์วผีเสื้อแบบคอนเซนตริก	วาล์วผีเสื้อประสิทธิภาพสูง
ออกแบบ	ก้านกลางและจาน	สเต็มออฟเซ็ตพร้อมเบาะโลหะ
กลไกการปิดผนึก	เบาะนั่งอีลาสโตเมอร์แบบนุ่ม	ที่นั่ง RPTFE
ระดับแรงดัน	สูงถึง 250 PSI	สูงถึง 600 PSI
ระดับอุณหภูมิ	สูงถึง 180°C (356°F)	สูงถึง 260°C (536°F)
การสึกหรอ	สูงขึ้นเนื่องจากการสัมผัสที่นั่ง	ลดลงเนื่องจากการออกแบบออฟเซ็ต
ความเหมาะสมของการใช้งาน	ของเหลวแรงดันต่ำ	ของเหลวที่มีแรงดันปานกลางและอุณหภูมิสูง
ค่าใช้จ่าย	ต่ำกว่า	สูงกว่า

1. การออกแบบและการก่อสร้าง

ความแตกต่างหลักระหว่างวาล์วผีเสื้อแบบคอนเซนตริกและวาล์วผีเสื้อประสิทธิภาพสูงอยู่ที่การออกแบบโครงสร้าง โดยเฉพาะตำแหน่งของก้านวาล์วและแผ่นวาล์วเมื่อเทียบกับตัววาล์วและวัสดุที่ใช้

1.1 วาล์วผีเสื้อแบบคอนเซนตริก

การออกแบบแบบคอนเซนตริกนี้เรียกว่าวาล์วแบบ "ออฟเซ็ตศูนย์" หรือ "บ่าวาล์วแบบยืดหยุ่น" โดยจัดตำแหน่งก้านวาล์วและแผ่นวาล์วให้ตรงกับจุดศูนย์กลางของตัววาล์วและรูท่อ การจัดตำแหน่งตรงกลางนี้ไม่มีการเบี่ยงเบน

1.1.1 การเคลื่อนไหวของดิสก์

ดิสก์จะหมุน 90° รอบแกนของก้านวาล์ว และเคลื่อนที่จากเปิดเต็มที่ (ขนานกับท่อ) ไปจนปิดเต็มที่ (ตั้งฉากกับท่อ) ตลอดช่วงการเคลื่อนไหว

1.1.2 กลไกการปิดผนึก

การปิดผนึกทำได้โดยการสอดประสานระหว่างขอบของแผ่นวาล์วและเบาะวาล์วที่มีความยืดหยุ่นคล้ายยาง (เช่น EPDM อะคริลิก หรือฟลูออโรยาง) ที่บุอยู่บนพื้นผิวด้านในของตัววาล์ว

1.1.3 วัสดุ

ตัววาล์วโดยทั่วไปทำจากวัสดุที่มีความแข็งแรงสูงและทนต่อการกัดกร่อน เช่น เหล็กหล่อ เหล็กเหนียว หรือแม้แต่สแตนเลส สำหรับการใช้งานที่ไม่ซับซ้อน เนื่องจากที่นั่งวาล์วที่ทำจากยางช่วยป้องกันไม่ให้ของเหลวสัมผัสตัววาล์ว
แผ่นดิสก์อาจเป็นสแตนเลส, ทองแดงอลูมิเนียม, เหล็กเหนียวเคลือบ หรือบุด้วยโลหะทั้งหมด ขึ้นอยู่กับระดับการกัดกร่อนของของเหลว

1.2 วาล์วผีเสื้อประสิทธิภาพสูง

โดยทั่วไปแล้วจะเป็นการออกแบบแบบออฟเซ็ตคู่โดยมีออฟเซ็ตคีย์สองอัน:
ก้านจะอยู่ด้านหลังแผ่นดิสก์แทนที่จะอยู่ตรงกลางแผ่นดิสก์ และ
ชุดดิสก์และก้านจะเคลื่อนออกจากแนวแกนกลางของรูท่อ

รุ่นขั้นสูงบางรุ่นจะมีออฟเซ็ตสามเท่า แต่รุ่นสมรรถนะสูงจะมีออฟเซ็ตคู่เป็นมาตรฐาน

1.2.1 การเคลื่อนไหวของดิสก์

เนื่องจากการออฟเซ็ต ดิสก์จึงหมุนในลักษณะคล้ายลูกเบี้ยว ช่วยลดการสัมผัสกับเบาะนั่ง

1.2.2 กลไกการปิดผนึก

เบาะนั่งทำจากวัสดุที่ทนทานยิ่งขึ้น เช่น เทฟลอนเสริมแรง เพื่อทนต่อแรงดันและอุณหภูมิที่สูงขึ้น แตกต่างจากเบาะนั่งยางในวาล์วแบบคอนเซนตริก ซีลจะแน่นกว่าและพึ่งพาการเสียรูปน้อยกว่า

1.2.3 วัสดุ

ตัวเครื่องและดิสก์ทำจากโลหะที่แข็งแรง เช่น สแตนเลส เหล็กกล้าคาร์บอน หรือโลหะผสม เพื่อทนต่อสภาวะที่รุนแรง

1.3 สรุป: ผลกระทบต่อการออกแบบ

ความเรียบง่ายของวาล์วแบบคอนเซนตริกทำให้มีน้ำหนักเบาและกะทัดรัด เหมาะสำหรับการติดตั้งโดยตรง อย่างไรก็ตาม การพึ่งพาเบาะยางที่ปรับรูปได้ทำให้ความยืดหยุ่นมีจำกัด
การออกแบบออฟเซ็ตและวัสดุที่แข็งแกร่งกว่าของวาล์วประสิทธิภาพสูงช่วยเพิ่มความทนทานและความสามารถในการปรับตัว แต่ต้องแลกมาด้วยความซับซ้อนและน้ำหนักที่เพิ่มมากขึ้น

-

2. ความสามารถในการปฏิบัติงาน

ประสิทธิภาพเป็นปัจจัยที่แปรผันมากที่สุดของวาล์วเหล่านี้ และเป็นสิ่งที่ผู้ใช้ให้ความสำคัญและใส่ใจมากที่สุด โดยเฉพาะอย่างยิ่ง จะถูกวิเคราะห์ในแง่ของแรงดัน อุณหภูมิ ประสิทธิภาพการปิดผนึก และอายุการใช้งาน

2.1 วาล์วผีเสื้อแบบคอนเซนตริก

2.1.1 ระดับแรงดัน

โดยทั่วไปวาล์วผีเสื้อแบบคอนเซนตริกสามารถทนแรงดันได้สูงสุดถึง PN16 แต่จะแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับขนาดและวัสดุ หากแรงดันเกินกว่านี้ เบาะยางอาจเสียรูปหรือเสียหายได้

2.1.2 การจัดระดับอุณหภูมิ

อุณหภูมิสูงสุดอยู่ที่ 356°F (180°C) ซึ่งถูกจำกัดโดยขีดจำกัดความร้อนของยางหรือ PTFE อุณหภูมิที่สูงจะลดประสิทธิภาพของอีลาสโตเมอร์และทำให้การปิดผนึกเสียหาย

2.1.3 ประสิทธิภาพการปิดผนึก

สามารถให้การปิดที่เชื่อถือได้ในระบบแรงดันต่ำ แต่แรงเสียดทานต่อเนื่องระหว่างแผ่นวาล์วและที่นั่งวาล์วจะทำให้เกิดการสึกหรอ ซึ่งจะลดประสิทธิภาพลง

2.1.4 การควบคุมความเร็ว

เนื่องจากวาล์วผีเสื้อเหมาะสำหรับการเปิดและปิดเต็มที่ หากใช้เพื่อควบคุมการไหล การควบคุมปริมาณในระยะยาวจะทำให้ที่นั่งวาล์วสึกหรอเร็วขึ้น ทำให้แม่นยำน้อยลงและทนทานน้อยลง

2.1.5 ความทนทาน

เนื่องจากมีความยืดหยุ่นมากกว่า บ่าวาล์วที่ทำจากโลหะหรือเสริมแรงจึงมีความทนทานมากกว่ายาง การออกแบบแบบออฟเซ็ตช่วยยืดอายุการใช้งานโดยลดแรงเสียดทาน

2.2 วาล์วผีเสื้อประสิทธิภาพสูง

2.2.1 อัตราแรงดัน

เนื่องจากโครงสร้างที่แข็งแกร่งและการออกแบบแบบออฟเซ็ตที่ช่วยลดความเครียดบนที่นั่งวาล์ว จึงสามารถทนต่อแรงดันสูงถึง PN16

2.2.2 พิกัดอุณหภูมิ

เนื่องจากที่นั่งวาล์วใช้ RPTFE จึงสามารถทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพที่อุณหภูมิสูงถึง 536°F (280°C)

2.2.3 ประสิทธิภาพการปิดผนึก

เนื่องจากแผ่นวาล์วแบบออฟเซ็ตที่พอดีและบ่าวาล์วที่ทนทาน การรั่วไหลจึงแทบจะเป็นศูนย์และมักจะปิดสนิท จึงเหมาะอย่างยิ่งสำหรับการใช้งานที่สำคัญ

2.2.4 การควบคุมความเร็ว

โครงสร้างและวัสดุที่ใช้ในวาล์วผีเสื้อประสิทธิภาพสูงช่วยให้สามารถควบคุมการไหลได้อย่างแม่นยำแม้ในสภาวะแรงดันสูง การสัมผัสบ่าวาล์วที่ลดลงช่วยลดการสึกหรอและรักษาความสมบูรณ์ของซีลได้หลายรอบ

2.2.5 ความทนทาน

เบาะนั่งที่ทำจากโลหะหรือวัสดุเสริมแรงมีความทนทานมากกว่ายาง การออกแบบแบบออฟเซ็ตช่วยยืดอายุการใช้งานโดยลดแรงเสียดทาน

2.3 สรุป: จุดเด่นด้านประสิทธิภาพ

วาล์วคอนเซนตริกเหมาะสำหรับสภาวะแรงดันต่ำและเสถียร แต่จะล้มเหลวที่แรงดันปานกลางและสูง
วาล์วประสิทธิภาพสูงให้ความน่าเชื่อถือและอายุการใช้งานที่เหนือกว่าด้วยต้นทุนเริ่มต้นที่สูงกว่า

-

3. การสมัคร

การเลือกใช้ระหว่างวาล์วผีเสื้อเส้นกลางกับวาล์วผีเสื้อประสิทธิภาพสูงขึ้นอยู่กับความต้องการเฉพาะของระบบที่ติดตั้งอยู่

3.1 วาล์วผีเสื้อแบบคอนเซนตริก

สำหรับระบบแรงดัน/อุณหภูมิต่ำถึงปานกลางที่เน้นเรื่องต้นทุนและความเรียบง่าย
การใช้งานทั่วไป:
- น้ำและน้ำเสีย: ระบบประปาหลัก ระบบชลประทาน และระบบบำบัดน้ำเสียของเทศบาลได้รับประโยชน์จากความประหยัดและการแยกของเหลว
- อาหารและยา: เบาะยางช่วยป้องกันไม่ให้ของเหลวที่มีความละเอียดอ่อนปนเปื้อนโดยตัววาล์ว
- การจ่ายก๊าซ: ท่อก๊าซแรงดันต่ำใช้สำหรับควบคุมการเปิด/ปิด
- การป้องกันอัคคีภัย: ระบบหัวฉีดน้ำดับเพลิงใช้ประโยชน์จากการทำงานที่รวดเร็วและความน่าเชื่อถือที่แรงดันปานกลาง
- ไอแรงดันต่ำ: สำหรับไอแรงดันสูงสุด 250 PSI และ 350°F

3.2 วาล์วผีเสื้อประสิทธิภาพสูง

สำหรับแรงดันต่ำถึงปานกลางหรือระบบสำคัญที่ต้องการความแม่นยำและความทนทาน
การใช้งานทั่วไป:
- น้ำมันและก๊าซ: จัดการกับสารเคมีที่รุนแรง ปิโตรเคมี และสภาวะนอกชายฝั่งที่มีแรงดันสูงและของเหลวที่กัดกร่อน
- การผลิตพลังงาน: จัดการไอน้ำแรงดันสูงและน้ำหล่อเย็นในกังหันและหม้อไอน้ำ
- กระบวนการทางเคมี: ทนทานต่อของเหลวที่กัดกร่อนและรักษาการปิดที่แน่นหนาในสภาพแวดล้อมที่มีความผันผวน
- HVAC: สำหรับระบบขนาดใหญ่ที่ต้องการการควบคุมการไหลที่แม่นยำ
- การต่อเรือ: ทนทานต่อสภาวะทางทะเลและการจัดการของเหลวที่มีแรงดันสูง

3.3 การทับซ้อนและความแตกต่างของแอปพลิเคชัน

แม้ว่าวาล์วทั้งสองจะทำหน้าที่ควบคุมการไหล แต่วาล์วแบบคอนเซนตริกจะได้รับความนิยมในสภาพแวดล้อมที่เน้นต้นทุนและมีความต้องการน้อยกว่า ในขณะที่วาล์วประสิทธิภาพสูงจะได้รับความนิยมสำหรับกระบวนการทางอุตสาหกรรมที่ความล้มเหลวอาจส่งผลร้ายแรงได้

-

4. ข้อควรพิจารณาในการปฏิบัติงาน

นอกเหนือจากการออกแบบและการใช้งานแล้ว ปัจจัยเชิงปฏิบัติ เช่น การติดตั้ง การบำรุงรักษา และการประกอบระบบรวมเข้าด้วยกันก็มีบทบาทเช่นกัน

4.1 การติดตั้ง

- แบบศูนย์กลาง: ติดตั้งง่ายกว่าเนื่องจากมีน้ำหนักเบากว่าและเข้ากันได้กับหน้าแปลนง่ายกว่า
- ประสิทธิภาพสูง: ต้องมีการจัดตำแหน่งที่แม่นยำเนื่องจากการออกแบบแบบออฟเซ็ต และน้ำหนักต้องใช้การรองรับที่แข็งแกร่งกว่า

4.2 การบำรุงรักษา

- คอนเซนตริก: การบำรุงรักษาเน้นการเปลี่ยนยางรองแท่นเครื่อง ซึ่งเป็นวิธีการซ่อมแซมที่ค่อนข้างรวดเร็วและประหยัด อย่างไรก็ตาม การสึกหรอบ่อยครั้งอาจเพิ่มระยะเวลาหยุดทำงานในระบบที่มีรอบการทำงานสูง
- ประสิทธิภาพสูง: การบำรุงรักษาน้อยลงเนื่องจากเบาะนั่งมีความทนทาน แต่การซ่อมแซม (เช่น การเปลี่ยนเบาะนั่ง) จะมีราคาแพงและเป็นเทคนิคมากกว่า โดยปกติต้องใช้บุคลากรบำรุงรักษามืออาชีพที่มีเครื่องมือเฉพาะทาง

4.3 การลดแรงดัน

- แบบศูนย์กลาง: ดิสก์ที่อยู่ตรงกลางจะทำให้เกิดการปั่นป่วนมากขึ้นเมื่อเปิดเพียงบางส่วน ทำให้ประสิทธิภาพในการควบคุมความเร็วลดลง
- ประสิทธิภาพสูง: ดิสก์ออฟเซ็ตช่วยปรับปรุงลักษณะการไหล ลดการเกิดโพรงอากาศและแรงดันตก โดยเฉพาะที่ความเร็วสูง

4.4 การกระตุ้น

วาล์วทั้งสองชนิดสามารถใช้กับตัวกระตุ้นแบบใช้มือ แบบลม หรือแบบไฟฟ้าได้ แต่โดยทั่วไปแล้ว วาล์วประสิทธิภาพสูงจะจับคู่กับระบบควบคุมขั้นสูงเพื่อการทำงานอัตโนมัติที่แม่นยำในโรงงานอุตสาหกรรม

-

5. การวิเคราะห์ต้นทุนและวงจรชีวิต

5.1 ต้นทุนเริ่มต้น

วาล์วแบบคอนเซนตริกมีราคาถูกกว่ามากเนื่องจากสร้างง่ายและใช้วัสดุน้อยกว่า แต่วาล์วผีเสื้อประสิทธิภาพสูงกลับไม่เป็นเช่นนั้น

5.2 ต้นทุนวงจรชีวิต

โดยทั่วไปแล้ววาล์วประสิทธิภาพสูงจะประหยัดกว่าในระยะยาว เนื่องจากไม่ต้องบำรุงรักษาและเปลี่ยนบ่อยนัก ในระบบสำคัญๆ ความน่าเชื่อถือของวาล์วยังช่วยลดต้นทุนการหยุดทำงานได้อีกด้วย

-

6. สรุป: สรุปข้อดีและข้อเสีย

6.1 วาล์วผีเสื้อแบบคอนเซนตริก

6.1.1 ข้อดี:

- ความคุ้มทุน: ต้นทุนการผลิตและวัสดุที่ต่ำลงทำให้มีข้อได้เปรียบด้านงบประมาณ
- การออกแบบที่เรียบง่าย: ติดตั้ง ใช้งาน และบำรุงรักษาง่าย โดยมีชิ้นส่วนเคลื่อนไหวจำนวนน้อยลง
- การแยกของเหลว: เบาะยางช่วยปกป้องตัววาล์ว ช่วยให้สามารถใช้วัสดุราคาถูกกว่าและรักษาความบริสุทธิ์ของของเหลวได้
- น้ำหนักเบา: เหมาะสำหรับการใช้งานที่ต้องคำนึงถึงน้ำหนัก

6.1.2 ข้อเสีย:

- ระยะจำกัด: ขีดจำกัดบนคือ 250 PSI และ 356°F โดยจำกัดการใช้งานในสภาวะที่รุนแรง
- เสี่ยงต่อการสึกหรอ: แรงเสียดทานของเบาะนั่งอย่างต่อเนื่องอาจทำให้ประสิทธิภาพลดลง จึงต้องบำรุงรักษาบ่อยขึ้น
- ประสิทธิภาพการควบคุมแรงดันสูงไม่ดี: สูญเสียความแม่นยำและการปิดผนึกภายใต้แรงดัน

6.2 วาล์วผีเสื้อประสิทธิภาพสูง

6.2.1 ข้อดี:

- ความจุสูง: สามารถรองรับแรงดันปานกลางถึงสูง (สูงสุด 600 PSI) และอุณหภูมิ (สูงสุด 536°F)
- อายุการใช้งานยาวนาน: การสึกหรอของเบาะนั่งลดลงและวัสดุที่ทนทานช่วยยืดอายุการใช้งาน
- ความแม่นยำ: การควบคุมความเร็วและการปิดเครื่องที่ยอดเยี่ยมแม้ในสภาวะที่ต้องการความแม่นยำสูง
- ความอเนกประสงค์: เหมาะสำหรับของเหลวและสภาพแวดล้อมที่หลากหลาย

6.2.2 ข้อเสีย:

- ต้นทุนที่สูงขึ้น: วัสดุราคาแพงและการออกแบบที่ซับซ้อนทำให้ต้องลงทุนล่วงหน้ามากขึ้น
- ความซับซ้อน: การติดตั้งและซ่อมแซมต้องใช้ความเชี่ยวชาญมากขึ้น
- น้ำหนัก: โครงสร้างที่หนักกว่าอาจทำให้การติดตั้งระบบบางระบบมีความซับซ้อน

วาล์วผีเสื้อแบบคอนเซนตริกและวาล์วผีเสื้อประสิทธิภาพสูงทำหน้าที่ควบคุมของเหลวที่ซ้อนทับกันแต่แตกต่างกัน การออกแบบที่นั่งยางแบบออฟเซ็ตศูนย์ของวาล์วคอนเซนตริกทำให้เป็นตัวเลือกที่ใช้งานได้จริงและราคาไม่แพงสำหรับการใช้งานระดับปานกลาง เช่น การจ่ายน้ำ การแปรรูปอาหาร หรือการป้องกันอัคคีภัย หากประสิทธิภาพและความยืดหยุ่นไม่สามารถต่อรองได้ วาล์วผีเสื้อประสิทธิภาพสูงคือคำตอบ สำหรับการใช้งานแบบฝังดิน (เช่น ท่อใต้ดิน) สามารถใช้ทั้งสองวิธีได้ แต่โดยทั่วไปแล้ววาล์วคอนเซนตริกจะมีน้ำหนักเบากว่าและต้นทุนต่ำกว่า เว้นแต่ในสภาวะที่รุนแรงจำเป็นต้องเปลี่ยนแปลงเป็นอย่างอื่น