เช็ควาล์ว…คืออะไร (What is Check Valve?)

เช็ควาล์ว…คืออะไร (What is Check Valve?)

วาล์วกันกลับ (Non-Return Valve หรือ Check valve) เป็นวาล์วทำหน้าที่บังคับให้การไหลเป็นไปในทิศทางเดียวไม่เกิดการไหลย้อนกลับเพื่อป้องกันปัญหาต่าง ๆ ของระบบที่อาจจะเกิดขึ้น เช่น หากน้ำไหลย้อนกลับเข้าปั๊มจะได้ให้ระบบรวน นำไปสู่อายุการใช้งานที่ไม่เหมาะสม

การออกแบบเช็ควาล์วแต่ดั้งเดิม วาล์วจะมีขนาดใหญ่ ใช้วัสดุและพื้นที่ในการจัดเก็บมาก และหากเป็นวาล์วที่ต้องติดตั้งกับท่อที่มีขนาดใหญ่ด้วยแล้ว วาล์วจะมีขนาดใหญ่มากจนการขนย้ายและการติดตั้งต้องใช้แรงงานและเครื่องมือช่วยมาก ต่อมาได้เริ่มออกแบบเปลี่ยนลักษณะของตัววาล์ว (Valve Body) ให้มีลักษณะเป็น Wafer Design ซึ่งมีขนาดเล็กกว่า ลดการใช้วัสดุในการผลิต จัดเก็บสต็อกง่าย ลดน้ำหนักบนท่อเมื่อติดตั้ง ติดตั้งง่าย สะดวกรวดเร็ว และราคาถูกกว่า จึงทำให้นิยมใช้วาล์วกันกลับแบบ Wafer Design แทนที่เช็ควาล์วแบบเดิมมากขึ้น

วิธีการเลือกใช้ เช็ควาล์ว (HOW TO CHOOSE CHECK VALVE)

1. วัสดุ (Material)

เนื่องจากวาล์วกันกลับสามารถนำไปใช้งานได้หลากหลาย เช่น การใช้งานทั่ว ๆ ไปอย่างงานน้ำ การใช้งานที่ทนการกัดกร่อนสูงอย่างงานสารเคมีและงานที่ต้องทนความร้อนและความดันสูงอย่างงานไอน้ำ เป็นต้น ดังนั้น วัสดุที่ใช้ทำวาล์วจึงต้องเลือกให้เหมาะสมกับสาร (Medium) ภายในท่อตามนอกจากนี้วัสดุแต่ละประเภทจะทนแรงดันและอุณหภูมิ (Pressure/Temperature Rating) ได้ต่างกัน โดยในวัสดุชนิดในแต่ละชนิดนั้น หากต้องทนความดันเพิ่มขึ้น จะทำให้ทนอุณหภูมิได้ลดลง หรือสามารถทนอุณหภูมิได้สูงขึ้นเมื่อความดันลดลง

ส่วนประกอบที่สำคัญของวาล์วกันกลับและมีผลต่ออายุการใช้งานของวาล์วอีกส่วนคือ สปริง สปริงที่ดีควรทน Stress ได้ดีไม่เกิดการแตกหัก มี Life Cycle ที่สูงทนต่อการกัดกร่อน ต้องการแรงดันน้อยในการเปิดหรือมี Pressure Drop ต่ำ มี Range ความแข็งของสปริงให้เลือกหลากหลายเหมาะสมกับการประยุกต์ใช้งาน ดังนั้น วัสดุที่ทำสปริงโดยทั่วไปจึงเป็น Stainless Steel แต่หากต้องใช้กับงานที่ทนความร้อนสูงกว่า 300 ํC สปริงที่ทำจาก Inconel จะเป็นทางเลือกที่ดีกว่า

สำหรับการเลือกวัสดุของ Seal ที่เป็นตัวกำหนดอัตราการรั่วซึม (Leakage Rate) ของวาล์วกันกลับนั้น จะแบ่งหลัก ๆ ได้เป็น 2 ประเภท คือ Metal to Metal Seal และ Soft Seal ซึ่ง Soft Seal จะมี Leakage Rate ที่ดีกว่า Metal to Metal Seal หรือเป็น Zero Leakage และวัสดุที่ใช้ทำ Soft Seal ก็ต้องผ่านการเลือกให้เหมาะสมกับ Medium ความดัน และอุณหภูมิภายในท่อ เช่น Metal to Metal จะใช้ในงานทนความร้อนและความดันสูง PTFE มักจะใช้กับสารเคมีต่าง ๆ PTFE เป็น Hard Seal หากใช้ที่อุณหภูมิไม่สูงมากและเป็น Soft seal หากใช้ที่อุณหภูมิสูง FPM จะใช้ได้ดีกับงานน้ำมัน แต่ไม่สามารถใช้กับงานไอน้ำได้ เพราะจะเกิดการบวม เสียรูป EPDM ใช้กับงานแอมโมเนียได้ดี

2. ความดันตกคร่อม (Pressure Drop)


ในการออกแบบระบบท่อที่ดี ความดันที่ตกคร่อม (Pressure Drop) ทั้งหมดของท่อไม่ควรมีค่าเกิน 0.3 บาร์ต่อความยาวท่อ 100 เมตร โดย Pressure Drop นี้เกิดจากความเสียดทานของพื้นผิวตัวท่อเอง วาล์วและอุปกรณ์ที่ติดตั้งที่ท่อทั้งหมด ดังนั้นการเลือกวาล์วหรือวาล์วกันกลับที่ดีก็ไม่ควรให้ความดันตกคร่อมหรือPressure Drop เกิน 0.1 Bar ต่อวาล์วหนึ่งตัว

วาล์วกันกลับจำแนกหลัก ๆ ได้เป็น 3 แบบ เพื่อการใช้งานและ Pressure Drop ที่แตกต่างกัน

วาล์วกันกลับแบบ DISCO (DISCO Check Valve)
ความดันตกคร่อม (Pressure Drop) ของวาล์วกันกลับแบบ DISCO นี้จะมีค่ามากที่สุดเมื่อเทียบกับอีก 2 ประเภทที่จะกล่าวถึง เพราะ DISCO มีลักษณะกีดขวางการไหลมากกว่าประเภทอื่น ดังนั้นผู้ผลิตวาล์วกันกลับประเภทนี้มักไม่ผลิตวาล์วขนาดใหญ่เกิน 8 นิ้ว เพราะ Pressure Drop จะเริ่มมีค่าสูงเกินไป ทั้งนี้ Pressure Drop ของวาล์วจะมีค่าแตกต่างกันตามค่าความแข็งของ Spring ที่สามารถเลือกได้จากผู้ผลิตและตามแนวการติดตั้งของวาล์ว

วาล์วกันกลับแบบ Swing (Swing Check Valve, Wafer Check Valve)
ความดันตกคร่อม (Pressure Drop) ของวาล์วกันกลับแบบ SWING จะมีค่าต่ำกว่า DISCO Check Valve เพราะ วาล์วเปิดกว้างและกีดขวางการไหลน้อยกว่า คือ มีมุมการเปิดอยู่ประมาณ 60 -70 องศา  แต่ยังมี Pressure drop มากกว่าในแบบ Dual Plate

วาล์วกันกลับแบบ Dual Plate (Dual Plate Check Valve)
ความดันตกคร่อม (Pressure Drop) ของวาล์วกันกลับแบบ Dual Plate จะมีค่าต่ำที่สุด เพราะวาล์วเปิด
กว้างและกีดขวางการไหลน้อยมาก คือ มีมุมการเปิดในแต่ละข้างประมาณ 80 องศา

3. ขนาดของวาล์วกันกลับ (Size)

ขนาดในการเลือกวาล์วกันกลับส่วนใหญ่จะเลือกตามขนาดท่อเพียงอย่างเดียว เนื่องจากการติดตั้งที่สะดวก แต่หากเราคำนึงถึง Pressure Drop คร่อมวาล์วที่ไม่ควรเกิน 0.1 บาร์ และเพื่อหลีกเลี่ยงไม่ให้เกิดปัญหาวาล์วเปิดไม่เสถียร หรือที่เรียกกันว่า Clattering (Clattering เป็นปรากฏการณ์ที่วาล์วกันกลับมีอัตราการไหลหรือความดันไม่พอที่จะเปิดวาล์วให้อยู่ตำแหน่งเปิดสุดหรือตำแหน่งเสถียร มักจะเกิดในช่วงเวลาสั้น ๆ ขณะเริ่มต้นระบบหรือหยุดระบบ วาล์วจะเปิด-ปิดถี่และเกิดการสึกหรอ แต่หากวาล์วมีการเลือกขนาดหรือประเภทที่ผิด Clattering จะเกิดตลอดเวลาการใช้งานปกติ ทำให้วาล์วเกิดการสึกหรอสูงและมีอายุสั้นกว่าที่ควรเป็น) ที่ทำให้วาล์วมีอายุการใช้งานสั้นแล้ว การเลือกวาล์วตามขนาดท่อเพียงอย่างเดียวจะไม่เพียงพอ ควรทำการตรวจสอบเรื่อง Pressure Drop และ Clattering เช่นกัน

4. ลักษณะงานและการติดตั้ง

เนื่องจากวาล์วกันกลับไม่ถูกออกแบบให้ทำงาน เปิด-ปิดถี่มากนัก เพราะจะทำให้อายุการใช้งานสั้น ซึ่งโดยทั่วไปวาล์วกันกลับไม่ควรเปิด-ปิดถี่มากกว่า 15 นาทีต่อครั้ง ดังนั้นจึงไม่ควรติดตั้งหลังปั๊มที่มีการสูบชักบ่อย เช่น ปั๊มลูกสูบ (Pistion Pump), Diaphragm Pump หรือในกระบวนการที่จำเป็นต้องเปิด-ปิดวาล์วถี่ การติดตั้งภายหลังปั๊มที่ไม่ได้ใช้หลักการสูบชัก เช่น Centrifugal pump ก็ควรติดตั้งวาล์วภายหลังจากช่วงการไหลปั่นป่วน (Turbulent Flow) ระยะที่เหมาะสมคือห่างจากปั๊มอย่างต่ำ5เท่าของขนาดท่อวาล์วแบบ DISCO จะทนต่อ Turbulent Flow มากกว่าประเภทอื่น สามารถติดตั้งใกล้ปั๊มได้ในการใช้งานวาล์วกันกลับที่มีขนาดใหญ่มากกว่า 8ʺ หากต้องการป้องกันปัญหา Waterhammer ในระบบเนื่องจากการปิดที่รวดเร็ว เราสามารถเลือกใช้วาล์วกันกลับที่มีตัวปรับ Damper ลดการกระแทกระหว่างปิดได้

การใช้งานกับ Medium ที่เป็นสารเคมีกัดกร่อนก็สามารถเลือกวาล์วที่มีการ Lining ด้วยพลาสติกได้

คุณภาพวาล์วกันกลับที่ดี

ขอบคุณเนื้อหาและภาพจาก Credit : https://oiltech.co.th