เหตุใดบอลวาล์วจึงไม่เหมาะสำหรับการควบคุมปริมาณหรือการควบคุมการไหล

1. การออกแบบพื้นฐานของบอลวาล์ว: ออกแบบมาเพื่อการแยกส่วนโดยเฉพาะ

การออกแบบหลักของก บอลวาล์วแบบแมนนวล กำหนดการใช้งานที่เหมาะสมที่สุดเป็นวาล์วแยกเปิด/ปิด—โดยเฉพาะสำหรับบริการเปิดเต็มที่และปิดเต็มที่ ส่วนประกอบที่อยู่ตรงกลางคือลูกบอลทรงกลมซึ่งมีช่องเจาะ เมื่อวาล์วเปิดจนสุด พอร์ตนี้จะจัดตำแหน่งอย่างสมบูรณ์กับรูของท่อ ทำให้มีความต้านทานการไหลน้อยที่สุดและมีสภาพการไหลที่ใกล้เป็นเส้นตรง คุณลักษณะของ "การสั่งงานอย่างรวดเร็วและแรงดันตกคร่อมต่ำ" นี้เป็นข้อได้เปรียบหลักของบอลวาล์ว

อย่างไรก็ตาม เมื่อวาล์วถูกวางในตำแหน่งควบคุม (เปิดบางส่วน) ประสิทธิภาพและอายุการใช้งานของวาล์วจะลดลงอย่างมาก ในคำศัพท์เฉพาะทาง บอลวาล์วมาตรฐานถูกกำหนดให้เป็นบริการแยก ไม่ใช่บริการควบคุม

2. โพรงอากาศและการพังทลาย: การทำลายล้างจากการเปลี่ยนแปลงความเร็ว

เมื่อใช้บอลวาล์วในการควบคุมปริมาณ พื้นที่การไหลที่ลดลงอย่างมากจะสร้าง Venturi Effect ระหว่างลูกบอลกับเบาะนั่ง สิ่งนี้ทำให้ความเร็วของของไหลสูงมาก พร้อมกับแรงดันสถิตลดลงอย่างรวดเร็ว

• โพรงอากาศ: หากตัวกลางเป็นของเหลว ความดันเฉพาะที่อาจลดลงต่ำกว่าความดันไอของของเหลว ทำให้เกิดฟองไอทันที เมื่อของไหลเร่งความเร็วและความดันกลับคืนสู่ด้านล่าง ฟองอากาศเหล่านี้จะยุบตัวอย่างรุนแรง (ระเบิด) การพังทลายนี้ทำให้เกิดคลื่นกระแทกแรงดันเฉพาะจุดที่รุนแรง ทำให้เกิดความเสียหายอย่างรุนแรงต่อพื้นผิวลูกบอลและเบาะนั่งด้านล่าง

• การกัดเซาะ: ในสื่อที่มีอนุภาคของแข็ง ของเหลวข้น หรือของเหลวที่มีความเร็วสูง การสึกหรอจากการเสียดสีของชิ้นส่วนภายในของวาล์วถือเป็นการทำลายล้าง อนุภาคกระทบกับขอบสัมผัสของลูกบอลและบ่าวาล์วด้วยความเร็วสูงมาก ทำให้วัสดุสึกหรออย่างรวดเร็ว ส่งผลให้พื้นผิวซีลเสียหาย และนำไปสู่การรั่วไหลภายใน

3. ลักษณะการไหลแบบไม่เชิงเส้น: ความยากในการรักษาความแม่นยำในการควบคุม

วาล์วควบคุมการไหลในอุดมคติควรมีเปอร์เซ็นต์ที่เท่ากันหรือเส้นโค้งลักษณะการไหลเชิงเส้น ซึ่งช่วยให้มั่นใจถึงการควบคุมการไหลที่มั่นคงและแม่นยำตลอดระดับการเปิดต่างๆ

อย่างไรก็ตาม บอลวาล์วมาตรฐานมีเส้นโค้งลักษณะการไหลที่ไม่เป็นเชิงเส้นสูง:

• เปิด 90% ถึง 100%: อัตราการไหลเปลี่ยนแปลงเพียงเล็กน้อย "ช่วงการควบคุมที่มีประสิทธิภาพ" นั้นแคบมาก

• เปิด 0% ถึง 30%: การเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยของการเปิดวาล์วส่งผลให้อัตราการไหลเพิ่มขึ้นอย่างมหาศาลซึ่งควบคุมไม่ได้

ความไม่เชิงเส้นนี้หมายความว่าผู้ปฏิบัติงานหรือระบบควบคุมอัตโนมัติไม่สามารถตั้งค่าการไหลที่แม่นยำผ่านการปรับวาล์วขนาดเล็กได้ ในช่วงเปิดต่ำ วาล์วจะไวต่อการเปลี่ยนแปลงมากเกินไป ส่งผลให้เกิดความผันผวนของการไหลและการสั่นของระบบ ส่งผลให้เสถียรภาพของการควบคุมกระบวนการลดลงอย่างมาก

4. การสึกหรอของเบาะนั่งอย่างรวดเร็วและความเสี่ยงจากการรั่วไหลสูง

โดยทั่วไปบอลวาล์วจะใช้เบาะนั่งแบบนุ่ม (เช่น PTFE, RPTFE) เพื่อให้ได้ประสิทธิภาพการปิดแบบ Bubble-Tight Shutoff ที่ยอดเยี่ยม (ไม่มีการรั่วไหล)

ภายใต้สภาวะการควบคุม กระแสความเร็วสูงจะถูกบังคับให้ผ่านช่องว่างแคบๆ ระหว่างลูกบอลกับเบาะ ทำให้เกิดเอฟเฟกต์ "เจ็ตติ้ง" อันทรงพลัง เครื่องบินไอพ่นนี้จะโจมตีวัสดุเบาะนั่งแบบนุ่มโดยตรง ทำให้เบาะนั่งแบบนุ่มเกิดการสึกกร่อน การเสียรูป หรือแม้แต่การลอกของวัสดุอย่างรวดเร็ว

เมื่อพื้นผิวที่นั่งเสียหาย การพึ่งพาของบอลวาล์วในเรื่องการรั่วไหลเป็นศูนย์จะถูกทำลายอย่างถาวร แม้ว่าจะปิดสนิทแล้วก็ตาม สื่อก็จะรั่วไหลผ่านทางที่เสียหาย ซึ่งเป็นที่ยอมรับไม่ได้สำหรับระบบที่ต้องการการแยกส่วนที่เข้มงวด (เช่น ระบบ Double Block และ Bleed) การควบคุมปริมาณบ่อยครั้งจะทำให้อายุการใช้งานของบอลวาล์วสั้นลงอย่างมาก เพิ่มค่าใช้จ่ายในการบำรุงรักษาและการหยุดทำงาน

5. ความไวต่อการยึดและแรงบิดในการทำงานสูง

เมื่อใช้งานในระยะยาวในตำแหน่งเปิดบางส่วน โดยเฉพาะอย่างยิ่งกับสื่อที่มีสิ่งเจือปนหรือสารหนืด พื้นผิวส่วนที่ไม่สัมผัส (บริเวณซีลที่สัมผัสกับเบาะนั่ง) มีแนวโน้มที่จะสะสมอนุภาคของแข็งหรือตะกอนโค้ก

เมื่อผู้ปฏิบัติงานพยายามปิดหรือเปิดบอลวาล์วจากตำแหน่งควบคุมปริมาณ สิ่งสะสมที่สะสมเหล่านี้อาจติดอยู่ระหว่างลูกบอลกับที่นั่ง ซึ่งนำไปสู่:

1. แรงบิดในการทำงานเพิ่มขึ้นอย่างมาก ทำให้การสั่งงานแบบแมนนวลทำได้ยากหรือต้องใช้แอคชูเอเตอร์ขนาดใหญ่เกินไป

2. สิ่งสะสมบดบังลูกบอลและพื้นผิวที่นั่งในระหว่างกระบวนการปั่นจักรยาน ทำให้เกิดความเสียหายต่อการปิดผนึกเพิ่มเติม ซึ่งอาจส่งผลให้วาล์วยึดหรือล็อคได้

6. ทางเลือกระดับมืออาชีพ: ทางเลือกของวาล์วควบคุม

สำหรับการใช้งานที่ต้องการการควบคุมปริมาณที่แม่นยำและทนทาน โดยทั่วไปอุตสาหกรรมจะใช้วาล์วควบคุมที่สร้างขึ้นตามวัตถุประสงค์:

• โกลบวาล์วหรือแองเกิลวาล์ว: รูปทรงการไหลภายในได้รับการออกแบบมาเป็นพิเศษให้ทนทานต่อการควบคุมแรงดันส่วนต่างสูง ผลกระทบของของไหลพุ่งตรงไปที่ขอบที่ถอดเปลี่ยนได้ง่าย (ปลั๊กและเบาะนั่ง)

• บอลวาล์ว V-Port: ในขณะที่ยังคงโครงสร้างลูกบอลไว้ วาล์วเหล่านี้มีช่องเปิดรูปตัว V หรือพาราโบลาตัดเข้าไปในลูกบอลหรือที่นั่ง การออกแบบนี้ปรับปรุงลักษณะการไหลได้อย่างมีประสิทธิภาพ ช่วยให้ควบคุมได้แม่นยำยิ่งขึ้นแม้ในช่องเปิดต่ำ ทำให้เป็นตัวเลือกที่เหมาะสำหรับบริการควบคุมปริมาณปานกลาง