ตำแหน่งที่ใช้วาล์ว: ทุกที่!

วาล์วสามารถพบได้ทุกที่ในปัจจุบัน: ในบ้านของเรา ใต้ถนน ในอาคารพาณิชย์ และในสถานที่หลายพันแห่งภายในโรงไฟฟ้าและน้ำ โรงงานกระดาษ โรงกลั่น โรงงานเคมี และโรงงานอุตสาหกรรมและโครงสร้างพื้นฐานอื่นๆ

อุตสาหกรรมวาล์วมีขอบเขตกว้างอย่างแท้จริง โดยมีส่วนต่างๆ ที่แตกต่างกันตั้งแต่การจ่ายน้ำ พลังงานนิวเคลียร์ ไปจนถึงน้ำมันและก๊าซต้นน้ำและปลายน้ำ อุตสาหกรรมผู้ใช้แต่ละรายใช้วาล์วพื้นฐานบางประเภท แต่รายละเอียดของการก่อสร้างและวัสดุมักจะแตกต่างกันมาก นี่คือตัวอย่าง:

งานน้ำ

ในโลกของการกระจายน้ำ แรงดันจะค่อนข้างต่ำเกือบตลอดเวลาและอุณหภูมิโดยรอบ ข้อมูลการใช้งานทั้งสองข้อนี้ทำให้มีองค์ประกอบการออกแบบวาล์วจำนวนหนึ่งที่จะไม่พบในอุปกรณ์ที่ท้าทายกว่า เช่น วาล์วไอน้ำอุณหภูมิสูง อุณหภูมิแวดล้อมของบริการน้ำทำให้สามารถใช้อีลาสโตเมอร์และซีลยางที่ไม่เหมาะกับที่อื่น วัสดุเนื้ออ่อนเหล่านี้ช่วยให้สามารถติดตั้งวาล์วน้ำเพื่อปิดหยดน้ำได้อย่างแน่นหนา

ข้อควรพิจารณาอีกประการหนึ่งในวาล์วบริการน้ำคือการเลือกใช้วัสดุก่อสร้าง เหล็กหล่อและเหล็กหล่อเหนียวถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในระบบน้ำ โดยเฉพาะอย่างยิ่งเส้นเส้นผ่านศูนย์กลางภายนอกขนาดใหญ่ เส้นที่เล็กมากสามารถจัดการได้ค่อนข้างดีด้วยวัสดุวาล์วบรอนซ์

แรงกดดันที่วาล์วประปาส่วนใหญ่เห็นมักจะต่ำกว่า 200 psi ซึ่งหมายความว่าไม่จำเป็นต้องมีการออกแบบแรงดันสูงที่มีผนังหนาขึ้น ตามที่กล่าวไว้ มีหลายกรณีที่วาล์วน้ำถูกสร้างขึ้นเพื่อรองรับแรงดันสูงที่สูงถึงประมาณ 300 psi การใช้งานเหล่านี้มักจะอยู่บนท่อส่งน้ำยาวใกล้กับแหล่งแรงดัน บางครั้งวาล์วน้ำแรงดันสูงก็พบได้ที่จุดแรงดันสูงที่สุดในเขื่อนสูง

American Water Works Association (AWWA) ได้ออกข้อกำหนดซึ่งครอบคลุมวาล์วและแอคชูเอเตอร์หลายประเภทที่ใช้ในงานประปา

น้ำเสีย

ด้านตรงข้ามของน้ำดื่มสะอาดที่ไหลเข้าสู่โรงงานหรือโครงสร้างคือน้ำเสียหรือท่อระบายน้ำทิ้ง ท่อเหล่านี้รวบรวมของเหลวและของแข็งของเสียทั้งหมดแล้วส่งไปยังโรงบำบัดน้ำเสีย โรงบำบัดเหล่านี้มีท่อและวาล์วแรงดันต่ำจำนวนมากเพื่อดำเนินการ "งานสกปรก" ข้อกำหนดสำหรับวาล์วน้ำเสียในหลายกรณีมีความผ่อนปรนมากกว่าข้อกำหนดสำหรับการบริการน้ำสะอาด ประตูเหล็กและเช็ควาล์วเป็นตัวเลือกยอดนิยมสำหรับบริการประเภทนี้ วาล์วมาตรฐานในบริการนี้สร้างขึ้นตามข้อกำหนดของ AWWA

อุตสาหกรรมพลังงาน

พลังงานไฟฟ้าส่วนใหญ่ที่ผลิตในสหรัฐอเมริกานั้นผลิตในโรงงานไอน้ำโดยใช้เชื้อเพลิงฟอสซิลและกังหันความเร็วสูง การลอกฝาครอบโรงไฟฟ้าสมัยใหม่ออกจะทำให้มองเห็นระบบท่อแรงดันสูงและอุณหภูมิสูง สายการผลิตหลักเหล่านี้มีความสำคัญที่สุดในกระบวนการผลิตพลังงานไอน้ำ

วาล์วประตูยังคงเป็นตัวเลือกหลักสำหรับการใช้งานเปิด/ปิดโรงไฟฟ้า แม้ว่าจะมีจุดประสงค์พิเศษ แต่ก็พบโกลปวาล์วรูปแบบ Y เช่นกัน บอลวาล์วประสิทธิภาพสูงและบริการวิกฤติกำลังได้รับความนิยมจากนักออกแบบโรงไฟฟ้าบางราย และกำลังรุกล้ำในโลกที่ครั้งหนึ่งเคยใช้วาล์วเชิงเส้นเป็นหลัก

โลหะวิทยามีความสำคัญอย่างยิ่งต่อวาล์วในการใช้งานด้านพลังงาน โดยเฉพาะอย่างยิ่งวาล์วที่ทำงานในช่วงแรงดันและอุณหภูมิที่วิกฤตยิ่งยวดหรือวิกฤตยิ่งยวดยิ่ง โดยทั่วไปจะใช้ F91, F92, C12A พร้อมด้วย Inconel และโลหะผสมสแตนเลสหลายชนิดในโรงไฟฟ้าในปัจจุบัน ระดับแรงดันรวมถึง 1500, 2500 และในบางกรณี 4500 ลักษณะการปรับของโรงไฟฟ้าระดับพีค (ที่ทำงานเท่าที่จำเป็นเท่านั้น) ยังสร้างความเครียดอย่างมากให้กับวาล์วและท่อ โดยต้องมีการออกแบบที่แข็งแกร่งเพื่อรองรับการผสมผสานที่รุนแรงของการหมุนเวียน อุณหภูมิ และ ความดัน.

นอกเหนือจากวาล์วไอน้ำหลักแล้ว โรงไฟฟ้ายังเต็มไปด้วยท่อเสริมซึ่งมีวาล์วเกท ลูกโลก เช็ค บัตเตอร์ฟลาย และบอลวาล์วจำนวนมาก

โรงไฟฟ้านิวเคลียร์ใช้หลักการกังหันไอน้ำ/ความเร็วสูงแบบเดียวกัน ความแตกต่างหลักคือในโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ ไอน้ำถูกสร้างขึ้นโดยความร้อนจากกระบวนการฟิชชัน วาล์วของโรงไฟฟ้านิวเคลียร์มีความคล้ายคลึงกับวาล์วที่ใช้เชื้อเพลิงฟอสซิล ยกเว้นจากสายเลือดและข้อกำหนดเพิ่มเติมด้านความน่าเชื่อถืออย่างแท้จริง วาล์วนิวเคลียร์ได้รับการผลิตขึ้นตามมาตรฐานที่สูงมาก โดยมีเอกสารประกอบการตรวจสอบและคุณสมบัติครบถ้วนหลายร้อยหน้า

การผลิตน้ำมันและก๊าซ

บ่อน้ำมันและก๊าซและโรงงานผลิตเป็นผู้ใช้วาล์วจำนวนมาก รวมถึงวาล์วสำหรับงานหนักหลายตัวด้วย แม้ว่าน้ำมันและก๊าซที่พ่นออกมาหลายร้อยฟุตในอากาศไม่น่าจะเกิดขึ้นอีกต่อไป แต่ภาพนี้แสดงให้เห็นถึงความกดดันที่อาจเกิดขึ้นจากน้ำมันและก๊าซใต้ดิน นี่คือเหตุผลว่าทำไมหัวบ่อน้ำหรือต้นคริสต์มาสจึงถูกวางไว้ที่ด้านบนของท่อยาวของบ่อน้ำ ชุดประกอบเหล่านี้ซึ่งมีวาล์วและอุปกรณ์พิเศษร่วมกัน ได้รับการออกแบบมาเพื่อรองรับแรงดันที่สูงกว่า 10,000 psi แม้ว่าปัจจุบันจะไม่ค่อยพบในบ่อที่ขุดบนบก แต่ความกดดันที่สูงมากมักพบในบ่อน้ำลึกนอกชายฝั่ง

การออกแบบอุปกรณ์หลุมผลิตอยู่ภายใต้ข้อกำหนด API เช่น 6A ข้อกำหนดสำหรับอุปกรณ์หลุมผลิต และอุปกรณ์ต้นคริสต์มาส วาล์วที่อยู่ใน 6A ได้รับการออกแบบมาเพื่อให้มีแรงดันสูงมากแต่มีอุณหภูมิพอประมาณ ต้นคริสต์มาสส่วนใหญ่มีวาล์วประตูและวาล์วโลกพิเศษที่เรียกว่าโช้ค โช้คใช้เพื่อควบคุมการไหลของบ่อ

นอกเหนือจากหัวหลุมผลิตแล้ว ยังมีสิ่งอำนวยความสะดวกเสริมอีกมากมายในแหล่งน้ำมันหรือก๊าซ อุปกรณ์ในกระบวนการผลิตเพื่อบำบัดน้ำมันหรือก๊าซล่วงหน้าต้องใช้วาล์วจำนวนหนึ่ง วาล์วเหล่านี้มักเป็นเหล็กกล้าคาร์บอนสำหรับชั้นล่าง

ในบางครั้ง ของเหลวที่มีฤทธิ์กัดกร่อนสูง—ไฮโดรเจนซัลไฟด์—จะปรากฏอยู่ในกระแสปิโตรเลียมดิบ สารนี้เรียกอีกอย่างว่าก๊าซเปรี้ยวอาจมีอันตรายถึงชีวิตได้ เพื่อเอาชนะความท้าทายของก๊าซเปรี้ยว จะต้องปฏิบัติตามวัสดุพิเศษหรือเทคนิคการแปรรูปวัสดุตามข้อกำหนด NACE International MR0175

อุตสาหกรรมนอกชายฝั่ง

ระบบท่อสำหรับแท่นขุดเจาะน้ำมันนอกชายฝั่งและโรงงานผลิตประกอบด้วยวาล์วจำนวนมากที่สร้างขึ้นตามข้อกำหนดเฉพาะที่แตกต่างกันมากมายเพื่อรองรับความท้าทายในการควบคุมการไหลที่หลากหลาย สิ่งอำนวยความสะดวกเหล่านี้ยังประกอบด้วยลูประบบควบคุมต่างๆ และอุปกรณ์ระบายแรงดัน

สำหรับโรงงานผลิตน้ำมัน หัวใจของหลอดเลือดแดงคือระบบท่อนำน้ำมันหรือก๊าซกลับมาใช้จริง แม้ว่าจะไม่ได้อยู่บนแพลตฟอร์มเสมอไป แต่ระบบการผลิตจำนวนมากใช้ต้นคริสต์มาสและระบบท่อที่ทำงานในระดับความลึก 10,000 ฟุตขึ้นไปที่ไม่เอื้ออำนวย อุปกรณ์การผลิตนี้สร้างขึ้นตามมาตรฐาน American Petroleum Institute (API) ที่เข้มงวดจำนวนมาก และมีการอ้างอิงใน API Recommendation Practices (RP) หลายประการ

บนแท่นขุดเจาะน้ำมันขนาดใหญ่ส่วนใหญ่ จะมีการใช้กระบวนการเพิ่มเติมกับของไหลดิบที่มาจากหลุมผลิต ซึ่งรวมถึงการแยกน้ำออกจากไฮโดรคาร์บอนและแยกก๊าซและของเหลวก๊าซธรรมชาติออกจากกระแสของเหลว โดยทั่วไประบบท่อหลังต้นคริสต์มาสถูกสร้างขึ้นสำหรับรหัสท่อ B31.3 ของ American Society of Mechanical Engineers พร้อมวาล์วที่ออกแบบตามข้อกำหนดของวาล์ว API เช่น API 594, API 600, API 602, API 608 และ API 609

ระบบเหล่านี้บางระบบอาจมีเกท บอล และเช็ควาล์ว API 6D เนื่องจากท่อใดๆ บนแท่นหรือเรือเจาะอยู่ภายในโรงงาน จึงไม่ต้องมีข้อกำหนดที่เข้มงวดในการใช้วาล์ว API 6D สำหรับท่อส่ง แม้ว่าจะใช้วาล์วหลายประเภทในระบบท่อเหล่านี้ แต่ประเภทวาล์วที่เลือกคือบอลวาล์ว

ท่อ

แม้ว่าไปป์ไลน์ส่วนใหญ่จะถูกซ่อนไม่ให้ใครเห็น แต่การมีอยู่ของท่อก็มักจะปรากฏให้เห็นชัดเจน ป้ายเล็กๆ ที่ระบุว่า "ท่อส่งน้ำมัน" เป็นตัวบ่งชี้ที่ชัดเจนถึงการมีท่อขนส่งใต้ดิน ท่อเหล่านี้มีวาล์วที่สำคัญหลายตัวติดตั้งอยู่ตลอดความยาว วาล์วปิดท่อฉุกเฉินจะพบตามระยะเวลาที่กำหนดโดยมาตรฐาน ประมวลกฎหมาย และกฎหมาย วาล์วเหล่านี้ทำหน้าที่สำคัญในการแยกส่วนของท่อในกรณีที่เกิดการรั่วไหลหรือเมื่อจำเป็นต้องบำรุงรักษา

นอกจากนี้ ยังมีสิ่งอำนวยความสะดวกต่างๆ ที่กระจัดกระจายไปตามเส้นทางท่อส่งก๊าซ ซึ่งสายดังกล่าวโผล่ออกมาจากพื้นดินและมีการเข้าถึงสายไฟฟ้า สถานีเหล่านี้เป็นที่ตั้งของอุปกรณ์ปล่อย “หมู” ซึ่งประกอบด้วยอุปกรณ์ที่เสียบเข้าไปในท่อเพื่อตรวจสอบหรือทำความสะอาดท่อ สถานีปล่อยสุกรเหล่านี้มักจะมีวาล์วหลายตัว ไม่ว่าจะเป็นแบบเกทหรือแบบบอล วาล์วทั้งหมดบนระบบท่อจะต้องเป็นวาล์วเต็มพอร์ต (เปิดเต็ม) เพื่อให้สุกรสามารถผ่านได้

ท่อยังต้องการพลังงานเพื่อต่อสู้กับแรงเสียดทานของท่อและรักษาแรงดันและการไหลของท่อ คอมเพรสเซอร์หรือสถานีสูบน้ำที่มีลักษณะคล้ายโรงงานแปรรูปขนาดเล็กที่ไม่มีหอแตกร้าวสูงถูกนำมาใช้ สถานีเหล่านี้เป็นที่ตั้งของวาล์วเกท บอลล์ และเช็คไปป์ไลน์หลายสิบแห่ง

ตัวท่อได้รับการออกแบบตามมาตรฐานและรหัสต่างๆ ในขณะที่วาล์วไปป์ไลน์เป็นไปตาม API 6D Pipeline Valves

นอกจากนี้ยังมีท่อส่งขนาดเล็กที่ป้อนเข้าไปในบ้านเรือนและอาคารพาณิชย์อีกด้วย ท่อเหล่านี้จ่ายน้ำและก๊าซ และมีวาล์วปิดป้องกัน

เทศบาลขนาดใหญ่ โดยเฉพาะอย่างยิ่งทางตอนเหนือของสหรัฐอเมริกา จัดหาไอน้ำเพื่อให้ความร้อนแก่ลูกค้าเชิงพาณิชย์ ท่อจ่ายไอน้ำเหล่านี้มีวาล์วหลายแบบเพื่อควบคุมและควบคุมการจ่ายไอน้ำ แม้ว่าของเหลวจะเป็นไอน้ำ แต่ความดันและอุณหภูมิยังต่ำกว่าที่พบในการผลิตไอน้ำของโรงไฟฟ้า บริการนี้ใช้บริการวาล์วหลายประเภท แม้ว่าปลั๊กวาล์วที่น่าเชื่อถือยังคงเป็นตัวเลือกยอดนิยมก็ตาม

การกลั่นน้ำมันและปิโตรเคมี

วาล์วโรงกลั่นมีการใช้งานวาล์วทางอุตสาหกรรมมากกว่าส่วนอื่นๆ ของวาล์ว โรงกลั่นมีทั้งของเหลวที่มีฤทธิ์กัดกร่อนและในบางกรณีก็มีอุณหภูมิสูง

ปัจจัยเหล่านี้กำหนดวิธีการสร้างวาล์วตามข้อกำหนดการออกแบบวาล์ว API เช่น API 600 (วาล์วประตู), API 608 (บอลวาล์ว) และ API 594 (เช็ควาล์ว) เนื่องจากวาล์วเหล่านี้ต้องทำงานหนัก จึงมักต้องเผื่อการกัดกร่อนเพิ่มเติม ค่าเผื่อนี้แสดงผ่านความหนาของผนังที่มากขึ้นซึ่งระบุไว้ในเอกสารการออกแบบ API

วาล์วหลักๆ เกือบทุกประเภทสามารถพบได้ทั่วไปในโรงกลั่นขนาดใหญ่ทั่วไป วาล์วประตูที่แพร่หลายยังคงเป็นราชาแห่งเนินเขาที่มีประชากรมากที่สุด แต่วาล์วแบบโค้งสี่กลับกำลังใช้ส่วนแบ่งการตลาดเป็นจำนวนมากมากขึ้น ผลิตภัณฑ์หมุนเวียนไตรมาสที่ประสบความสำเร็จในการรุกเข้าสู่อุตสาหกรรมนี้ (ซึ่งครั้งหนึ่งเคยถูกครอบงำด้วยผลิตภัณฑ์เชิงเส้นตรง) ได้แก่ วาล์วปีกผีเสื้อออฟเซ็ตสามประสิทธิภาพสูงและบอลวาล์วที่ยึดด้วยโลหะ

เกทมาตรฐาน ลูกโลก และเช็ควาล์วยังคงมีอยู่จำนวนมาก และเนื่องจากความเอาใจใส่ในการออกแบบและความประหยัดในการผลิต จึงจะไม่หายไปในเร็วๆ นี้

พิกัดแรงดันสำหรับวาล์วโรงกลั่นมีตั้งแต่คลาส 150 ถึงคลาส 1500 โดยคลาส 300 ได้รับความนิยมมากที่สุด

เหล็กกล้าคาร์บอนธรรมดา เช่น เกรด WCB (หล่อ) และ A-105 (ฟอร์จ) เป็นวัสดุยอดนิยมที่ระบุและใช้ในวาล์วสำหรับบริการโรงกลั่น การใช้งานในกระบวนการกลั่นหลายๆ กระบวนการผลักดันขีดจำกัดอุณหภูมิด้านบนของเหล็กกล้าคาร์บอนธรรมดา และโลหะผสมที่มีอุณหภูมิสูงกว่าจะถูกระบุสำหรับการใช้งานเหล่านี้ เหล็กที่ได้รับความนิยมมากที่สุดคือเหล็กโครเมียม/โมลิบดีนัม เช่น 1-1/4% Cr, 2-1/4% Cr, 5% Cr และ 9% Cr สแตนเลสและโลหะผสมนิกเกิลสูงยังใช้ในกระบวนการกลั่นน้ำมันที่รุนแรงเป็นพิเศษอีกด้วย