สถานที่ที่ใช้วาล์ว: ทุกที่!

ปัจจุบันวาล์วสามารถพบได้แทบทุกที่ ไม่ว่าจะเป็นในบ้าน ใต้ถนน ในอาคารพาณิชย์ และในสถานที่ต่างๆ หลายพันแห่ง เช่น โรงไฟฟ้าและน้ำ โรงงานกระดาษ โรงกลั่น โรงงานเคมี และโรงงานอุตสาหกรรมและโครงสร้างพื้นฐานอื่นๆ

อุตสาหกรรมวาล์วมีขอบเขตกว้างอย่างแท้จริง โดยมีภาคส่วนต่างๆ ที่หลากหลาย ตั้งแต่การจ่ายน้ำ พลังงานนิวเคลียร์ ไปจนถึงน้ำมันและก๊าซทั้งต้นน้ำและปลายน้ำ อุตสาหกรรมผู้ใช้ปลายทางแต่ละประเภทเหล่านี้ใช้วาล์วพื้นฐานบางประเภท อย่างไรก็ตาม รายละเอียดของการก่อสร้างและวัสดุมักจะแตกต่างกันมาก นี่คือตัวอย่าง:

งานประปา

ในโลกของการจ่ายน้ำ แรงดันน้ำมักจะค่อนข้างต่ำและอุณหภูมิโดยรอบก็ค่อนข้างต่ำ ข้อเท็จจริงสองประการนี้ทำให้สามารถออกแบบวาล์วได้หลายแบบ ซึ่งไม่พบในอุปกรณ์ที่มีความซับซ้อนมากกว่า เช่น วาล์วไอน้ำอุณหภูมิสูง อุณหภูมิโดยรอบของน้ำทำให้สามารถใช้อีลาสโตเมอร์และซีลยางที่ไม่เหมาะสมในที่อื่นได้ วัสดุที่อ่อนนุ่มเหล่านี้ทำให้สามารถติดตั้งวาล์วน้ำเพื่อปิดผนึกน้ำหยดได้อย่างแน่นหนา

ข้อควรพิจารณาอีกประการหนึ่งในวาล์วน้ำประปาคือการเลือกวัสดุที่ใช้ในการผลิต เหล็กหล่อและเหล็กหล่อเหนียวถูกนำมาใช้อย่างแพร่หลายในระบบน้ำ โดยเฉพาะท่อที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางภายนอกขนาดใหญ่ ท่อขนาดเล็กมากสามารถจัดการได้ดีเมื่อใช้วัสดุวาล์วทองสัมฤทธิ์

แรงดันที่วาล์วประปาส่วนใหญ่มักจะพบมักจะต่ำกว่า 200 psi ซึ่งหมายความว่าไม่จำเป็นต้องใช้วาล์วแรงดันสูงที่มีผนังหนากว่า อย่างไรก็ตาม มีบางกรณีที่วาล์วน้ำถูกสร้างขึ้นเพื่อรองรับแรงดันที่สูงกว่า สูงสุดประมาณ 300 psi การใช้งานเหล่านี้มักจะใช้กับท่อส่งน้ำยาวใกล้กับแหล่งกำเนิดแรงดัน บางครั้งวาล์วน้ำแรงดันสูงยังพบได้ที่จุดที่มีแรงดันสูงสุดในเขื่อนสูงอีกด้วย

American Water Works Association (AWWA) ได้ออกข้อกำหนดที่ครอบคลุมวาล์วและตัวกระตุ้นหลายประเภทที่ใช้ในงานประปา

น้ำเสีย

อีกด้านหนึ่งของน้ำดื่มสะอาดที่ไหลเข้าสู่โรงงานหรือโครงสร้างคือน้ำเสียหรือน้ำเสียที่ไหลออก ท่อเหล่านี้จะรวบรวมของเหลวและของแข็งของเสียทั้งหมดและส่งไปยังโรงบำบัดน้ำเสีย โรงบำบัดเหล่านี้มีท่อและวาล์วแรงดันต่ำจำนวนมากสำหรับ "งานสกปรก" ข้อกำหนดสำหรับวาล์วน้ำเสียในหลายกรณีนั้นยืดหยุ่นกว่าข้อกำหนดสำหรับบริการน้ำสะอาดมาก ประตูเหล็กและวาล์วกันกลับเป็นตัวเลือกที่ได้รับความนิยมมากที่สุดสำหรับบริการประเภทนี้ วาล์วมาตรฐานในบริการนี้สร้างขึ้นตามข้อกำหนดของ AWWA

อุตสาหกรรมพลังงาน

พลังงานไฟฟ้าส่วนใหญ่ที่ผลิตในสหรัฐอเมริกาผลิตในโรงไฟฟ้าพลังไอน้ำที่ใช้เชื้อเพลิงฟอสซิลและกังหันความเร็วสูง การลอกฝาครอบของโรงไฟฟ้าสมัยใหม่จะทำให้เห็นระบบท่อแรงดันสูงและอุณหภูมิสูง ท่อหลักเหล่านี้มีความสำคัญสูงสุดในกระบวนการผลิตพลังงานไอน้ำ

วาล์วประตูยังคงเป็นตัวเลือกหลักสำหรับการใช้งานแบบเปิด/ปิดในโรงไฟฟ้า แม้ว่าจะมีวาล์วแบบโกลบสำหรับวัตถุประสงค์พิเศษ เช่น วาล์วรูปตัว Y ก็ตาม วาล์วบอลประสิทธิภาพสูงสำหรับงานสำคัญกำลังได้รับความนิยมในหมู่นักออกแบบโรงไฟฟ้าบางราย และกำลังรุกคืบเข้าสู่โลกที่ครั้งหนึ่งเคยถูกครอบงำด้วยวาล์วเชิงเส้น

โลหะวิทยามีความสำคัญอย่างยิ่งต่อวาล์วในระบบไฟฟ้า โดยเฉพาะอย่างยิ่งวาล์วที่ทำงานในช่วงแรงดันและอุณหภูมิแบบเหนือวิกฤตหรือเหนือวิกฤต ในปัจจุบัน โรงไฟฟ้าในปัจจุบันใช้โลหะผสม F91, F92, C12A รวมถึงโลหะผสมอินโคเนลและเหล็กกล้าไร้สนิมหลายชนิด แรงดันมีตั้งแต่ 1500, 2500 และในบางกรณีคือ 4500 โรงไฟฟ้าที่ใช้พลังงานสูงสุด (ซึ่งทำงานเฉพาะเมื่อจำเป็น) มักมีการปรับแรงดัน ส่งผลให้วาล์วและท่อมีภาระงานสูง จำเป็นต้องมีการออกแบบที่แข็งแรงทนทานเพื่อรองรับสภาวะการทำงานที่ผันผวน อุณหภูมิ และแรงดัน

นอกเหนือจากวาล์วไอน้ำหลักแล้ว โรงไฟฟ้ายังเต็มไปด้วยท่อเสริมที่ประกอบด้วยวาล์วประตู วาล์วโลก วาล์วตรวจสอบ วาล์วผีเสื้อ และวาล์วลูกบอลมากมาย

โรงไฟฟ้านิวเคลียร์ทำงานบนหลักการกังหันไอน้ำ/ความเร็วสูงแบบเดียวกัน ข้อแตกต่างหลักคือในโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ ไอน้ำจะถูกสร้างขึ้นโดยความร้อนจากกระบวนการฟิชชัน วาล์วของโรงไฟฟ้านิวเคลียร์มีความคล้ายคลึงกับวาล์วที่ใช้เชื้อเพลิงฟอสซิล ยกเว้นเรื่องประวัติความเป็นมาและข้อกำหนดเพิ่มเติมในเรื่องความน่าเชื่อถือสูงสุด วาล์วนิวเคลียร์ผลิตตามมาตรฐานระดับสูงมาก โดยมีเอกสารรับรองคุณสมบัติและการตรวจสอบที่มีความยาวหลายร้อยหน้า

การผลิตน้ำมันและก๊าซ

บ่อน้ำมันและก๊าซธรรมชาติและโรงงานผลิตต่างใช้งานวาล์วเป็นจำนวนมาก รวมถึงวาล์วสำหรับงานหนักจำนวนมาก แม้ว่าการพุ่งของน้ำมันที่พุ่งขึ้นสู่อากาศหลายร้อยฟุตจะไม่น่าจะเกิดขึ้นอีกต่อไป แต่ภาพนี้แสดงให้เห็นถึงแรงดันที่อาจเกิดขึ้นจากน้ำมันและก๊าซธรรมชาติใต้ดิน นี่คือเหตุผลที่หัวบ่อน้ำมันหรือต้นคริสต์มาสถูกวางไว้บนปลายท่อที่ต่อกันเป็นแถวยาวของบ่อน้ำมัน ชุดประกอบเหล่านี้พร้อมด้วยวาล์วและอุปกรณ์ประกอบพิเศษได้รับการออกแบบมาให้รองรับแรงดันได้สูงกว่า 10,000 ปอนด์ต่อตารางนิ้ว แม้ว่าจะพบได้ยากในบ่อน้ำมันที่ขุดบนบกในปัจจุบัน แต่แรงดันที่สูงอย่างมากมักพบในบ่อน้ำมันนอกชายฝั่งที่ลึก

การออกแบบอุปกรณ์หัวบ่อน้ำมันเป็นไปตามข้อกำหนดของ API เช่น 6A, ข้อกำหนดสำหรับหัวบ่อน้ำมันและอุปกรณ์ต้นคริสต์มาส วาล์วที่อยู่ภายใต้ข้อกำหนด 6A ออกแบบมาเพื่อรับแรงดันสูงมากแต่มีอุณหภูมิปานกลาง ต้นคริสต์มาสส่วนใหญ่มีวาล์วประตูและวาล์วทรงกลมพิเศษที่เรียกว่าโช้ก โช้กเหล่านี้ใช้เพื่อควบคุมการไหลของน้ำจากบ่อน้ำมัน

นอกจากหัวบ่อน้ำมันแล้ว ยังมีสิ่งอำนวยความสะดวกเสริมอีกมากมายที่ตั้งอยู่ในแหล่งน้ำมันหรือก๊าซ อุปกรณ์สำหรับกระบวนการบำบัดเบื้องต้นสำหรับน้ำมันหรือก๊าซจำเป็นต้องใช้วาล์วจำนวนหนึ่ง วาล์วเหล่านี้มักทำจากเหล็กกล้าคาร์บอนที่จัดอยู่ในประเภทที่ต่ำกว่า

บางครั้งอาจมีของเหลวที่มีฤทธิ์กัดกร่อนสูง เช่น ไฮโดรเจนซัลไฟด์ ปนเปื้อนอยู่ในกระแสน้ำมันดิบ สารนี้ หรือที่เรียกว่าก๊าซเปรี้ยว อาจเป็นอันตรายถึงชีวิตได้ เพื่อรับมือกับความท้าทายของก๊าซเปรี้ยว จำเป็นต้องปฏิบัติตามวัสดุพิเศษหรือเทคนิคการแปรรูปวัสดุตามข้อกำหนด NACE International MR0175

อุตสาหกรรมนอกชายฝั่ง

ระบบท่อสำหรับแท่นขุดเจาะน้ำมันนอกชายฝั่งและโรงงานผลิตประกอบด้วยวาล์วจำนวนมากที่สร้างขึ้นตามข้อกำหนดที่แตกต่างกันเพื่อรับมือกับความท้าทายในการควบคุมการไหลที่หลากหลาย นอกจากนี้ สิ่งอำนวยความสะดวกเหล่านี้ยังมีวงจรควบคุมและอุปกรณ์ระบายความดันต่างๆ อีกด้วย

สำหรับโรงงานผลิตน้ำมัน หัวใจหลักของระบบท่อส่งน้ำมันหรือก๊าซธรรมชาติคือระบบท่อส่งน้ำมันหรือก๊าซธรรมชาติ แม้ว่าจะไม่ได้อยู่บนแท่นผลิตเสมอไป แต่ระบบการผลิตหลายแห่งก็ใช้ต้นคริสต์มาสและระบบท่อที่ทำงานในระดับความลึก 10,000 ฟุตหรือมากกว่า ซึ่งเป็นระดับที่ไม่เอื้ออำนวยต่อการใช้งาน อุปกรณ์การผลิตนี้สร้างขึ้นตามมาตรฐานของสถาบันปิโตรเลียมแห่งสหรัฐอเมริกา (API) ที่เข้มงวดหลายมาตรฐาน และมีการอ้างอิงในแนวทางปฏิบัติที่แนะนำ (RP) ของ API หลายฉบับ

ในแท่นขุดเจาะน้ำมันขนาดใหญ่ส่วนใหญ่ จะมีการใช้กระบวนการเพิ่มเติมกับของเหลวดิบที่มาจากหัวบ่อน้ำมัน ซึ่งรวมถึงการแยกน้ำออกจากไฮโดรคาร์บอน และการแยกก๊าซและก๊าซธรรมชาติเหลวออกจากกระแสของเหลว ระบบท่อหลังต้นคริสต์มาสเหล่านี้โดยทั่วไปสร้างขึ้นตามมาตรฐานท่อ B31.3 ของสมาคมวิศวกรเครื่องกลแห่งสหรัฐอเมริกา โดยวาล์วได้รับการออกแบบตามข้อกำหนดของวาล์ว API เช่น API 594, API 600, API 602, API 608 และ API 609

ระบบเหล่านี้บางระบบอาจมีวาล์วประตู บอลวาล์ว และเช็ควาล์วมาตรฐาน API 6D ด้วย เนื่องจากท่อใดๆ บนแท่นขุดเจาะหรือเรือขุดเจาะอยู่ภายในโรงงาน จึงไม่มีข้อกำหนดที่เข้มงวดในการใช้วาล์ว API 6D สำหรับท่อส่ง แม้ว่าระบบท่อเหล่านี้จะใช้วาล์วหลายประเภท แต่วาล์วที่เลือกใช้คือบอลวาล์ว

ท่อส่งน้ำมัน

แม้ว่าท่อส่งส่วนใหญ่จะซ่อนเร้นจากสายตา แต่โดยทั่วไปแล้วมักจะมองเห็นได้ชัดเจน ป้ายเล็กๆ ที่เขียนว่า "ท่อส่งปิโตรเลียม" เป็นตัวบ่งชี้ที่ชัดเจนอย่างหนึ่งว่าท่อขนส่งใต้ดินมีอยู่ ท่อส่งเหล่านี้มีวาล์วสำคัญๆ หลายตัวติดตั้งอยู่ตลอดแนวท่อ วาล์วปิดท่อฉุกเฉินจะติดตั้งเป็นระยะๆ ตามมาตรฐาน กฎ และกฎหมายต่างๆ วาล์วเหล่านี้ทำหน้าที่สำคัญในการแยกส่วนของท่อในกรณีที่เกิดการรั่วไหลหรือเมื่อต้องมีการบำรุงรักษา

นอกจากนี้ ยังมีสิ่งอำนวยความสะดวกกระจายอยู่ตามเส้นทางท่อส่ง ซึ่งท่อจะโผล่ขึ้นมาจากพื้นดินและสามารถเข้าถึงท่อได้ สถานีเหล่านี้เป็นที่ตั้งของอุปกรณ์ปล่อย "พิก" ซึ่งประกอบด้วยอุปกรณ์ที่ใส่เข้าไปในท่อเพื่อตรวจสอบหรือทำความสะอาดท่อ สถานีปล่อยพิกเหล่านี้มักจะมีวาล์วหลายตัว ทั้งแบบประตูและแบบลูกบอล วาล์วทั้งหมดในระบบท่อส่งต้องเป็นแบบช่องเปิดเต็ม (full-port) เพื่อให้พิกสามารถผ่านได้

ท่อส่งน้ำมันยังต้องการพลังงานเพื่อลดแรงเสียดทานของท่อและรักษาแรงดันและการไหลของน้ำมัน มีการใช้สถานีอัดหรือสถานีสูบน้ำที่มีลักษณะเหมือนโรงงานขนาดเล็กที่ไม่มีหอแตกตัวสูง สถานีเหล่านี้เป็นที่ตั้งของวาล์วประตู วาล์วบอล และวาล์วตรวจสอบท่อจำนวนมาก

ท่อต่างๆ ได้รับการออกแบบตามมาตรฐานและรหัสต่างๆ ในขณะที่วาล์วท่อจะปฏิบัติตามวาล์วท่อ API 6D

นอกจากนี้ยังมีท่อขนาดเล็กที่ส่งน้ำเข้าบ้านเรือนและอาคารพาณิชย์ ท่อเหล่านี้จ่ายน้ำและก๊าซ และมีวาล์วปิดป้องกัน

เทศบาลขนาดใหญ่ โดยเฉพาะทางตอนเหนือของสหรัฐอเมริกา จัดหาไอน้ำเพื่อทำความร้อนให้กับลูกค้าเชิงพาณิชย์ ท่อส่งไอน้ำเหล่านี้ติดตั้งวาล์วหลากหลายชนิดเพื่อควบคุมและปรับปริมาณไอน้ำ แม้ว่าของไหลจะเป็นไอน้ำ แต่ความดันและอุณหภูมิจะต่ำกว่าที่พบในการผลิตไอน้ำในโรงไฟฟ้า มีการใช้วาล์วหลากหลายประเภทในการให้บริการนี้ แม้ว่าวาล์วปลั๊กแบบเก่าจะยังคงเป็นตัวเลือกยอดนิยม

โรงกลั่นและปิโตรเคมี

วาล์วโรงกลั่นมีการใช้งานวาล์วอุตสาหกรรมมากกว่าวาล์วประเภทอื่นๆ โรงกลั่นเป็นแหล่งสะสมของทั้งของเหลวที่มีฤทธิ์กัดกร่อน และในบางกรณีอาจรวมถึงอุณหภูมิสูงด้วย

ปัจจัยเหล่านี้กำหนดวิธีการสร้างวาล์วให้สอดคล้องกับข้อกำหนดการออกแบบวาล์ว API เช่น API 600 (วาล์วประตู), API 608 (วาล์วบอล) และ API 594 (วาล์วเช็ค) เนื่องจากวาล์วเหล่านี้ส่วนใหญ่ต้องใช้งานหนัก จึงมักจำเป็นต้องเผื่อค่าเผื่อการกัดกร่อนเพิ่ม ค่าเผื่อนี้แสดงให้เห็นได้จากความหนาของผนังที่มากขึ้นตามที่ระบุไว้ในเอกสารการออกแบบของ API

แทบทุกประเภทวาล์วหลักๆ สามารถพบได้อย่างมากมายในโรงกลั่นขนาดใหญ่ทั่วไป วาล์วประตูซึ่งพบเห็นได้ทั่วไปยังคงเป็นราชาแห่งอุตสาหกรรมด้วยจำนวนประชากรที่มากที่สุด แต่วาล์วแบบควอเตอร์เทิร์นกำลังครองส่วนแบ่งตลาดมากขึ้นเรื่อยๆ ผลิตภัณฑ์แบบควอเตอร์เทิร์นที่ประสบความสำเร็จในอุตสาหกรรมนี้ (ซึ่งครั้งหนึ่งเคยถูกครอบงำโดยผลิตภัณฑ์เชิงเส้น) ได้แก่ วาล์วผีเสื้อแบบออฟเซ็ตสามชั้นประสิทธิภาพสูง และวาล์วลูกบอลแบบฝังโลหะ

วาล์วประตู วาล์วโลก และวาล์วตรวจสอบแบบมาตรฐานยังคงพบเห็นได้ทั่วไป และเนื่องจากการออกแบบที่แข็งแรงและประหยัดในการผลิต จึงยังคงไม่หายไปในเร็วๆ นี้

ค่าแรงดันสำหรับวาล์วโรงกลั่นมีตั้งแต่คลาส 150 ถึงคลาส 1500 โดยคลาส 300 เป็นระดับที่ได้รับความนิยมมากที่สุด

เหล็กกล้าคาร์บอนธรรมดา เช่น เกรด WCB (หล่อ) และ A-105 (ตีขึ้นรูป) เป็นวัสดุที่นิยมใช้มากที่สุดในวาล์วสำหรับใช้ในโรงกลั่น กระบวนการกลั่นหลายรูปแบบมีอุณหภูมิสูงกว่าขีดจำกัดของเหล็กกล้าคาร์บอนธรรมดา และโลหะผสมที่อุณหภูมิสูงกว่าจะถูกกำหนดสำหรับการใช้งานเหล่านี้ เหล็กกล้าที่ได้รับความนิยมมากที่สุดคือเหล็กกล้าโครเมียม/โมลิบดีนัม เช่น โครเมียม 1-1/4%, โครเมียม 2-1/4%, โครเมียม 5% และโครเมียม 9% เหล็กกล้าไร้สนิมและโลหะผสมนิกเกิลสูงยังถูกนำมาใช้ในกระบวนการกลั่นที่มีความแข็งเป็นพิเศษบางประเภท