Skip to content
บอลวาล์ว (Ball Valve) สามารถใช้ร่วมกับหัวขับวาล์วลม หรือ หัวขับวาล์วไฟฟ้า สำหรับระบบอัตโนมัติและ/หรือสำหรับการควบคุมจากระยะไกล การทำงานอัตโนมัติด้วย หัวขับลม เทียบกับ หัวขับไฟฟ้า อาจมีข้อได้เปรียบมากกว่า หรือในทางกลับกัน ขึ้นอยู่กับการใช้งาน ในบทความนี้ เราจะเปรียบเทียบทั้งสองตัวเลือก
บอลวาล์วติดหัวขับไฟฟ้า และ บอลวาล์วติดหัวขับลม
Ball valve with pneumatic rotary actuator
Ball valve with pneumatic rotary actuator
Ball valve with pneumatic rotary actuator
ภาพรวมของบอลวาล์ว
นอกจากนี้ยังสามารถวางตําแหน่งวาล์วระหว่างเปิดและปิดสนิทซึ่งช่วยให้คุณควบคุมการไหลได้อย่างแม่นยํายิ่งขึ้น บอลวาล์วทั่วไปมีสองพอร์ตหนึ่งพอร์ตสําหรับทางเข้าและอีกพอร์ตหนึ่งสําหรับเต้าเสียบ อย่างไรก็ตามมีพอร์ตสามพอร์ต (L หรือ T) และขึ้นอยู่กับวิธีการประกอบและติดตั้งวาล์วจะเป็นตัวกําหนดว่าการหมุน 90 องศาของลูกบอลควบคุมการไหลของสื่ออย่างไร บอลวาล์วสี่พอร์ตเป็นไปได้ แต่หายาก บอลวาล์วมีก้านวาล์วซึ่งติดอยู่กับลูกบอลและควบคุมการหมุน ในรูปที่ 2 ก้านวาล์วเชื่อมต่อกับที่จับแบบแมนนวลเพื่อกระตุ้นวาล์ว อย่างไรก็ตามก้านวาล์วยังสามารถเชื่อมต่อกับตัวกระตุ้นแบบหมุนแบบนิวเมติกหรือไฟฟ้าเพื่อหมุนก้านเพื่อเปิดและ / หรือปิดบอลวาล์วโดยอัตโนมัติและ / หรือจากระยะไกล
บอลวาล์ว (Ball Valve) เป็นวาล์วหมุนสี่รอบที่ควบคุมการไหลของสื่อโดยมีลูกบอลหมุนกลวงดังที่เห็นในรูปที่ 2 รูปแสดงส่วนประกอบหลักของ บอลวาล์วแบบแมนนวล ในมุมมองแบบแบ่งส่วน เมื่อส่วนกลวงของลูกบอลสอดคล้องกับการไหล (ท่อ) วาล์วจะเปิดและสื่อสามารถไหลผ่านได้ วาล์วจะปิดลงเมื่อส่วนที่เป็นของแข็งของลูกบอลสอดคล้องกับการไหลซึ่งทําด้วยการหมุน 90 องศา (จึงเป็นชื่อวาล์วหมุนสี่รอบ) ของลูกบอล อ่านบทความเพิ่มเติมเกี่ยวกับบอลวาล์ว
ภาพรวมของแอคชูเอเตอร์
หัวขับวาล์ว (Actuators) เป็นอุปกรณ์ที่ใช้ในการควบคุมวาล์วจากระยะไกล หากควบคุมวาล์วรอบสี่แอคชูเอเตอร์จะเรียกว่า แอคชูเอเตอร์แบบหมุนสี่รอบ แทนที่จะใช้คันโยกแบบแมนนวลคุณสามารถติดตั้งแอคชูเอเตอร์บนวาล์วเพื่อควบคุมโดยอัตโนมัติและ / หรือจากระยะไกล แอคชูเอเตอร์ใช้แหล่งพลังงานเพื่อสร้างแรงบิดที่จําเป็นในการใช้งาน (หมุน) บอลวาล์ว สําหรับแอคชูเอเตอร์ส่วนใหญ่แหล่งพลังงานเป็นนิวเมติกไฟฟ้าหรือไฮดรอลิก (ไม่ได้กล่าวถึงในบทความนี้) ความแตกต่างในแหล่งพลังงานนี้ทําให้การออกแบบที่แตกต่างกันซึ่งแต่ละแบบมีข้อดีและข้อเสียที่แตกต่างกันสําหรับการใช้งานบางอย่าง (กล่าวถึงด้านล่าง) นอกเหนือจากส่วนประกอบที่สร้างแรงบิดแล้วแอคชูเอเตอร์อาจมีคุณสมบัติอื่น ๆ เช่น ตัวบ่งชี้ตําแหน่งและการแทนที่ด้วยตนเอง หัวขับวาล์ว
Burkert Type 2051 – Pneumatic rotary actuator
บอลวาล์วติดหัวขับวาล์วลม (Ball Valve with Actuator)
ตัวกระตุ้นนิวเมติกส์ (Pneumatic Actuators) ควบคุมบอลวาล์วโดยการแปลงพลังงานอากาศอัดเป็นการเคลื่อนที่ทางกล จําเป็นต้องมีการเคลื่อนที่เชิงกลแบบหมุนในบอลวาล์วสําหรับการหมุน 90 องศา บอลวาล์วแอคชูเอเตอร์นิวเมติกสามารถเป็นแบบเดี่ยวหรือแบบ double-acting แอคชูเอเตอร์นิวเมติกแบบ single-acting ใช้อินพุตอากาศอัดเดียวเพื่อหมุนวาล์วและสปริงเพื่อคืนวาล์วกลับสู่ตําแหน่งปกติ แอคชูเอเตอร์นิวเมติกส์แบบ Double-Acting มีอินพุตอากาศอัดสองช่องเพื่อหมุนวาล์วและคืนวาล์วกลับสู่ตําแหน่งเดิม
Pneumatic Actuator KV Series
หลักการทํางาน
กลไกที่พบบ่อยที่สุดสําหรับแอคชูเอเตอร์นิวเมติกสําหรับบอลวาล์วคือ กลไกแร็คแอนด์พิเนียน ประกอบด้วยชั้นวาง (เกียร์เชิงเส้น) และปีกนก (เกียร์วงกลม) (รูปที่ 4) ชั้นวางติดอยู่กับลูกสูบซึ่งถูกผลักโดยอากาศอัดเพื่อให้ได้การเคลื่อนที่เชิงเส้น การเคลื่อนที่เชิงเส้นนี้จะถูกแปลงเป็นการเคลื่อนที่เป็นวงกลมโดยปีกนก ปีกนกขับเคลื่อนก้านของบอลวาล์วเพื่อเปิดและปิดตําแหน่ง
บอลวาล์วติดหัวขับวาล์วไฟฟ้า (Ball Valve with Electric Actuators)
แอคชูเอเตอร์ไฟฟ้า (Electric Actuators) แปลงพลังงานไฟฟ้าเป็นแรงหมุนโดยใช้มอเตอร์ไฟฟ้าเพื่อหมุนบอลวาล์วผ่าน 90 องศา ประหยัดพลังงานสะอาดและเป็นวิธีการควบคุมวาล์วที่เงียบ มอเตอร์ไฟฟ้าสามารถขับเคลื่อนด้วยกระแสสลับ (AC) หรือกระแสตรง (DC) มันตั้งอยู่ในตัวเรือนที่แข็งแรงและกะทัดรัดซึ่งมีส่วนประกอบอื่น ๆ ของแอคชูเอเตอร์เช่นเกียร์ลิมิตสวิตช์สายไฟเป็นต้น ชุดประกอบทั้งหมดเชื่อมต่อกับวาล์วผ่านอินเทอร์เฟซการเชื่อมต่อที่เข้ากันได้เช่นมาตรฐาน ISO 5211
หลักการทํางาน
มอเตอร์ไฟฟ้าสร้างแรงบิดซึ่งถูกส่งโดยเพลาที่เชื่อมต่อกับก้านวาล์ว สิ่งนี้จะหมุนบอลวาล์ว เพื่อให้ได้แรงบิดที่ต้องการระบบเกียร์จะเชื่อมต่อกับเพลามอเตอร์ไฟฟ้า ความจุแรงบิดเป็นข้อกําหนดที่สําคัญสําหรับการเลือกแอคชูเอเตอร์ ต้องสูงกว่าแรงบิดที่ต้องการ (แรงบิดแตกหัก) เพื่อหมุนบอลวาล์วตามเปอร์เซ็นต์ที่ผู้ผลิตบอลวาล์วกําหนด แรงบิดที่แตกหักคือแรงบิดขั้นต่ําที่จําเป็นในการหมุนบอลวาล์วโดยปกติจะอยู่ในตําแหน่งคงที่ที่ปิดสนิทหรือเปิดเต็มที่
ความเร็วในการทํางาน (เวลาตอบสนอง) ของแอคชูเอเตอร์ไฟฟ้าเป็นสัดส่วนผกผันกับแรงบิดของแอคชูเอเตอร์ ระบบเกียร์กําหนดความสัมพันธ์ระหว่างความเร็วและแรงบิด อัตราทดเกียร์ที่สูงขึ้นจะส่งผลให้แรงบิดมากขึ้น แต่เวลาตอบสนองลดลง
แอคชูเอเตอร์ไฟฟ้าสามารถขับเคลื่อนจากกระแสตรง 12, 24 และ 48V และกระแสสลับ 24, 48, 120, 130 และ 240V มีการติดตั้งลิมิตสวิตช์เพื่อหยุดกระแสไฟไปยังมอเตอร์เมื่อปิดและเปิดเต็มที่ มอเตอร์ไฟฟ้าสามารถใช้ในการควบคุมการมอดูเลตได้ ใช้เพื่อวางตําแหน่งวาล์วอย่างแม่นยําที่จุดใดก็ได้ระหว่างตําแหน่งที่เปิดเต็มที่และปิดสนิท (เช่น ระหว่าง 0° ถึง 90°) สิ่งนี้มีประโยชน์สําหรับการควบคุมอัตราการไหลผ่านวาล์ว มีการติดตั้งแผงวงจรกําหนดตําแหน่ง (PCB) ในแอคชูเอเตอร์ไฟฟ้าเพื่อปรับมอเตอร์ไฟฟ้า
Burkert Type 3003 Electrical Rotary Actuator – On/Off and control
การรวมหัวขับวาล์วและบอลวาล์ว
แม้ว่าแอคชูเอเตอร์และบอลวาล์วจะเป็นส่วนประกอบที่แยกจากกัน แต่ส่วนใหญ่มักใช้ร่วมกัน ดังนั้นจึงสะดวกกว่าที่จะได้รับเป็นแพ็คเกจเพื่อให้แน่ใจว่าสอดคล้องกัน การรวมแอคชูเอเตอร์เข้ากับบอลวาล์วช่วยให้คุณมีบอลวาล์วอัตโนมัติที่สามารถควบคุมได้จากระยะไกล แอคชูเอเตอร์และบอลวาล์วมีอินเทอร์เฟซการเชื่อมต่อเพื่อเชื่อมต่อ อินเทอร์เฟซการเชื่อมต่อประกอบด้วยเพลาหรือก้านเพื่อเชื่อมต่อลูกวาล์วและหน้าแปลนเพื่อยึดแอคชูเอเตอร์เข้ากับวาล์ว อินเทอร์เฟซนี้อาจเป็นเฉพาะแบรนด์หรือได้มาตรฐานตามมาตรฐานเช่น ISO 5211 คุณสามารถติดตั้งแอคชูเอเตอร์เฉพาะแบรนด์บนวาล์วเฉพาะแบรนด์ที่เข้ากันได้ ในทางกลับกันบอลวาล์วและแอคชูเอเตอร์ที่แตกต่างกันสามารถใช้แทนกันได้ตราบใดที่เป็นไปตามมาตรฐานเดียวกันเช่นมาตรฐาน ISO 5211
เปรียบเทียบระหว่าง บอลวาล์วติดหัวขับลม และ บอลวาล์วติดหัวขับไฟฟ้า
ต่อไปนี้เป็นคุณสมบัติบางอย่างที่เทียบเคียงได้ของ บอลวาล์วติดหัวขับลม และ บอลวาล์วติดหัวขับไฟฟ้า :
-
ความเร็วในการหมุน (Rotation speed)
ความเร็วในการหมุนคือความเร็วที่บอลของบอลวาล์วกระตุ้นทำให้การหมุนสมบูรณ์ (90 องศา) โดยทั่วไปสำหรับหน่วยขนาดเดียวกัน ความเร็วในการหมุนของบอลวาล์วไฟฟ้าจะต่ำกว่าของบอลวาล์วนิวแมติก
-
ช่วงอายุการใช้งาน (Life span)
อายุการใช้งานของอุปกรณ์คือเวลาที่เครื่องทำงานได้อย่างสมบูรณ์และใช้งานได้ บอลวาล์วนิวเมติกมีส่วนประกอบน้อยกว่าและบำรุงรักษาง่ายกว่า จึงมีอายุการใช้งานยาวนานกว่าเครื่องใช้ไฟฟ้า แอคชูเอเตอร์ไฟฟ้ามีส่วนประกอบหลายอย่างที่ต้องบำรุงรักษา เช่น คอยล์ไฟฟ้า ไดรเวอร์อิเล็กทรอนิกส์ แอคชูเอเตอร์แบบกลไก เป็นต้น
-
ความแม่นยำ (Precision)
ความแม่นยำหรือการมอดูเลตใช้สำหรับหน่วยที่หยุดที่จุดเปิดบางส่วน (เช่น เปิด 20 องศา) เพื่อควบคุมการไหลได้แม่นยำยิ่งขึ้น ทั้งแอคชูเอเตอร์แบบนิวแมติกและแบบไฟฟ้านั้นทำงานได้อย่างแม่นยำ แต่บอลวาล์วแบบใช้มอเตอร์นั้นมีระดับความแม่นยำที่สูงกว่า บอลวาล์วไฟฟ้าสามารถเปิดและปิดด้วยองศาที่แม่นยำมาก แอคชูเอเตอร์แบบนิวแมติกดำเนินการมอดูเลตโดยการควบคุมแรงดันอากาศที่ช่องทางเข้า การรั่วไหลหรือความผันผวนของแรงดันอาจส่งผลต่อตำแหน่งของวาล์วได้ง่าย ในทางกลับกัน แอคชูเอเตอร์ไฟฟ้า จะใช้สัญญาณควบคุมไฟฟ้าที่แน่นอนในการควบคุม
-
การใช้พลังงาน
การใช้พลังงานคือพลังงานที่แอคชูเอเตอร์ต้องการในการหมุนวาล์ว ในการเปรียบเทียบการใช้พลังงานของบอลวาล์วไฟฟ้าที่ดําเนินการนั้นน้อยกว่าบอลวาล์วกระตุ้นด้วยลม ในแอคชูเอเตอร์นิวเมติกระบบอัดอากาศทั้งหมด (คอมเพรสเซอร์ตัวกรองน้ํามันหล่อลื่นพลังงาน ฯลฯ ) คิดเป็นการใช้พลังงานสูง
-
ด้านความปลอดภัย
นี่คือคุณสมบัติด้านความปลอดภัยที่ออกแบบมาเพื่อเปิดหรือปิดวาล์วโดยอัตโนมัติในกรณีที่ไฟฟ้าดับ โดยทั่วไปแล้วจะมีกลไกป้องกันความผิดพลาดบนบอลวาล์วนิวเมติกง่ายกว่าและราคาถูกกว่าบอลวาล์วกระตุ้นด้วยมอเตอร์ แอคชูเอเตอร์รักษาการนิวเมติกเป็นเรื่องธรรมดามากและใช้สปริงเพื่อกลับสู่ตําแหน่งฐานและเหมาะอย่างยิ่งสําหรับการแก้ปัญหาที่ไม่ปลอดภัย แอคชูเอเตอร์ไฟฟ้าที่มีกลไกป้องกันความผิดพลาดสามารถทํางานกับแบตเตอรี่หรือสปริงและมักจะมีราคาแพงกว่าสารละลายนิวเมติก
-
ค่าใช้จ่าย
ค่าใช้จ่ายของบอลวาล์วนิวเมติกมักจะต่ํากว่าบอลวาล์วไฟฟ้าเนื่องจากการออกแบบแอคชูเอเตอร์มีความซับซ้อนน้อยกว่า อย่างไรก็ตามสิ่งนี้ไม่ได้คํานึงถึงค่าใช้จ่ายของส่วนประกอบของระบบนิวเมติกเช่นคอมเพรสเซอร์การเตรียมอากาศท่อ เมื่อไม่มีระบบนิวเมติกอยู่ใกล้วาล์วมักจะต้องการการกระตุ้นด้วยไฟฟ้า การทํางานของวาล์วนิวเมติกมีราคาแพงกว่าในระยะยาวเนื่องจากการใช้พลังงานที่สูงขึ้นและการสูญเสียพลังงานซึ่งเป็นผลมาจากการสร้างอากาศอัด
-
ข้อเสนอแนะเกี่ยวกับตําแหน่ง
ตัวบ่งชี้ตําแหน่งระบุตําแหน่งของแอคชูเอเตอร์ในเวลาใดก็ตาม พวกเขามักจะวางไว้บนแอคชูเอเตอร์เพื่อให้มองเห็นได้ชัดเจน แอคชูเอเตอร์นิวเมติกส่วนใหญ่สามารถติดตั้งลิมิตสวิตช์ด้านบนเพื่อรับการตอบสนองทางไฟฟ้า แอคชูเอเตอร์ไฟฟ้าจํานวนมากมีลิมิตสวิตช์ภายในสําหรับการตอบสนองตําแหน่ง อย่างไรก็ตามแอคชูเอเตอร์พื้นฐานเพิ่มเติมไม่มีคุณสมบัตินี้
-
ขนาด/ช่วงแรงบิด
แรงบิดคือแรงหมุนที่บอลวาล์วต้องการในการหมุน แอคชูเอเตอร์นิวเมติกให้แรงบิดต่อหน่วยที่สูงกว่าแอคชูเอเตอร์ไฟฟ้ามาก ดังนั้นสําหรับการใช้งานที่ต้องการวาล์วขนาดใหญ่หรือแรงบิดสูงโดยทั่วไปบอลวาล์วนิวเมติกเป็นตัวเลือกที่ดีกว่า
-
สภาวะอันตราย
บอลวาล์วไฟฟ้าต้องได้รับการรับรอง NEMA/ATEX ก่อนจึงจะสามารถทํางานได้ในสภาวะอันตราย อย่างไรก็ตามแอคชูเอเตอร์นิวเมติกมีให้เลือกอย่างกว้างขวางมากขึ้นด้วยการรับรอง ATEX นอกจากนี้ยังไม่สร้างหรือได้รับผลกระทบจากการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้า ซึ่งแตกต่างจากคู่ไฟฟ้าของพวกเขาแอคชูเอเตอร์นิวเมติกไม่ไวต่อสภาพแวดล้อมที่เปียกชื้นและไม่ได้รับความร้อนสูงเกินไป
ตารางเปรียบเทียบ บอลวาล์วติดหัวขับลม และ บอลวาล์วติดหัวขับไฟฟ้า
ตารางเปรียบเทียบนี้ใช้สําหรับบอลวาล์วนิวเมติกส์และไฟฟ้าที่มีขนาดเท่ากันและเป็นการเปรียบเทียบทั่วไป จะมีการใช้งานพิเศษและ / หรือการออกแบบบางอย่างที่การเปรียบเทียบนี้ไม่ถูกต้อง คุณสมบัติยังสามารถใช้เป็นเกณฑ์การคัดเลือก
Type | Pneumatic ball valves | Electric ball valves |
Rotation speed | Typically faster. |
Typically slower. |
Life span | Fewer components and easier to maintain, resulting in a higher life span. | Numerous complex components, more affected by wear, making maintenance harder, and typically a reduced life span. |
Precision | Leaks and pressure fluctuations can cause precision issues. | Precise electrical signals result in precise valve positioning. |
Energy consumption | The air compression system consumes a lot of energy to deliver the air to the actuator. | Only requires electricity, which has a lower energy consumption than a complete compressed air system. |
Cost | Lower initial cost, but higher operating cost. | Higher initial cost, but lower operating cost. |
Fail-safe | Easier and cheaper to have. | More complicated to have. |
Size/torque range | Have a higher torque to size ratio. | Have a lower torque to size ratio. |
Hazardous conditions | More suited for rough environments, versions available for NEMA/ATEX environments. | Requires NEMA/ATEX certifications for hazardous environments. |
Operating conditions | Can operate in high pressure and temperature conditions | Can operate in moderate pressure and temperature conditions |
Maintainability | Simple mechanism and easy to maintain | A complex mechanism that requires a technical expert |
Electromagnetic interference | No disturbances | May experience signal disturbances |
Modulating control | Cannot be used for flow modulation |
With a PCB, it can be used for flow modulation |
Weight | Lightweight |
Much heavier |
ตัวอย่างการใช้งานสําหรับ บอลวาล์วติดหัวขับลม และ บอลวาล์วติดหัวขับไฟฟ้า
- สภาพแวดล้อมการผลิต (Manufacturing environment) ในสภาพแวดล้อมการผลิตที่ชื้นและหยาบกร้าน มักจะมีอากาศอัดพร้อมใช้งาน ในการติดตั้งซึ่งมีการใช้งานบอลวาล์วและ/หรือวาล์วปีกผีเสื้อขนาดใหญ่จำนวนมาก (เช่น ขนาดใหญ่กว่า DN 50) มักเลือกใช้ตัวกระตุ้นแบบนิวแมติกส์เนื่องจากมีแรงบิดสูง ความทนทาน และราคาวัสดุที่ต่ำกว่า
- แอปพลิเคชันบนมือถือ (Mobile application) หุ่นยนต์ที่ขับเคลื่อนไปรอบๆ มีแนวโน้มที่จะใช้พลังงานไฟฟ้ามากกว่านิวแมติก เมื่อพิจารณาจากความคล่องตัวของบอลวาล์วไฟฟ้า
- ตัวแลกเปลี่ยนความร้อน (Heat exchanger) หากไฟฟ้าดับ ระบบยังคงต้องใช้น้ำเย็นเพื่อระบายความร้อนของน้ำร้อนที่เหลืออยู่เพื่อป้องกันความร้อนสูงเกินไป ในแอปพลิเคชันนี้ บอลวาล์วแบบนิวแมติกจะดีกว่า
อ้างอิง: tameson.com, Burkert, FPC
กรุณาติดต่อเราสำหรับข้อมูลเพิ่มเติม: