การรักษาแรงดันน้ำที่เหมาะสมในระบบที่อยู่อาศัย อาคารพาณิชย์ และอุตสาหกรรมถือเป็นสิ่งสำคัญสำหรับการดำเนินการส่งน้ำที่มีประสิทธิภาพและปลอดภัย ตัวควบคุมแรงดันน้ำ (Pressure Regulator for Water) มีบทบาทสำคัญในกระบวนการนี้ ควบคุมการไหลของน้ำและรักษาแรงดันให้อยู่ในระดับที่กำหนดภายในระบบประปา

การออกแบบทั่วไปของตัวควบคุมแรงดันน้ำ ใช้ความแม่นยำและความทนทานในการจัดการแรงดันน้ำในระบบ

• สกรูปรับ (A): ตำแหน่งที่ด้านบนของตัวควบคุม สกรูปรับช่วยให้สามารถตั้งค่าแรงดันที่ต้องการได้ด้วยตนเอง การหมุนสกรูจะปรับแรงอัดของสปริงภายใน
• ตัวเครื่อง (B): ตัวเครื่องควบคุม ซึ่งมักทำจากทองเหลืองหรือสแตนเลส เป็นที่เก็บส่วนประกอบภายใน
  สปริงปรับ (C): สปริงจะออกแรงกดบนไดอะแฟรม ความตึงของสปริงสามารถปรับได้และกำหนดแรงดันด้านท้ายน้ำ
• ไดอะแฟรม (D): ไดอะแฟรมเป็นเมมเบรนที่มีความยืดหยุ่น มักทำจากยางหรือวัสดุที่คล้ายกัน ซึ่งทำปฏิกิริยากับการเปลี่ยนแปลงของแรงดันน้ำ โดยจะเคลื่อนที่เพื่อตอบสนองต่อแรงดันด้านท้ายน้ำและความตึงของสปริง
• พอร์ตทางเข้าและทางออก (E & G): พอร์ตเหล่านี้ช่วยให้น้ำไหลเข้าและออกจากตัวควบคุม การไหลจะต้องไหลจากทางเข้าไปยังทางออก (มีลูกศรกำกับไว้บนตัววาล์ว) ซึ่งไม่สามารถย้อนกลับได้
• บ่าวาล์ว (F): บ่าวาล์วตั้งอยู่ใต้ไดอะแฟรม เปิดหรือปิดเพื่อควบคุมการไหลของน้ำ ได้รับการออกแบบมาเพื่อสร้างซีลกันน้ำเมื่อปิด
• ตัวกรองหรือตัวกรอง: มักจะมีตัวกรองอยู่ที่ทางเข้าเพื่อป้องกันไม่ให้สิ่งสกปรกเข้าไปในตัวควบคุม ซึ่งอาจส่งผลต่อการทำงานและอายุการใช้งาน
• เกจวัดแรงดัน: ตัวควบคุมบางตัวมีเกจวัดแรงดันทั้งด้านทางเข้าและทางออกเพื่อตรวจสอบความแตกต่างของแรงดันและยืนยันประสิทธิภาพของตัวควบคุม

หลักการทำงาน

หลักการทำงานของ ตัวควบคุมแรงดันน้ำ เกี่ยวข้องกับความสมดุลระหว่างแรงทางกลและพลศาสตร์ของไหล หน้าที่หลักของตัวควบคุมคือการลดและทำให้แรงดันน้ำที่เข้ามาจากแหล่งจ่ายหลักคงที่โดยอัตโนมัติ ให้เป็นแรงดันที่ต่ำกว่าและจัดการได้มากขึ้น ซึ่งสามารถนำมาใช้อย่างปลอดภัยในระบบประปาของบ้านหรืออาคารพาณิชย์ นี่คือวิธีการทำงาน:

1. แรงดันขาเข้า (Inlet pressure): น้ำเข้าสู่ตัวควบคุมผ่านทางช่องทางเข้า น้ำนี้มีแรงดันสูงกว่า ซึ่งมักจะมากเกินไปสำหรับระบบประปาที่จะจัดการได้อย่างปลอดภัย
2. การทำงานของไดอะแฟรมและวาล์ว (Diaphragm and valve action): น้ำที่เข้ามาจะส่งแรงกดดันต่อไดอะแฟรม อีกด้านหนึ่งของไดอะแฟรมเชื่อมต่อกับสปริงและบ่าวาล์ว
3. ความตึงของสปริง (Spring tension): สปริงเหนือไดอะแฟรมจะต้านแรงดันน้ำ
4. การปรับสมดุลแรงดัน (Pressure balancing): เมื่อแรงดันน้ำเข้าบังคับให้ไดอะแฟรมลดลง บ่าวาล์วที่ติดอยู่กับไดอะแฟรมจะเปิดออก เพื่อให้น้ำไหลผ่าน หากแรงดันขาเข้าเพิ่มขึ้น แรงเพิ่มเติมบนไดอะแฟรมจะบีบอัดสปริงเพิ่มเติมและเปิดบ่าวาล์วมากขึ้นเพื่อให้น้ำไหลผ่านได้มากขึ้นจนกว่าแรงดันจะสมดุล ในทางกลับกัน หากแรงดันขาเข้าลดลง สปริงจะดันไดอะแฟรมขึ้น ส่งผลให้บ่าวาล์วลดการเปิดและจำกัดการไหลของน้ำ
5. แรงดันขาออก (Outlet pressure): จากนั้นน้ำจะออกจากตัวควบคุมผ่านทางช่องจ่ายน้ำ แรงดันทางออกจะถูกควบคุมโดยความสมดุลระหว่างไดอะแฟรมและกลไกสปริง และไม่ขึ้นอยู่กับความผันผวนของแรงดันทางเข้า
6. การควบคุมปลายน้ำ (Downstream control): แรงดันทางออกยังคงที่เนื่องจากการเปลี่ยนแปลงของแรงดันปลายน้ำทำให้ไดอะแฟรมปรับการเปิดบ่าวาล์ว เพิ่มหรือลดการไหลเพื่อรักษาแรงดันที่ตั้งไว้

เครื่องปรับแรงดันน้ำมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในการตั้งค่าต่างๆ เนื่องจากความสามารถในการควบคุมและรักษาแรงดันน้ำที่ส่งออกให้คงที่ การใช้งานทั่วไปของอุปกรณ์เหล่านี้ครอบคลุมสภาพแวดล้อมที่อยู่อาศัย อาคารพาณิชย์ และอุตสาหกรรม:

• การใช้งานในที่พักอาศัย (Residential application): ในบ้านมีการติดตั้งเครื่องควบคุมแรงดันน้ำเพื่อจัดการแรงดันน้ำที่จ่ายโดยท่อประปาของเทศบาล ช่วยปกป้องระบบประปาและเครื่องใช้ในครัวเรือนจากความเสียหายเนื่องจากแรงดันสูง ลดความเสี่ยงของการรั่วไหล และช่วยอนุรักษ์น้ำ เรียนรู้เพิ่มเติมในคู่มือการเลือกตัวควบคุมแรงดันน้ำสำหรับใช้ในบ้านของเรา
  • การปกป้องเครื่องใช้ไฟฟ้า (Appliance protection): เครื่องใช้ไฟฟ้าภายในบ้านจำนวนมาก เช่น เครื่องซักผ้า เครื่องล้างจาน และเครื่องทำน้ำอุ่น มีข้อกำหนดด้านแรงดันเฉพาะเพื่อการทำงานที่ปลอดภัย ผู้ควบคุมดูแลให้แน่ใจว่าอุปกรณ์เหล่านี้ได้รับน้ำที่แรงดันที่ถูกต้องเพื่อป้องกันการทำงานผิดพลาดและยืดอายุการใช้งาน
• ระบบชลประทาน (Irrigation systems): หน่วยงานกำกับดูแลเป็นส่วนสำคัญในระบบชลประทานเพื่อรักษาแรงดันน้ำที่เหมาะสมที่สุดสำหรับสปริงเกอร์และสายชลประทานแบบหยด เพื่อให้มั่นใจว่ามีการกระจายน้ำที่สม่ำเสมอ ป้องกันการกัดเซาะและการไหลบ่า และเพิ่มการอนุรักษ์น้ำ
• การตั้งค่าเชิงพาณิชย์ (Commercial settings): ในอาคารพาณิชย์ เช่น โรงแรม โรงพยาบาล และอาคารสำนักงาน เครื่องควบคุมแรงดันน้ำมีความจำเป็นสำหรับการจัดการระบบน้ำที่ซับซ้อนซึ่งให้บริการในหลายชั้นและสิ่งอำนวยความสะดวกต่างๆ เพื่อให้มั่นใจว่าแรงดันน้ำสม่ำเสมอทั่วทั้งอาคาร
• ระบบดับเพลิง (Fire suppression systems): หน่วยงานกำกับดูแลใช้ในการควบคุมแรงดันน้ำในระบบดับเพลิงเพื่อป้องกันความเสียหายต่อท่อและรับรองว่าระบบสปริงเกอร์ทำงานอย่างมีประสิทธิภาพในกรณีเกิดเพลิงไหม้
• โรงงานการผลิตและโรงงานอุตสาหกรรม (Manufacturing and industrial plants): การตั้งค่าเหล่านี้มักต้องมีการควบคุมแรงดันน้ำที่แม่นยำสำหรับกระบวนการต่างๆ หน่วยงานกำกับดูแลใช้เพื่อให้แน่ใจว่าน้ำที่ใช้ในกระบวนการผลิตมีแรงดันที่ถูกต้องเพื่อปกป้องอุปกรณ์และรักษามาตรฐานการผลิต
• น้ำประปาของเทศบาล (Municipal water supply): สาธารณูปโภคด้านน้ำใช้เครื่องควบคุมแรงดันเพื่อจัดการการจ่ายน้ำทั่วเมือง โดยเฉพาะอย่างยิ่งในพื้นที่ที่มีระดับความสูงต่างกันซึ่งแรงดันอาจมีความผันผวนอย่างมาก
• อุตสาหกรรมอาหารและเครื่องดื่ม (Food and beverage industry): สำหรับการแปรรูปอาหารและการผลิตเครื่องดื่ม แรงดันน้ำที่สม่ำเสมอเป็นสิ่งสำคัญสำหรับการทำงานของเครื่องจักร และเพื่อความมั่นใจในคุณภาพและความปลอดภัยของผลิตภัณฑ์
• ระบบ HVAC: ระบบทำความร้อน การระบายอากาศ และระบบปรับอากาศ บางครั้งใช้น้ำเป็นตัวกลางในการถ่ายเทความร้อน หน่วยงานกำกับดูแลช่วยรักษาแรงดันน้ำที่ถูกต้องภายในระบบเหล่านี้เพื่อการทำความร้อนและความเย็นที่มีประสิทธิภาพ

Burkert Type TFU006 – Pressure regulator for water

ตัวควบคุมแรงดันน้ำทำงานบนหลักการลดแรงดัน ควรใช้ในระบบน้ำที่จัดไว้ให้ เครื่องปรับแรงดันประกอบด้วยตัวเรือน ลูกสูบหรือวาล์วไดอะแฟรมพร้อมสปริงแบบปรับได้และฝาสปริง แรงดันขาเข้าถึงค่าเป้าหมาย เปิดลูกสูบหรือไดอะแฟรมต้านแรงสปริงของวาล์วควบคุม และสร้างแรงดันเอาต์พุต แรงดันเอาต์พุตเป็นตัวแปรควบคุม เมื่อเกินค่าที่กำหนด วาล์วจะปิด เมื่อเกิดการขาดแคลน วาล์วจะเปิด และความดันเอาต์พุตจึงเกือบคงที่ โดยการเปลี่ยนความตึงของสปริง คุณจะสามารถปรับค่าเซ็ตพอยต์ของสปริงได้อย่างต่อเนื่อง เครื่องปรับแรงดันมีให้เลือกสี่รุ่น: – ตัวเรือนทองเหลืองเวอร์ชัน I ที่ได้รับการรับรองมาตรฐาน DIN DVGW และน้ำดื่มระหว่างประเทศ – ตัวเรือนทองเหลืองเวอร์ชัน II พร้อมตัวกรองที่ตรวจสอบได้, DIN DVGW และการรับรองน้ำดื่มระหว่างประเทศ – ตัวเรือนสแตนเลสสตีลเวอร์ชัน III ได้รับการรับรอง DIN DVGW – เวอร์ชัน ตัวเรือนพลาสติก IV พร้อมข้อต่อแบบยูเนี่ยน G1/8″ และ G1/4″ รุ่น TFU006 พร้อมตัวเครื่องพลาสติกและข้อต่อแบบพอร์ต G 1/8 และ G 1/4

• อายุการใช้งานและการสึกหรอ: เมื่อเวลาผ่านไป ส่วนประกอบภายในตัวควบคุมความดัน เช่น ไดอะแฟรม สปริง และบ่าวาล์ว อาจเสื่อมสภาพหรือเสื่อมสภาพได้ การเสื่อมสภาพนี้อาจนำไปสู่ความล้มเหลวในการรักษาแรงดันที่ตั้งไว้ ทำให้จำเป็นต้องซ่อมแซมหรือเปลี่ยนเครื่อง
• ช่วงการปรับ: เรกูเลเตอร์แต่ละตัวมีช่วงการปรับเฉพาะ และไม่สามารถควบคุมแรงดันที่อยู่นอกช่วงที่กำหนดไว้ล่วงหน้าได้ หากแรงดันน้ำที่เข้ามาเกินขีดจำกัดสูงสุดที่ตัวควบคุมสามารถรองรับได้ ก็อาจทำงานไม่ถูกต้อง
• ข้อจำกัดในการไหล: บางครั้งหน่วยงานกำกับดูแลอาจจำกัดการไหลของน้ำ โดยเฉพาะอย่างยิ่งหากไม่ได้ขนาดที่ถูกต้องสำหรับระบบประปา ตัวควบคุมที่มีขนาดเล็กเกินไปอาจทำให้อัตราการไหลลดลง ส่งผลต่อประสิทธิภาพของอุปกรณ์ติดตั้งน้ำและเครื่องใช้ไฟฟ้า
• การควบคุมทิศทางเดียว: ตัวควบคุมแรงดันน้ำมาตรฐานได้รับการออกแบบมาเพื่อลดและควบคุมแรงดันในทิศทางเดียวเท่านั้น พวกเขาจะไม่เพิ่มแรงกดดันเมื่อแรงดันที่เข้ามาต่ำเกินไป
• อุณหภูมิเยือกแข็ง: ในพื้นที่ที่มีอุณหภูมิเยือกแข็ง หน่วยงานกำกับดูแลอาจได้รับความเสียหายหากน้ำที่อยู่ภายในกลายเป็นน้ำแข็ง ขยายตัวและอาจทำให้ตัวเครื่องหรือส่วนประกอบภายในแตกร้าว
• ความไวต่อเศษซาก: หน่วยงานกำกับดูแลอาจมีความไวต่อสิ่งสกปรก เศษซาก และตะกอนในแหล่งน้ำ ซึ่งอาจอุดตันหรือสร้างความเสียหายให้กับตัวควบคุม และส่งผลต่อประสิทธิภาพการทำงาน
• ความผันผวนของแรงดัน: ความผันผวนอย่างกะทันหันและรุนแรงของแรงดันน้ำที่เข้ามาอาจท้าทายความสามารถของตัวควบคุมในการรักษาเอาต์พุตที่เสถียร ซึ่งอาจนำไปสู่ช่วงเวลาสั้นๆ ของแรงดันน้ำที่มากเกินไปหรือน้อยเกินไป
• ไม่มีการป้องกันการไหลย้อนกลับ: อุปกรณ์ปรับแรงดันไม่ได้ป้องกันการไหลย้อนกลับ จำเป็นต้องมีอุปกรณ์ป้องกันการไหลย้อนกลับเพิ่มเติมเพื่อป้องกันแหล่งน้ำดื่มจากการปนเปื้อน

• ช่วงแรงดัน (Pressure range): ตัวควบคุมจะต้องสามารถรองรับแรงดันขาเข้าสูงสุดจากแหล่งจ่ายน้ำได้ ในขณะเดียวกันก็ให้ช่วงแรงดันทางออกที่ต้องการสำหรับระบบด้วย ตัวอย่างเช่น ในระบบประปาที่อยู่อาศัยทั่วไปที่ต้องใช้ตัวควบคุมแรงดันน้ำ แรงดันน้ำที่เข้ามาอาจเป็น 4.8 บาร์ (70 psi) หรือสูงกว่า เครื่องปรับแรงดันน้ำจำเป็นต้องปรับแรงดันนี้เป็นค่าระหว่าง 2.7 ถึง 4.1 บาร์ (40 – 60 psi)
• อัตราการไหล (Flow rate): ตัวควบคุมควรรองรับข้อกำหนดอัตราการไหลสูงสุดของระบบโดยไม่ทำให้แรงดันลดลงอย่างมีนัยสำคัญหรือจำกัดการไหลของน้ำไปยังอุปกรณ์ติดตั้งและเครื่องใช้ไฟฟ้า เรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับการคำนวณอัตราการไหลในบทความเครื่องคำนวณ Kv และ Cv ของเรา
• ขนาด (Size): การกำหนดขนาดที่เหมาะสมเป็นสิ่งสำคัญสำหรับประสิทธิภาพ ขนาดของตัวควบคุมควรตรงกับขนาดท่อของระบบเพื่อรักษาอัตราการไหลและแรงดันให้เพียงพอ
• วัสดุ (Material): วัสดุก่อสร้างของตัวควบคุมควรเข้ากันได้กับชนิดของของเหลวที่จะควบคุม และควรเหมาะสมกับสภาพแวดล้อมที่จะติดตั้ง วัสดุทั่วไป ได้แก่ ทองเหลือง สแตนเลส และพลาสติก
• การเชื่อมต่อปลาย (End connections): ตัวควบคุมควรมีการเชื่อมต่อปลายที่เหมาะสม เช่น เกลียวหรือหน้าแปลน เพื่อให้พอดีกับระบบท่อที่มีอยู่
• ช่วงอุณหภูมิ (Temperature range): ตรวจสอบให้แน่ใจว่าตัวควบคุมสามารถทำงานได้ภายในช่วงอุณหภูมิของน้ำในระบบ
• การรับรองและมาตรฐาน (Certification and standards): หน่วยงานกำกับดูแลควรเป็นไปตามมาตรฐานและการรับรองอุตสาหกรรมที่เกี่ยวข้อง เพื่อให้มั่นใจในความปลอดภัย ความน่าเชื่อถือ และการปฏิบัติตามประมวลกฎหมายและข้อบังคับท้องถิ่น ตัวอย่างเช่น เครื่องควบคุมแรงดันน้ำที่ใช้ในระบบการเกษตรอาจต้องปฏิบัติตาม ISO 10522