วาล์วระบายแรงดัน (Pressure Relief Valves) ทำงานอย่างไร

วาล์วระบายแรงดัน (Pressure Relief Valves) ทำงานอย่างไร

วาล์วระบายแรงดัน มีความสําคัญต่อการรักษาระบบไฮดรอลิกและนิวเมติกส์ให้ต่ํากว่าแรงดันที่ตั้งไว้ ขึ้นอยู่กับการติดตั้งพวกเขาสามารถ :

วาล์วระบายแรงดัน (Pressure Relief Valves) ทำงานอย่างไร
  • ลดแรงดันปลายน้ําให้อยู่ในระดับคงที่เมื่อใดก็ตามที่เกินเกณฑ์
  • รักษาแรงดันอย่างต่อเนื่องลงหรือต้นน้ําจากวาล์ว
  • ลดจุดสูงสุดหรือพัลส์แรงดันเพื่อป้องกันอุปกรณ์ปลายน้ํา

บทความนี้เป็นภาพรวมที่ครอบคลุมของวาล์วระบายแรงดันที่อธิบายการออกแบบหลักการทํางานการใช้งานและวิธีการติดตั้งในระบบ

เลือกเนื้อหาที่ต้องการเรียนรู้

การออกแบบและการทํางานของ วาล์วระบายแรงดัน

การออกแบบและการทํางานของวาล์วระบายแรงดันแตกต่างกันไปในแต่ละ ประเภทของวาล์วระบาย ส่วนนี้ครอบคลุมการออกแบบและการทํางานของวาล์วระบายต่อไปนี้:

  • วาล์วระบายแรงดันที่ออกฤทธิ์โดยตรง
  • วาล์วระบายแรงดันแบบนักบินที่สมดุล
  • วาล์วระบายแรงดันที่ทํางานจากระยะไกล
  • วาล์วระบายแรงดันไฟฟ้า

วาล์วระบายแรงดันที่ออกฤทธิ์โดยตรง

ดังที่เห็นในรูปที่ 2 (ซ้าย) วาล์วแรงดันที่ออกฤทธิ์โดยตรงมีทางเข้าทางออกและกลไกการควบคุมการไหล (เช่น ป๊อปเปตลูกบอล หรือ ไดอะแฟรม) ที่รองรับโดยสปริงแบบปรับได้ วาล์วระบายแรงดันมีสองแบบสําหรับปรับสปริง: ภายนอกและภายใน การออกแบบภายนอกช่วยให้สามารถปรับสปริงด้วยลูกบิดหรือที่จับที่ยึดเข้ากับด้านนอกของวาล์ว การออกแบบภายในมีน็อตหรือสกรูภายในตัวเรือนของวาล์วที่หมุนไปในทิศทางใดทิศทางหนึ่งเพื่อคลายหรือทําให้สปริงแข็งขึ้น การออกแบบภายในต้องใช้การถอดชิ้นส่วนวาล์วบางส่วนเพื่อปรับความแข็งของสปริง

วาล์วระบายแรงดันที่ออกฤทธิ์โดยตรงจะจํากัดแรงดันในระบบที่สูงกว่าขีดจํากัดที่ตั้งไว้ สปริง (รูปที่ 2 ระบุว่า A) ในวาล์วซึ่งสามารถปรับได้หรือไม่จะกําหนดขีด จํากัด หากแรงดันสื่อของระบบไม่สูงพอจะไม่เปิดกลไกการเปิดของวาล์ว (รูปที่ 2 ชื่อ B) ซึ่งโดยทั่วไปจะเป็นแผ่นดิสก์หรือป๊อปเปต

กลไกการเปิดจะเริ่มเปิดเมื่อแรงดันสื่อถึงแรงดันแตกของวาล์ว วาล์วระบายปล่อยสื่อบางอย่างออกสู่อากาศในกรณีของเครื่องอัดอากาศหรือถังในกรณีของระบบไฮดรอลิก สิ่งนี้ทําให้แรงดันในระบบช้าลง

ในที่สุดเมื่อความดันของระบบถึงขีด จํากัด ความดันที่ตั้งไว้ของวาล์วระบายวาล์วจะเปิดเต็มที่และสื่อทั้งหมดจะปล่อยผ่านวาล์ว สิ่งนี้จะหยุดการทํางานของส่วนประกอบปลายน้ําจนกว่าแรงดันจะลดลงเพียงพอสําหรับวาล์วที่จะเริ่มปิด ความแตกต่างระหว่างแรงดันแตกของวาล์วและการตั้งค่าวาล์วระบายที่แท้จริงมักจะมีอย่างน้อย 200 psi

แผนภาพวาล์วระบายแรงดัน (ซ้าย) แผนภาพซูมเข้าของกลไกวาล์ว (ขวา): สปริง (A), แผ่นดิสก์หรือป๊อปเปต (B)

วาล์วระบายแรงดันแบบนักบินที่สมดุล

วาล์วระบายที่ดําเนินการโดยนักบินที่สมดุลมีทางเข้าทางออกและ poppets สองตัว: poppet หลักและ poppet นักบินแบบปิด ป๊อปเปตทั้งสองรองรับสปริง สปริงอ่อนที่นุ่มและไม่สามารถปรับได้รองรับป๊อปเป็ตหลักและสปริงที่แข็งและปรับได้มากรองรับป๊อปเป็ตนําร่อง รูนําร่องช่วยให้สื่อไหลจากทางเข้าไปยังเหนือป๊อปเปตหลักและไปยังป๊อปเปตนําร่อง นอกจากนี้สื่อยังไหลจากทางเข้าไปยังด้านล่างของป๊อปเปตหลัก เมื่อ poppet หลักเพิ่มขึ้นสื่อจากด้านล่างจะไหลไปทางเต้าเสียบ

เนื่องจากสื่ออยู่ด้านบนและด้านล่างของป๊อปเปตหลักและด้านบนและด้านล่างของป๊อปเปตมีพื้นที่ผิวใกล้เคียงกันความดันในแต่ละด้านของป๊อปเปตจึงเท่ากัน นี่คือวิธีที่สปริงอ่อนสามารถปิดป๊อปเป็ตกับแรงดันของระบบสูง

ป๊อปเปตนําร่องเป็นป๊อปเพ็ตที่ออกฤทธิ์โดยตรงซึ่งกําหนดการตั้งค่าแรงดันของวาล์วระบาย เมื่อความดันของระบบเพิ่มขึ้นมากพอที่จะแตก poppet นําร่องสื่อเหนือ poppet หลักสามารถไหลผ่าน poppet นักบินไปยังเต้าเสียบ สิ่งนี้ทําให้แรงดันลดลงเหนือป็อปเปตหลักทําให้สามารถเปิดได้เพื่อให้สื่อด้านล่างสามารถไหลไปยังเต้าเสียบของวาล์วได้

ประโยชน์ของวาล์วระบายแรงดันที่ดําเนินการโดยนักบินที่สมดุลคือการแทนที่แรงดัน (ความแตกต่างระหว่างการแตกร้าวของวาล์วและขีด จํากัด ความดันที่ตั้งไว้) นั้นเล็กกว่าวาล์วระบายแรงดันโดยตรง การแทนที่แรงดันที่เล็กลงช่วยป้องกันการสะสมความร้อนที่ไม่จําเป็นและลดการใช้พลังงานในระบบไฮดรอลิก

วาล์วระบายแรงดันที่ทํางานจากระยะไกล

วาล์วระบายแรงดันที่ทํางานจากระยะไกลนั้นเหมือนกับวาล์วระบายแรงดันที่ดําเนินการโดยนักบินที่สมดุลยกเว้นความแตกต่างอย่างหนึ่ง วาล์วระบายนี้มีช่องระบายอากาศที่เชื่อมต่อกับวาล์วระบายที่ออกฤทธิ์โดยตรงผ่านท่อยาวและแคบ วาล์วระบายที่ออกฤทธิ์โดยตรงมักจะอยู่ห่างออกไปอย่างมากซึ่งตั้งอยู่บนคอนโซลของผู้ปฏิบัติงาน

สื่อในระบบจะเดินทางในเส้นทางที่มีแรงต้านน้อยที่สุดเสมอ ดังนั้นเมื่อผู้ปฏิบัติงานปรับการตั้งค่าความดันของวาล์วระบายระยะไกลให้ต่ํากว่าการตั้งค่าความดันของนักบินที่ปิดสนิทวาล์วระยะไกลจะควบคุมการปรับการตั้งค่าแรงดันสูงสุดของระบบ การควบคุมจะกลับไปที่ป็อปเปตของนักบินเมื่อผู้ปฏิบัติงานปรับการตั้งค่าความดันของวาล์วระบายระยะไกลให้อยู่เหนือป็อปเป็ตของนักบิน

วาล์วระบายแรงดันไฟฟ้า

ระบบวาล์วระบายแรงดันไฟฟ้าใช้วาล์วระบายระยะไกลที่เชื่อมต่อกับวาล์วระบายที่ออกฤทธิ์โดยตรงหลายตัว วาล์วระบายที่ออกฤทธิ์โดยตรงแต่ละตัวจะเชื่อมต่อกับโซลินอยด์วาล์วที่ควบคุมว่าสื่อสามารถไหลไปยังวาล์วระบายได้หรือไม่

วาล์วระบายที่ออกฤทธิ์โดยตรงมีการตั้งค่าแรงดันที่ต่ํากว่าวาล์วระบายแรงดันหลัก ตัวอย่างเช่น วาล์วระบายที่ออกฤทธิ์โดยตรงสามตัวอาจมีการตั้งค่าแรงดัน 1000, 2000 และ 3000 psi ตามลําดับ วาล์วระบายแรงดันหลักอาจมีการตั้งค่าความดัน 4000 psi เมื่อโซลินอยด์เปิดและเปิดขึ้นสื่อจะเป็นไปตามเส้นทางที่มีความต้านทานน้อยที่สุดและไหลไปยังวาล์วระบายด้วยการตั้งค่าต่ําสุด การตั้งค่านี้ช่วยให้ระบบสามารถวนผ่านการตั้งค่าแรงดันหลายแบบได้อย่างรวดเร็วเช่นเครื่องกดในโรงงานผลิต

การใช้งานวาล์วระบายแรงดัน

หลีกเลี่ยงการเกิดโพรงอากาศ

การเกิดโพรงอากาศเกิดขึ้นเมื่อความดันในของเหลวลดลงอย่างรวดเร็วต่ํากว่าความดันไอ หากปั๊มแรงเหวี่ยงกําลังสูบน้ํากับระบบปิดแรงดันเกินจําเป็นต้องปล่อยออกมาภายในตัวเรือนปั๊ม สิ่งนี้ทําให้เกิดบริเวณที่มีความกดอากาศต่ําซึ่งอาจก่อให้เกิดโพรงอากาศ

โดยการเปิดตามสัดส่วนที่มีความดันเพิ่มขึ้นวาล์วระบายจะข้ามตัวเรือน สิ่งนี้จะค่อยๆปล่อยแรงดันส่วนเกิน และโดยการหลีกเลี่ยงการเกิดโพรงอากาศจะเพิ่มอายุการใช้งานของปั๊ม เรียนรู้เพิ่มเติมโดยอ่านคําแนะนําของเราเกี่ยวกับการเกิดโพรงอากาศและการกระพริบและ การเกิดโพรงอากาศในปั๊มวาล์วและท่อ 

วงจรทําความเย็น/ความร้อน

โฟลว์อาจแตกต่างกันอย่างมากเมื่อโหลดเป็นระยะๆ หรือระหว่างการเริ่มต้นหรือปิดระบบ ปฏิกิริยาจากหม้อไอน้ําหรือเครื่องปฏิกรณ์ที่เชื่อมต่ออาจทําให้แรงดันเพิ่มขึ้นหรือลดลงอย่างไม่เป็นสัดส่วนกับอินพุตที่อุปกรณ์ที่ควบคุมโดยผู้ใช้ (เช่น ปั๊มและเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน) สร้างขึ้น วาล์วระบายแรงดันช่วยหลีกเลี่ยงการเปลี่ยนแปลงความดันที่ไม่คาดคิดในวงจรความร้อน

ระบบที่มีอุปกรณ์ที่ละเอียดอ่อน

ในทํานองเดียวกันในระบบนิวเมติกที่มีส่วนประกอบหลายชิ้นแรงดันที่มากเกินไปอาจทําให้อุปกรณ์เสียหายได้ วาล์วระบายแรงดันสามารถหลีกเลี่ยงความล้มเหลวของอุปกรณ์ก่อนเวลาอันควรและสามารถเป็นส่วนหนึ่งของแผนการบํารุงรักษาเชิงป้องกัน

เรียนรู้ว่าวาล์วระบายเหมาะสําหรับการใช้งานในสระว่ายน้ําควบคู่ไปกับ เกจวัดแรงดันตัวกรองสระว่ายน้ํา ได้อย่างไร

ความแตกต่างระหว่างวาล์วระบายแรงดันและวาล์วนิรภัย

วาล์วระบายแรงดันมีการทํางานอย่างต่อเนื่องตามสัดส่วน (รูปที่ 3 ระบุว่า 1) ในขณะที่ วาล์วนิรภัย ไม่มี (รูปที่ 3 ติดฉลาก 2) วาล์วระบายแรงดันเป็นส่วนหนึ่งของการทํางานของระบบของเหลวแทนที่จะเป็นเพียงคุณสมบัติด้านความปลอดภัย ในระหว่างการทํางานปกติเป็นเรื่องปกติที่จะมีวาล์วระบายแรงดันล้น / แรงดันที่เปิดอย่างต่อเนื่องเพื่อช่วยให้ระบบปรับสมดุลกับสภาพการทํางานปกติ

ในทางกลับกันวาล์วนิรภัยจะต้องกําจัดพลังงานทั้งหมดที่อาจเข้าสู่ระบบเพื่อป้องกันความล้มเหลวของระบบ หลังจากการยกแผ่นดิสก์ครั้งแรกพื้นที่ที่แรงดันทําหน้าที่ขยายใหญ่ขึ้นและแรงของสปริงจะเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสําคัญ แรงสําคัญทําให้เกิดลักษณะการโผล่ของวาล์วนิรภัย

แทนที่จะคายประจุลงในโซนแรงดันต่ําของวงจรวาล์วนิรภัยจะปล่อยออกสู่ชั้นบรรยากาศและยังคงทําเช่นนั้นแม้เพียงครู่เดียวหลังจากที่ความดันของระบบกลับสู่ความดันเกณฑ์ เนื่องจากวาล์วนิรภัยปกป้องภาชนะรับความดันจึงไม่หยุดคายประจุจนกว่าจะถึงสถานการณ์ที่ปลอดภัย

ความแตกต่างในการทํางานระหว่างวาล์วระบายและวาล์วนิรภัยสามารถสังเกตได้ในลักษณะความดันที่เกี่ยวข้อง วาล์วเหล่านี้สลับกันระหว่างเปิดเต็มที่ (รูปที่ 3 ชื่อ A) และปิดสนิท (รูปที่ 3 ระบุว่า B)

การไหลของการคายประจุสําหรับวาล์วระบาย (1) และวาล์วนิรภัย (2) วาล์วเหล่านี้สลับกันระหว่างเปิดเต็มที่ (A) และปิดสนิท (B) ลักษณะสําคัญอื่น ๆ ได้แก่ ความดัน reseating (C), ความดันที่ตั้งไว้ (D), ความดันบรรเทาสูงสุด (E), blowdown (F และ G) และค่าเคี่ยว (H)

  • Blowdown: วาล์วระบาย blowdown (รูปที่ 3 ระบุว่า F) แคบกว่าวาล์วนิรภัยมาก (รูปที่ 3 ระบุว่า G) ซึ่งหมายความว่ามีความแตกต่างน้อยกว่ามากระหว่างความดันที่ตั้งไว้และความดันปิดซึ่งหมายความว่าจะปิดเร็วขึ้น
  • Reseating pressure: ความดัน reseating (รูปที่ 3 ระบุว่า C) หรือที่เรียกว่าความดันปิดคือความดันที่วาล์วปิด วาล์วระบายปิดตามสัดส่วนใกล้กับแรงดันที่ตั้งไว้ (รูปที่ 3 ระบุว่า D) ในขณะที่วาล์วนิรภัยปิดห่างจากแรงดันที่ตั้งไว้
  • Maximum relieving pressure: วาล์วระบายเริ่มปิดใกล้กับความดันบรรเทาสูงสุด (รูปที่ 3 ระบุว่า E) ในขณะที่วาล์วนิรภัยปิดห่างจากความดันบรรเทาสูงสุด
  • Simmering: วาล์วนิรภัยมีค่าการเคี่ยวกว้าง (รูปที่ 3 ชื่อ H) ซึ่งเป็นการสะสมของวาล์วที่เปิดออก

เกณฑ์การคัดเลือก

เมื่อเลือกวาล์วระบายแรงดันให้พิจารณาเกณฑ์ต่อไปนี้ อ่านคําแนะนําของเราเกี่ยวกับ การเลือกวาล์วระบายและวาล์วนิรภัย สําหรับข้อมูลเพิ่มเติม

  • แรงดันใช้งานต่ําสุด/สูงสุด: ตรวจสอบให้แน่ใจว่าวาล์วระบายเข้ากันได้กับขีด จํากัด แรงดันของระบบ
  • ร่างกายและวัสดุซีล: ตรวจสอบให้แน่ใจว่าส่วนประกอบวาล์วระบายเข้ากันได้กับสื่อ
  • ปล่อยไหล: ตรวจสอบให้แน่ใจว่าวาล์วระบายมีขนาดที่เหมาะสมในการคายประจุอย่างเพียงพอในสถานการณ์ที่รุนแรง
  • ปรับได้ / ไม่สามารถปรับได้: วาล์วระบายแบบปรับได้จะเป็นประโยชน์หากไม่ทราบแรงดันที่ตั้งไว้ที่ต้องการหรืออาจมีการเปลี่ยนแปลงในช่วงอายุการใช้งานของวาล์ว

คำถามที่พบบ่อย

วาล์วระบายแรงดันลดการไหลหรือไม่?

ใช่ แต่สิ่งนี้เกิดขึ้นเฉพาะเมื่อความดันเกินความดันที่ตั้งไว้ ในระหว่างการทํางานปกติความดันไม่ควรเกินระดับที่ตั้งไว้และวาล์วระบายยังคงปิดอยู่

คุณต้องมองหาอะไรเมื่อเลือกวาล์วระบายแรงดัน?

การไหลสูงสุดความดันสูงสุดและลักษณะของสื่อ สื่อที่มีฤทธิ์กัดกร่อนอาจต้องใช้ซีลไดอะแฟรมหรือร่างกายที่แตกต่างกัน ตรวจสอบให้แน่ใจว่าวาล์วได้รับการอนุมัติที่จําเป็นสําหรับการสมัครของคุณ

อ้างอิง: tameson, ROSS CONTROLS

กรุณาติดต่อเราสำหรับข้อมูลเพิ่มเติม:

โทร: 02-384-6060  | ไลน์: @flutech.co.th  | อีเมล: [email protected]  | เฟสบุ๊ค: @flutech.co.th