Control Valves (၁)

control valves, actuators, controllers နဲ႔ sensors ဆိုတဲ႔၊ "Control Hardware" ေတြဟာ၊ process control system တခုမွာပါဝင္ေလ့ရိွတဲ႔၊ အေၿခခံ Hardware ေတြၿဖစ္ပါတယ္။ valve အမၽိဳးအစား အေၿမာက္အမၽားရွိတဲ႔အနက္၊ spindle movement အရ ခြဲၿခားႀကည္႔တဲ႔အခါ၊ linear movement valves နဲ႔ rotary movement valve ဆိုၿပီး၊ (၂) မၽိဳး သာေတြ႔ရမွာၿဖစ္ပါတယ္။ linear movement valves ေတြကေတာ႔ gate valve, globe valve နဲ႔ slide valves ေတြၿဖစ္ၿပီး၊ rotary movement valve ေတြကေတာ႔၊ ball valves, butterfly valves နဲ႔ plug valves ေတြၿဖစ္ပါတယ္။ control valves ဆိုတာကေတာ႔ valve spindle movement ကိုလိုအပ္သလို၊ ေရြွ႕လၽားေစၿပီး flow ကို control လုပ္တဲ႔၊ valves ေတြၿဖစ္ပါတယ္။ valve spindle movement ကို၊ လက္နဲ႔လွည္႔ၿပီး၊ flow ကို control လုပ္ႀကသလို၊ electrical သို႔မဟုတ္ pneumatic actuator ေတြကို၊ valve spindle မွာ တတ္ဆင္ၿပီး၊ flow ကို control လုပ္ႀကပါတယ္။

linear movement valves နဲ႔ rotary movement valve ေတြကို၊ control valve အေနနဲ႔အသံုးၿပဳတဲ႔အခါ၊ application ေပါါမူတည္ၿပီး၊ 'throttle' အေနနဲ႔ control လုပ္မွာလား၊ ဒါမွမဟုတ္ 'mix' or 'divert' အေနနဲ႔ control လုပ္မွာလား ဆိုၿပီးေရြးခၽယ္ရပါတယ္။ 'throttle' အေနနဲ႔၊ အသံုးၿပဳတဲ႔အခါ၊ Two-port valves ေတြၿဖစ္တဲ႔၊ linear movement valves အုပ္စုမွ၊ Globe valves နဲ႔ rotary movement valve အုပ္စုမွ၊ ball valves, butterfly valves နဲ႔ plug valves ေတြကို တတ္ဆင္ပါတယ္။ 'mix' or 'divert' အေနနဲ႔ အသံုးၿပဳတဲ႔ အခါမွာေတာ႔၊ Three-port valves ေတြၿဖစ္တဲ႔၊ Piston type valve, Globe plug type valve နဲ႔ Rotating shoe type valve ေတြကို၊ တတ္ဆင္ႀကပါတယ္။

ဒါေပမယ္႔ linear movement valve အုပ္စုမွ high capacity media flow ေတြအတြက္ အသံုးၿပဳနိဳင္ၿခင္း၊ valve open position မွာ flow ကို အေနွာက္အယွက္မေပးၿခင္း နဲ႔ valve close position မွာလည္း လံုၿခံဳစိတ္ခၽရၿခင္း အစရိွတဲ႔၊ အားသာခၽက္ေတြရိွတဲ႔ gate valve ကိုေတာ႔၊ control valve အေနနဲ႔ အသံုးၿပဳလို႔ မရနိဳင္တာကိုလည္း၊ ေတြ႔ရပါတယ္။ throttling function အေနနဲ႔ အသံုးၿပဳလို႔မရသလို၊ valve cavitation ေႀကာင္႔၊ flow pressure ကို ေလၽွာ႔ကၽေစတတ္တာေတြေႀကာင္႔၊ control valve အေနနဲ႔ အသံုးၿပဳလို႔ မရတာၿဖစ္ပါတယ္။

Fig. Two differently shaped globe valves

"Globe valves" ေတြဟာ၊ throttling flow ကိုေဆာင္ရြက္ေပးနိဳင္တဲ႔အတြက္၊ control valve အေနနဲ႔ အသံုးၿပဳနိဳင္ပါတယ္။ globe valve တလံုးမွာပါဝင္တဲ႔ အဓိကအစိတ္အပိုင္းေတြကေတာ႔၊ body, bonnet, valve seat နဲ႔ valve plug လို႔ေခါါတဲ႔ trim, actuator နဲ႔ ဆက္ထားတဲ႔၊ valve spindle, trim valve stem နဲ႔ bonnet ႀကားမွ၊ sealing arrangement တို႔ၿဖစ္ပါတယ္။

Fig. Flow through a single seat, two-port globe valve

flow differential pressure (DP) လို႔ေခါါတဲ႔၊ valve အဝင္မွ၊ upstream pressure (P1) နဲ႔ valve အထြက္မွ downstream pressure (P2) တို႔ရဲ႕ ၿခားနားခၽက္ဟာ၊ valve အမၽိဳးအစား၊ valve အရြယ္အစား နဲ႔ valve actuator operating တို႔အေပါါမွာ၊ မူတည္ၿပီး၊ ကြဲၿပားၿခားနားပါတယ္။ steam system မွာေတာ႔၊ maximum differential pressure ဟာ၊ upstream absolute pressure နဲ႔ တူညီပါတယ္။ ဒါ႔အၿပင္ valve ပိတ္ထားစဥ္၊ downstream ဖက္မွာ vacuum condition လည္းၿဖစ္ေပါါတတ္ပါသတဲ႔။ closed water system is the maximum pump differential head. closed water system မွာေတာ႔၊ maximum differential pressure ဟာ၊ maximum pump differential head နဲ႔ တူညီပါတယ္။

 

Fig. Flow through a double seat, two-port globe valve

ၿမင္႔မားတဲ႔ flow medium ထုထည္ပမာဏၿဖတ္စီးမယ္႔၊ valve အႀကီးစားေတြမွာ၊ orifice ရဲ႕ အရြယ္အစား ဟာလည္း ႀကီးမားသြားမွာ ၿဖစ္ပါတယ္။ control valve အႀကီးစားေတြပိတ္ဖို႔၊ actuator မွ sufficient force ဆိုတဲ႔ လံုေလာက္တဲ႔ အားနဲ႔၊ spindle ကိုေရြွ႕လၽွားေစမွသာ၊ valve ဟာ ပိတ္သြားမွာၿဖစ္ပါတယ္။ spindle ကိုေရြွ႕လၽွားေစဖို႔အတြက္၊ Required closing force ပမာဏကို၊ အမၽားႀကီးမသံုးပဲ၊ valve လံုေစဖို႔ single seat ေတြအစား၊ double seat ေတြကိုသံုးကၽပါတယ္။ ဒါေပမယ္႔ spindle မွာ၊ double seat ေတြ တတ္တိုင္း၊ manufacturing tolerances ေတြနဲ႔၊ application ေပါါ မူတည္ၿပီး၊ ေပါါေပါက္လာမယ္႔ coefficients of expansion ေတြေႀကာင္႔၊ valve မလံုနိဳင္ဖူးရယ္လို႔၊ ဆိုပါတယ္။ 

control valve leakage ဆိုတာကေတာ႔၊ fully closed အေနအထားမွာ၊ ေပါါေပါက္လာမယ္႔၊ valve ယိုစိမ္႔မွဳပမာဏကို၊ ဆိုလိုၿခင္းၿဖစ္ပါတယ္။ Class III standard double seat valve ေတြဟာ၊ full flow မွာ၊ 0.1% ေလာက္သာ၊ leakage ရွိပါသတဲ႔။ valve ကို Shut-off tightness အေနနဲ႔ အလံုပိတ္ ပါတယ္ဆိုမွ၊ 0.1% ေလာက္ 'ယိုစိမ္႔' နိဳင္ေသးပါတယ္။ ဒါေပမယ္႔ valve ဆိုတာ၊ 'ယိုစိမ္႔' တတ္တဲ႔ သဘာဝရိွသမို႔၊ control valves ေတြမွာ၊ ခြင္႔ၿပဳနိဳင္တဲ႔ leakage rates ေတြကိုလည္း၊ သတ္မွတ္ ၿပဌာန္းထားရပါတယ္။ British Standard BS 5793 Part 4 (IEC 60534-4) မွာ၊ ခြင္႔ၿပဳနိဳင္တဲ႔ leakage rates ေတြကို သတ္မွတ္ထားတာေတြ႔ရပါတယ္။ Class IV single seat valve ေတြရဲ႕ leakage rate ဟာ၊ (0.01% of full flow) ေလာက္ရိွပါတယ္။ Class V ဆိုရင္ေတာ႔၊ အေပါါမွာ ေဖာ္ၿပထားတဲ႔ "Leakage rate" ပံုေသနည္းကိုသံုးၿပီး၊ တြက္ယူရပါတယ္။

Fig. Balanced single seat valve

closing force ပမာဏကို၊ အမၽားႀကီးမသံုးပဲ၊ valve လံုေစဖို႔၊ double seat အစား၊ balancing mechanism ကိုထည္႔သြင္း တတ္ဆင္ထားတဲ႔၊ single seat valves ေတြလည္း ရိွပါေသးတယ္။ Balanced single seat valves ေတြဟာ အရြယ္အစားႀကီးမားသလို၊ ၿမင္႔မားတဲ႔ differential pressure မွာ၊ အလုပ္လုပ္နိဳင္ပါတယ္။ valve plug ရဲ႕ အေပါါဖက္မွာ၊ internal pathway ကိုထည္႔သြင္းထားပါတယ္။ internal pathway space ဟာ၊ valve အတြင္းဝင္ေရာက္လာမယ္႔ upstream fluid pressure အတြက္ balancing chamber အၿဖစ္ေဆာင္ရြက္ေပးပါတယ္။ pressure ဟာ chamber အတြင္းမွာ၊ down-force အေနနဲ႔ ေအာက္ဖက္မွာရိွတဲ႔၊ valve plug ကို သက္ေရာက္ေနပါတယ္။ balancing upstream pressure နဲ႔ closing force အတူေပါင္းကာ၊ ပိတ္ေစပါတယ္။ အဲဒီအခါ actuator မွာ closing force ပမာဏကိုေလၽွာ႔ခၽ နိဳင္ကာ၊၊ normal closing force ေလာက္သာ သံုးၿပီး၊ valve ကို၊ ပိတ္ပါတယ္။

gate valves ေတြ ကို၊ "Slide valves" ေတြရယ္လို႔ေခါါဆိုႀကပါေသးတယ္။ spindle operated Slide valves ေတြကို၊ ခြဲၿခားႀကည္႔ရင္၊ wedge gate type နဲ႔ parallel slide type ဆိုၿပီး၊ ေတြ႔ရမွာ ၿဖစ္သလို၊ (၂) မၽိဳးစလံုးကို၊ fluid flow isolating အတြက္အသံုးၿပဳႀကပါတယ္။ 

Fig. Wedge gate valve

wedge gate type နဲ႔ parallel slide type valves ေတြဟာ၊ fluid flow ကို၊ tight shut-off အေနနဲ႔၊ လံုလံုၿခံဳၿခံဳပိတ္ကာ တားဆီးနိဳင္သလို၊ valve ကို တည္ေဆာက္ထားတဲ႔ ပံုသ႑န္အရ၊ ၿပန္ဖြင္႔တဲ႔ အခါမွာလည္း၊ pressure drop ပမာဏ အနည္းငယ္ကိုသာ၊ ၿဖစ္ေပါါေစပါတယ္။ automatic actuation အၿဖစ္ control valve အေနနဲ႔ သံုးမယ္ဆိုရင္ေတာ႔ parallel slide type valves ေတြကို၊ အသံုးၿပဳနိဳင္ ပါတယ္။

Fig. Parallel slide valve (manual operation)

parallel slide valve ေတြဟာ၊ spring loaded sliding disc (၂) ခုကိုသံုးၿပီး၊ tight shut-off အေနနဲ႔၊ ပိတ္တာၿဖစ္ပါတယ္ valve ရဲ႕ flow-path အတြင္းမွ၊ fluid pressure ေႀကာင္႔၊ down stream disc နဲ႔ seat အႀကားမွာ၊ tight joint အေနနဲ ႔ ၿဖစ္ေပါါလာၿပီး၊ tight shut-off ကိုရရိွလာတာၿဖစ္ပါတယ္။ power နဲ႔ process industries ေတြရဲ႕ main feed-lines ေတြ မွာ၊ အရြယ္ အစားႀကီးမားတဲ႔၊ parallel slide valves ေတြကို၊ isolate section အေနနဲ႔အသံုးၿပဳႀကပါတယ္။ အရြယ္အစားေသးငယ္တဲ႔ small-bore parallel slides valves ေတြကိုေတာ႔၊ steam နဲ႔ water services ေတြမွာ၊ control valve အၿဖစ္၊ အသံုးၿပဳေလ႔ရွိႀကပါတယ္။ ဒါေပမယ္႔ parallel slides valves ေတြရဲ႕ ေစၽးနံွဳး တန္ဖိုးဟာ ၿမင္႔မားပါတယ္။ အခုေနာက္ပိုင္းမွာ control valve အေနနဲ႔ ေစၽးနံွဳးပိုမိုသက္သာတဲ႔၊ actuated ball valves ေတြနဲ႔ piston type valves ေတြကိုသာ၊ ေရြးခၽယ္အသံုးၿပဳႀကပါတယ္။

Reference and Image credit to : Control Valves - ကိုထြန္း, Control Hardware : Electric/ Pneumatic Actuation, The Steam and Condensate Loop Book, ISBN 978-0-9550691-5-4, 2011. Copyright © 2012 Spirax-Sarco Limited, and Steam Engineering Tutorials.

Remark : All images herein this website are for use of educational purpose only. The owner of this web site is not responsible for the consequences in case of violation to copyright, trademark, patent or other intellectual property rights of any third party.