การเกิดโพรงอากาศในวาล์วคืออะไร? และจะกำจัดมันได้อย่างไร?

อะไรคือวาล์วเกิดโพรงอากาศ? จะกำจัดได้อย่างไร?

Tianjin Tanggu Water-Seal Valve Co., Ltd

เทียนจิน-จีน

วันที่ 19-มิถุนายน-2023

เช่นเดียวกับที่เสียงสามารถส่งผลเสียต่อร่างกายมนุษย์ได้ ความถี่บางช่วงก็สามารถสร้างความเสียหายอย่างร้ายแรงต่ออุปกรณ์อุตสาหกรรมได้เช่นกัน เมื่อเลือกวาล์วควบคุมอย่างเหมาะสม จะมีความเสี่ยงเพิ่มขึ้นที่จะเกิดปรากฏการณ์คาวิตี้ ซึ่งจะนำไปสู่ระดับเสียงและการสั่นสะเทือนสูง ส่งผลให้เกิดความเสียหายอย่างรวดเร็วต่อท่อภายในและท่อปลายทางของอุปกรณ์วาล์ว.

นอกจากนี้ ระดับเสียงที่สูงมักก่อให้เกิดการสั่นสะเทือนซึ่งอาจสร้างความเสียหายให้กับท่อ เครื่องมือ และอุปกรณ์อื่นๆวาล์วเมื่อเวลาผ่านไป ส่วนประกอบต่างๆ จะเสื่อมสภาพลง และการเกิดโพรงอากาศในวาล์วจะทำให้ระบบท่อส่งเสียหายอย่างรุนแรง ความเสียหายนี้ส่วนใหญ่เกิดจากพลังงานเสียงจากการสั่นสะเทือน กระบวนการกัดกร่อนที่เร่งขึ้น และการเกิดโพรงอากาศ ซึ่งสะท้อนให้เห็นจากระดับเสียงที่สูงของการสั่นสะเทือนที่มีแอมพลิจูดขนาดใหญ่ที่เกิดจากการก่อตัวและการยุบตัวของฟองไอน้ำใกล้และบริเวณปลายน้ำของการหดตัว.

แม้ว่าโดยปกติแล้วสิ่งนี้จะเกิดขึ้นในลูกบอลก็ตามวาล์วและวาล์วหมุนในตัวเครื่อง มันสามารถเกิดขึ้นได้จริงในช่วงเวลาสั้นๆ ที่มีการฟื้นตัวสูง คล้ายกับส่วนตัวเวเฟอร์ของลูกบอลรูปตัววีวาล์ว, โดยเฉพาะวาล์วผีเสื้อทางด้านท้ายน้ำของวาล์วเมื่อวาล์วหากพบแรงกดในตำแหน่งใดตำแหน่งหนึ่งมากเกินไป อาจเกิดปรากฏการณ์โพรงอากาศ ซึ่งส่งผลให้เกิดการรั่วไหลในท่อวาล์วและต้องซ่อมแซมด้วยการเชื่อม วาล์วนี้จึงไม่เหมาะสำหรับใช้งานในส่วนนี้ของท่อ

ไม่ว่าการเกิดโพรงอากาศจะเกิดขึ้นภายในวาล์วหรือบริเวณปลายน้ำของวาล์ว อุปกรณ์ในบริเวณที่เกิดโพรงอากาศจะได้รับความเสียหายอย่างรุนแรง โดยเฉพาะฟิล์มบางพิเศษ สปริง และโครงสร้างคานยื่นขนาดเล็ก การสั่นสะเทือนที่มีแอมพลิจูดสูงสามารถกระตุ้นให้เกิดการแกว่งได้ จุดที่เกิดความเสียหายบ่อยครั้งมักพบในเครื่องมือต่างๆ เช่น เกจวัดความดัน ตัวส่งสัญญาณ ปลอกเทอร์โมคัปเปิล เครื่องวัดการไหล ระบบเก็บตัวอย่าง ตัวกระตุ้น ตัวกำหนดตำแหน่ง และสวิตช์จำกัดที่มีสปริงจะสึกหรอเร็วขึ้น และขายึด ตัวยึด และตัวเชื่อมต่อจะหลวมและเสียหายเนื่องจากการสั่นสะเทือน

การกัดกร่อนแบบเสียดสี ซึ่งเกิดขึ้นระหว่างพื้นผิวที่สึกหรอจากการสั่นสะเทือน เป็นเรื่องปกติที่เกิดขึ้นใกล้กับวาล์วแบบเกิดโพรงอากาศ การกัดกร่อนแบบนี้จะสร้างออกไซด์แข็งขึ้นมาเป็นสารกัดกร่อน ซึ่งจะเร่งการสึกหรอระหว่างพื้นผิวที่สึกหรอ อุปกรณ์ที่ได้รับผลกระทบ ได้แก่ วาล์วแยกและวาล์วตรวจสอบ รวมถึงวาล์วควบคุม ปั๊ม ตะแกรงหมุน เครื่องเก็บตัวอย่าง และกลไกการหมุนหรือเลื่อนอื่นๆ

การสั่นสะเทือนที่มีความรุนแรงสูงยังสามารถทำให้ชิ้นส่วนวาล์วโลหะและผนังท่อแตกและสึกกร่อนได้ อนุภาคโลหะที่กระจัดกระจายหรือสารเคมีที่มีฤทธิ์กัดกร่อนอาจปนเปื้อนของเหลวในท่อ ซึ่งอาจส่งผลกระทบอย่างมากต่อสุขอนามัยของท่อวาล์วและของเหลวที่มีความบริสุทธิ์สูง ซึ่งเป็นสิ่งที่ไม่ได้รับอนุญาตเช่นกัน

การคาดการณ์ความเสียหายจากโพรงอากาศของวาล์วแบบปลั๊กนั้นซับซ้อนกว่า และไม่ได้คำนวณจากแรงดันตกคร่อมเพียงอย่างเดียว ประสบการณ์ชี้ให้เห็นว่ามีความเป็นไปได้ที่แรงดันในกระแสหลักจะลดลงจนถึงแรงดันไอของของเหลวก่อนที่บริเวณนั้นจะระเหยกลายเป็นไอและฟองไอน้ำจะยุบตัวลง ผู้ผลิตวาล์วบางรายคาดการณ์ความเสียหายก่อนกำหนดโดยการกำหนดค่าแรงดันตกคร่อมเริ่มต้นที่ทำให้เกิดความเสียหาย วิธีการของผู้ผลิตวาล์วในการเริ่มต้นคาดการณ์ความเสียหายจากโพรงอากาศนั้นอิงจากข้อเท็จจริงที่ว่าฟองไอน้ำยุบตัวลง ทำให้เกิดโพรงอากาศและเสียงดัง จากการศึกษาพบว่าความเสียหายจากโพรงอากาศอย่างมีนัยสำคัญจะถูกหลีกเลี่ยงได้หากระดับเสียงที่คำนวณได้ต่ำกว่าขีดจำกัดที่ระบุไว้ด้านล่าง

ขนาดวาล์วสูงสุด 3 นิ้ว – 80 เดซิเบล

ขนาดวาล์ว 4-6 นิ้ว – 85 เดซิเบล

ขนาดวาล์ว 8-14 นิ้ว – 90 เดซิเบล

วาล์วขนาด 16 นิ้วขึ้นไป – 95 เดซิเบล

วิธีการกำจัดความเสียหายจากโพรงอากาศ

วาล์วชนิดพิเศษที่ออกแบบมาเพื่อขจัดปัญหาการเกิดโพรงอากาศ ใช้การไหลแบบแยกส่วนและการลดแรงดันแบบไล่ระดับ:
“การเบี่ยงทิศทางการไหลด้วยวาล์ว” คือการแบ่งการไหลขนาดใหญ่เป็นการไหลขนาดเล็กหลายๆ ครั้ง โดยออกแบบเส้นทางการไหลของวาล์วให้การไหลผ่านช่องเปิดขนาดเล็กหลายๆ ช่องที่ขนานกัน เนื่องจากขนาดของฟองอากาศจากการเกิดโพรงอากาศนั้นคำนวณจากขนาดของช่องเปิดที่การไหลผ่าน ช่องเปิดที่เล็กกว่าจะทำให้เกิดฟองอากาศขนาดเล็ก ส่งผลให้เกิดเสียงรบกวนน้อยลงและลดความเสียหายเมื่อเกิดความเสียหาย

“การลดแรงดันแบบค่อยเป็นค่อยไป” หมายความว่าวาล์วได้รับการออกแบบให้มีจุดปรับสองจุดขึ้นไปเรียงกัน ดังนั้นแทนที่จะลดแรงดันทั้งหมดในขั้นตอนเดียว จะลดทีละหลายขั้นตอนเล็กๆ การลดแรงดันที่น้อยกว่าค่าการลดแรงดันแต่ละจุดจะช่วยป้องกันไม่ให้แรงดันในส่วนที่หดตัวลดลงจนเท่ากับแรงดันไอของของเหลว จึงช่วยขจัดปรากฏการณ์การเกิดโพรงอากาศในวาล์วได้

การผสมผสานระหว่างการเบี่ยงเบนและการลดแรงดันเป็นลำดับในวาล์วเดียวกัน ช่วยเพิ่มความต้านทานต่อการเกิดโพรงอากาศได้ดีขึ้น ในระหว่างการดัดแปลงวาล์ว การจัดวางตำแหน่งของวาล์วควบคุมและแรงดันที่ทางเข้าของวาล์วให้สูงขึ้น (เช่น อยู่ทางด้านต้นน้ำมากขึ้น หรืออยู่ที่ระดับความสูงที่ต่ำกว่า) บางครั้งสามารถขจัดปัญหาการเกิดโพรงอากาศได้

นอกจากนี้ การวางตำแหน่งวาล์วควบคุมไว้ที่บริเวณที่มีอุณหภูมิของของเหลวสูง และด้วยเหตุนี้จึงมีความดันไอต่ำ (เช่น เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนด้านอุณหภูมิต่ำ) สามารถช่วยลดปัญหาการเกิดโพรงอากาศได้

บทสรุปแสดงให้เห็นว่าปรากฏการณ์โพรงอากาศในวาล์วไม่ได้ส่งผลเสียต่อประสิทธิภาพการทำงานและความเสียหายของวาล์วเพียงอย่างเดียว แต่ยังส่งผลกระทบต่อท่อส่งและอุปกรณ์ปลายทางด้วย การคาดการณ์การเกิดโพรงอากาศและดำเนินการแก้ไขเพื่อกำจัดปัญหาจึงเป็นวิธีเดียวที่จะหลีกเลี่ยงปัญหาค่าใช้จ่ายในการเปลี่ยนวาล์วที่สูงเกินไป