SOLENOID VALVES

3


ปัจจุบันโซลินอยด์วาล์ชนิด 2 ทาง (2/2) ซึ่งมีหน้าที่เปิดและปิดการไหลของของเหลวและก๊าซได้ถูกนำมาใช้อย่างแพร่หลาย
ทั้งในวงการอุตสาหกรรมและเครื่องใช้ตามบ้าน ดังเช่น กระบวนการผลิตต่างๆในอุตสาหกรรมที่เกี่ยวข้องกับของเหลวและก๊าซ อย่างเช่นในอุตสาหกรรมบำบัดน้ำ, อุตสาหกรรมอาหาร
และยา, อุตสาหกรรมสิ่งทอ, ในเครื่องปรับอากาศ, ตู้เย็น, เครื่องชงกาแฟ และรถยนต์ เป็นต้น

ในการเลือกใช้โซลินอยด์วาล์วสำหรับอุตสาหกรรมนั้นผู้ใช้มักจะระบุถึงขนาดเกลียวข้อต่อของวาล์วที่จะนำไปติดตั้งเป็นสำคัญพร้อมกับ รายละเอียดของไฟฟ้าที่ใช้ป้อนคอยล์ของวาล์ว มากไปกว่านั้นก็ อาจระบุชนิดของวัสดุที่เป็นตัวเรือนว่าเป็นสเตนเลส316, เป็นทองเหลือง หรือเป็นพลาสติก เป็นต้น โดยความเป็นจริงแล้วการเลือก โซลินอยด์วาล์วไปใช้ให้ถูกกับงานนั้นยังมีเรื่องที่ต้องพิจารณาอีก หลายอย่างทั้งนี้เพื่อหลีกเลี่ยงปัญหาที่จะเกิดขึ้นภายหลังไม่ว่า
จะเกิดจากการที่วาล์วทำงานบ้างไม่ทำงานบ้าง, ลิ้นปิดเปิดวาล์ว กระพือเป็นเสียงดัง, คอยล์ไหม้เป็นประจำ หรือซีลลิ้นวาล์วสึกหรอ อย่างรวดเร็วทั้งที่ใช้งานได้ไม่นาน ปัญหาเหล่านี้จะทำให้เราเสียทั้ง เงินและเวลา
ก่อนที่เราจะเข้าใจและเลือกโซลินอยด์วาล์วได้ถูกต้อง เราลองมา ดูกันซิว่าโซลินอยด์วาล์วที่ว่านั้นมันทำงานอย่างไรและมีอะไรให้เรา ต้องเลือกบ้าง โซลินอยด์วาล์ว (Solenoid Valve)
คือวาล์วที่ทำงานด้วยไฟฟ้ามันมีทั้งชนิด 2/2, 3/2, 4/2, 5/2 และ 5/3ในบทความนี้จะได้กล่าวถึงเฉพาะวาล์วชนิด 2/2 ซึ่งใช้ควบคุมการ เปิดปิดของของเหลวและก๊าซเท่านั้น ส่วนวาล์วชนิด 3/2, 4/2, 5/2 และ 5/3 ซึ่งส่วนใหญ่ใช้กับระบบนิวแมติคและระบบไฮดรอลิคนั้นจะไม่

ได้นำมากล่าวถึงชนิดของวาล์ว เมื่อกล่าวถึงชนิดของวาล์วเป็นตัวเลขเช่น 2/2, 4/2 หรือ 5/2 นั้นตัวเลขหน้าบอกถึงจำนวนทางเข้าออกของวาล์วว่าวาล์วนั้นๆ มีกี่ทางหรือมีกี่รู (port) ส่วนตัวเลขที่ตามหลังเครื่องหมายทับ (/)นั้นบอกถึงจำนวนสถานะหรือจำนวนตำแหน่ง(position) ของวาล์ว เช่นวาล์ว 2/2 ก็คือ วาล์วที่มี 2 ทาง และมี 2 สถานะ คือ ปิดและเปิด ส่วนวาล์ว 5/2 ก็คือวาล์วที่มี 5 ทาง และมี 2 สถานะ เป็นต้น การทำงานของโซลินอยด์วาล์ว 2/2โดยทั่วไป โซลินอยด์วาล์ว 2/2 มีการควบคุม ให้ปิดเปิดได้ด้วย 3 ระบบ คือ ระบบเปิดปิดโดยตรง (direct acting) ระบบเปิดปิดทางอ้อม (pilot control) และระบบลูกผสม (combined operation)


ระบบเปิดปิดโดยตรง (direct acting)โซลินอยด์วาล์ว 2 ทางแบบปกติปิด (N/C) ที่มีระบบการทำงาน แบบเปิดปิดโดยตรงนั้นมีทางเข้าหนึ่งทางและทางออกหนึ่งทาง ทุ่น (plunger) ซึ่งมีซีลอยู่ปลายด้านล่างทำหน้าที่เปิดและปิด
รูทางผ่าน (orifice) ของของไหลเมื่อจ่ายไฟฟ้าเข้าหรือตัดออก จากคอยล์ข้อควรระวังในการใช้วาล์วที่ทำงานด้วยระบบนี้คือเมื่อ มีการเพิ่มความดัน (pressure) ของของไหลในระบบจะทำให้ ต้องใช้แรงมากขึ้นในการเปิดวาล์ว หากความดันของของไหล
สูงกว่าที่กำลังของคอยล์จะเปิดวาล์วได้ วาล์วนั้นก็จะไม่ทำงานถึงแม้ว่า จะมีการจ่ายไฟฟ้าแล้วก็ตาม

 

ระบบเปิดปิดทางอ้อม (pilot control)โซลินอยด์วาล์ว 2 ทางแบบปกติปิด (N/C) ที่มีระบบการทำงาน แบบเปิดปิดทางอ้อมนั้นมีทางเข้าหนึ่งทางและทางออกหนึ่งทาง รูทางผ่านหลัก (main orifice) ซึ่งอยู่ในตัววาล์วนั้นเปิดได้ด้วยวิธีการทำให้ความดันที่กระทำต่อพื้นผิวด้านบนและด้านล่างของแผ่น ไดอะแฟรม (diaphragm) เกิดการเสียสมดุลย์ คือขณะเมื่อ ยังไม่มีไฟฟ้าจ่ายไปยังคอยล์ของไหลจะมีความดันส่งไปทั้งในช่องบนซึ่งมีพื้นที่ผิวเต็มพื้นที่ของแผ่นไดอะแฟรมและในขณะเดียวกันก็มีความดันส่งไปที่พื้นผิวด้านล่างแต่ส่งไปเฉพาะพื้นที่ผิวรอบๆ รูทางผ่านเท่านั้น ซึ่งเป็นพื้นที่ที่น้อยกว่าด้านบน เมื่อต้องการให้ วาล์วเปิด โดยการป้อนไฟฟ้าเข้าที่คอยล์ ทุ่น (plunger) ของ โซลินอยด์วาล์วตัวช่วยจะยกเปิดและระบายของไหลซึ่งอยู่ด้านบนของไดอะแฟรมทิ้งออกไปทางรู (orifice) ย่อยของโซลินอยด์วาล์วตัวช่วย ยังผลให้เกิดการเสียสมดุลย์ของแผ่นไดอะแฟรมเกิดการเคลื่อนที่เปิด รูทางผ่านหลักให้ของไหลไหลผ่านไปได้ ข้อควรระวังในการใช้วาล์ว ที่ทำงานด้วยระบบนี้คือ ความดันของขาเข้าและขาออกจำต้องมีความ แตกต่างกันในค่าหนึ่งตามกำหนดของผู้ผลิต (มี minimum diferential presure) เพื่อทำให้วาล์วทำงานอย่างถูกต้อง จะเห็นได้ว่าวาล์วที่ ทำงานในระบบเปิดปิดทางอ้อมนี้ก็ต้องอาศัยตัวโซลินอยด์วาล์ว ที่ทำงานด้วยระบบเปิดปิดโดยตรงมาเป็นตัวช่วยเพื่อให้ทำงาน ดังนั้นเราจึงต้องคำนึงถึงความดันสูงสุดและกำลังของคอยล์ที่ใช้เปิด มิฉะนั้นวาล์วอาจไม่ทำงานถึงแม้ว่าจะมีการจ่ายไฟฟ้าแล้วก็ตาม และเพื่อให้วาล์วระบบนี้ทำงานได้อย่างถูกต้องและหลีกเลี่ยงการ สึกหรออย่างรวดเร็วของแผ่นไดอะแฟรมขอแนะนำให้ออกแบบ การใช้งานโดยคำนึงถึงค่า Kv (อัตราการไหลผ่านวาล์วที่ความดัน ต่างศักย์ 1 bar) ของตอนที่วาล์วจะปิดว่ามีอัตราการไหลในขณะนั้น ไม่เกินค่า Kv ด้วยเหตุผลดังกล่าวหากความดันของขาเข้าในขณะที่ วาล์วเปิดอยู่สูงกว่า 1 bar ต้องไม่ปล่อยให้ของไหลไหลออกทาง ขาออกโดยอิสระ (free outlet) จะต้องมีการจำกัดอัตราการไหล ของขาออกเพื่อรักษาให้ความต่างศักย์ของความดันขาเข้าและขาออก ไม่เกิน 1 bar มิฉะนั้นแผ่นไดอะแฟรมจะเกิดการกระแทกกับ ปากรูทางผ่านหลักอย่างรุนแรงเมื่อปิดวาล์ว ทำให้แผ่นไดอะแฟรม สึกหรอและเสียหายอย่างรวดเร็ว

 


ระบบลูกผสม (combined operation)
โซลินอยด์วาล์ว 2 ทางชนิดปกติปิด (N/C) ที่มีระบบการทำงานแบบ
ลูกผสมนั้นมีทางเข้าหนึ่งทางและทางออกหนึ่งทาง การเปิดรูผ่าน
หลัก (orifice) ซึ่งอยู่ภายในตัววาล์วนั้นเป็นการผสมผสานทั้งการ
ทำให้ความดันของพื้นที่ด้านบนและด้านล่างของแผ่นไดอะแฟรม
เสียสมดุลย์บวกกับแรงที่ทุ่น (plunger) ของโซลินอยด์ตัวช่วย
ออกแรงยกแผ่นไดอะแฟรมโดยตรงด้วย การทำงานหลักๆของ
แผ่นไดอะแฟรมก็เหมือนกับระบบเปิดปิดทางอ้อมจะต่างก็ตรงที่ว่า
แม้จะมีความดันขาเข้าเพียงน้อยนิดวาล์วก็สามารถเปิดได้ด้วย
แรงยกของทุ่น (plunger) ข้อควรระวังในการใช้วาล์ชนิดนี้นอกจาก
ข้อยกเว้นที่วาล์วชนิดนี้ไม่จำเป็นต้องมีความต่างศักย์ของความดัน
ระหว่างขาเข้าและขาออกก็เปิดปิดได้แล้ว ข้อควรระวังอื่นๆก็เหมือนกับ
วาล์วระบบเปิดปิดทางอ้อมทุกประการ

เมื่อเราทราบถึงระบบการทำงานของวาล์วและได้เห็นชิ้นส่วนต่างๆของวาล์วแล้วก็ถึงเวลาที่จะมาเลือกมันให้ถูกกับการใช้งานของเราแล้ว
สิ่งจำเป็นที่จะต้องพิจราณาก็ประกอบด้วย

1) ชนิดของของไหล (medium)
พิจารณาว่ามีคุณสมบัติการกัดกร่อนมากน้อยเพียงใดเพื่อเลือกตัวเรือน
(body) ของวาล์วว่าควรจะเป็นวัสดุอะไร เช่นเลือกเป็นสเตนเลส 316 เมื่อของไหลมีความเป็นกรดเป็นด่างสูงเป็นต้น อีกอย่างที่ต้องเลือก
ให้ถูกต้องกับชนิดของของไหลก็คือซีล โดยพิจารณาว่าเป็น nitride ruber, fluoroelastomer หรือ PTFE ซีลแต่ละชนิดเหมาะกับการ
ใช้กับของไหลที่ต่างกันซึ่งผู้ผลิตมักมีรายละเอียดระบุไว้ให้ทราบ

2) ความดันของระบบ (pressure)
เพื่อเลือกชนิดและขนาดของวาล์วที่เหมาะสม สำหรับระบบที่ใช้
ความดันสูงกว่า 1 bar โดยเฉพาะวาล์วที่เป็นระบบเปิดปิดทางอ้อม
และแบบลูกผสมจะต้องมีการควบคุมอัตราการไหลของขาออกเพื่อรักษาความต่างศักย์ของความดัน (pressure drop) ระหว่างขาเข้า
และขาออกให้ไม่เกิน 1 bar ส่วนวาล์วที่เป็นระบบเปิดปิดโดยตรง
ก็เลือกตัวที่รองรับกับความดันและอัตราการไหลที่จะใช้งานตาม
ตารางของผู้ผลิตได้เลย หากขาเข้าไม่มีความดันของของเหลวแต่
ต้องการเปิดให้ไหลในอัตราที่มากเราอาจต้องพิจารณาเลือกใช้วาล์ว
ระบบเปิดปิดแบบลูกผสม

3) อุณหภูมิ
อุณหภูมิของของไหลทำให้เราต้องเลือกชนิดของซีลและคอยล์
ผู้ผลิตจะมีซีลที่เหมาะสมใช้กับของไหลที่มีอุณหภูมิสูง เช่น
fluoroelastomer และ PTFE ให้เลือกใช้ ส่วนคอยล์นั้นมักมีให้เลือก
เป็น class F ซึ่งเป็นคอยล์มาตรฐานของโซลินอยด์วาล์วทั่วไป
และ class H ซึ่งมักใช้กับของไหลที่มีความร้อนสูง (max 180 degree C)

4) อัตราการไหล
ดูอัตราการไหลของวาล์วแต่ละขนาดจากค่า Kv ซึ่งเป็นค่าอัตราการ
ไหลของน้ำที่ความต่างศักย์ของความดันขาเข้าและขาออกที่ 1 bar วาล์วที่มีขนาดเกลียวเท่ากันอาจมีอัตราการไหลที่แตกต่างกันเป็น
เท่าๆ ตัวก็ได้ ดังนั้นเราจะนำเอาขนาดของเกลียวมาพิจารณาเป็น
หลักไม่ได้ เราอาจย่อหรือขยายขนาดของเกลียวได้หากเลือกอัตรา
การไหลของวาล์วนั้นถูกต้องกับการใช้งาน

5) ไฟฟ้าที่ใช้ควบคุม
ดูว่าเป็น AC หรือ DC โวลต์เท่าไร เช่น 24VDC หรือ 220VAC เป็นต้น ปัญหาที่มักเกิดขึ้นบ่อยๆคือออกแบบไว้เป็นแบบใช้กับไฟฟ้า
ชนิด DC แต่เผลอไปเข้าไฟ 220 VAC ทำให้คอยล์ไหม้ตั้งแต่
ยังไม่ได้ใช้งาน

6) สถานที่ที่ติดตั้ง
หากบริเวณที่ติดตั้งวาล์วเป็นบริเวณไวไฟที่
ต้องควบคุม (Explosion proof) ต้องเลือก
คอยล์ของโซลินอยด์วาล์วเป็นแบบ Explosion
proof ที่เหมาะสมกับ zone ที่กำหนดด้วย

 

 

นอกจากสิ่งที่กล่าวมาข้างต้นที่ใช้เป็นหลักในการเลือกใช้โซลินอยด์วาล์วแล้วยังมีเรื่องปลีกย่อยอื่นๆอีกบ้าง เช่นวาล์วได้มาตรฐาน รับรองตามที่ต้องการหรือไม่ หรืออาจจะเกี่ยวกับเรื่องขนาด โดยรวมของวาล์ว เป็นต้น ซึ่งอาจจำเป็นต้องพิจารณาเลือกเป็นกรณีไป เมื่อเราเลือกวาล์วได้เหมาะสมกับการใช้งานแล้ว วาล์วนั้นก็จะมีอายุ การใช้งานที่ยาวนานจนลืม ประหยัดทั้งเงินและเวลาในการซ่อมบำรุง สิ่งเหล่านี้ย่อมเป็นสุดยอดปรารถนาของเพื่อนๆ วิศวกรอยู่แล้ว

  • Mainaja0_0

    ขอบคุณมากๆครับ ^^

  • เอก คราสสิก

    ผมต้องการโซรินอย ที่รับแรงดัน100บาร์ อุณภูมติดลบประมาณ40องศาแต่ไม่เอาแบบนิวเมติกนะครับ ใช้งานกับก๊าซคาบอนไดออกไซ แบบนิวเมติกมันต้องใช้ลมไปดันวาร์วอีกทีมันยุ่งยากอะครับ ใครสามารถหาได้ช่วยบอกหน่อยนะครับ ตอบทางอีเมล ake_lloullsj@hotmail.com หรือโทรมาเบอ 0819533566 0839908255 จักขอบพระคุณอย่างสูง  ผมชื่อเอกนะครับ

  • Pong_me06

    ผมต้องการ 
    โซลินอยด์วาล์ว ที่ใช้กับงานน้ำเสีย คือผมจะเอาไปติดตั้งในถังบำบัดน้ำเสีย มีใครพอจะรู้บ้างไหม ว่า เมื่อใส่แล้วจะไม่มีปัญหา เพราะผมจะใช้กับน้ำที่มีตะกอนมาก ใครมีญี่ห้อ หรือรุ่นไหนช่วย บอกด้วย pong_me06@hotmail.com ขอบคุณมากครับ ผมชื่อ ปอง