Successfully reported this slideshow.
We use your LinkedIn profile and activity data to personalize ads and to show you more relevant ads. You can change your ad preferences anytime.

Basic control valve

6,782 views

Published on

Basic control valve

Published in: Engineering
  • Be the first to comment

Basic control valve

  1. 1. BERMAD Control Valves Presents: Basic Control Valves
  2. 2. Goals and Agenda • Goals – Getting to know more about: • What a control valve is. • How a control valve operates. • Various kinds of control valves. • Agenda – Basic concepts and terms – Various valve body patterns – Comparison of actuators – Valve operation characteristics as determined by actuator
  3. 3. Definitions • Pressure – The ratio of hydraulic force acting perpendicularly on unit area of surface • Pressure Units – atm., bar, m.w.h., psi, kpa • Flow – The amount of liquid supplied /consumed in a given period of time. Flow units: m³/h, l/sec, gpm • Kv – Flow factor - Describes the flow rate in m³/h at 1 bar pressure drop
  4. 4. Definitions • Upstream pressure – Inlet pressure • Downstream pressure – Outlet pressure • Working pressure – The available inlet pressure measured upstream of the valve. • Maximum pressure – The rated pressure of the valve/system.
  5. 5. Control Valves in Agriculture System
  6. 6. Q Q P3 A2 P1 A1 P2 A1P1 P2 A2 P3 Terminology A1 = Seat area A2 = Actuator effective area P1 = Upstream pressure P2 = Downstream regulated pressure P3 = Upper control chamber pressure ∆P = P1-P2 Q = Flow
  7. 7. Principle Equation of Control Valve Operation • P (pressure) x A (area) = F (force) – Pressure: atm, bar, kps, psi, mwh, etc. – Area: cm, mm , inch, etc. – Force: kgf, N (Newton) etc. • How do changes of these variables effect the control valve?
  8. 8. Operational Modes Closed Open Modulating
  9. 9. Closed Valve A2 > A1 P3 x A2 > P1 x A1 P3 = P1 P2 = 0 Q = 0 A1 A2
  10. 10. Closed Valve F2 - F1= Net force for drip- tight closing F2 = A2 x P3 F1 = A1 x P1 P1 P2 A2 A1
  11. 11. Fully Open • Which of the variables can be controlled, to modify the relative forces and thus the state of the control valve? Answer: P3
  12. 12. Fully Open P1 x A1 > P3(0) x A2 P2 = P1 - ∆P P3 = 0 Q= working flow P1 P2 A1 A2 P3
  13. 13. Fully Open F1 = A1 x P1 P1 P2 A1 F1= Net Force for Opening
  14. 14. A = πD2 / 4 2πr = πD πD2 / 4 = πD x H Thus for unrestricted flow H = D1/4 How Open is Open?Η HH H 2πr = πD
  15. 15. Control Valve Basic Patterns • Y-Pattern • Globe • Saunders • Angle • In-Line
  16. 16. “Y” Oblique Pattern 700 200
  17. 17. “Y” Oblique • Advantages – Saves energy • semi-straight flow • Low head loss – Higher cavitation resistance – One piece actuator unit • fast service • advantage in vertical installation • Disadvantages • High level of skills required for assembling & maintaining • Relatively expensive
  18. 18. Globe Pattern 200 900
  19. 19. Globe • Advantages – Easy to assemble & maintain – Lower cost • Disadvantages – Loss of energy • High head - loss • Turbulent flow
  20. 20. Angle • Advantages – Easy to assemble & maintain – Saves space and accessories All BERMAD Models are available in Angle pattern
  21. 21. • Advantages – Saves energy - almost full bore – Low cost • Disadvantages – Unbalanced diaphragm • Tends to draw • Short life • Different types for different pressures – No linear indication to valves position – Cavitation jet to body and diaphragm at low flow condition Saunders
  22. 22. In-line Valves • Advantages – Saves energy- straight flow – Good performance at high differential pressure – High cavitation resistance – Protected • Disadvantages – Requires dismounting from line for maintenance – Sensitive to parts in fluid – Requires up-stream filter – High Level of skills required for assembling and maintaining – Expensive – when becomes commercial
  23. 23. In-line Valves • Disadvantages (continuance) – Several Dynamic seals (stem+pistons) • Requires high pressure to start opening and closing procedure • Increases leakage risk • Increases body and seal erosion damage – Monoblock • low diameter, long and internal tubes – A small control chamber • small control orifice causes Increased reacting time at ∆P drop
  24. 24. In-line Valves • Disadvantages (continuance) – Double chambered only - • Continuous draining – Plastic construction • relatively low strain resistance – Cumbersome, complicate and long installation
  25. 25. • Balanced diaphragm • Same diaphragm for the entire range of pressures • Full support to the flexible part • Sealing - resembles radial seal disc • Dynamic guiding proportional to ∆P • Linear indication to valve position • Saves energy - semi straight flow 400 Series
  26. 26. Closing/Opening Speed Depends on: • The type of actuator • Paths & control tube size • Flow, downstream and upstream pressure
  27. 27. Actuators • Double-chambered • Single-chambered
  28. 28. Single and Double-Chambered Actuators Characteristic Double Single Structure Complicated Simple? Closing Fast with Slow End Slow & Slam Opening Fast with Slow End Slow & Accelerate Conversion Converts to Single Complicate/ Impossible Control Option Many Few
  29. 29. Single-Chambered Actuator Conversion Impossible Complicated
  30. 30. Double-Chamber Actuator Structure • Relatively complicated – Many parts – Assembly must be exact – High level of skills required for assembling & maintaining
  31. 31. วาล์วควบคุมวาล์วควบคุม Control ValvesControl Valves
  32. 32. diaphragm ห้องบน ลิ้น valve แรงดันนำ้าในระบบ บ่า valve ชุดตัวขับ valve ห้องล่าง Pilot valve นำ้าเข้า นำ้าออก วาล์วควบคุม Hydraulic Diaphragm Valve
  33. 33.   Pressure Reducing  Valve วาล์วทำาหน้าที่ปรับ ลด ความดันทาง Downstream เพื่อให้ได้ค่าที่กำาหนดไว้ และสมำ่าเสมอ ณ ทางด้านออกของ valve แม้ว่าจะเกิดการแปรปรวนขึ้น - ลงของ อัตราการไหลและความดันทางขาเข้า ของ valve การประยุกต์ใช้งาน ระบบการสูบจ่ายนำ้าระยะไกล ในระบบท่อ ส่งนำ้าครอบคลุมพื้นที่ทางภูมิประเทศต่าง กัน จะต้องรักษาความสมดุลของความ ดันของระบบที่มาจากแหล่งนำ้าที่ต่างกัน เพื่อสร้างความปลอดภัยของการทำางาน ของระบบ
  34. 34. การทำางานของวาล์วลดความดัน
  35. 35. ส่วนประกอบของ Pilot valve –ตัวปรับความแข็งของ สปริงเพื่อเพิ่ม ลด Pressure นำ้าด้านออก สปริง ลิ้น Valve ( ควบคุมการ เคลื่อนที่ของ Diaphragm ) Needle valve ( –ตัวหน่วงการเปิด ปิด main valve ) Pressure gauge ( วัดแรงดันด้าน Downstream ) บ่า Valve แรงดันนำ้าด้านขาเข้า ของ Main valve แรงดันนำ้าด้านขาออก ของ Main valve แรงดันนำ้าดัน Diaphragm ขึ้น - ลง Vent
  36. 36. Up (down) Down (up)
  37. 37. วาล์วทำาหน้าที่รักษาความดันนำ้าขาเข้า (upstream) ให้คงที่และใกล้เคียงกับค่าจำากัดที่ตั้งไว้ การประยุกต์ใช้งาน • กรณีระบายความดัน (pressure relief) วาล์วจะ เปิดเร็วเพื่อป้องกันไม่ให้ความดันของระบบสูง เกินกว่าค่าที่ระบบท่อจะรับได้ แต่จะปิดลงช้าๆ ป้องกันปัญหาคลื่นความดัน (surge) • กรณีต้องการพยุงความดัน (pressure sustaining) • เมื่อวาล์วรุ่น 730 ถูกติดตั้งอยู่ระหว่างกลางของ ท่อส่งนำ้า ซึ่งควบคุมความดันนำ้าตอนบน (ทาง เข้า) และตอนล่าง(ทางออก)ไปยังพื้นที่ตำ่ากว่า วาล์วจะทำาหน้าที่รักษาความดันนำ้าตอนบนให้มี ค่าตามที่กำาหนดไว้ ความดันส่วนเกินจะถูกปลด ปล่อยออกไปยังพื้นที่ตำ่ากว่า Pressure Sustaining/Pressure Relief valve
  38. 38. Pressure Sustaining valve
  39. 39. Pump Control Valve : การทำางาน Model 743 1. เมื่อเริ่มเดินเครื่องสูบนำ้า โซลีนอยด์วาล์ว 4 จะระบายนำ้าออกจากฝาวาล์ว และวาล์วจะ เริ่มเปิดตัวเมื่อความดันของเครื่องสูบนำ้า เพิ่มขึ้นถึงค่าความดันที่ตั้งไว้ที่ตัวไพล็อต วาล์ว 5 2. เมื่อระบบสั่งให้หยุด เครื่องสูบนำ้าจะไม่ หยุดทำางาน แต่วาล์วจะถูกสั่งให้ปิดตัว และเมื่อปิดสนิท หัวก้านวาล์ว 6 จะกด แขนของลิมิตสวิทซ์ 7 และส่งสัญญาณ เพื่อหยุดการทำางานของเครื่องสูบนำ้า 3. เมื่อเกิดไฟฟ้าดับ วาล์วจะปิดตัวเองด้วย ความดันนำ้า ทำาหน้าที่เป็นวาล์วกันกลับ ในตัว
  40. 40. Pump Control Valve ตัววาล์ว หลัก ไพล็อตวาล์วพยุงความดัน บอล์ล วาล์ว บอล์ล วาล์ว ตัว กรอง วาล์วกันกลับ วาล์วกันกลับ โซลีนอยด์วาล์ว ลิมิตสวิทซ์ หัวก้านวาล์ว
  41. 41. วาล์วทำาหน้าที่ปกป้องปั๊มและเส้นท่อแตกระเบิดเสียหาย จากปัญหา คลื่นความดัน (surge) อันเกิดมาจาก ไฟฟ้าดับหรือปั๊มหยุดทำางาน โดยทั่วไป เมื่อปั๊มหยุด ทำางาน วาล์วจะปิดด้วยเช่นกัน ในกรณีปั๊มเริ่ม ทำางานใหม่ วาล์วนำาจะกระตุ้นให้วาล์วหลักเปิดและ ระบายคลื่นความดัน (surge) ออกจากระบบ เหตุการณ์คลื่นสะท้อน (shock wave) เป็นอันตราย อย่างยิ่ง ซึ่งมีสาเหตุมาจากการหยุดนิ่งของของไหล อย่างฉับพลันจากแหล่งต้นทาง ในกรณีเช่นนี้ ไพล็อต #2 จะทำาหน้าที่ระบายนำ้าออกจากหัวขับ วาล์วพร้อมจะเปิดเต็มที่และยอมให้อากาศภายนอก เข้ามาในระบบ นอกจากนี้จะยังคงเปิดวาล์วต่อไป เพื่อรับคลื่นสะท้อนย้อนกลับมาอีก และจะปิดตัว อัตโนมัติเมื่อความดันในระบบเข้าสู่สภาวะปกติ Anticipating Control Valve( Surge Control valve)
  42. 42. Surge Solutions – Surge Control Valve
  43. 43. 735 Function – Power Failure
  44. 44. การติดตั้ง Surge control valve
  45. 45. Flow Control Valve 1. วาล์วทำาหน้าที่รักษาอัตราการไหลให้คงที่ ตามค่าที่กำาหนดไว้ โดยไม่คำานึงถึงการแปร เปลี่ยนของความดันของโครงข่ายทั้งหมด หรือ ความต้องการที่แตกต่างกัน วิธีการตรวจวัด อัตราการไหลกระทำาได้หลายวิธี อาทิ • วัดค่าความแตกต่างของความดัน ทั้งด้านเข้า และด้านออกของวาล์ว โดยใช้เส้นท่อดักตรงรู ผ่านเล็กๆ ชอง Orifice เพื่อใช้ในการควบคุม ปริมาณนำ้าที่เข้าและออกจากหัวขับ
  46. 46. Flow Control Valve Model 772-U
  47. 47. Altitude Valve วาล์วทำาหน้าที่ควบคุมระดับนำ้าในถังเก็บ   เพื่อป้องกันการไหลล้นโดยไม่ต้องใช้ อุปกรณ์ภายนอก  เช่น  ลูกลอย  โดย  ปกติ วาล์วจะเปิดเต็มพื้นที่ให้นำ้าไหลเข้า   แต่เมื่อได้รับคำาสั่งสัญญาณปิดจากกลไก  นำาทรงสูงชนิด 3  ทาง (altitude pilot) วาล์วหลักก็จะถูกปิดลง   กรณีเลือกใช้  กลไกนำาทรงสูงชนิด 2  ทาง ท่านสามารถ เติมนำ้าและระบายนำ้าออกจากถังเก็บผ่าน ท่อเส้นเดียวกัน  และวาล์วจะเปิดให้นำ้า ไหลเข้าอีกครั้ง  เมื่อนำ้ามีระดับตำ่ากว่า ค่าที่กำาหนดไว้ล่วงหน้า
  48. 48. Altitude Valve
  49. 49. Modulating Float Valve : ส่วนประกอบของวาล์ว ตัววาล์ว หลัก บอล์ลวาล์ว ตัวกรอง วาล์วเข็มชุดลูกลอย
  50. 50. การติดตั้งในถังนำ้าใส ชุด ลูกลอ ย ตัววาล์วหลัก ท่อสัญญาณ GS 1”
  51. 51. Operation Modulating Float Valve ระดับนำ้าเต็มถัง ลูกลอยยกขึ้น วาล์วปิด ระดับนำ้าลดลง ลูกลอยตกลง วาล์วเปิด
  52. 52. Modulating Float Valve
  53. 53. Non – Modulating Float Valve : ส่วนประกอบ ชุดลูกลอย ตัวกรอง บอล์ลวาล์ว ตัววาล์ว หลัก
  54. 54. Non – Modulating Float Valve
  55. 55. การติดตั้งในถังนำ้าใส ชุด ลูกลอ ย ท่อสัญญาณ GS 1” ตัววาล์วหลัก
  56. 56. Operation Non – Modulating Float Valve 1. ระดับนำ้าถึงจุดสูงสุด ลูกลอยยกตัวขึ้นเติมนำ้า เข้าฝาวาล์วด้านบนทำาให้ วาล์วปิด 2. ระดับนำ้าถึงจุดตำ่าสุด ลูกลอย ตกลงเติมนำ้าเข้าฝาวาล์ว ด้านล่างทำาให้วาล์วเปิด
  57. 57. Altitude Valve สำาหรับหอถังสูง : ส่วน ประกอบ ตัววาล์ว หลัก บอล์ลวาล์ว ตัวกรอง ไพล็อตวาล์ว
  58. 58. การติดตั้ง ตัววาล์วหลัก ท่อสัญญาณ GS 1” ท่อทางขึ้นหอถังสูง ท่อ Drain นำ้าถังสูง

×