ฉันจะเลือกวาล์วneumatic อย่างไร?

บทนำ

ของคุณ ระบบปนูเมติก มีความอัจฉริยะเท่ากับสมองที่ควบคุมมันเท่านั้น และสมองของวงจรลมอัตโนมัติใดๆ ก็คือ วาล์วปนูเมติก วาล์วที่เลือกผิดประเภทสามารถทำให้สายการผลิตทั้งหมดของคุณหยุดชะงักลง ทำให้เกิดเวลาที่สูญเปล่า ค่าใช้จ่ายในการซ่อมแซมสูง และการดำเนินงานที่ไม่มีประสิทธิภาพ มีวาล์วหลากหลายประเภท ขนาด และรูปแบบให้เลือกมากมาย การเลือกวาล์วที่เหมาะสมจึงอาจดูน่าสับสนและซับซ้อน แต่ไม่จำเป็นต้องเป็นเช่นนั้นเสมอไป คู่มือฉบับสมบูรณ์นี้จะช่วยไขความลับในกระบวนการเลือก พร้อมมอบแนวทางที่ชัดเจนแบบเป็นขั้นตอนๆ เพื่อให้คุณสามารถเลือกวาล์วลมที่เหมาะสมที่สุดสำหรับการใช้งานเฉพาะของคุณ เราจะพาคุณไปไกลกว่าพื้นฐาน เพื่อให้คุณได้รับข้อมูลเชิงลึกจากผู้เชี่ยวชาญที่จะช่วยประหยัดเวลาและค่าใช้จ่าย พร้อมทั้งรับประกันว่าระบบของคุณจะทำงานได้อย่างมีความน่าเชื่อถือและประสิทธิภาพสูงสุด

---

เหตุผลที่การเลือกวาล์วเป็นการตัดสินใจที่สำคัญ

วาล์วคือศูนย์กลางในการควบคุมระบบลมของคุณ หน้าที่หลักของมันคือการกำหนดทิศทางและควบคุมการไหลของอากาศอัดเพื่อส่งไปยังตัวขับเคลื่อน เช่น สูบลมและมอเตอร์ การเลือกผิดประเภทส่งผลกระทบตามมาอย่างมากมาย:

• คอขวดด้านประสิทธิภาพ: วาล์วขนาดเล็กเกินไป (มีอัตราการไหลต่ำ) จะทำให้การไหลของอากาศถูกจำกัด ทำให้กระบอกสูบเคลื่อนที่ช้าลงและใช้เวลามากขึ้นในการทำงานแต่ละรอบ สิ่งนี้ส่งผลโดยตรงต่อประสิทธิภาพการผลิตและปริมาณงานที่ดำเนินการได้

• ความน่าเชื่อถือและอายุการใช้งาน: วาล์วที่ไม่ได้ถูกออกแบบมาให้ทนต่อสภาพการทำงานของคุณ เช่น อัตราการใช้งานสูงหรือสภาพแวดล้อมที่รุนแรง จะทำให้เกิดความเสียหายก่อนเวลา ค่าเฉลี่ยช่วงเวลาการเกิดความล้มเหลว (MTBF) ของวาล์วคุณภาพดีสามารถอยู่ได้หลายสิบล้านรอบ ในขณะที่วาล์วที่เลือกมาไม่เหมาะสมอาจเกิดความล้มเหลวภายในเวลาเพียงเศษเสี้ยวหนึ่งของช่วงเวลาดังกล่าว

• ประสิทธิภาพด้านพลังงาน: วาล์วที่มีประสิทธิภาพการไหลต่ำจะบังคับให้คอมเพรสเซอร์ทำงานหนักขึ้นเพื่อรักษาแรงดันในระบบ ทำให้สูญเปลืองพลังงานจำนวนมาก การออกแบบทางเดินการไหลที่เหมาะสมในวาล์วที่เลือกได้ดีจะช่วยลดการสูญเสียแรงดันและประหยัดค่าใช้จ่าย

• การผสานระบบและต้นทุน: การเลือกใช้วาล์วที่ติดตั้ง ต่อสายไฟ หรือต่อด้วยท่อได้ยาก จะเพิ่มเวลาและซับซ้อนในการติดตั้ง วาล์วที่เหมาะสมจะช่วยทำให้การออกแบบของคุณง่ายขึ้นและลดต้นทุนตลอดอายุการใช้งาน

---

วาล์วลมคืออะไร? ศูนย์บัญชาการที่กำหนดไว้

วาล์วลมเป็นอุปกรณ์ไฟฟ้ากลไกที่ควบคุมการไหลของอากาศอัดในระบบ โดยจะเริ่มต้น หยุด และเปลี่ยนทิศทางการไหลของอากาศไปยังทางออกต่างๆ ตามสัญญาณภายนอก (สัญญาณไฟฟ้าหรือสัญญาณลม)

วาล์วทุกชนิดสามารถอธิบายได้ด้วยคุณสมบัติหลักสองประการ ได้แก่

1. จำนวนช่องต่อ (Ways): จำนวนจุดเชื่อมต่อของอากาศที่วาล์วมี

2. จํานวนตําแหน่ง: จำนวนสถานะที่แตกต่างกันซึ่งวาล์วสามารถอยู่ในสถานะนั้นได้

ประเภทที่พบบ่อยที่สุดคือ วาล์วแบบ 5/2 ทาง :

• 5 ช่องต่อ: 1 ช่องรับแรงดัน (P), 2 ช่องทางออก (A & B ไปยังกระบอกสูบ), และ 2 ช่องระบาย (R & S)

• 2 ตำแหน่ง: ตำแหน่ง 1: P → A, B → S ตำแหน่ง 2: P → B, A → R

---

วิธีการเลือก: กรอบการเลือกวาล์ว 6 ขั้นตอนของคุณ

ปฏิบัติตามกระบวนการเชิงตรรกะนี้ เพื่อคัดกรองตัวเลือกอย่างมั่นใจ

ขั้นตอนที่ 1: กำหนดประเภทวาล์วตามหน้าที่

ขั้นแรก ให้กำหนดว่าวาล์วต้องทำงานอะไรในวงจรของคุณ

• วาล์วควบคุมทิศทาง

  • อะไรคือ: ประเภทที่พบบ่อยที่สุด วาล์วประเภทนี้ควบคุมทิศทางการไหลของอากาศ เพื่อระบุทิศทางการเคลื่อนที่ของกระบอกสูบและตัวขับ (การยืด/หดตัว การเคลื่อนที่ไปข้างหน้า/ถอยหลัง)

  • วิธีการ: เลือกจากจำนวนตัวขับที่คุณต้องการควบคุม วาล์วแบบ 3/2 ทาง ควบคุมกระบอกสูบแบบเดี่ยว วาล์วแบบ 5/2 ทาง หรือ 5/3 ทาง ควบคุมกระบอกสูบแบบคู่

• วาล์วควบคุมการไหล

  • อะไรคือ: ควบคุมความเร็วของตัวขับโดยการควบคุม อัตรา ของการไหลของอากาศ

  • วิธีการ: มักใช้ร่วมกับวาล์วทิศทาง หากต้องการควบคุมความเร็วการยืดของกระบอกสูบ ให้ใช้วาล์วควบคุมการไหลที่ช่องระบายอากาศ

• วาล์วควบคุมแรงดัน

  • อะไรคือ: รวมถึงวาล์วควบคุมแรงดัน (เพื่อตั้งค่าแรงดันระบบ), วาล์วปล่อยแรงดัน (เพื่อป้องกันแรงดันเกิน) และวาล์วควบคุมลำดับ (เพื่อควบคุมลำดับขั้นตอนการทำงาน)

  • วิธีการ: มีความสำคัญต่อการปกป้องอุปกรณ์ที่เปราะบาง และรักษาแรงที่สม่ำเสมอจากตัวขับเคลื่อน

สำหรับผู้ใช้งานส่วนใหญ่ที่กำลังค้นหา "วิธีการเลือก", จุดสนใจจะอยู่ที่ วาล์วควบคุมทิศทาง , ซึ่งจะเป็นหัวข้อหลักในขั้นตอนต่อไป

ขั้นตอนที่ 2: เลือกจำนวนพอร์ตและตำแหน่ง

• วาล์วแบบ 2/2 ทาง: 2 พอร์ต (IN, OUT), 2 ตำแหน่ง (เปิด, ปิด) ใช้สำหรับควบคุมการเปิด-ปิดการไหลของอากาศอย่างง่าย

• วาล์วแบบ 3/2 ทาง: 3 พอร์ต (IN, OUT, EXH), 2 ตำแหน่ง ใช้เพื่อควบคุมกระบอกสูบแบบเดียว หรือใช้เป็นสัญญาณพายโลตสำหรับวาล์วขนาดใหญ่

• วาล์ว 4/2 ทาง: 4 พอร์ต, 2 ตำแหน่ง เป็นการตั้งค่าที่ไม่ค่อยพบบ่อยนัก สำหรับการควบคุมกระบอกสูบที่ทำงานสองทาง

• วาล์ว 5/2 ทาง: 5 พอร์ต (P, A, B, R, S), 2 ตำแหน่ง มาตรฐานอุตสาหกรรม สำหรับควบคุมกระบอกสูบที่ทำงานสองทาง

• วาล์ว 5/3 ทาง: 5 พอร์ต, 3 ตำแหน่ง เพิ่มตำแหน่งตรงกลาง (เช่น พอร์ตทั้งหมดถูกปิดกั้น, ความดันอยู่ตรงกลาง หรือปล่อยทั้งหมดออก) ใช้สำหรับการหยุดกระบอกสูบไว้กลางทางหรือล็อกตำแหน่ง

ขั้นตอนที่ 3: เลือกวิธีการขับเคลื่อน (วิธีที่มันเปลี่ยนสถานะ)

สิ่งนี้กำหนดวิธีที่คุณส่งสัญญาณให้วาล์วเปลี่ยนการทำงาน

• โซลีนอยด์ (ไฟฟ้า): ขดลวดแม่เหล็กไฟฟ้าจะถูกกระตุ้นด้วยไฟฟ้าเพื่อขับเคลื่อนวาล์ว เป็นวิธีที่พบได้ทั่วไปที่สุดสำหรับระบบอัตโนมัติ

  • ข้อดี: ตอบสนองรวดเร็ว เหมาะสำหรับการควบคุมด้วย PLC ใช้งานง่ายในวงจรที่ซับซ้อน

  • ข้อเสีย: ต้องใช้สายไฟ อาจเกิดความร้อนหากใช้ไฟฟ้าต่อเนื่อง

• ไพร์เลต (ลม): ใช้แรงดันอากาศเองในการขับเคลื่อนวาล์ว สามารถกดด้วยมือ (ปุ่ม) หรือถูกกระตุ้นด้วยสัญญาณจากวาล์วอื่น

  • ข้อดี: ปลอดภัยโดยธรรมชาติ (ไม่ใช้ไฟฟ้า) เหมาะสำหรับสภาพแวดล้อมที่มีความเสี่ยงสูง

  • ข้อเสีย: ตอบสนองช้ากว่าโซลีนอยด์ ต้องการอากาศที่สะอาดและแห้งเพื่อการทำงานที่เชื่อถือได้

• แมนนวล: คันโยก ปุ่ม หรือลูกบิดที่ถูกควบคุมโดยมนุษย์

  • ข้อดี: เรียบง่าย ไม่ต้องใช้ส่วนประกอบเพิ่มเติม

  • ข้อเสีย: ไม่เหมาะสำหรับระบบอัตโนมัติ มีไว้สำหรับการควบคุมด้วยมือหรือการบำรุงรักษาเท่านั้น

• กลไก: ลูกกลิ้ง แคม หรือสต็อกที่ถูกขับเคลื่อนโดยการเคลื่อนที่ของเครื่องจักร

  • ข้อดี: การควบคุมตามตำแหน่งอย่างแม่นยำ

  • ข้อเสีย: การสัมผัสทางกายภาพทำให้เกิดการสึกหรอตามกาลเวลา

ข้อแนะนํามืออาชีพ วาล์วหลายชนิดใช้การออกแบบแบบผสม เช่น ระบบโซลินอยด์ควบคุม พร้อมแรงดันนำร่องช่วยเสริม ซึ่งช่วยให้โซลินอยด์ขนาดเล็กและกำลังต่ำสามารถควบคุมสัญญาณนำร่องได้ จากนั้นจึงเปลี่ยนแกนวาล์วหลักขนาดใหญ่ — เหมาะสำหรับการใช้งานที่ต้องการอัตราการไหลสูง

ขั้นตอนที่ 4: เลือกขนาดวาล์วให้เหมาะสม (ขั้นตอนสำคัญที่สุด)

วาล์วขนาดเล็กเกินไปคือสาเหตุอันดับหนึ่งของประสิทธิภาพระบบต่ำ

• เข้าใจอัตราการไหล (ตัวประกอบ Cv): ตัวประกอบ Cv เป็นค่าตัวเลขที่แสดงถึงความสามารถในการไหลของวาล์ว กำหนดให้เป็นการไหลของน้ำ (ในหน่วยแกลลอนสหรัฐต่อนาที) ที่อุณหภูมิ 60°F ซึ่งจะไหลผ่านวาล์วที่มีแรงดันตกคร่อม (pressure drop) เท่ากับ 1 psi สำหรับอากาศนั้น Cv ที่สูงขึ้นหมายถึงการจำกัดการไหลที่น้อยลง

• วิธีคำนวณค่า Cv ที่ต้องการ: ใช้สูตรมาตรฐาน:
  Cv = Q / (22.67 * √(ΔP * (P2 + 101.35) / 101.35))
  ที่ไหน:

  • Q= อัตราการไหลของอากาศในหน่วยมาตรฐานลิตรต่อนาที (SLPM)

  • ΔP= แรงดันตกคร่อมวาล์วที่ยอมรับได้ (bar)

  • P2= แรงดันทางออก (bar สัมบูรณ์)

  กฎเกณฑ์แบบง่าย (Rule of Thumb): สำหรับกระบอกสูบแบบสองทิศทาง (double-acting cylinder) ค่า Cv ของวาล์วควรคำนวณจากอัตราการใช้อากาศของกระบอกสูบในช่วงการยืดตัวอย่างรวดเร็ว หากไม่แน่ใจ เลือกวาล์วที่มีค่า Cv สูงกว่าค่าต่ำสุดที่คุณคำนวณได้ การมีความสามารถสำรองไว้ใช้ย่อมดีกว่ามีจุดคอขวด (bottleneck)

ขั้นตอนที่ 5: พิจารณาโครงสร้างและการใช้งาน

• วัสดุตัวเครื่อง:

  • พลาสติก (ไนลอน, PC): มีน้ำหนักเบา ทนทานต่อการกัดกร่อน และมีต้นทุนที่เหมาะสมสำหรับการใช้งานทั่วไปในโรงงาน

  • โลหะ (ทองเหลือง, อลูมิเนียม, สแตนเลส): เหมาะสำหรับแรงดัน อุณหภูมิที่สูง หรือสภาพแวดล้อมที่รุนแรง (เช่น โรงงานผลิตอาหารและเครื่องดื่ม, โรงงานเคมีภัณฑ์) สแตนเลสเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการใช้งานที่ต้องล้างเป็นประจำ

• วัสดุซีล:

  • ไนไตรล์ (บูนา-เอ็น): มาตรฐานสำหรับการใช้งานทางอุตสาหกรรมส่วนใหญ่

  • Viton (FKM): มีความต้านทานสูงต่ออุณหภูมิสูง น้ำมัน และสารเคมี ควรเลือกใช้วัสดุนี้ในสภาพแวดล้อมที่มีความต้องการสูง

• ค่า IP Rating (Ingress Protection): กำหนดระดับการป้องกันฝุ่นและน้ำ ค่าระดับ IP65 เป็นค่าที่พบได้ทั่วไปสำหรับวาล์วที่สามารถทนต่อแรงดันน้ำจากสายยางได้ ซึ่งมีความสำคัญต่อการทำความสะอาดเครื่องจักรด้วยแรงดันน้ำ

ขั้นตอนที่ 6: กำหนดตัวเลือกการติดตั้งและระบบไฟฟ้า

• การติดตั้ง:

  • การติดตั้งแบบ Manifold: เป็นทางเลือกที่นิยมใช้ในอุตสาหกรรมมากที่สุด วาล์วหลายตัวติดตั้งบนฐานร่วมเดียว (Manifold) ที่มีช่องสำหรับลำเลียงลมในตัว ช่วยลดท่อจ่ายลมอย่างมาก ประหยัดพื้นที่ และลดจุดรั่วของลม

  • การติดตั้งแบบ Inline (เกลียว): ขันโดยตรงเข้ากับช่องต่อ นิยมใช้กับวาล์วเดี่ยวหรือเครื่องจักรที่มีความเรียบง่าย

• การเชื่อมต่อไฟฟ้า:

  • ปลั๊กต่อแบบเสียบ (M12, M8): มาตรฐานสมัยใหม่ ช่วยให้สามารถเปลี่ยนวาล์วได้อย่างรวดเร็วโดยไม่ต้องเดินสายไฟใหม่ เพียงแค่ถอดปลั๊กวาล์วเก่าออกและเสียบปลั๊กวาล์วใหม่เท่านั้น ซึ่งสามารถลดเวลาที่เครื่องหยุดทำงานจากหลายชั่วโมงให้เหลือเพียงไม่กี่นาที

  • แบบสายไฟถาวร (ตัวต่อ DIN หรือสายไฟนำเข้า): รุ่นเก่า; การเปลี่ยนวาล์วจำเป็นต้องเดินสายไฟใหม่ ซึ่งใช้เวลามากกว่าและมีโอกาสเกิดข้อผิดพลาดมากกว่า

---

รายการตรวจสอบอย่างรวดเร็วสำหรับโครงการครั้งต่อไปของคุณ

1. ฟังก์ชัน: เพื่อควบคุมทิศทาง การไหล หรือความดันหรือไม่?

2. ประเภท: แบบ 3/2 ทาง, 5/2 ทาง หรือ 5/3 ทาง?

3. การกระทำ: แบบโซลีนอยด์ อากาศควบคุมด้วยมือ หรือเชิงกลไก?

4. ขนาด: ค่า Cv เพียงพอต่อความต้องการการไหลของอากาศของฉันหรือไม่?

5. สภาพแวดล้อม ฉันต้องใช้อะไรเป็นวัสดุทำโครงสร้าง วัสดุซีล และค่าการป้องกันฝุ่นและน้ำระดับใด

6. การติดตั้ง: อุปกรณ์จะติดตั้งบนแมนิโฟลด์หรือแบบเรียงลำดับกัน

7. ไฟฟ้า: ฉันต้องการปลั๊กแบบถอดเร็วไหม

บทสรุป: ควบคุมสมรรถนะของระบบของคุณให้อยู่หมัด

การเลือกที่ถูกต้อง วาล์วปนูเมติก เป็นกระบวนการที่มีระบบในการจับคู่ข้อกำหนดทางเทคนิคของงานที่คุณใช้งานเข้ากับคุณสมบัติเฉพาะของวาล์ว ไม่มีวาล์วที่เรียกว่า "ดีที่สุด" เพียงแต่มีวาล์วที่เหมาะสมที่สุดสำหรับความต้องการเฉพาะของคุณเท่านั้น การพิจารณาอย่างละเอียดรอบด้านในประเด็นเกี่ยวกับหน้าที่การทำงาน ขนาด การขับเคลื่อน และสภาพแวดล้อม จะช่วยเปลี่ยนการเดาสุ่มให้กลายเป็นความมั่นใจ ทางเลือกที่เหมาะสมจะช่วยให้ระบบทำงานได้รวดเร็วยิ่งขึ้น มีความน่าเชื่อถือมากขึ้น มีประสิทธิภาพสูงขึ้น และบำรุงรักษาง่ายขึ้น