การเลือกซื้อวาล์วไฟฟ้ามาใช้งาน ควรเลือกอย่างไรดี?

หลายๆท่านเชื่อหรือไม่ค่ะว่า ในระบบนิวเมติกส์และไฮดรอลิกส์นั้น อุปกรณ์ที่มีความสำคัญในการ ควบคุมของไหล(Medium) ก็จะหนีไม่พ้น วาล์วไฟฟ้าแบบโซลินอยด์ อย่างแน่นอน ซึ่งวาล์วประเภทนี้จะมีหน้าที่ในการควบคุมการไหลของของไหล จากทางหนึ่งไปยังอีกทางหนึ่ง ซึ่งอาจจะมีเงื่อนไขอื่นๆ เข้ามาช่วยในการทำงานให้เป็นไปตามที่ระบบต้องการได้ ยกตัวอย่างเช่น แรงดัน หรือกระแสไฟฟ้า เป็นต้นค่ะ

สำหรับรูปแบบและการทำงานของวาล์วไฟฟ้าชนิดนี้ ผู้เขียนก็ได้ลงเนื้อหาไปแล้วบ้างบางส่วน โดยท่านสามารถอ่านได้เพิ่มเติมได้ที่ การแบ่งชนิดของวาล์ว(โดยอ้างอิงจากรูปแบบการทำงาน) แต่ในบทความนี้ผู้เขียนก็จะนำข้อมูลเกี่ยวกับการเลือกซื้อวาล์วประเภทนี้ มาให้ทุกท่านได้อ่านกันสนุกๆ เผื่อว่าท่านใดที่อยากได้วาล์วมาใช้งานสักตัว แล้วไม่ทราบว่าต้องเลือกอย่างไร หรือต้องพิจารณาอะไรบ้าง สามารถนำไปใช้อ้างอิงได้ในอนาคต

คิดก่อนตัดสินใจ

อาจจะมีบางท่านที่เข้าใจว่า การเลือกซื้อวาล์วไฟฟ้า ดูไม่ใช่เรื่องที่ง่ายเลยสำหรับมือใหม่ ถามว่าทำไม? คำตอบก็เพราะว่า ถ้าหากเราไม่ทราบรูปแบบ ประเภท หรือการทำงานของวาล์วประเภทนี้แล้ว ก็อาจจะทำให้เราเสียทั้งค่าใช้จ่าย และเวลาในการเลือกซื้อวาล์วดังกล่าวอีกด้วย แต่นั่นก็ไม่ใช่ปัญหาหลักค่ะ เพราะปัญหาหลักที่แท้จริงก็คือ เราไม่สามารถดึง "ประสิทธิภาพการทำงานของวาล์ว" ออกมาได้อย่างเต็มเม็ดเต็มหน่วยนั่นเองค่ะ ดังนั้นก่อนที่จะเลือกซื้อวาล์วควบคุมของไหลประเภทนี้ เราจำเป็นที่จะต้องมาศึกษาเกี่ยวกับข้อมูลที่จำเป็นในขั้นพื้นฐานของอุปกรณ์นี้กันก่อนค่ะ

ก่อนอื่น! ผู้เขียนก็จะมาอธิบายถึง ส่วนประกอบต่างๆที่อยู่ในวาล์ว รวมทั้งจะอธิบาย วิธีการทำงานของวาล์วไฟฟ้า ในการควบคุมของไหลและก๊าซเพิ่มเติมอีกด้วย ไม่เพียงเท่านั้นค่ะซาร่า! ยังมีข้อมูลเทคนิคและแนวทางในการเลือกซื้อวาล์วที่เหมาะสม ให้ท่านได้อ่านกันอีกด้วย(ซึ่งเป็นประเด็นหลักของหัวข้อนี้เลยก็ว่าได้)

ส่วนประกอบพื้นฐานของวาล์วไฟฟ้า มีอะไรบ้าง?

*รูปตัวอย่างส่วนประกอบ และโครงสร้างของวาล์วไฟฟ้าทั่วไป

ประเภทของวาล์วที่จะยกมาเป็นตัวอย่างในการอธิบายถึง "ส่วนประกอบ" ในที่นี้ก็จะเป็นวาล์วที่ทำงานแบบ Direct Operated ค่ะ ซึ่งจุดเด่นของวาล์วแบบ Direct นั้นก็คือ เป็นวาล์วที่ติดตั้งและใช้งานได้ง่าย มีแผ่น plunger ในการควบคุมการเปิดและปิดวาล์ว และอีกส่วนก็คือคอล์ยไฟฟ้าที่ทำหน้าที่รับกระแสไฟฟ้า แล้วมาสร้างสนามแม่เหล็กควบคู่ไปกับขดลวดที่อยู่ภายใน อีกทั้งยังมีสปริงที่คอยประสานการทำงานเพิ่มเติมอีกด้วย เห็นหรือไม่ค่ะว่าจริงๆแล้ว วาล์วชนิดนี้ไม่ได้มีอะไรที่ซับซ้อนเลย ดังนั้นเราสามารถที่จะสรุปได้ค่ะว่า "ส่วนประกอบของวาล์วไฟฟ้า" ที่สามารถพบได้ทั่วไปนั้น โดยพื้นฐานแล้วควรที่จะมีหลักๆอยู่ด้วยกันก็คือ ชุดโซลินอยด์, ตัวถังของวาล์ว, คอยล์ไฟฟ้า, แผ่น plunger, สปริง เป็นต้นค่ะ

การทำงานเบื้องต้นของวาล์ว

ในที่นี้จะอธิบายการทำงานของวาล์วที่ทำงานแบบ Direct Operated* เหมือนเดิมค่ะ เนื่องจากว่าเป็นวาล์วที่มีโครงสร้างที่เข้าใจง่าย ไม่ซับซ้อน เป็นวาล์วที่มีการทำงานแบบ NC:Normally Closed นั่นก็คือเป็นวาล์วที่มีสถานะปกติปิด และยังเป็น วาล์วควบคุมของไหล ที่นิยมใช้งานกันในปัจจุบันอีกด้วย

* Direct Operated คือการทำงานที่อาศัยแรงดันจากสปริงหรือคอยล์ที่อยู่ภายในวาล์ว

*รูปตัวอย่างการทำงานของวาล์วแบบ direct acting

1. ในสถานะปกติ(NC) วาล์วประเภทนี้จะทำการปิดกั้น ไม่ให้ของไหลระหว่างช่องทางหนึ่ง ไหลไปทางอีกช่องทางหนึ่งได้ โดยจะมีสปริงทำหน้าที่กดแผ่น plunger เพื่อไปปิดช่องหรือรูที่อยู่ในวาล์วอีกครั้งหนึ่ง

2. เมื่อวาล์วได้รับการกระตุ้นโดยการจ่ายกระแสไฟเข้าไปที่คอล์ยไฟฟ้าที่อยู่ด้านบน ก็จะทำให้คอล์ยทำการสร้างสนามแม่เหล็ก ซึ่งการทำงานนี้จะทำงานควบคู่กับขดลวดไฟฟ้าที่อยู่ภายใน เมื่อได้สนามแม่เหล็กไฟฟ้าแล้ว สนามแม่เหล็กดังกล่าวก็จะไปบังคับให้สปริงหดตัว เพื่อบังคับแผ่น plunger ทำการเลื่อนขึ้นเพื่อเปิดรูให้ของไหลอีกช่องทางหนึ่งสามารถไหลไปอีกช่องทางหนึ่งได้ เราสามารถเรียกสถานะนี้ได้ว่า "สถานะปรกติเปิด(NO)"

3. เมื่อเรา "งดจ่ายกระแสไฟฟ้าให้กับคอยล์" จะทำให้สปริงยืดตัวออก และจะไปบังคับให้แผ่น plunger ดันเพื่อปิดรูของวาล์วไม่ให้ของไหลจากด้านเข้าไหลไปสู่ด้านออก และเริ่มต้นสู่สถานะ "ปรกติปิด" ใหม่อีกครั้ง

4. โดยทั่วไปแล้วการทำงานของวาล์วไฟฟ้าของหลายๆ รุ่น หลายๆ ยี่ห้อ จะคล้ายๆ กันค่ะ โดยหลักๆจะใช้เป็น วาล์วควบคุมลม หรือ ใช้ควบคุมการไหลของน้ำ(หรือของไหลใดๆ ที่มีความหนืดใกล้เคียงกับน้ำ) โดยบางรุ่น/ประเภท จะแตกต่างกันเพียงออปชั่นบางส่วน ที่อาจจะมีผลต่อการทำงานในประเภทหรือรุ่นนั้นๆเท่านั้น(อาจจะมีการเพิ่มเติมเองจากผู้ผลิต)

ข้อสำคัญที่ควรพิจารณาซื้อวาล์วไฟฟ้า

ก่อนที่เราจะซื้อวาล์วมาใช้งานสักตัวหนึ่ง เราควรมีข้อพิจารณาถึงรูปแบบการทำงาน(ตามที่ได้กล่าวไปด้านบน) และออปชั่นต่างๆ ที่เราสามารถใช้กับวาล์วได้ด้วย โดยข้อมูลด้านล่างนี้(เพิ่มเติม) จะเป็นข้อสำคัญที่เราจะต้องคำนึงถึงก่อนเสมอค่ะ:

1. จำนวนรูที่จ่ายของไหลของวาล์ว(Port): โดยทั่วไปแล้วรูวาล์วที่เราสามารถพบเห็นโดยทั่วไป จะมีเพียงแค่ 2 รูเท่านั้นที่เป็นมาตรฐาน(แต่ในปัจจุบันจะพบว่ามีให้เลือกใช้งานมากกว่า 2 port) ซึ่งรูเหล่านี้คือ "รูสำหรับการนำของไหลเข้า" หรือเรียกอีกอย่างหนึ่งว่า inlet และรูสำหรับจ่ายของไหลออก จากตัววาล์วหรือเรียกอีกอย่างหนึ่งว่า outlet

ถ้าหากว่าเราต้องการควบคุมของไหลแบบ "เข้าและออกหลายทาง" เราอาจจะเลือกวาล์วไฟฟ้าแบบอื่นๆมาใช้งานได้ด้วยเช่นกัน ยกตัวอย่างเช่น วาล์วลมแบบ 3/2 ทาง หรือ วาล์วลมแบบ 5/2 ทาง เป็นต้น โดยวาล์ว 2 ชนิดหลังนี้จะเป็นวาล์วสำหรับใช้งานในระบบนิวเมติกส์เป็นหลักค่ะ(บางท่านอาจจะรู้จักดีในอีกชื่อหนึ่งคือ วาล์วควบคุมทิศทางลม)

2. อัตราการไหลของของไหล/Medium ที่ต้องการ(Flow Rate): ในส่วนของอัตราการไหลของของไหลนี้ ก็เป็นสิ่งที่สำคัญอย่างหนึ่งที่เราควรที่จะพิจารณาเป็นอันดับแรกเหมือนกันค่ะ เนื่องจากว่าถ้าหากของไหลมีอัตราการไหลที่ไม่เหมาะสมกับระบบหรืองานของเรา ก็จะทำให้ระบบของเราทำงานได้อย่างไม่เต็มประสิทธิภาพได้ค่ะ และนอกจากอัตราการไหลของของไหลแล้ว เราจำเป็นที่จะต้องพิจารณาในเรื่องของ ขนาดรูของวาล์ว(Port Size) อีกด้วย เพราะขนาดของรูจะมีปัจจัยต่อการไหลของของไหลด้วยเช่นกัน

3. รูปแบบแรงดัน/กระแสไฟฟ้าของคอยล์ ที่จะนำไปใช้งาน(AC/DC Voltage): วาล์วไฟฟ้าในปัจจุบัน จะมีให้เราเลือกใช้งานโดยแบ่งตาม "ประเภทกระแสหรือแรงดันไฟฟ้า ที่เข้ามาช่วยกระตุ้นคอยล์" ได้ด้วยเช่นกันค่ะ ยกตัวอย่างเช่น คอยล์ไฟฟ้าแบบ 4VDC, 6VDC, 12VDC, 24VDC หรือ 220VAC ซึ่งประเภทของกระแสไฟฟ้าเหล่านี้ จะต้องกระแสไฟฟ้าที่ระบบของเรารองรับได้ หรือตรงตามที่เราได้ออกแบบไว้

*รูปตัวอย่างวาล์วที่มีคอยล์ไฟฟ้าแบบ 12VDC

การเลือกรูปแบบแรงดัน/กระแสไฟฟ้าที่ดีนั้น นอกจากจะดูให้เรื่องของความเหมาะสมกับระบบหรือการใช้งานของเราแล้ว เรายังต้องคำนึงถึงปัจจัยอื่นๆ อีกด้วยค่ะ เช่น:

1. Safety: คือความปลอดภัยต่อระบบหรือผู้ใช้งาน กรณีวาล์วทำงานผิดพลาด และอาจจะส่งผลให้กระแสนั้นเป็นอันตรายต่ออุปกรณ์อื่นที่ใกล้เคียง
2. สภาพแวดล้อม(Environment): ในที่นี้จะหมายถึง สภาพพื้นที่ทีมีอุณหภูมิ หรือความชื้นสูง ถ้าเป็นไปได้ให้ท่านเลือกใช้ วาล์วแบบ VDC น่าจะเป็นทางเลือกที่ดีกว่าแบบ VAC เพราะท่านสามารถมั่นใจได้ว่า หากวาล์วแบบ VDC ชำรุดเสียหายระหว่างการทำงาน กระแสไฟฟ้าจะไม่ส่งผลกับผู้ใช้งาน หรือระบบโดยรวม(ขั้นร้ายแรง)อย่างแน่นอน แต่ถ้าหากพื้นที่ที่ติดตั้งและใช้งานมีความปลอดภัยในเรื่องของการรั่วไหลของกระแสไฟฟ้าอยู่แล้ว ท่านสามารถใช้ได้ทั้งแบบ VDC(กระแสตรง) และแบบ VAC(กระแสสลับ) ค่ะ

4. ซีลของวาล์ว(Seal): ในส่วนของซีลวาล์วนั้นขึ้นอยู่กับว่าเราต้องการแบบเจาะจง หรือต้องการรีดเอาประสิทธิภาพแบบสุดๆจากวาล์วหรือไม่ เช่นถ้างานเกี่ยวกับน้ำร้อน/ไอน้ำ เราจะต้องเลือกซีลที่สามารถทนอุณหภูมิสูงๆได้ แต่ถ้างานทั่วไปจะเลือกซีลแบบใดก็ได้ค่ะ ขึ้นอยู่กับงบประมาณเป็นหลัก ทั้งนี้ทั้งนั้นความสำคัญของซีลอีกอย่างหนึ่งที่เราไม่ควรมองข้ามก็คือ สามารถยืดอายุการใช้งานให้กับวาล์วได้นั่นเองค่ะ ดังนั้นยอมเสียเวลาสักนิดเลือกในแบบที่ใช่และตรงกับงานของเรา น่าจะคุ้มค่าที่สุดค่ะ

สรุปแล้ว เลือกให้เหมาะสม เพื่อความคุ้มค่าในอนาคต

สุดท้ายแล้ว การเลือกซื้อวาล์วไฟฟ้า ให้มีความเหมาะสมต่อรูปแบบการใช้งานในระบบของเรานั้น ถือได้ว่ามีความจำเป็นอย่างยิ่งค่ะ เพราะอย่างที่กล่าวไปแล้วในข้างต้นว่า หากท่านเลือกวาล์วมาใช้งานได้อย่างเหมาะสมแล้ว ไม่ว่าจะเป็นงานทั่วไป หรือแม้กระทั่งงานในระบบนิวเมติกส์/ไฮโดรลิคของท่านก็จะมีประสิทธิภาพในการทำงานมากขึ้น ตลอดจนท่านสามารถลดต้นทุนให้ต่ำลงได้อีกทางหนึ่งด้วย