ในกลุ่มผู้ใช้งานวาล์วลูกโลกขนาดใหญ่เป็นประจำทุกวัน มักพบปัญหาว่าวาล์วลูกโลกขนาดใหญ่ปิดยากเมื่อใช้งานในของเหลวที่มีความแตกต่างของความดันค่อนข้างมาก เช่น ไอน้ำ น้ำแรงดันสูง เป็นต้น เมื่อปิดด้วยแรง มักจะพบว่ามีการรั่วซึม และปิดให้สนิทได้ยาก สาเหตุของปัญหานี้เกิดจากการออกแบบโครงสร้างของวาล์วและแรงบิดที่ไม่เพียงพอต่อขีดจำกัดของมนุษย์

การวิเคราะห์ความยากลำบากในการสลับวาล์วขนาดใหญ่

โดยเฉลี่ยแล้ว แรงส่งสูงสุดในแนวนอนของผู้ใหญ่จะอยู่ที่ 60-90 กิโลกรัม ขึ้นอยู่กับสรีระของแต่ละบุคคล

โดยทั่วไป ทิศทางการไหลของวาล์วลูกโลกถูกออกแบบให้มีทางเข้าต่ำและทางออกสูง เมื่อบุคคลปิดวาล์ว ร่างกายมนุษย์จะดันล้อหมุนในแนวนอน ทำให้แผ่นวาล์วเคลื่อนลงด้านล่างเพื่อปิดสนิท ในขณะนี้ จำเป็นต้องเอาชนะแรงสามแรงที่รวมกัน ได้แก่:

(1) แรงผลักตามแนวแกน Fa;

(2) แรงเสียดทาน Fb ระหว่างซีลและก้านวาล์ว

(3) แรงเสียดทานสัมผัส Fc ระหว่างก้านวาล์วและแกนแผ่นวาล์ว

ผลรวมของโมเมนต์คือ ∑M=(Fa+Fb+Fc)R

จะเห็นได้ว่ายิ่งเส้นผ่านศูนย์กลางใหญ่ แรงผลักตามแนวแกนก็จะยิ่งมากขึ้น เมื่อใกล้ถึงสภาวะปิดสนิท แรงผลักตามแนวแกนจะใกล้เคียงกับแรงดันจริงของเครือข่ายท่อ (เนื่องจาก P1-P2≈P1, P2=0)

ตัวอย่างเช่น หากใช้ลิ้นวาล์วแบบลูกโลกขนาด DN200 กับท่อไอน้ำ 10 บาร์ แรงผลักตามแนวแกนในการปิดครั้งแรก Fa = 10 × πr² = 3140 กิโลกรัม และแรงหมุนในแนวนอนที่จำเป็นสำหรับการปิดนั้นใกล้เคียงกับแรงหมุนในแนวนอนที่ร่างกายมนุษย์ปกติสามารถออกแรงได้ ดังนั้นจึงเป็นเรื่องยากมากที่คนคนเดียวจะปิดวาล์วให้สนิทภายใต้เงื่อนไขนี้

แน่นอนว่าโรงงานบางแห่งแนะนำให้ติดตั้งวาล์วดังกล่าวแบบกลับด้าน ซึ่งจะช่วยแก้ปัญหาเรื่องปิดยากได้ แต่ก็ยังมีปัญหาเรื่องเปิดยากหลังจากปิดแล้วอีกด้วย

การวิเคราะห์สาเหตุของการรั่วไหลภายในของวาล์วลูกโลกขนาดใหญ่

วาล์วลูกโลกขนาดใหญ่โดยทั่วไปใช้ในทางออกของหม้อไอน้ำ กระบอกสูบหลัก ท่อส่งไอน้ำ และตำแหน่งอื่นๆ ซึ่งตำแหน่งเหล่านี้มีปัญหาดังต่อไปนี้:
(1) โดยทั่วไป ความแตกต่างของความดันที่ทางออกของหม้อไอน้ำค่อนข้างมาก ดังนั้นอัตราการไหลของไอน้ำจึงมากขึ้น และความเสียหายจากการกัดกร่อนของพื้นผิวซีลก็มากขึ้นด้วย นอกจากนี้ ประสิทธิภาพการเผาไหม้ของหม้อไอน้ำไม่สามารถเป็น 100% ได้ ซึ่งจะทำให้ไอน้ำที่ทางออกของหม้อไอน้ำมีปริมาณน้ำมาก ซึ่งจะทำให้เกิดโพรงอากาศและความเสียหายจากโพรงอากาศต่อพื้นผิวซีลของวาล์วได้ง่าย

(2) สำหรับวาล์วหยุดที่อยู่ใกล้ทางออกของหม้อไอน้ำและกระบอกสูบย่อย เนื่องจากไอน้ำที่เพิ่งออกมาจากหม้อไอน้ำมีปรากฏการณ์ความร้อนสูงเกินเป็นระยะๆ ในกระบวนการอิ่มตัว หากการบำบัดน้ำอ่อนของหม้อไอน้ำไม่ดีนัก มักจะมีน้ำบางส่วนตกตะกอน สารที่เป็นกรดและด่างจะทำให้เกิดการกัดกร่อนและการสึกกร่อนบนพื้นผิวการปิดผนึก สารที่ตกผลึกบางชนิดอาจเกาะติดกับพื้นผิวการปิดผนึกของวาล์วและตกผลึก ส่งผลให้วาล์วไม่สามารถปิดผนึกได้อย่างแน่นหนา

(3) สำหรับวาล์วทางเข้าและทางออกของกระบอกสูบย่อย การใช้ไอน้ำหลังวาล์วมีปริมาณมากและบางครั้งก็มีปริมาณน้อยเนื่องจากข้อกำหนดในการผลิตและเหตุผลอื่นๆ ทำให้เกิดการกัดกร่อน การเกิดโพรงอากาศ และความเสียหายอื่นๆ ต่อพื้นผิวซีลของวาล์ว

(4) โดยทั่วไป เมื่อเปิดท่อขนาดใหญ่ จำเป็นต้องอุ่นท่อก่อน และกระบวนการอุ่นโดยทั่วไปต้องใช้ไอน้ำปริมาณเล็กน้อยไหลผ่าน เพื่อให้ท่อได้รับความร้อนอย่างช้าๆ และสม่ำเสมอในระดับหนึ่งก่อนที่จะเปิดวาล์วปิดได้อย่างเต็มที่ เพื่อหลีกเลี่ยงความเสียหายต่อท่อ การให้ความร้อนอย่างรวดเร็วทำให้เกิดการขยายตัวมากเกินไป ซึ่งทำให้ชิ้นส่วนเชื่อมต่อบางส่วนเสียหาย อย่างไรก็ตาม ในกระบวนการนี้ การเปิดวาล์วมักจะเล็กมาก ซึ่งทำให้อัตราการสึกกร่อนสูงกว่าผลการใช้งานปกติมาก และลดอายุการใช้งานของพื้นผิวซีลวาล์วลงอย่างมาก

วิธีแก้ปัญหาความยากลำบากในการสลับวาล์วลูกโลกขนาดใหญ่

(1) ก่อนอื่น ขอแนะนำให้เลือกวาล์วลูกโลกแบบซีลด้วยลูกสูบ ซึ่งจะช่วยหลีกเลี่ยงอิทธิพลของแรงเสียดทานของวาล์วลูกสูบและวาล์วแพ็คกิ้ง และทำให้การสลับทำได้ง่ายขึ้น

(2) แกนวาล์วและที่นั่งวาล์วต้องทำจากวัสดุที่มีความต้านทานการกัดกร่อนและประสิทธิภาพการสึกหรอที่ดี เช่น สเตลไลต์คาร์ไบด์

(3) แนะนำให้ใช้โครงสร้างแผ่นวาล์วคู่ ซึ่งจะไม่ทำให้เกิดการสึกกร่อนมากเกินไปเนื่องจากช่องเปิดเล็ก ซึ่งจะส่งผลต่ออายุการใช้งานและประสิทธิภาพการปิดผนึก