صمامات التحكم الكُروية للخنق

ما هو الصمام الكُروي للخنق؟

صُمم الصمام الكُروي القياسي للفتح والإغلاق ليوفر مقاومة منخفضة عند الفتح الكامل وإحكامًا عند الإغلاق الكامل. وعند استخدام مثل هذا الصمام في مواضع وسيطة، يرتفع التدفق بسرعة كبيرة خلال الدرجات الأولى من الفتح، وتتعرض المقاعد لتدفق عالي السرعة، وقد تفقد حلقة التحكم استقرارها. أما الصمام الكُروي للخنق فهو صمام تحكم صُمم مع مراعاة هذه المشكلات منذ البداية.

تحمل الكرات المستخدمة في الخنق شقًا على شكل V ذا مقطع مُشكَّل بدقة. فمع دوران الكرة تتسع مساحة التدفق تدريجيًا انطلاقًا من فتحة صغيرة، فيتغير التدفق بصورة متناسبة ويمكن التنبؤ بها مع زاوية الفتح. كما تساعد الوصلات المُخدَّدة بين العمود والكرة وبين العمود والمشغل على نقل التغيرات الصغيرة جدًا في إشارة التحكم إلى الكرة دون فقد.

يمكن استخدام هذه الصمامات في الخنق المستمر وفي خدمة الفتح والإغلاق الآلية على حد سواء، مع طيف واسع من المشغلات الدوّارة والمشغلات اليدوية. وهذا يتيح لمنصة الصمام نفسها أن تخدم نقاط التحكم ونقاط العزل في المنشأة، ويقلل من تنوع قطع الغيار المطلوب الاحتفاظ بها في المخزون.

كيف يتحقق الخنق بالصمام الكُروي؟

الخنق سلسلة تتحول فيها إشارة التحكم إلى موضع للصمام، ثم يتحول موضع الصمام إلى تدفق. وكل حلقة في هذه السلسلة تؤثر في جودة التحكم.

1.    القياس وقرار التحكم: يقيس مرسل التدفق أو الضغط أو المستوى أو درجة الحرارة متغير العملية، وتُصدر وحدة التحكم إشارة لموضع الصمام وفقًا لنقطة الضبط.

2.    تحديد الموضع: تحوّل وحدة التحكم الرقمية في الصمام أو محدد الموضع الإشارة إلى ضغط هواء للمشغل، وتتحقق من موضع الكرة عبر التغذية الراجعة.

3.    نقل الحركة دون خلوص: يدير المشغل الكرة عبر العمود المُخدَّد. وتقلل الوصلات المُخدَّدة وذراع المشغل المُثبَّت بالتطويق من الحركة الضائعة، فتصل تغيرات الإشارة الصغيرة إلى الكرة.

4.    تدفق مُشكَّل الخاصية: يُنشئ الشق على شكل V مساحة تدفق تتسع تدريجيًا مع الفتح، وتوفر الخاصية متساوية النسبة المعدلة تحكمًا دقيقًا لا سيما عند الفتحات الصغيرة.

لماذا تهم خاصية التدفق

تحدد خاصية الصمام العلاقة بين فتحة الكرة ومعامل التدفق. وتساعد الخصائص من النوع متساوي النسبة على جعل الخاصية المُركَّبة أقرب إلى الخطية عندما تتضمن المنظومة فواقد في الضغط، وتسهّل على الحلقة الاستجابة بصورة متشابهة عند الأحمال المختلفة. وتُسمى النسبة بين أقصى معامل تدفق وأدنى معامل تدفق قابل للاستخدام مدى التحكم (Rangeability)، وهي تبيّن مدى اتساع نطاق التدفق الذي يستطيع الصمام التحكم فيه.

التكهف والضوضاء أثناء الخنق

أثناء الخنق يتركز فرق الضغط في الممر الضيق بين الكرة ومانع التسرب. وقد يؤدي ذلك في السوائل إلى التكهف، وفي الغازات إلى ضوضاء ديناميكية هوائية. ويقلل المخمّد الدوّار من هذه التأثيرات في خدمتي السوائل والغازات؛ ويمكن استخدام تجهيزة داخلية مضادة للتكهف في السوائل ذات التكهف الشديد، وتجهيزة مخمدة للضوضاء في الغاز والبخار. وعند تركيب المخمّد لا يعود الشق على شكل V نقطةً للتآكل الناتج عن السرعة العالية.

الخصائص التي تحدد أداء الخنق

·         شق V مُشكَّل المقطع: يمنح التشكيل الدقيق للشق خاصية تدفق متساوية النسبة معدلة.

·         وصلة عمود مُخدَّدة: يحافظ عمود الإدارة المُخدَّد وذراع المشغل المُثبَّت بالتطويق على الحركة الضائعة عند حدها الأدنى.

·         تصميم مانع تسرب متوازن الضغط: تتيح الأجزاء المشغولة بدقة وموانع التسرب المتوازنة الضغط حركة سلسة ودقيقة للكرة.

·         خيار الشق الصغير: كرة بشق صغير في صمامات 1 in للتدفقات المنخفضة جدًا، مع متغيرات للشق ذات سعة أقل وأعلى.

·         اتجاه عمل قابل للعكس في الموقع: عند استخدام مشغل دوّار بغشاء أو بمكبس، يمكن تحويل اتجاه العمل في الموقع بين الإغلاق بالدفع للأسفل والفتح بالدفع للأسفل.

·         تجهيزات داخلية للخدمة الشاقة: مخمّد دوّار وتجهيزات مضادة للتكهف ومخمدة للضوضاء لمعالجة التكهف والضوضاء الناتجين عن الخنق.

·         مانع تسرب ماسح: لأن مانع التسرب يمسح سطح الكرة باستمرار، لا تتكوّن ترسبات أثناء الخنق.

المواصفات الفنية

القيم أدناه خاصة بصمامات التحكم الكُروية بشق V المستخدمة في خدمة الخنق.

تُحدَّد معاملات التدفق ونسبة معامل التدفق ومستويات الضوضاء حسب المقاس والتجهيزة الداخلية من بيانات منفصلة.

المزايا الرئيسية

·         حلقة تحكم مستقرة: تقلل الكرة المُشكَّلة الخاصية والحركة الضائعة المنخفضة من التذبذب ومن تقلبات العملية.

·         خنق وفتح وإغلاق في صمام واحد: يمكن استخدام الصمام نفسه للتحكم المستمر وللعزل الآلي.

·         دقة عند التدفق المنخفض: يصبح التحكم ممكنًا عند التدفقات الصغيرة بفضل الكرة ذات الشق الصغير.

·         سعة الصمامات الدوّارة: يوفر مسار التدفق المستقيم سعة عالية بالنسبة لمقاس الخط.

·         ملاءمة للخدمات الصعبة: إمكانية الاستخدام في الخنق عند فرق ضغط مرتفع مع تجهيزات التكهف والضوضاء.

مجالات التطبيق

تُستخدم الصمامات الكُروية للخنق عنصرَ تحكم نهائيًا في حلقات التدفق والضغط والمستوى ودرجة الحرارة في الصناعات التحويلية.

سوائل العمليات

التحكم في تدفق ومستوى السوائل النظيفة والمتسخة؛ مع تجهيزة مضادة للتكهف في الخطوط المعرضة لخطر التكهف.

البخار والغاز

التحكم في الضغط والتدفق في خطوط البخار والغاز؛ مع تجهيزة مخمدة للضوضاء في النقاط الحساسة للضوضاء.

الملاط

خنق الملاط الليفي دون انسداد.

الجرعات منخفضة التدفق

تحكم دقيق في التدفقات المنخفضة جدًا باستخدام الكرة ذات الشق الصغير.

معايير الاختيار لخدمة الخنق

في خدمة الخنق ينبغي اختيار الصمام بوصفه جزءًا من حلقة التحكم؛ فالصمامات المختارة وفق مقاس الخط وحده تكون عادةً أكبر من اللازم وتعمل عند فتحات صغيرة.

متطلبات التحكم

·         التدفق الأدنى والعادي والأقصى

·         فتحة الكرة المستهدفة عند التدفق العادي

·         مدى التحكم المطلوب

·         السرعة والدقة المتوقعتان من الحلقة

ظروف العملية

·         فرق الضغط وخطر التكهف / الضوضاء

·         محتوى المواد الصلبة والألياف

·         مانع تسرب ملائم لدرجة حرارة العملية

·         احتمال حدوث تدفق عكسي

التشغيل وتحديد الموضع

·         نوع المشغل وسعة العزم

·         وضع الأمان عند العطل

·         الحاجة إلى وحدة تحكم رقمية في الصمام وإلى التشخيص

·         الحاجة إلى مشغل يدوي

المعايير

المعايير الرئيسية المطبقة على صمامات التحكم الكُروية للخنق:

يجب تأكيد المعايير المطبقة لكل سلسلة صمامات.

نهج TLY Enerji في حلقة التحكم

تنشأ كثير من مشكلات أداء الخنق لا من الصمام نفسه، بل من اختيار مقاس أكبر من اللازم، أو خاصية تدفق غير ملائمة، أو عدم توافق بين المشغل ووحدة التحكم. لذلك تتناول TLY Enerji اختيار الصمام الكُروي للخنق على مستوى حلقة التحكم بأكملها.

عند تحديد المقاس استنادًا إلى بيانات العملية، تُقيَّم الفتحة عند التدفق العادي ومدى التحكم وخطر التكهف والضوضاء معًا. وعلى أساس هذا التحليل يُختار المشغل ووحدة التحكم الرقمية في الصمام، والتجهيزة الداخلية للخدمة الشاقة عند الحاجة. وإذا ظهر تذبذب أو عدم استقرار في الحلقات القائمة، يُراجَع مقاس الصمام وخاصيته وتُعَد مقترحات للتحسين. كما تُدرج في خطة المشروع أعمال الدعم اللازمة أثناء التشغيل التجريبي للتحقق من التغذية الراجعة للموضع ومن استجابة الحلقة معًا.

·         تحديد المقاس على مستوى الحلقة

·         اختيار خاصية التدفق والتجهيزة الداخلية

·         اختيار المشغل ووحدة التحكم الرقمية في الصمام

·         مراجعة أداء الحلقات القائمة

·         تنسيق الدعم أثناء التشغيل التجريبي

الأسئلة الشائعة

هل يمكن استخدام صمام كُروي قياسي للخنق؟

عند استخدام الصمامات الكُروية القياسية المخصصة للفتح والإغلاق في مواضع وسيطة، يرتفع التدفق بسرعة كبيرة في الدرجات الأولى من الفتح، وتتعرض المقاعد لتدفق عالي السرعة قد يؤدي إلى تآكلها سريعًا. لذلك يُفضَّل في الخنق المستمر اختيار صمامات كُروية مخصصة للتحكم ذات كرة مُشكَّلة الخاصية وحركة ضائعة منخفضة.

ما هي الحركة الضائعة ولماذا تهم؟

الحركة الضائعة هي الخلوص والمرونة اللذان يسمحان للمشغل بالتحرك دون أن يتغير موضع الكرة. وكلما زادت الحركة الضائعة، لم تعد التغيرات الصغيرة في إشارة التحكم تصل إلى الصمام، وقد تتذبذب الحلقة. وتقلل وصلات العمود المُخدَّدة وأذرع المشغل المُثبَّتة بالتطويق هذا الخلوص وتحسّن دقة التحكم.

ما خاصية التدفق المستخدمة في الصمامات الكُروية للخنق؟

تستخدم الكرات المُشكَّلة بشق V خاصية متساوية النسبة معدلة. ومع هذه الخاصية يزداد التدفق ببطء عند الفتحات الصغيرة وبصورة أسرع عند الفتحات الأكبر. وعند النظر إليها مع فواقد الضغط في المنظومة، تساعد على جعل الخاصية المُركَّبة أكثر توازنًا.

هل يمكن التحكم في التدفقات المنخفضة جدًا بصمام كُروي؟

في صمامات 1 in يتيح خيار الكرة ذات الشق الصغير تحكمًا دقيقًا في التدفقات المنخفضة جدًا. وتتوفر كرات من الفولاذ المقاوم للصدأ المطلي بالكروم وسبيكة الكوبالت المصمتة والسيراميك، ويقتصر استخدام النسخة السيراميكية على 93 °C. ويمكن أيضًا تقييم متغيرات للشق ذات سعة أقل وأعلى لكل مشروع.

ماذا يجب فعله إذا حدث تكهف أثناء الخنق؟

يُقيَّم أولًا خطر التكهف استنادًا إلى فرق الضغط وخصائص السائل. فإذا وُجد خطر، يمكن استخدام مخمّد دوّار، أو تجهيزة مضادة للتكهف في حالات التكهف الشديد؛ ويمكن لهذه التجهيزة أن تبلغ Kc قدره 1.0 في الظروف القصوى. ولكي تعمل بفاعلية، يجب تركيب الصمام بحيث يدخل التدفق في الاتجاه الأمامي.

هل يمكن استخدام الصمام نفسه للخنق وللفتح والإغلاق؟

نعم. يمكن استخدام صمامات التحكم الكُروية بشق V في الخنق عالي الأداء وفي خدمة الفتح والإغلاق مع مشغلات دوّارة ومشغلات يدوية متنوعة. وفي خدمة الفتح والإغلاق ينبغي تقييم فئة الإحكام المطلوبة على نحو منفصل بالتوازي مع اختيار مانع التسرب.