هل تعرف المعرفة الأساسية بصمامات التحكم؟

صمامات التحكم، المعروفة أيضا بالصمامات المنظمة، هي أجهزة تحكم تستخدم في مجال التحكم في العمليات الصناعية للأتمتة. يمكنها التعديل تلقائيا بناء على إشارات التحكم من نظام الأتمتة لتغيير معايير العملية مثل معدل التدفق، الضغط، درجة الحرارة، ومستوى السائل.

تتكون صمامات التحكم من ثلاثة أجزاء رئيسية: جسم الصمام، المشغل، والملحقات.

جسم الصمام هو الهيكل الأساسي لصمام التحكم، مصمم مع التركيز على التحكم في التدفق. المشغل مسؤول عن تحريك قلب الصمام لتغيير منطقة التدفق، بينما توفر الملحقات وظائف وأداء إضافيين.

يمكن تصنيف صمامات التحكم بناء على خصائص الشوط إلى أنواع خطية ودورا، وبناء على الوظائف والخصائص إلى أنواع خطية، ومتساوية النسب المئوية، والقطع القطعي.

الأنواع الخطية: صمام مقعد واحد، صمام مقعدين، صمام كمي، صمام زاوية، صمام ثلاثي الاتجاهات، وصمام الحجاب الحاجز؛
أنواع الدوارة:صمام الفراشة، صمام الكرة، صمام دوار غريب الأطوار، وصمام تحكم فائق الخفة بكامل الميزات.
تشغيل القيادة:الأنواع الهوائية، الكهربائية، والهيدروليكية؛
نموذج التحكم:تنظيم وإيقاف وتنظيم أنواع الإغلاق؛
خصائص التدفق:خطي، أو بنسبة متساوية، أو قطع مكافئة، أو فتح سريع.

وهي مناسبة لوسائط مختلفة، بما في ذلك الهواء، والماء، والبخار، والوسائط التآكلية، والطين، والزيت.

الفتح الجوي والإغلاق الجوي، العمل المباشر والعكسي
يشير الفتحان الهوائي والإغلاق الهوائي لصمام التحكم إلى آلية الصمام بأكملها. مع زيادة ضغط الهواء على الحجاب الحاجز، يفتح الصمام تدريجيا لفتح الهواء ويغلق عند إغلاق الهواء. عندما لا توجد إشارة، يغلق صمام الهواء المفتوح، ويكون صمام إغلاق الهواء مفتوحا بالكامل.

يشير التأثير المباشر والعكسي لصمام التحكم إلى مشغل صمام التحكم في الحجاب الحاجز الهوائي. عندما يدخل الهواء إلى الجزء العلوي من الحجاب الحاجز، يتحرك الساق للأسفل، وهو عمل مباشر. عندما يدخل الهواء إلى الجزء السفلي، يتحرك الساق للأعلى، وهو عمل عكسي.

التدفق المفتوح والتدفق المغلق مرتبطان بالوسط. عندما يتدفق الوسط في اتجاه فتح الصمام، يسمى ذلك النوع المفتوح بالتدفق.

وعلى العكس، عندما يتدفق نحو إغلاق الصمام، يسمى هذا النوع من نوع إغلاق التدفق.

I. أشكال إجراءات المشغلات
(1) الفعل المباشر والعكسي للمشغل الهوائي. عندما يزداد ضغط الهواء الداخل في المشغل الهوائي، يتحرك الساق للأسفل، وهو عمل مباشر؛ وعلى العكس، عندما يزداد ضغط الهواء الداخل، يتحرك الساق للأعلى، وهو عمل عكسي (انظر الشكل 9-16).

(2) التركيب المباشر والعكسي لآلية التنظيم. لنواة الصمام شكلان: التركيب المباشر والعكسي. عندما تتحرك نواة الصمام للأسفل وتنخفض مساحة التدفق بين قلب الصمام والمقعد، يسمى ذلك صمام التثبيت المباشر؛ وعلى العكس، عندما تزداد مساحة التدفق مع تحرك قلب الصمام للأسفل، يسمى ذلك صمام التثبيت العكسي. بالنسبة للصمامات ذات التوجيه المزدوج التوجيه المباشر، طالما أن ساق الصمام متصل بالطرف السفلي من قلب الصمام، يصبح صمام التثبيت العكسي. بالنسبة للصمامات ذات القطر الاسمي Dg < 25mm, they are generally single-guided, so only direct mounting valves are available.

(3) أشكال عمل المشغل. للمشغلات الهوائية شكلان: فتح الهواء وإغلاق الهواء الهوائي. عندما يزداد ضغط الإشارة، يفتح الصمام، ويسمى ذلك الفتح بالهواء؛ وعلى العكس، عندما يزداد ضغط الإشارة، يغلق الصمام، ويسمى إغلاق الهواء. نظرا لأن المشغل له تأثيرات مباشرة وعكسية، فإن صمام التحكم (ذو قلب صمام موجه مزدوج) له أيضا تأثيرات مباشرة وعكسية، لذا فإن فتح الهواء أو إغلاق الهواء للمشغل الهوائي يتكون من خلال هذا التركيبة، كما هو موضح في الشكل 9-16.

بالنسبة لصمامات التحكم ذات القطر الصغير، يتم عادة تغيير إشارة الخرج عن طريق تغيير الحركة المباشرة والعكسية للمحرك لتحقيق الفتح الهوائي أو الإغلاق بالهواء؛ أما بالنسبة لصمامات التحكم ذات القطر الكبير، فعادة ما يتم تغيير الحركة المباشرة والعكسية لصمام التحكم لتحقيق فتح الهواء أو إغلاق الهواء.

II. المدافع
يستخدم الموضع مع مشغل الحجاب الحاجز الهوائي.

1) التأثير الإيجابي لموقع الصمام: عندما تزداد إشارة الإدخال، يزداد ضغط الخرج إلى الحجاب الحاجز؛

2) عكس عمل موضع الصمام: عندما تزداد إشارة الإدخال، ينخفض الضغط الخارج إلى الحجاب الحاجز؛

تعمل مشغلات الفعل الإيجابي والموضعيات معا لتحقيق وظيفة مشغلات الفعل الإيجابي؛

تعمل مشغلات الفعل الإيجابي ومواقعات الفعل العكسي معا لتحقيق وظيفة مشغلات العمل العكسي؛

تعمل مشغلات الفعل العكسي ومواقعات الفعل الإيجابي معا لتحقيق وظيفة مشغلات العمل العكسي؛

تعمل مشغلات الفعل العكسي ومواقعات الفعل العكسي معا لتحقيق وظيفة مشغلات الفعل الإيجابي؛

ثالثا. صمام التحكم FC (فتح هواء أو إغلاق فشل) أو FO (إغلاق هواء أو فتح فشل)
يؤخذ اختيار الفتح-الهواء والإغلاق الهوائي من منظور سلامة العملية. عند قطع مصدر الهواء، ما إذا كان الصمام أكثر أمانا في الوضع المغلق أو المفتوح. على سبيل المثال، في التحكم في الاحتراق في فرن التدفئة، يتم تركيب صمام التحكم على خط أنابيب غاز الوقود للتحكم في إمداد الوقود بناء على درجة حرارة الفرن أو درجة حرارة المادة المسخنة عند مخرج فرن التدفئة. في هذا الوقت، يكون من الأكثر أمانا اختيار صمام يفتح بالهواء.

صمام التحكم المفتوح بالهواء يعني أن الصمام مغلق تماما عندما لا يوجد هواء، ويفتح الصمام عندما يكون هناك هواء. عندما لا توجد إشارة، يكون الصمام مغلقا، ويفتح الصمام عند وجود إشارة إدخال. علاوة على ذلك، كلما كانت الإشارة أكبر، زادت فتحة الصمام. عندما تكون الإشارة في أقصى حدها، يكون الصمام مفتوحا بالكامل.

النوع المفتوح بالهواء (الهواء إلى الفتح) يعني أنه عندما يزداد ضغط الهواء على الحجاب الحاجز، يتحرك الصمام في اتجاه زيادة الفتح، وعندما يصل إلى حد ضغط الهواء الداخل، يكون الصمام مفتوحا بالكامل. وعلى العكس، عندما ينخفض ضغط الهواء، يكون الصمام مفتوحا بالكامل.

يتحرك في اتجاه الإغلاق، وعندما لا يكون هناك هواء مدخل، يكون الصمام مغلقا بالكامل. لذلك، يسمى صمام الهواء المفتوح أحيانا بفشل الإغلاق (FC).

يتحرك نوع إغلاق الهواء (الهواء إلى الإغلاق) في الاتجاه المعاكس لنوع الهواء المفتوح. عندما يزداد ضغط الهواء، يتحرك الصمام في اتجاه الإغلاق؛ عندما ينخفض ضغط الهواء أو يختفي، يتحرك الصمام في اتجاه الفتح أو يفتح بالكامل. لذلك، يسمى أحيانا فشل-مفتوح (FO). أثناء الاستخدام، مواقع الفشل الشائعة هي (FO, FC, FL)، حيث تعني FO أن الصمام يفشل في الفتح أو الإغلاق بسبب فشل مصدر الهواء.

بالنسبة لمواقع فشل الصمامات الهوائية، يتم تقسيمها بشكل رئيسي إلى عدة حالات:
1) تحت تأثير التشابك لجهاز الصمام الهوائي، يجب أن يكون موضع الصمام في الحالات التالية:

FC-عندما يفقد مصدر الهواء، يكون الصمام في وضع مغلق؛

FO-عندما يفقد مصدر الهواء، يكون الصمام في وضع مفتوح؛

FL-عندما يفقد مصدر الهواء، يكون الصمام في وضع مؤقت ويبقى؛

FLC-عندما يفقد مصدر الهواء، يحافظ الصمام على موقعه لكنه يميل إلى الإغلاق، ويكون الصمام في وضع الإغلاق (حيث يتم استنزاف الغاز في الأسطوانة)؛

FLO- عندما يفقد مصدر الهواء، يحافظ الصمام على موقعه لكنه يميل إلى الانفتاح، ويكون الصمام في وضع الفتح (حيث يتم استنفاد الغاز في الأسطوانة).

2) تحت تأثير التشابك لجهاز الصمام المنظم أو الإغلاق، يجب أن يكون موضع الصمام في الحالات التالية:

FC-عندما يفقد مصدر الهواء أو يفقد صمام الملف الكهربائي الطاقة، يكون الصمام في وضع الإغلاق؛

FO-عندما يفقد مصدر الهواء أو يفقد صمام الملف الكهربائي الطاقة، يكون الصمام في وضع الفتح؛

AFL/EFC-

1) عندما يفقد مصدر الهواء ولا يفقد صمام الملف اللولبي الطاقة، يحافظ الصمام على موقعه؛

2) بغض النظر عما إذا كان مصدر الهواء قد فقد أو فقد صمام الملف اللولبي الطاقة، يكون الصمام في وضع مغلق؛

AFL/EFO-

1) عندما يفقد مصدر الهواء ولا يفقد صمام الملف اللولبي الطاقة، يحافظ الصمام على موقعه؛

2) بغض النظر عما إذا كان مصدر الهواء قد فقد أو فقد صمام الملف اللولبي الطاقة، فإن الصمام في وضع الفتح.

تحقق الصمامات الهوائية وظائف قطع الصمامات، والاتصال، والتنظيم من خلال إشارات الإخراج، مع سرعات فتح وإغلاق سريعة نسبيا. غالبا ما تستخدم لإغلاق سريع بوضعين، ويمكن أيضا استخدامها لتنظيم التدفق. من خلال مطابقة ملحقات مختلفة، يمكن تحقيق طرق تحكم متنوعة.

تزيد صمامات التحكم المفتوحة بالهواء من مساحة التدفق مع زيادة ضغط الإشارة؛ بينما تقلل صمامات إغلاق الهواء من مساحة التدفق مع زيادة ضغط الإشارة.

اختيار نوع صمام التحكم
هناك العديد من أنواع هياكل صمامات التحكم، وتشمل الأنواع الشائعة الاستخدام مثل مقعد واحد مستقيم عبر الجسم، مقعدين مستقيمين، زاوية، حجاب حاجز، تدفق صغير، ثلاثي الاتجاهات، دوار غريب، فراشة، كم، وكرة.

عند اتخاذ قرارات محددة، يمكن أخذ الاعتبارات التالية:

(1) شكل وبنية قلب الصمام
تركز بشكل أساسي على عوامل مثل خصائص التدفق المختارة والقوى غير المتوازنة.

(2) مقاومة التآكل
عندما يكون وسط السائل عبارة عن تعليق يحتوي على جزيئات كاشطة عالية التركيز، يجب أن تكون المادة الداخلية للصمام صلبة.

(3) مقاومة التآكل
نظرا للطبيعة التآكلية للوسط، من الأفضل اختيار صمام ببنية بسيطة.

(4) درجة حرارة وضغط متوسطين
عندما تكون درجة الحرارة والضغط المتوسطين مرتفعين وتتذبذبان بشكل كبير، يجب اختيار مادة قلب الصمام والمقعد مع تغيرات طفيفة في درجة الحرارة والضغط.

(5) منع الوميض والتجويف
يحدث الوميض والتجويف فقط في الوسائط السائلة. في عمليات الإنتاج الفعلية، يمكن أن يسبب الوميض والتجويف اهتزازات وضوضاء، مما يقلل من عمر خدمة الصمام، لذا عند اختيار الصمام، من الضروري منع الصمام من توليد الوميض والتجويف.

اختيار مشغل صمام التحكم
لضمان التشغيل الطبيعي لصمام التحكم، يجب على المشغل المختار توليد قوة إخراج كافية لضمان إغلاق عالي وفتح الصمام.

بالنسبة للمشغلات الهوائية والهيدروليكية والكهربائية ذات التأثير المزدوج، لا توجد عادة نوابض إعادة ضبط. مقدار القوة لا يرتبط باتجاه تشغيلها. لذلك، يكمن مفتاح اختيار المحرك في تحديد أقصى قوة خرج وعزم دوران المحرك. بالنسبة للمشغلات الهوائية أحادية المفعول (أحادية المفعول الهوائية)، ترتبط قوة الخرج بفتحة الصمام، كما أن القوة التي تظهر على صمام التحكم تؤثر أيضا على خصائص الحركة، لذا من الضروري تحقيق توازن قوة ضمن كامل نطاق فتح صمام التحكم.

تحديد نوع المشغلة
بعد تحديد قوة المحرك الخارجة، اختر المشغل المقابل وفقا لمتطلبات بيئة العملية. عندما تكون هناك متطلبات مقاومة للانفجار في الموقع، يجب استخدام المشغلات الهوائية. من منظور توفير الطاقة، يجب استخدام المشغلات الكهربائية قدر الإمكان. إذا كانت هناك حاجة إلى دقة تحكم عالية، يمكن اختيار المشغلات الهيدروليكية، مثل التحكم في سرعة الآلات الشفافة في محطات الطاقة، والتحكم في درجة حرارة المفاعلات الحفازة في المصافي، وغيرها.

اختيار وضع عمل صمام التحكم
وضع الفعل في صمام التحكم ينطبق فقط عند اختيار مشغل هوائي. يتكون وضع الحركة من دمج الحركات الموجبة والعكسية للمحرك والصمام. هناك أربعة أشكال تركيبية، وهي موجب-إيجابي (نوع إغلاق هوائي)، موجب-عكسي (نوع هواء-مفتوح)، عكسي موجب (نوع هوائي-مفتوح)، وعكس-عكسي (نوع الإغلاق الهوائي)، والتي تشكل نوعين من أوضاع عمل صمام التحكم، الفتح الهوائي والإغلاق الهوائي.

عند اختيار وضع الحركة لصمام التحكم، اعتبر بشكل رئيسي ثلاثة جوانب:
أ) سلامة إنتاج العمليات؛
ب) خصائص الوسط؛
ج) ضمان جودة المنتج مع أقل ضرر اقتصادي.