أنواع أجهزة تشغيل الصمامات وخصائصها (صمامات بيرد)

Thread Content

جهاز تشغيل الصمامات هو جهاز يُستخدم لتشغيل الصمامات والربط بها. يمكن تشغيل هذا الجهاز بواسطة مصادر طاقة يدوية، أو كهربائية، أو هوائية، أو هيدروليكية، أو مزيج من هذه الأنواع. ويمكن التحكم في حركته من خلال مقدار المسافة التي يقطعها، أو عزم الدوران، أو قوة الدفع الخطي. يجب أن يتم اختيار جهاز تشغيل الصمام على أساس فهم كامل لأنواع أجهزة تشغيل الصمامات وأدائها، ويعتمد ذلك على نوع الصمام، ومواصفات تشغيل الجهاز، وموقع الصمام في الخط أو الجهاز. في الوقت الحالي، يوجد في بلادنا معياران رئيسيان لتوصيل أجهزة تشغيل الصمامات، وهما GB/T 12222 “توصيل أجهزة تشغيل الصمامات ذات الدوران المتعدد”، وGB/T 12223 “توصيل أجهزة تشغيل الصمامات ذات الدوران الجزئي”. ويتوافق كلا المعيارين مع معايير ISO 5210 وISO 5211 على التوالي. ينطبق «وصلة جهاز تشغيل الصمامات ذات الدوران المتعدد» بشكل أساسي على مقاييس الوصل بين أجهزة التشغيل والصمامات المستخدمة في الصمامات العادمة، وصمامات الإغلاق، وصمامات التحكم في التدفق، وصمامات الحجاب الحاجز. ينطبق «وصل أجهزة تشغيل الصمامات ذات الدوران الجزئي» بشكل أساسي على معايير الوصل بين أجهزة التشغيل المستخدمة في الصمامات الكروية والصمامات البالونية وصمامات العزل، وبين الصمامات نفسها. يمكن تقسيم أجهزة تشغيل الصمامات حسب طريقة حركتها إلى نوعين: الحركة الخطية والحركة الزاوية. جهاز القيادة ذو المسار المستقيم، أي جهاز قيادة الصمامات ذو الدوران المتعدد، يُستخدم بشكل رئيسي في أنواع مختلفة من صمامات القطع وصمامات التحكم في التدفق وغيرها ； جهاز القيادة ذو الزاوية المحدودة هو جهاز قيادة دوراني يدور فقط بزاوية 90 درجة، وهو مناسب بشكل أساسي لأنواع مختلفة من صمامات الكرة وصمامات الفراشة وغيرها. يمكن تصنيف أجهزة تشغيل الصمامات حسب نوع المصدر الطاقي إلى أنواع مختلفة، مثل: الأنواع اليدوية (التي تعمل بواسطة مقبض أو عجلة يدوية، أو بواسطة رافعات ذات نابض)، والأنواع الكهربائية (التي تعمل بواسطة محركات كهرومغناطيسية أو محركات كهربائية)، والأنواع الهوائية (التي تعمل بواسطة أغشية أو أسطوانات هوائية أو مراوح هوائية أو محركات هوائية، أو بواسطة مزيج من الأغشية والتروس)، والأنواع الهيدروليكية (التي تعمل بواسطة أسطوانات هيدروليكية أو محركات هيدروليكية)، بالإضافة إلى الأنواع المرتبطة بالطاقة الكهربائية والهوائية معًا. من بين أنواع أجهزة تشغيل الصمامات المختلفة، تحتل الأجهزة الكهربائية المكانة الرئيسية، وتُستخدم بشكل أساسي في الصمامات ذات الدائرة المغلقة. تُستخدم الأجهزة الهوائية على نطاق واسع في المناطق التي تتطلب مقاومة للانفجارات، حيث تُستخدم الأجهزة الهوائية من النوع الرقيق بشكل أساسي في صمامات التحكم. تُستخدم الأجهزة الهيدروليكية على نطاق واسع في صمامات القطع الطارئة التلقائية في خطوط النقل الطويلة وصمامات تفريغ الغاز عند فوهات الآبار. عجلات التحكم اليدوية، تُركب في معظم الأحيان على صمامات الإغلاق وصمامات القطع ذات الضغط المنخفض والمتوسط ； أما المقبض فيُستخدم في صمامات الإغلاق عالية الضغط وفائقة الضغط، وصمامات الكرة، والصمامات الدوارة وغيرها من أنواع الصمامات. جهاز التشغيل المترابط بين الغاز والسائل، يُستخدم غالبًا في خطوط نقل الغاز في الأماكن البرية التي لا تتوفر فيها مصادر طاقة، حيث يكون مصدر الطاقة هو الغاز الموجود داخل الأنابيب. أولاً: الأجهزة اليدوية للصمامات. تُستخدم الصمامات التي يتم تشغيلها يدويًا بشكل شائع جدًا في الأنابيب في مختلف ظروف التشغيل. أحدهما يتم تشغيله مباشرة بواسطة عجلة يدوية أو مقبض، والآخر يتم تشغيله بواسطة عجلة يدوية عبر ناقل الحركة. ١) عجلة يدوية أو مقبض. عادةً، عندما تكون عزوم الفتح والإغلاق صغيرة، يمكن لشخص واحد أو في أقصى الحالات شخصين ذوي القوة البدنية الطبيعية فتح وإغلاق الصمامات. عادةً، يتم استخدام الحديد المطاوع أو الحديد الدكتيلي أو الفولاذ الكربوني في صناعة عجلات التحكم أو المقابض، كما يتم استخدام سبائك الألومنيوم أو البلاستيك أحيانًا. 2) عجلة يدوية اصطدامية. في الصمامات ذات الضغط العالي، يتم استخدام عجلات تشغيل من نوع الاصطدام لزيادة عزم الدوران أثناء التشغيل. بما أن هناك فجوة مناسبة بين عجلة التشغيل وصامولة قضيب الصمام، فإن عجلة التشغيل يمكنها أن تدور بحرية بزاوية معينة بمفردها. وعند فتح أو إغلاق الصمام، يمكن تدوير العجلة بقوة، مما يولد قوة تصادمية على صامولة قضيب الصمام؛ وهذه القوة التصادمية **تتجاوز قوة عجلات التشغيل العادية، مما يزيد من عزم الفتح والإغلاق. ٣) جهاز تشغيل يدوي بنقل حركة بواسطة التروس. عندما يتطلب تشغيل الصمام بواسطة شخص واحد قوة كبيرة، يتم عادةً استخدام نظام التروس أو التروس الحلزونية لتقليل القوة المطلوبة لفتحه وإغلاقه. يوجد في أنظمة نقل الحركة بالتروس تروس مستقيمة وتروس مخروطية. عادةً ما يكون نسبة نقل الحركة بالتروس 1:3، ويُستخدم ذلك بشكل كبير في الصمامات المغلقة وصمامات التحكم. يوجد نوعان من نقل الحركة بواسطة التروس: نقل الحركة بتروس مفتوحة من الدرجة الأولى، ونقل الحركة بتروس مغلقة من الدرجة الثانية، وفي الوقت الحالي يُستخدم نقل الحركة بتروس مغلقة من الدرجة الثانية بشكل أكبر. مزايا وعيوب الأجهزة اليدوية طريقة التشغيل المزايا تركيب من الأعلى بآلية نقل بواسطة قضيب ملولب أ. البنية البسيطة ب. التكلفة المنخفضة العيوب أ. موقع التركيب مرتفع، مما يصعب التشغيل ب. يتطلب مساحة في الأعلى تركيب جانبي بآلية توصيل قضبانية أ. سهولة تنفيذ الحركة أ. يؤدي إلى توليد إجهادات عالية على الدعامة عند حدوث اهتزاز؛ ب. عرضة للتآكل تركيب آلية نقل بالدودة والترس على الدعامة أ. محكم الإغلاق ومزيت بالكامل ب. يزيد من ارتفاع جهاز القيادة عند الاستخدام اليدوي للإغلاق الطارئ، يجب أخذ الوقت اللازم لدوران عجلة اليد بعدد الدورات الكلي في الاعتبار التشغيل اليدوي المنفرد التعديل يدويًا، والتكلفة رخيصة نظرًا لأن الاهتزازات (مقبض العجلة) غالبًا ما تتلف مكونات الصمام أو تتسبب في كسر الدعامة المصنوعة من الحديد الزهر ثانيًا، أجهزة تشغيل الصمامات الكهربائية تنقسم أجهزة تشغيل الصمامات الكهربائية حسب طريقة الخرج إلى نوع ذي دورات متعددة (نوع Z، الشكل 1) ونوع ذي دورات جزئية (نوع Q، الشكل 2). يُستخدم النوع الأول في صمامات القضبان القابلة للرفع والخفض، مثل صمامات البوابة، وصمامات الإغلاق، وصمامات التحكم في التدفق، وصمامات الحجاب الحاجز، وغيرها ； يُستخدم النوع الأخير في الصمامات الكروية، وصمامات الغلق، وصمامات الفراشة، وغيرها من الصمامات التي تفتح وتغلق ضمن نطاق 90 درجة. مزايا وعيوب الأجهزة الكهربائية للصمامات
المزايا:
أ. قابلية استخدام عالية، ولا يتأثر بدرجة حرارة البيئة.
ب. نطاق عزم الدوران الكبير.
ج. سهولة التحكم، مما يساعد في أتمتة عمليات النظام.
د. إمكانية تصغير حجم الجهاز.
هـ. وجود خاصية القفل الذاتي للآلية.
و. سهولة التركيب والصيانة.

العيوب:
أ. التركيب المعقد.
ب. كفاءة ميكانيكية منخفضة، حيث تكون عادةً بين 25 إلى 60%.
ج. لا يمكن أن يكون سرعة الدوران مرتفعة جداً أو منخفضة جداً.
د. يتأثر بسهولة بتغيرات جهد الطاقة وترددها.

ثالثاً: الأجهزة الهوائية للصمامات
تُستخدم الأجهزة الهوائية للصمامات بشكل واسع في الأماكن التي تتطلب مقاومة للانفجارات. ووفقاً لخصائص تركيب هذه الأجهزة، يمكن تقسيمها إلى ثلاثة أنواع: الأجهزة الهوائية ذات الغشاء، والأجهزة الهوائية ذات الأسطوانات، والأجهزة الهوائية المتحركة. بالإضافة إلى ذلك، هناك أيضاً الأجهزة الهوائية التي تعمل بواسطة المحركات الهوائية. الأجهزة الهوائية النموذجية وأنظمة المسارات الهوائية. مزايا هيكل الجهاز الهوائي ذو الأسطوانة الواحدة:
أ. بنية بسيطة.
ب. من السهل الحصول على مصدر الهواء.
ج. يمكن الحصول على سرعة تشغيل وإيقاف عالية.
د. يمكن تركيب محركات لتعديل سرعة التشغيل والإيقاف حسب الحاجة.
هـ. الغاز قابل للضغط، مما يسمح بإغلاق الصمام بشكل مرن.

عيوبه:
أ. مقارنة بالأجهزة الهيدروليكية، فإن بنيته أكبر، ولا يناسب الصمامات ذات القطر الكبير والضغط العالي. ب. نظرًا لقابلية الغازات للضغط، فإن السرعة لا تكون موحدة بسهولة.
رابعًا: الأجهزة الهيدروليكية للصمامات
تتكون الأجهزة الهيدروليكية للصمامات من ثلاثة أجزاء رئيسية: مصدر الطاقة، وآلية التحكم، وآلية التنفيذ. وظيفة مصدر الطاقة هي تحويل الطاقة الفعالة للمحركات الكهربائية أو الهوائية إلى طاقة حركية يمكن استخدامها في نقل السوائل. يتكون جزء التحكم من صمامات التحكم، مثل صمامات التحكم في الضغط وصمامات التحكم في التدفق وصمامات التحكم في الاتجاه بالإضافة إلى نظام التحكم الكهربائي. هناك نوعان من الآليات التنفيذية؛ أحدهما هو الآلية التنفيذية الأسطوانية، التي تحقق حركة خطية ذهابًا وإيابًا ； النوع الآخر هو مشغل المحرك الزيتي، الذي يحقق الحركة الدورانية. مزايا وعيوب الأجهزة الهيدروليكية
المزايا:
أ. التركيب البسيط والمدمج، وحجمه الصغير.
ب. قوة الخرج كبيرة، والنقل مستقر وموثوق به.
ج. من السهل الحصول على سرعات منخفضة أو عالية، كما أن تنظيم السرعة سهل.
د. يمكن التحكم فيه عن بُعد بشكل آلي.
هـ. تحسين الكفاءة بسبب لزوجة زيت الهيدروليك، بالإضافة إلى خصائص التشحيم الذاتي ومقاومة التآكل.

العيوب:
أ. تغير لزوجة الزيت نتيجة تغير درجة حرارته.
ب. سهولة تسرب الزيت من المكونات والأنابيب الهيدروليكية.
ج. صعوبة تركيب الأنابيب والصيانة.
د. غير مناسب لإجراء عمليات حسابية مختلفة على الإشارات.

خامساً: أجهزة القيادة المتزامنة
يمكن دمج أجهزة التشغيل الهيدروليكية للصمامات مع الأجهزة الكهربائية أو الهوائية لتكوين أنظمة تشغيل كهربائية-هيدروليكية أو هوائية-هيدروليكية. الشكل 9 يُظهر صمام القطع الطارئ المتصل بين الغاز والسائل في نظام تنظيم قطع الأنابيب. مزايا وعيوب أجهزة التشغيل الكهروهيدروليكية
المزايا:
أ. قوة خرج كبيرة
ب. سرعة في فتح وإغلاق الصمامات
العيوب:
أ. سعره مرتفع
ب. تركيبه معقد

مزايا وعيوب أجهزة التشغيل الهوائية-الهيدروليكية
المزايا:
أ. تركيبه مدمج، ونقل الحركة فيه سلس، ويمكن الحصول على عزم دوران خرج كبير
ب. يمكن اختيار مصدر الطاقة الأكثر اقتصادية وملاءمة حسب ظروف الاستخدام الميداني
ج. يمكن ضبط العزم الأقصى للخرج بدقة من خلال صمام التفريغ ذو الضغط الثابت
د. تنظيم السرعة فيه سهل، ونطاق التعديل واسع، وهو تنظيم سرعة متصل
هـ. يستطيع تلبية متطلبات التحكم الآلي بأشكال مختلفة
و. يمكن تزويده بمخزن طاقة في أنظمة تشغيل الصمامات
العيوب:
أ. سعره مرتفع
ب. تركيبه معقد وموثوقيته منخفضة