كشف عن اختيار صمام التحكم في الضغط المقاوم للتآكل الناتج عن الرذاذ

Thread Content

تم تعديل هذا المنشور آخر مرة بواسطة yinkuilin6868 في تاريخ 2015-11-23 الساعة 08:37. عادةً، ما يُطلق على الصمامات التي تكون قيمة PN فيها ≥16 ميجا باسكال اسم الصمامات عالية الضغط. المشكلة الرئيسية في استخدام صمامات الضغط العالي هي مسألة العمر الافتراضي. تستطيع الصمامات ذات الهيكل العادي العمل تحت ظروف فرق الضغط العالي لمدة شهر إلى شهرين فقط. ولحل مشكلة قصر عمر الصمامات عالية الضغط، بذلت الشركات المحلية والدولية جهودًا كبيرة، حيث قامت بالكثير من الأبحاث في مجال المواد والهيكل، مما أدى إلى ظهور أنواع مختلفة من الصمامات، ومن أبرزها صمامات الضغط العالي متعددة المراحل، وصمامات الضغط العالي من النوع المتاهي، وصمامات الضغط العالي ذات الغلاف الواحد. الهدف من ذلك هو واحد فقط، وهو تحسين عمر الصمامات عالية الضغط، من خلال تقليل الأضرار التي تسببها الظواهر الفيزيائية مثل التآكل الناتج عن الفراغات الهوائية، والتآكل الناتج عن التيارات المائية، والتبخر. 　　أولاً، أسباب قصر عمر الصمامات
هناك سببان رئيسيان يؤديان إلى قصر عمر الصمامات ذات الضغط العالي: التآكل الناتج عن الفقاعات الهوائية، والتآكل الناتج عن التيارات المائية. 　　التبخر الانفجاري والتآكل الناتج عن البخار: إذا كان الفرق في الضغط على الصمام (P1-P2) أكبر من أقصى فرق ضغط تشبع للمادة (△Pmax)، فإن ذلك سيؤدي إلى حدوث تبخر انفجاري، ومن ثم يحدث تآكل ناتج عن البخار، مما يتسبب في تدمير داخل الصمام والأنابيب المجاورة له. تكون سرعة التدفق في الوسط عند أصغر فتحة تضييق له هي الأعلى. يصاحب زيادة معدل التدفق (أو الطاقة الحركية) انخفاض في الضغط (أو الطاقة الكامنة). عندما يكون الضغط أقل من ضغط البخار المشبع للوسط، تتكون فقاعات داخل الوسط. مع استمرار انخفاض الضغط عند فتحة التحكم في التدفق، ستتكون فقاعات بكميات كبيرة. في هذه المرحلة، لا يوجد فرق جوهري بين عملية التبخير وظاهرة التآكل الناتج عن البخار، لكن من المؤكد أن ذلك قد يؤدي إلى تلف بنية الصمامات. 　　التبخر السريع، التآكل: إذا ظل الضغط أقل من ضغط البخار المشبع للمادة بعد مرورها عبر فتحة التخفيض. ستبقى الفقاعات داخل تيار السائل بعد فتحة التنظيم، ونسمي ذلك عملية التبخر السريع. يسبب التبخر تآكلًا شديدًا في جزء الصمام، ومن سمات ذلك أن السطح المتأثر بالتآكل يكون ذا مظهر ناعم ومصقول. الأماكن التي يحدث فيها تلف ناتج عن الغسيل هي عادةً الأماكن ذات سرعة التيار الأعلى، وغالبًا ما تكون على خط التلامس بين جزء الصمام وقاعدته أو بالقرب منه. وبشكل خاص في الحالات التي يكون فيها الفتحة صغيرة، وفجوة التخفيف ضيقة، وسرعة التدفق عالية، فإن التآكل يكون أشد خطورة. لذلك، يجب تجنب تشغيل صمامات الضغط العالي بدرجة فتح منخفضة قدر الإمكان. حتى أفضل الصمامات، إذا ظلت تعمل بدرجة فتح منخفضة لفترة طويلة، فإن عمرها الافتراضي سيقل بشكل كبير. لتجنب العمل بفتحات صغيرة، يكمن المفتاح في الحسابات واختيار المواصفات، وهو أمر يجب على مكاتب التصميم والمستخدمين إيلاؤه اهتمامًا كبيرًا. 　　النموذج النموذجي لتلف الغليان الانفجاري – التآكل البخاري الشكلي: من ناحية أخرى، إذا عاد ضغط المادة إلى مستوى أعلى من ضغط البخار المشبع بعد مرورها عبر فتحة التضييق، فإن الفقاعات تنفجر أو تنفجر من الداخل، مما يؤدي إلى حدوث التآكل البخاري. تنفجر فقاعات البخار مطلقةً طاقة، وتُصدر صوتًا يشبه صوت تدفق الحصى عبر الصمام. إذا تفجرت الفقاعات بالقرب من السطح الصلب داخل الصمام، فإن الطاقة المنبعثة ستمزق المادة تدريجيًا، مما يترك ثقوبًا على شكل خلية نحل. قد يمتد تأثير التآكل الناتج عن الفراغات الهوائية إلى الأنابيب المجاورة في الجزء السفلي من النظام. من الواضح أنه، من حيث معامل التعافي من الضغط، فإن الصمامات ذات التعافي العالي أكثر عرضة لظاهرة التآكل الناتج عن البخار، وذلك لأن الضغط خلف فتحة التحكم في تدفق السائل يميل إلى الارتفاع إلى مستوى أعلى من ضغط البخار المشبع للسائل. 　　الشكل النموذجي لتلف الغسيل البخاري – العلاقة بين التبخر والغسيل البخاري والتآكل: عند العمل بنسبة فتحة صغيرة، يكون معدل تدفق السائل أسرع والضغط أقل، كما يزداد محتوى الفقاعات في السائل. لذلك، يكون تلف الغسيل البخاري أكثر حدة في هذه الحالة، ويصبح التآكل المشكلة الرئيسية. عند العمل بفتحة كبيرة، يكون التناقض الرئيسي هو تلف النظام الناتج عن ظاهرة التآكل الناتجة عن ارتفاع ضغط النظام فوق الضغط المشبع. لذلك، يجب على المستخدمين تجنب العمل بفتحة صغيرة عند استخدام صمامات الفرق الضغطي العالي، ويجب أن تحتوي صمامات الضغط العالي التي يصنعها المصنعون على تدابير فعالة لمنع ظاهرة التآكل الناتج عن البخار، وإلا فإن الصمام سيتلف بسرعة بسبب هذه الظاهرة. 　　ثانيًا: صمام عالي الضغط مقاوم لظاهرة التآكل الناتج عن الفراغات الهوائية. أما أكثر أنواع صمامات الضغط استخدامًا حاليًا، فهي من الناحية الهيكلية تنقسم إلى صمامات عالية الضغط متعددة المراحل، وصمامات عالية الضغط من النوع المتعرج، بالإضافة إلى صمامات عالية الضغط ذات الغلاف الواحد. 　　من حيث الاستخدام، لكل منها مزاياه، لكن الهياكل الداخلية ذات المراحل المتعددة والهياكل على شكل متاهة معقدة نسبيًا، كما أن توفير قطع الغيار واستبدالها أمر صعب، مما يجعل استخدامها غير مريح. استجابةً لهذه الحالات، طورت شركة هوالين صمامًا عالي الضغط صغير الحجم من نوع مقاوم للتآكل الناتج عن الرجوع، بسعة تشغيلية واحدة. إن قطع الغيار الخاصة بهذا المنتج بسيطة، مما يسهل عملية الاستبدال والصيانة، ويحل بشكل فعّال المشاكل المذكورة أعلاه. في عام 1992، حصل هذا المنتج على **براءة اختراع (رقم البراءة: ZL92 2 20633.3). يستخدم هذا الصمام عالي الضغط المضاد للتآكل تركيبة تقليل التدفق من ثلاث مراحل، وهي: “لوحة الثقوب + صمام ذو مقعد واحد + صمام الغلاف”. ● المرحلة الأولى لتقليل التدفق – يتم ذلك عن طريق تصغير قطر الأنبوب، وهو ما يعادل تأثير لوحة الثقوب في تقليل التدفق، ويشكل حوالي 10% من إجمالي انخفاض الضغط. 　　●التخفيض الثانوي للضغط – يتعلق بتركيبة الصمام ذو المقعد الواحد، وهو يشكل حوالي 30% من إجمالي انخفاض الضغط. 　　●ثلاث عمليات تقليل الضغط – بنية الأسطوانة المستخدمة في تقليل الضغط، وتشكل حوالي 60% من إجمالي انخفاض الضغط. 　　صمام المقاومة العالية ضد التآكل الناتج عن الضغط الهوائي، والذي يتكون من هيكل تخفيض الضغط ثلاثي المراحل “لوحة الثقوب + صمام واحد + صمام الغلاف”， يقوم بتقسيم انخفاض الضغط الناتج عن مرور السائل عبر الصمام إلى عدة قيم أصغر لانخفاض الضغط. ويضمن كل قيمة من هذه القيم أن الضغط في أقل نقطة على سطح التخفيف يكون أعلى من ضغط البخار المشبع، مما يساعد في تجنب أو تقليل تأثير الانفجار البخاري على الصمام. كما أن استخدام عنصر تحكم في التدفق ذو البنية المزودة بفتحات صغيرة للرش، بدلاً من الطريقة التقليدية المكونة من “المحمل الإرشادي + مقعد الصمام”， يمكنه حل مشكلة تساقط المحمل الإرشادي بشكل نهائي. وفي الوقت نفسه، يمكن لبنية التحكم في التدفق هذه أن تقلل من التأثير التدميري المحلي لتيار الماء على مقعد الصمام، مما يقلل من الضوضاء الناتجة عن عملية التحكم في التدفق. نظرًا لأن طريقة الرش عبر الثقوب الصغيرة تتحمل معظم انخفاض الضغط الناتج عن التحكم في التدفق (حوالي 60%)، فإن ذلك يسمح بنقل تأثيرات التآكل الناتج عن التيارات الغازية من مكان وجود الصمام إلى الثقوب الصغيرة، مما يحمي سطح الختم ويزيد من عمر الصمام، ويمكن أن يصل ذلك إلى 2–3 أضعاف عمر الصمامات ذات الفروق الضغطية العالية العادية. 　　ثالثًا: تدابير مكافحة التآكل الناتج عن الرذاذ المائي
(1) لم يكن استخدام المواد المركبة الصلبة في الماضي خيارًا جيدًا، بل يجب استخدام مواد ذات قدرة أفضل على مقاومة التآكل الناتج عن الرذاذ المائي والتآكل الناتج عن الاصطدامات، وذلك بفضل خصائصها المتعلقة بالصلابة والمتانة. 　　(2) في سبعينيات القرن الماضي، كان يتم استخدام تقنية وضع صفيحة ثقوب خلف الصمام لتقليل الضغط على الصمام نفسه، وباستخدام هذه الفكرة، يمكن إيجاد مقاومة داخل الصمام لتحقيق تأثير جيد في خفض الضغط. 　　(3) منع العمل بفتحة صغيرة، وتقليل سرعة السائل المُستخدم في الغسل. 　　(4) اختيار طريقة تدفق السائل التي تستخدم صمامات بحجم صغير قدر الإمكان، مثل الصمامات الزاوية ذات الحركة المباشرة، من أجل تقليل تأثير ارتطام الجسيمات. 　　(5) يمكن أن يتسبب التيار المتعرج في تآكل شديد موضعي، ويجب استخدام طرق لتفريق التيارات للتغلب على ذلك. 　　(6) يتم استخدام هيكل تقليل الضغط متعدد المراحل، وذلك لتقسيم انخفاض الضغط الناتج عن المرشح إلى عدة انخفاضات أصغر، وبالتالي زيادة عمر المرشح. 　　(7) زيادة قطر قضيب الصمام لتحسين صلابته ومنع حدوث كسر فيه. 　　(8) عند استخدام أنابيب ذات قطر كبير وفروق ضغط عالية، يجب استخدام آليات تشغيل من نوع المكبس القوي. 　　رابعاً: ملاحظات الاستخدام
(1) من المهم جداً تجنب العمل بفتحة صغيرة، فالعمل بهذه الطريقة يقلل من عمر الجهاز بشكل كبير. عند مواجهة مثل هذه الحالات أثناء اختيار الصمام، يجب تقليل قيمة DN أو dg؛
(2) بالنسبة للصمامات ذات القطر الكبير، يجب حساب قوى عدم التوازن بدقة، واختيار الآلية المناسبة ونطاق الزنبركات بعناية، لمنع عدم إغلاق الصمام بشكل كامل؛
(3) بالنسبة للصمامات ذات القطر الصغير والفروق الضغطية الكبيرة، يجب توفير أجزاء لتنظيم التدفق، حتى يمكن استبدالها في الوقت المناسب عند الحاجة؛
(4) في عام 1995، أبلغت وزارة الكيماويات عن حادثة في أحد مصانع الكيماويات، حيث تسبب كسر جزء الصمام في إغلاق الصمام تلقائيًا، مما أدى إلى ارتفاع الضغط وانفجار المعدات، وتسبب ذلك في خسائر بشرية فادحة. لذلك، ومن منطلق الأولوية للسلامة، يجب اختيار النوع الذي يتم فيه التدفق من الأسفل إلى الخارج.