عوامل التأثير على العمل الآمن لصمامات التنظيم والحلول المقترحة

Thread Content

عوامل التأثير على العمل الآمن لصمامات التحكم والحلول المقترحة في أنظمة التحكم الكيميائية ذات المستوى العالي من الأتمتة، تعتبر صمامات التحكم جهازًا تنفيذيًا نهائيًا في أنظمة التحكم الآلي، حيث تستقبل إشارات التحكم لتحقيق تنظيم عمليات الإنتاج الكيميائي. إن دقة حركتها ترتبط مباشرة بجودة نظام التحكم. ووفقًا للإحصائيات الميدانية، فإن حوالي 70% من الأعطال تنتج عن صمامات التنظيم. لذلك، يتم في الصيانة اليومية تلخيص وتحليل العوامل التي تؤثر على الأداء الآمن لصمامات التنظيم والإجراءات اللازمة لمواجهتها. 1. الانسداد: من المشاكل الشائعة التي تواجه صمامات التحكم انسدادها، وغالبًا ما يحدث ذلك في الأنظمة التي تم تشغيلها حديثًا أو في المراحل الأولى بعد الصيانة الكبرى. ويرجع ذلك إلى تراكم الرماد الناتج عن اللحام والصدأ داخل الأنابيب عند فتحات التحكم والأجزاء الموجهة، مما يؤدي إلى انسداد مسار تدفق المادة. كما قد يحدث الانسداد أيضًا بسبب شد الضواغط بشكل مفرط أثناء صيانة الصمام، مما يزيد من قوة الاحتكاك، ويؤدي إلى عدم استجابة الصمام للإشارات الضعيفة بينما يستجيب بشكل مفرط للإشارات القوية. معالجة الأعطال: يمكن فتح وإغلاق الخطوط الفرعية أو صمامات التحكم بسرعة، مما يسمح للشوائب بالتدفق بعيدًا عبر الخطوط الفرعية أو صمامات التحكم. الطريقة الأخرى هي استخدام ملقط للإمساك بعمود الصمام، وتحت ضغط إشارة خارجي، يتم تدوير عمود الصمام في الاتجاهين لكي يتمكن جزء الصمام من المرور عبر المكان المسدود. إذا لم ينجح ذلك، فزد من ضغط مصدر الهواء وارفع قوة الدفع، وكرر الحركة لأعلى ولأسفل عدة مرات، وسيتم حل المشكلة. إذا لم يتم اتخاذ أي إجراء، فسيكون من الضروري تفكيكه. 2. التسرب 2.1 تسرب داخل الصمام، طول قضيب الصمام غير مناسب. في الصمامات التي تعمل بالهواء، إذا كان طول قضيب الصمام طويلاً جداً، فإن المسافة بين قضيب الصمام والجزء السفلي منه لا تكون كافية، مما يؤدي إلى وجود فجوة بين جزء الصمام والقاعدة المخصصة له، وبالتالي لا يمكنهما الاتصال بشكل كامل، مما يسبب عدم إغلاق الصمام بشكل صحيح ويؤدي إلى التسرب. كما أن قضيب صمام الإغلاق قصير جدًا، مما يؤدي إلى وجود فجوة بين جزء الصمام والقاعدة، وبالتالي لا يحدث تلامس كافٍ، مما يسبب عدم إغلاق الصمام بشكل صحيح وحدوث تسرب داخلي. الحل: يجب تقصير (أو إطالة) قضيب صمام التنظيم لجعل طول الصمام مناسبًا، بحيث لا يحدث تسرب داخلي. 2.2 تسرب المواد الحشوية: بعد وضع المواد الحشوية داخل جهاز الحشو، يتم تطبيق ضغط محوري عليها باستخدام الغطاء الخاص. بسبب مرونة المواد المستخدمة في التعبئة، فإن ذلك يؤدي إلى توليد قوى شعاعية، ويحدث اتصال وثيق بين هذه المواد وقضيب الصمام، لكن هذا الاتصال ليس متساويًا تمامًا. بعض الأجزاء تكون في اتصال خفيف، وبعضها الآخر في اتصال وثيق، بل إن بعض الأجزاء لا يكون هناك اتصال بينها على الإطلاق. أثناء استخدام صمام التحكم، يحدث حركة نسبية بين قضيب الصمام والمواد المستخدمة في الإغلاق، وتُسمى هذه الحركة بالحركة المحورية. أثناء الاستخدام، وتحت تأثير درجات الحرارة المرتفعة والضغوط العالية والسوائل ذات القدرة العالية على النفاذ، يكون مكان حشوة صمام التنظيم أيضًا من الأماكن التي تحدث فيها تسريبات بشكل كبير. السبب الرئيسي لتسرب المواد المستخدمة في الحشو هو التسرب عند الواجهات، وبالنسبة لمواد الحشو المستخدمة في صناعة النسيج، قد يحدث أيضًا تسرب (حيث يتسرب المائع تحت الضغط من خلال الفجوات الصغيرة بين ألياف المادة المستخدمة في الحشو). يحدث تسرب عند الواجهة بين قضيب الصمام والمواد المستخدمة في الإغلاق بسبب تناقص ضغط الاتصال تدريجيًا، بالإضافة إلى تقادم هذه المواد نفسها، وفي هذه الحالة يتسرب المائع تحت الضغط عبر الفجوة بين المواد المستخدمة في الإغلاق وقضيب الصمام. الحل: من أجل تسهيل وضع المواد الحشوية، يتم إعطاء زاوية مائلة في الجزء العلوي من جسم الحشو، كما يتم وضع حلقة واقية معدنية ذات فجوة صغيرة في الجزء السفلي منه (يجب ألا تكون سطح التلامس مع المواد الحشوية مائلاً)، وذلك لمنع دفع المواد الحشوية بفعل ضغط السائل. يجب معالجة الأسطح المعدنية للأجزاء المختلفة في صندوق التعبئة والتي تتلامس مع مواد التعبئة بدقة، من أجل تحسين نعومة السطح وتقليل تآكل مواد التعبئة. يتم اختيار الحشوة من الجرافيت المرن، نظرًا لخصائصه الممتازة مثل الختم الجيد للهواء، وانخفاض قوة الاحتكاك، وقلة التغيرات مع الاستخدام المطول، وانخفاض معدل التآكل، بالإضافة إلى سهولة الصيانة. كما أن قوة الاحتكاك لا تتغير بعد إعادة شد براغي الضغط، ولديه مقاومة جيدة للضغط والحرارة، ولا يتأثر بالمواد الكيميائية الموجودة داخل النظام، كما أنه لا يسبب تآكلًا أو تلفًا في المعادن الموجودة في تلامسه مع قضيب الصمام وتجويف الحشوة. وبهذه الطريقة، يتم حماية ختم غلاف قضيب الصمام بفعالية، مما يضمن موثوقية واستدامة ختم المواد المستخدمة في الختم. 2.3 تشوه الصمام وقاعدته مما يؤدي إلى التسرب: السبب الرئيسي لتسرب الصمام وقاعدته هو وجود عيوب في عملية تصنيع الصمام، سواء كانت عيوبًا ناتجة عن الصب أو الطرق المستخدمة في تشكيل الصمام، وهذه العيوب قد تؤدي إلى تفاقم ظاهرة التآكل. كما يمكن أن يتسبب مرور وسط التآكل وتأثير السوائل في تسرب صمام التحكم. يحدث التآكل بشكل أساسي عبر النخر أو التآكل الناتج عن الضغط الهوائي. عندما يمر المادة المسببة للتآكل عبر صمام التحكم، فإن ذلك يؤدي إلى تآكل مكونات الصمام ومواد القاعدة، كما أن الضغط الناتج يجعل شكل هذه المكونات بيضاويًا أو بأشكال أخرى. ومع مرور الوقت، يصبح من المستحيل أن تتناسب هذه المكونات مع بعضها البعض، مما يؤدي إلى وجود فجوات وعدم إغلاق الصمام بشكل كامل، وبالتالي حدوث تسربات. الحل: المفتاح يكمن في اختيار نوعية جسم الصمام وقاعدة الصمام بعناية، بالإضافة إلى ضمان جودتهما. اختر مواد مقاومة للتآكل، وتجنب بشكل قاطع المنتجات التي تحتوي على عيوب مثل النقاط أو الحصوات. إذا لم يكن تشوه جزء الصمام وقاعدة الصمام شديدًا، فيمكن استخدام ورق الصنفرة الناعم لصقلهما، مما يزيل الآثار ويحسّن نعومة الختم، وبالتالي يعزز من أداء الختم. إذا كانت الأضرار شديدة، فيجب استبدال الصمام بآخر جديد. ٣. الاهتزاز: ينتج عن ضعف صلابة الزنبرك في صمام التحكم، مما يؤدي إلى عدم استقرار الإشارة الصادرة عن الصمام، وهو ما يسبب اهتزازات في الصمام. وهناك من يقول إن تردد اختيار الصمام يكون مساويًا لتردد النظام، أو بسبب الاهتزازات الشديدة في الأنابيب أو القاعدة، مما يؤدي إلى اهتزاز الصمام التنظيمي أيضًا. عند اختيار الصمام بشكل غير مناسب، يعمل الصمام التنظيمي عند درجة فتح منخفضة، مما يؤدي إلى تغيرات حادة في المقاومة التدفقية وسرعة التدفق والضغط. وعندما يتجاوز ذلك قدرة الصمام على التحمل، تتدهور استقراره، وفي الحالات الشديدة قد يحدث تذبذب. الحلول: نظرًا لأن أسباب حدوث الاهتزازات متعددة، فيجب تحليل كل مشكلة على حدة. بالنسبة للاهتزازات الخفيفة، يمكن زيادة المرونة للقضاء عليها. إذا تم اختيار نابض ذو صلابة عالية، فيجب استخدام هيكل مبرد بالمكبس بدلاً منه. يتم التخلص من اضطرابات الاهتزاز عن طريق زيادة الدعامات، لتقليل الاهتزازات الشديدة في الأنابيب والقواعد ； إذا كانت تردد اختيار الصمام مساويًا لتردد النظام، فيتم استبدال الصمامات ذات الهياكل المختلفة ； أما الاهتزازات الناتجة عن العمل بفتحة صغيرة، فهي ناتجة عن اختيار غير مناسب لقيمة القدرة التدفقية C؛ لذا يجب إعادة اختيار قيمة C بحيث تكون أصغر، أو استخدام نظام التحكم المتعدد المراحل أو الصمامات الفرعية للتغلب على مشكلة عمل الصمام التنظيمي بفتحة صغيرة. 4. أعطال موضعي الصمامات 4.1 الموضعيات العادية تعمل الموضعيات العادية وفقًا لمبدأ التوازن الميكانيكي للقوى، أي تقنية الحاجز الفوهي، وتوجد أنواع الأعطال التالية بشكل رئيسي: 1) نظرًا لعملها وفقًا لمبدأ التوازن الميكانيكي للقوى، فإنها تحتوي على العديد من الأجزاء المتحركة، مما يجعلها عرضة لتأثيرات درجة الحرارة والاهتزازات، مما يؤدي إلى تقلبات في صمام التحكم ； ٢) يتم استخدام تقنية الحواجز الموجودة عند فوهات الرش؛ وبما أن فتحات الفوهات صغيرة جداً، فإنها قد تُسد بسهولة بواسطة الغبار أو الهواء غير النظيف، مما يمنع الجهاز من العمل بشكل صحيح ； ٣) باستخدام مبدأ توازن القوى، يتغير معامل المرونة للزنبرك في الظروف الصعبة، مما يؤدي إلى سلوك غير خطي لصمام التحكم وبالتالي انخفاض جودة التحكم. 4.2 الموقع الذكي: يتم مقارنة القيمة المحددة للموقع الذكي مع القيمة الفعلية عبر إشارات كهربائية، وليس من خلال توازن القوى. وهذا يسمح ب التغلب على عيوب توازن القوى الخاصة بالمواقع التقليدية ； لكن عند استخدامها في حالات الإيقاف الطارئ، مثل صمامات القطع الطارئة وصمامات التفريغ الطارئة، يجب أن تظل هذه الصمامات في موضع معين، ولا يُطلب منها العمل إلا عند حدوث حالة طارئة. يمكن أن يؤدي البقاء لفترة طويلة في موضع معين إلى خروج المحول الكهربائي عن السيطرة، مما يسبب خطر عدم عمل الإشارات الضعيفة. بالإضافة إلى ذلك، أثناء العمل في الموقع، من السهل أن تتغير قيمة مقاومة مقاومات استشعار الموقع، مما يؤدي إلى عدم استجابة الإشارات الضعيفة وفتح الأجهزة بالكامل عند وصول الإشارات القوية. لذلك، من أجل ضمان موثوقية وقابلية استخدام أجهزة التحديد الذكية، يجب إجراء اختبارات متكررة عليها. ٥. الخاتمة: من خلال تحليل أسباب أعطال صمامات التنظيم واتخاذ الإجراءات والتحسينات المناسبة، يمكن **رفع معدل استخدام صمامات التنظيم، وخفض معدل أعطال الأجهزة. كما أن ذلك له دور مهم في تحسين كفاءة الإنتاج والفوائد الاقتصادية للعمليات الإنتاجية، بالإضافة إلى تقليل استهلاك الطاقة. ويمكن ذلك أيضًا تحسين جودة نظام التنظيم، مما يضمن استمرارية عمل المنشآت الإنتاجية لفترات طويلة.