المشاكل والحلول الشائعة لفمامات التحكم

بالنسبة للصمام ذي المقعد الواحد، عندما يكون الوسط في تكوين التدفق إلى الفتح، يكون الصمام مستقرًا؛ ومع ذلك، في تكوين التدفق إلى الإغلاق، تتعرض استقرارية الصمام للخطر. تحتوي الصمامات ذات المقعد المزدوج على قابسين: يعمل القابس السفلي في تكوين التدفق إلى الإغلاق، بينما يعمل القابس العلوي في تكوين التدفق إلى الفتح. عند الفتحات الصغيرة، يميل القابس الذي يتدفق إلى الإغلاق إلى إحداث تذبذبات في الصمام، ولهذا السبب لا يكون المقعد العلوي مناسبًا لعمليات الفتح الصغيرة.

تتمثل ميزة الصمام ذي المقعد المزدوج في هيكل القوة المتوازن، مما يسمح بضغط تفاضلي كبير. ومع ذلك، فإن الجانب السلبي هو أن سطحي الإحكام لا يمكنهما التلامس في وقت واحد، مما يؤدي إلى تسرب كبير. إذا تم استخدامه قسراً كصمام إغلاق، فسيكون غير فعال. حتى مع التعديلات (مثل صمامات الأكمام ذات الإحكام المزدوج)، فإنه يظل غير مناسب.

يتحرك القابس الموجود في الصمام الخطي عموديًا للتضييق، بينما يتدفق الوسط داخل وخارج أفقيًا. مسار التدفق داخل جسم الصمام معقد (على شكل "S" مقلوب)، مما يخلق مناطق ميتة حيث يمكن أن تتراكم رواسب الوسط، مما يؤدي في النهاية إلى الانسداد. في المقابل، تضيق الصمامات الدوارة في اتجاه أفقي، مما يسمح للوسط بالتدفق داخل وخارج أفقيًا، مما يمكن أن يزيل الشوائب بسهولة. مسار التدفق الأبسط والمناطق الأقل لتراكم الرواسب تجعل الصمامات الدوارة أفضل في منع الانسداد.

يعتمد التصميم على مبدأ ميكانيكي بسيط: الاحتكاك المنزلق أكبر من الاحتكاك المتدحرج. في صمامات التحكم الخطية، يتحرك الساق لأعلى ولأسفل. إذا تم إحكام الحشو قليلاً، فإنه يمسك بالساق بإحكام، مما يتسبب في رد فعل عنيف كبير. لتقليل رد الفعل العنيف، تم تصميم الساق ليكون رفيعًا جدًا، وتُستخدم مواد منخفضة الاحتكاك مثل PTFE للحشو. ومع ذلك، هذا يعني أيضًا أن الساق أكثر عرضة للانحناء وأن الحشو له عمر أقصر. لحل هذه المشكلة، يتم استخدام سيقان الصمامات الدوارة، والتي تكون أكثر سمكًا بمرتين إلى 3 مرات من سيقان الصمامات الخطية. تُستخدم مواد طويلة الأمد مثل الأسبستوس للحشو، مما يوفر صلابة أفضل وعمرًا أطول للحشو مع احتكاك أقل ورد فعل عنيف ضئيل.

الضغط التفاضلي الأعلى للإغلاق في الصمامات الدوارة يرجع إلى القوة الصغيرة الناتجة عن الوسط على قابس الصمام أو القرص، مما يقلل من عزم الدوران على العمود الدوار. وبالتالي، يمكن للصمامات الدوارة تحمل ضغوط تفاضلية أعلى.

تحتوي المياه المحلاة على تركيزات منخفضة من الأحماض أو القلويات التي يمكن أن تتسبب في تآكل المطاط، مما يتسبب في الانتفاخ والشيخوخة وتقليل القوة. تُظهر كل من صمامات الفراشة المبطنة وصمامات الحجاب الحاجز أداءً ضعيفًا بسبب حساسية المطاط للتآكل. على الرغم من تحسين صمامات الحجاب الحاجز المبطنة بمواد مقاومة للتآكل، مثل بطانات الفلور، إلا أن الحجاب الحاجز لا يزال يميل إلى التشقق تحت الانحناء المتكرر، مما يقلل من عمر الصمام. حاليًا، تُستخدم صمامات الكرة الخاصة بمعالجة المياه، والتي يمكن أن تدوم من 5 إلى 8 سنوات.

تم اعتبار صمامات الأكمام، التي تم تقديمها في الستينيات واستخدامها على نطاق واسع في السبعينيات، كبدائل محتملة للصمامات ذات المقعد الواحد والمزدوج. ومع ذلك، تستمر الصمامات ذات المقعد الواحد والمزدوج والأكمام في التعايش. على الرغم من أن صمامات الأكمام توفر تحسينات في التضييق والاستقرار والصيانة، إلا أنها تشترك في خصائص الوزن والانسداد والتسرب المماثلة مع الصمامات ذات المقعد الواحد والمزدوج، وبالتالي فشلت في استبدالها بالكامل.

تتطلب صمامات الإغلاق الحد الأدنى من التسرب، وعلى الرغم من أن الإحكام الناعم يوفر أداء إغلاق جيدًا، إلا أنه ليس متينًا وأقل موثوقية. يوفر الإحكام الصلب، كما هو الحال في صمامات التحكم خفيفة الوزن متعددة الأغراض مع أسطح إحكام محمية من سبائك مقاومة للاهتراء، موثوقية أعلى وتسربًا أقل، مما يجعلها أكثر ملاءمة لتطبيقات الإغلاق.

بالمقارنة مع الحسابات، يعتبر اختيار الصمام أكثر أهمية وتعقيدًا لأن الحسابات تتضمن فقط صيغًا بسيطة، بينما يعتمد الاختيار على دقة معلمات العملية. يتطلب الاختيار مراعاة عوامل مختلفة، ويمكن أن تؤدي الأخطاء إلى اختيار غير صحيح، مما يؤدي إلى إهدار الموارد والأداء دون المستوى الأمثل، بما في ذلك المشكلات المتعلقة بالموثوقية والعمر الافتراضي والجودة التشغيلية.

بالنسبة للصمامات الهوائية، يمكن لمشغلات المكبس أن تستخدم بشكل كامل ضغط إمداد الهواء، مما يؤدي إلى حجم أكثر إحكاما وقوة دفع أعلى مقارنة بمشغلات الحجاب الحاجز. تعتبر حلقات O في مشغلات المكبس أيضًا أكثر موثوقية من الحجاب الحاجز، مما يؤدي إلى زيادة شعبيتها.