ما هو صمام التحكم الهوائي؟

ملخص: كمعدات مهمة للتحكم في الأتمتة الصناعية، يتم استخدام صمام التحكم الهوائي على نطاق واسع في العديد من المجالات مثل الصناعة الكيميائية والنفط والطاقة الكهربائية والمعادن وهلم جرا.يستخدم الهواء المضغوط كمصدر طاقة، جنبا إلى جنب مع موقف الصمام الكهربائي والجهاز التشغيلي، لتحقيق التحكم الدقيق في معايير العملية مثل متوسط تدفق والضغط في الأنابيب.سوف نقدم بالتفصيل التكوين الهيكلي، مبدأ العمل، وخصائص التطبيق، حالة العيب، حل العيب وأهميتها في الإنتاج الصناعي لفائف التحكم الهوائي.

صمام التحكم الهوائي يتكون أساسا من الأجزاء التالية:

1. محرك هوائي:
   هذا هو المكون الأساسي لصمام التحكم الهوائي، المسؤول عن استقبال الإشارات من نظام التحكم (مثل PLC) وتحويلها إلى عمل ميكانيكي.عادة ما يتضمن جهاز التشغيل الهوائي الحجاب الحاجز الهوائيالمكونات المكونة من الربيع والمحرك والصمام.
2. جسم صمام التحكم:
   بما في ذلك رزمة الصمام ومقعد الصمام وجسم الصمام نفسه. الرزمة والمقعد هي المكونات الرئيسية لتحقيق تأثير التخدير،أنها تتحكم في تدفق وضغط الوسط من خلال تغيير الموقف النسبي.
3. موقف الصمام:
   تستخدم لتحسين دقة التحكم في الصمام. الموضع وفقًا لإشارة ردود فعل تحريك جذع الصمام لضمان دقة واستقرار عمل الصمام.
4. الملحقات:
   مثل صمام تخفيض الضغط للتصفية، صمام الكهربائي، جهاز التشغيل اليدوي، وما إلى ذلك، تستخدم لمساعدة التشغيل الطبيعي للنظام.

يمكن تقسيم عملية عمل صمام التحكم الهوائي إلى الخطوات التالية:

1. استقبال الإشارة وتحويلها:
   صمام التحكم الهوائي من خلال نظام التحكم (مثل PLC) لاستقبال إشارات التيار أو الإشارات التناظرية ،يتم تحويل هذه الإشارات إلى إشارات هوائية من خلال موقف الصمام الكهربائي أو المحولعلى سبيل المثال، يمكن تحويل إشارة 4-20mA الحالية الشائعة إلى إشارة هوائية 0.02-0.1MPa من خلال موقف الصمام.هذا التحويل يسمح للجهاز التشغيلي الهوائي لإجراء الإجراءات المقابلة وفقا للتغيرات في إشارة الدخول.

2. عمل جهاز التشغيل

   عندما تدخل الإشارة الهوائية إلى جهاز التشغيل الهوائي، يدفع الهواء المضغوط الغشاء إلى التوسع، والذي بدوره يدفع جهاز التشغيل والصمام،تسبب في تحريك البكرة وتغيير فتح الصمامعلى وجه التحديد:

   • عندما تزداد إشارة ضغط الهواء ، يتحرك قضيب الدفع صعوداً ، مما يدفع جذع الصمام والدوال إلى الأعلى ، ويفتح الصمام على نطاق واسع.
   • عندما تنخفض إشارة ضغط الهواء ، يتحرك عصا الدفع لأسفل ، مما يدفع جذع الصمام والدوال إلى أسفل ، ويغلق الصمام قليلاً.
3. دور موقف الصمام

   The valve positioner adjusts the action of the pneumatic actuator in real time according to the displacement feedback signal of the valve stem to ensure that the opening of the valve is consistent with the input signalعندما تكون إشارة التغذية الراجعة متوازنة مع إشارة المدخل ، يتوقف الصمام عن التحرك ، وبالتالي يضمن دقة واستقرار التنظيم.

   • جهاز تحديد المواقع ذو التأثير الإيجابي: عندما تزداد إشارة الدخول ، تزداد ضغط الهواء الخارجي إلى رأس الحجاب الحاجز ، بحيث تزداد فتحة الصمام.
   • جهاز تحديد المواقع: عندما تزداد إشارة الدخول ، ينخفض ضغط الهواء الخارجي إلى رأس الحجاب الحاجز ، بحيث ينخفض فتح الصمام.

   يجب أن يتم مطابقة اختيار جهاز التثبيت وفقًا للمتطلبات المحددة للجهاز التشغيلي وصمام التنظيم لضمان استقرار وموثوقية النظام.

4. تنظيم تدفق و ضغط الوسيط

   يتم تغيير ضغط ما قبل الصمام إلى ضغط ما بعد الصمام من خلال تأثير الاختناق للفول والمقعد. عملية ضبط محددة هي كما يلي:

   • تنظيم الضغط: يتم إدخال P2 إلى غرفة الغشاء العلوي من خلال خط الأنابيب ويعمل على القرص العلوي ، يتم توازن القوة الناتجة بقوة رد الفعل للربيع ،الذي يحدد الموقف النسبي للفول والمقعد، وبالتالي التحكم في الضغط بعد الصمام. عندما P2 يزيد، والقوة على القرص العلوي يزداد، يتغلب على قوة الربيع، يغلق البكرة، يقلل من مساحة التدفق،يزيد من مقاومة التدفق، و P2 ينخفض حتى يصل إلى القيمة المحددة.
   • تنظيم التدفق: من خلال تغيير الموقف النسبي للفول والمقعد ، يتم تنظيم منطقة تدفق الوسيط ، وبالتالي التحكم في التدفق. عندما يكون من الضروري زيادة التدفق ،يتم فتح الصمامعندما يكون من الضروري خفض التدفق، يتم إغلاق الصمام.
5. ردود الفعل والتنظيم

   في عملية ضبط كاملة، تغييرات فتح الصمام، وسوف تعطي رافعة ردود الفعل الموضع إشارة ردود الفعل في الوقت الحقيقي.يعدل الموضع وفقا لهذه إشارة ردود الفعل لضمان دقة واستقرار عمل الصمامعندما تكون إشارة التغذية الراجعة متوازنة مع إشارة المدخل، يتوقف الصمام عن التحرك ويحافظ على درجة فتح الحالية.

6. نموذج عمل جهاز التشغيل الهوائي
   • العمل الإيجابي: عندما يزداد ضغط الهواء المدخل للجهاز التشغيلي الهوائي ، يتحرك الجهاز التشغيلي لأسفل ، والذي يطلق عليه العمل الإيجابي.
   • العمل العكسي: عندما يزداد ضغط الهواء المدخل للجهاز التشغيلي الهوائي ، يتحرك قضيب الدفع صعوداً ، والذي يسمى بالعمل العكسي.
7. تحميل آلية التحكم للأمام والخلف
   • صمام تحميل إيجابي: عندما يتحرك الملف إلى أسفل ، تقل مساحة القسم العرضي للتدفق بين الملف ومقعد الصمام.
   • صمام التحميل العكسي: عندما تتحرك العجلة إلى أسفل ، تزداد مساحة القسم العرضي للدورة.
8. نموذج عمل جهاز التشغيل الهوائي
   • الهواء لفتح (هواء لفتح، أ.و.): عندما يزيد ضغط الإشارة، يفتح الصمام تدريجياً؛ عندما لا تكون هناك إشارة، يغلق الصمام.
   • الهواء إلى الإغلاق، AC: عندما يزيد ضغط الإشارة، يتم إغلاق الصمام تدريجياً؛ عندما لا تكون هناك إشارة، يكون الصمام مفتوحًا تمامًا.

صمام التحكم الهوائي له المزايا الهامة التالية ، مما يجعله يستخدم على نطاق واسع في أنظمة التحكم في الأتمتة الصناعية:

1. تحكم بسيط:
   تشغيل وصيانة صمامات التحكم الهوائي بسيطة نسبيا، دون الحاجة إلى دوائر إلكترونية معقدة، مما يقلل من معدل الفشل وتكاليف الصيانة.
2. استجابة سريعة
   بسبب سرعة الاستجابة السريعة لطاقة الهواء المضغوط،يمكن إكمال صمامات التحكم الهوائي في فترة زمنية قصيرة من استلام التعليمات إلى تنفيذ عملية العمل بأكملها، تحسين سرعة استجابة النظام.
3. آمنة من الداخل:
   صمامات التحكم الهوائية لا تعتمد على محرك الطاقة الكهربائية ، لتجنب خطر الشرارات الكهربائية ، خاصة في الأماكن القابلة للاشتعال والانفجار.
4. قابلية تكييف قوية:
   صمام التحكم الهوائي يمكن أن ينظم الغاز والبخار والسائل والوسائط الأخرى، مناسبة لظروف العمل المختلفة.
5. عمر خدمة طويل:
   هيكل صمام التحكم الهوائي مصمم بشكل معقول ، واختيار المواد ممتاز ، مع متانة عالية وموثوقية ، ويمكن أن تعمل بشكل مستقر لفترة طويلة.
6. توفير الطاقة وكفاءة عالية:
   من خلال التحكم الدقيق في تدفق الوسائط والضغط ، يمكن أن يوفر صمام التحكم الهوائي بشكل فعال الطاقة وتحسين كفاءة الإنتاج.

يتم استخدام صمامات التحكم الهوائي على نطاق واسع في الصناعات والأوقات التالية:

1. الصناعة الكيميائية:
   تستخدم لتنظيم تدفق وضغط المواد في المفاعل الكيميائي ، لضمان استقرار وسلامة ظروف التفاعل.
2. صناعة البترول:
   تستخدم في آبار النفط ومصافي النفط وأماكن أخرى لتنظيم التدفق والضغط في خط أنابيب نقل النفط والغاز ، لضمان سلامة واستقرار عملية الإنتاج.
3. صناعة الطاقة الكهربائية:
   تستخدم في نظام إمدادات المياه في المرجل ونظام تنظيم البخار في محطة توليد الطاقة الحرارية لضمان استقرار وكفاءة تشغيل المرجل.
4. صناعة المعادن:
   تستخدم في الفرن العالي والمحول وغيرها من المعدات نظام مياه التبريد، نظام تنظيم الغاز، الخ لضمان سلامة واستقرار عملية الإنتاج.
5. صناعة الأدوية:
   يتم استخدامه لجميع أنواع المواد التي تنقل وتنظم في عملية إنتاج الأدوية ، لضمان دقة ومعايير النظافة في عملية الإنتاج.

وفقًا لشكل العمل ، يتم تقسيم الصمامات الهوائية عادةً إلى غاز مفتوح وغاز مغلق. اختيار الهواء المفتوح والهواء المغلق بناءً على سلامة عملية الإنتاج من وجهة النظر ، أي:في مصدر الهواء قطع، الصمام في وضع مغلق هو أكثر أمنا أو وضع مفتوح هو أكثر أمنا.

صمام من نوع الهواء إلى مفتوح (هواء إلى مفتوح) في ضغط الهواء في رأس الحاجز يزداد ، صمام لفتح اتجاه زيادة العمل ، عندما يصل ضغط الهواء المدخل إلى الحد الأعلى ،الصمام في حالة مفتوحة بالكاملوعلى العكس، عندما ينخفض ضغط الهواء، يعمل الصمام في اتجاه الإغلاق، وعندما لا يكون هناك هواء مدخل، يتم إغلاق الصمام بالكامل.صمامات النوع المفتوحة بالهواء تسمى في بعض الأحيان فشل في الإغلاق (فشل في الإغلاق، FC).

الهواء إلى إغلاق (هواء إلى إغلاق) الصمامات تعمل في الاتجاه المعاكس للهواء إلى فتح. يزيد ضغط الهواء، والصمام لإغلاق اتجاه العمل؛ ضغط الهواء ينخفض أو لا مدخل،الصمام لفتح الاتجاه أو حالة مفتوحة بالكاملولذلك، فإنه يسمى في بعض الأحيان خطأ لفتح النمط (فشل لفتح، FO).

صمامات التحكم قد تواجه عوائق مختلفة أثناء التشغيل، وخاصة في حالة انقطاع مصدر الهواء أو الإشارة الكهربائية.صمامات التحكم عادة ما يتم تصميمها مع طرق مختلفة للتعامل مع الأخطاء:

1. FC (فشل في الإغلاق):
   الصمام يغلق تلقائيًا عند فقدان مصدر الغاز أو الإشارة الكهربائية. مناسب للتطبيقات التي تتطلب إيقافًا آمنًا في حالة وجود عطل.مثل صمامات التحكم في أنابيب غاز الوقود.
2. FO (فشل في فتح):
   يفتح الصمام تلقائيًا عند فقدان مصدر الغاز أو الإشارة الكهربائية. مناسب للتطبيقات التي تتطلب فتحًا آمنًا في حالة وجود عطل ، على سبيل المثال صمامات التهوية الطارئة.
3. FL (فشل في الوصول إلى الموقف الأخير):
   عندما يتم فقدان مصدر الهواء أو الإشارة الكهربائية ، يبقى الصمام في موقعه الحالي. مناسب للتطبيقات التي لا يتطلب فيها الاستجابة الفورية لخطأ.
4. FLC (فشل في الموقف الأخير مع اتجاه الإغلاق):
   عندما يتم فقدان مصدر الهواء أو الإشارة الكهربائية ، يحتفظ الصمام بموقعه لكنه يميل إلى الإغلاق ويغلق في النهاية. مناسب للتطبيقات التي تتطلب إغلاقًا بطيءًا في حالة وجود خطأ.
5. FLO (فشل في الوصول إلى الموقف الأخير مع الاتجاه الافتتاحي، والحفاظ على الموقف الأصلي والاتجاه لفتح):
   عند فقدان مصدر الغاز أو الإشارة الكهربائية ، يحتفظ الصمام بموقعه ولكن يميل إلى الانفتاح ، وفي النهاية يفتح.مناسبة لسيناريوهات التطبيق التي تتطلب فتح بطيء في حالة فشل.
6. AFL/EFC (فشل متقدم في الإغلاق)
   • AFL/EFC-1: فقدان إمدادات الهواء صمام الكهرباء الكهربائية لم يتم إزالة الطاقة، الصمام يحتفظ بموقعه.
   • AFL/EFC-2: بغض النظر عما إذا كان مصدر الغاز مفقودًا أم لا ، فإن صمام الكهرباء الالكترونية يتم إيقاف طاقته ، ويظل الصمام في وضع مغلق.
7. AFL/EFO (فشل متقدم في الافتتاح)
   • AFL/EFO-1: فقدان إمدادات الهواء لا يتم إزالة الطاقة من صمام الصمام الكهربائي، الصمام يحتفظ بموقعه.
   • AFL/EFO-2: يكون الصمام في وضع مفتوح بغض النظر عما إذا كان مصدر الهواء مفقودًا أم لا.

1. 1، لا يمكن أن يعمل الصمام الهوائي

   ظاهرة خطأ: لا يمكن فتح أو إغلاق الصمام الهوائي.

   تحليل السبب

   • A، ضغط غاز غير كاف أو انسداد في خط الغاز: يعتمد عمل الصمام الهوائي على ضغط غاز ثابت. إذا كان ضغط مصدر الغاز غير كاف أو كان هناك انسداد في خط الغاز،سوف يؤدي إلى الصمام لا يمكن أن يكون العمل الطبيعي.
   • ب، فشل صمام الكهربائي: الصمام الكهربائي هو جزء مهم من نظام التحكم في الصمام النيوماتيكي.سوف يؤثر مباشرة على عمل الصمام الهوائي.
   • ج، فشل جهاز التشغيل: المكبس أو الأسطوانة داخل جهاز التشغيل عالقة أو ظاهرة تسرب داخلي، وسوف يؤدي أيضا إلى صمام هوائي لا يمكن أن تعمل بشكل صحيح.
   • D، الشوائب أو انسدادات داخل جسم الصمام: قد تكون هناك شوائب أو انسدادات في جسم الصمام، مما يؤثر على مسار التدفق، مما يؤدي إلى أن الصمام لا يمكن فتح أو إغلاق بشكل طبيعي.

   طرق القضاء

   • A. تحقق مما إذا كان ضغط مصدر الغاز وخط الغاز طبيعي، إذا كان هناك أي مشكلة، وإصلاحه في الوقت المناسب. تأكد من أن ضغط مصدر الهواء يلبي متطلبات التصميم،تنظيف أو استبدال الأجزاء المسدودة في دائرة الهواء.
   • ب. استبدال صمام الجهاز الكهربائي أو تنظيف الملف. تحقق بانتظام من حالة عمل صمام الجهاز الكهربائي ، والاكتشاف في الوقت المناسب ومعالجة الأخطاء.
   • ج، تحقق من جهاز التشغيل، مثل المكبس، الأسطوانة، وما إلى ذلك للحصول على تلف أو تسرب داخلي، وإذا كان أي أجزاء تالفة، واستبدالها في الوقت المناسب.تلطين بانتظام الأجزاء المتحركة للمحرك لتقليل التآكل.
   • D، تنظيف الجزء الداخلي من جسم الصمام لضمان أن مسار التدفق سلسانتبه للحفاظ على نظافة الوسيط لتجنب الشوائب في جسم الصمام.
2. 2صمام هوائي يعمل ببطء

   ظاهرة خطأ: سرعة فتح أو إغلاق صمام هوائي بطيئة.

   تحليل السبب

   • A. الضغط غير الكافي لمصدر الغاز أو انسداد خط الغاز: الضغط غير الكافي لمصدر الغاز أو انسداد خط الغاز سيؤدي إلى بطء عمل الصمام الهوائي.
   • ب. الاحتكاك المفرط داخل جهاز التشغيل: الاحتكاك المفرط بين المكبس وجدار الأسطوانة داخل جهاز التشغيل ، أو شيخوخة الأختام ، قد يؤدي إلى بطء عمل الصمام الهوائي.
   • ج. الشوائب أو انسدادات داخل جسم الصمام: قد تكون هناك شوائب أو انسدادات داخل جسم الصمام، مما يؤثر على مسار التدفق السلس، مما يؤدي إلى بطء عمل الصمام الهوائي.

   طرق القضاء

   • A. تحقق مما إذا كان ضغط مصدر الهواء ودورة الهواء طبيعية، إذا كان هناك أي مشكلة، وإصلاحها في الوقت المناسب. تأكد من أن ضغط مصدر الهواء يلبي متطلبات التصميم،تنظيف أو استبدال الأجزاء المسدودة في دائرة الهواء.
   • ب- تزيين جهاز التشغيل واستبدال الأجزاء التي ترتدي بشكل سيء. تزيين أجزاء جهاز التشغيل المتحركة بانتظام لتقليل الاحتكاك.
   • ج. تنظيف الجزء الداخلي من جسم الصمام لضمان أن مسار التدفق سلس. في عملية التثبيت والاستخدام،انتبه إلى الحفاظ على نظافة الوسط لتجنب الشوائب في جسم الصمام.
3. 3تسرب الصمام الهوائي

   ظاهرة الفشل: الصمام الهوائي في الحالة المغلقة لا يزال لديه تسرب وسائل الإعلام.

   تحليل السبب

   • A، تلف الختم أو الشيخوخة: الختم (مثل حلقة O، غسيل) التلف أو الشيخوخة، قد يؤدي إلى صمام هوائي في الحالة المغلقة لا تزال لديها تسرب وسائط.
   • ب، اتصالات جسم الصمام فضفاضة أو سوء الختم: الاتصالات جسم الصمام فضفاضة أو سوء الختم قد يؤدي أيضا إلى الصمامات الهوائية في الحالة المغلقة لا تزال لديها تسرب الوسائط.
   • ج: تسرب داخل الجهاز التشغيلي: تسرب الأسطوانة أو المكبس داخل الجهاز التشغيلي سيؤثر على أداء الختم للصمام الهوائي.

   طرق القضاء

   • أ - استبدال الأختام المتضررة أو القديمة. التحقق بانتظام من حالة الأختام، والاكتشاف في الوقت المناسب والمعالجة للمشكلة.
   • ب. تشديد اتصالات جسم الصمام لضمان الختم الجيد. أثناء التثبيت، اتبع إجراءات التشغيل بدقة لضمان أداء الختم للاتصالات.
   • ج، تحقق من داخل جهاز التشغيل، إذا كان هناك أي إصلاح تسرب أو استبدال الأجزاء في الوقت المناسب. تحقق بانتظام من أداء الختم من جهاز التشغيل للعثور على ومعالجة مشاكل التسرب في الوقت المناسب.
4. 4عدم دقة وضع الصمام الهوائي

   ظاهرة خطأ: لا يمكن أن يصل الصمام الهوائي إلى وضعية المفتاح المحددة مسبقاً.

   تحليل السبب

   • A، فشل جهاز تحديد الموقع أو ضبط غير صحيح: جهاز تحديد الموقع هو جزء مهم من نظام التحكم في الصمام الرئوي.لا يصل الصمام الهوائي إلى وضع التبديل المحدد مسبقاً.
   • ب. مسار محركات الهواء الكهربائي غير كاف أو غير مثبت بشكل صحيح:قد تؤدي ضربة المحرك الهوائي غير الكافية أو غير المعدلة بشكل صحيح إلى فشل الصمام الهوائي في الوصول إلى وضع التبديل المحدد مسبقًا.

   أساليب حل المشاكل

   • A. تحقق مما إذا كان جهاز تحديد المواقع معيبًا أو غير مثبت بشكل صحيح ، واستبداله أو إعادة تعديله إذا لزم الأمر. قم بتعديل جهاز تحديد المواقع بانتظام للتأكد من أنه في حالة عمل جيدة.
   • ب. تحقق ما إذا كانت مسار المحرك الهوائي غير كاف أو غير مُعدل بشكل صحيح، وتعديل أو استبدال الأجزاء إذا لزم الأمر.تحقق بانتظام من ضربة المحرك الهوائي للتأكد من أنها تلبي متطلبات التصميم.
5. 5أخطاء أخرى
   1. 5.1 عمل الصمام يبدأ بالقفز

      ظاهرة الفشل: بداية ظاهرة قفزة فعل الصمام.

      تحليل الأسباب: قد يكون الحمل كبيرًا جدًا ، تحتاج إلى زيادة مواصفات جهاز التشغيل.

      طريقة الإزالة: وفقاً للحمل الفعلي، حدد المواصفات المناسبة للمحرك للتأكد من أنه يمكن أن يستوفي متطلبات الحمل.

   2. 5.2 القفز في نهاية عمل الصمام

      ظاهرة الفشل: ظاهرة القفز في نهاية عمل الصمام.

      تحليل السبب: قد يكون العمل سريعًا جدًا ، أو طاقة الثبات كبيرة جدًا ، أو الحاجة إلى زيادة صمام ضبط السرعة أو العازل الخارجي.

      أساليب القضاء: في النظام الهوائي لزيادة صمام ضبط السرعة أو جهاز العازل الخارجي ، وتقليل سرعة العمل ، وتقليل تأثير الطاقة الثابتة.

   3. 5.3 لا توجد إشارة إلى الإشارة

      ظاهرة خطأ: لا يوجد إشارة للخروج إلى الإشارة

      تحليل الأسباب: قد يكون خط الطاقة الإشارة مقطع قصير، انقطاع، الحاجة إلى إصلاح خط الطاقة أو استبدال مفاتيح الميكرو.

      الحل: تحقق من خط الطاقة الإشارة، إصلاح الدائرة القصيرة أو الدوائر المكسورة، واستبدال الميكروات إذا لزم الأمر.