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 الخطأ، حل الخطأ وأهميته في الإنتاج الصناعي لفائف التحكم الهوائي.

هيكل وتركيب صمام التحكم الهوائي

صمام التحكم الهوائي يتكون أساسا من الأجزاء التالية:

1جهاز التشغيل الهوائي: هذا هو المكون الأساسي لصمام ضبط الهوائي، المسؤول عن استقبال إشارات من نظام التحكم (مثل PLC) وتحويلها إلى عمل ميكانيكي.عادة ما يتضمن جهاز التشغيل الهوائي الحجاب الحاجز الهوائيأجزاء الربيع والمحرك والصمام.

2. جسم الصمام المنظم: بما في ذلك لفاف الصمام ومقعد الصمام وجسم الصمام نفسه.أنها تتحكم في تدفق وضغط الوسط من خلال تغيير الموقف النسبي.

3. موقف الصمام: يستخدم لتحسين دقة التحكم في الصمام. موقف وفقًا لإشارة ردود فعل تحريك جذع الصمام لضمان دقة واستقرار عمل الصمام.

4المكونات: مثل صمام تخفيض الضغط، صمام الكهربائي، جهاز التشغيل اليدوي، الخ، المستخدمة لمساعدة التشغيل العادي للنظام.

مبدأ عمل صمام التحكم الهوائي

يمكن تقسيم عملية عمل صمام التحكم الهوائي إلى الخطوات التالية:

استقبال الإشارة وتحويلها: صمام التحكم الهوائي عبر 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.

2عمل 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، والعصا دفع تتحرك صعودا، ودفع سيقان الصمام ودوال حتى، والصمام يفتح على نطاق واسع؛

-عندما تقل إشارة ضغط الهواء، والعصا الدفع تتحرك لأسفل، دفع عمود الصمام والدوال لأسفل، والصمام يغلق قليلا.

3دور 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 الدخول ، 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.

4تنظيم 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 العلوية من خلال خط الأنابيب ويعمل على القرص العلوي ، يتم موازنة القوة الناتجة بقوة رد فعل الربيع ،الذي يحدد الموقف النسبي للفول والمقعد، وبالتالي السيطرة على الضغط بعد الصمام. عندما P2 يزيد، وزيادة القوة على القرص العلوي، والتغلب 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.

5ردود الفعل والتنظيم

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

6شكل عمل جهاز التحكم الهوائي

العمل الإيجابي: عندما يزداد ضغط الهواء المدخل للجهاز التشغيلي الهوائي ، يتحرك الجهاز التشغيلي لأسفل ، والذي يسمى العمل الإيجابي.

العمل العكسي: عندما يزداد ضغط الهواء المدخل للجهاز التشغيلي الهوائي ، يتحرك قضيب الدفع صعوداً ، والذي يسمى بالعمل العكسي.

7تحميل للأمام والخلفية لآلية تنظيم

صمام تحميل إيجابي: عندما يتحرك الملف إلى أسفل ، تقل مساحة القسم العرضي للتدفق بين الملف ومقعد الصمام.

صمام التحميل العكسي: عندما تتحرك البكرة لأسفل ، تزداد مساحة القسم العرضي للدورة.

8شكل 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.

III. خصائص تطبيق صمام التحكم الهوائي.

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

1التحكم البسيط: تشغيل وصيانة صمامات التحكم الهوائي بسيطة نسبياً، دون الحاجة إلى دوائر إلكترونية معقدة، مما يقلل من معدل الفشل وتكاليف الصيانة.

2استجابة سريعة: بسبب سرعة الاستجابة السريعة لقوة الهواء المضغوط،يمكن إكمال صمامات التحكم الهوائي في فترة زمنية قصيرة من استلام التعليمات إلى تنفيذ عملية العمل بأكملها، تحسين سرعة استجابة النظام.

3أمان جوهري: صمامات التحكم الهوائي لا تعتمد على محرك الطاقة الكهربائية، لتجنب خطر الشرارات الكهربائية، وخاصة في الأماكن القابلة للاشتعال والانفجار.

4قابلية التكيف القوية: صمام التحكم الهوائي يمكن أن ينظم الغاز والبخار والسائل وغيرها من الوسائط، مناسبة لظروف العمل المختلفة.

5- عمر خدمة طويل: هيكل صمام التحكم الهوائي معقول التصميم، واختيار المواد ممتازة، مع عالية المتانة والموثوقية،ويمكن أن تعمل بشكل مستقر لفترة طويلة.

6توفير الطاقة وكفاءة عالية: من خلال التحكم الدقيق في تدفق الوسائط والضغط ، يمكن أن توفر صمام التحكم الهوائي بشكل فعال الطاقة وتحسين كفاءة الإنتاج.

IV. موقع التطبيق النموذجي

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

1الصناعة الكيميائية: تستخدم لتنظيم تدفق ضغط المواد في المفاعل الكيميائي، لضمان استقرار وسلامة ظروف التفاعل.

2صناعة البترول: تستخدم في آبار النفط ومصافي النفط وأماكن أخرى لتنظيم تدفق الضغط في أنابيب نقل النفط والغاز،لضمان سلامة واستقرار عملية الإنتاج.

3صناعة الطاقة الكهربائية: تستخدم في نظام إمدادات المياه للدخان ونظام تنظيم البخار لمحطة توليد الطاقة الحرارية لضمان استقرار وكفاءة تشغيل الدخان.

4الصناعة المعدنية: تستخدم في فرن عال، محول وغيرها من المعدات نظام تبريد المياه، نظام تنظيم الغاز، الخ، لضمان سلامة واستقرار عملية الإنتاج.

5صناعة الأدوية: يستخدم لجميع أنواع المواد التي تنقل وتنظم في عملية إنتاج الأدوية،لضمان دقة ومعايير النظافة في عملية الإنتاج.

V. حالة خطأ صمام التحكم

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 معالجة الأخطاء المختلفة:

1. FC (فشل في الإغلاق): يغلق الصمام تلقائيًا عند فقدان مصدر الغاز أو الإشارة الكهربائية. مناسب للتطبيقات التي تتطلب إغلاقًا آمنًا في حالة وجود خطأ.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 يتطلب فيها فتح آمن في حالة وجود خطأ ، على سبيل المثال:صمامات التهوية الطارئة.

3. FL (فشل في الموقف الأخير): عندما يتم فقدان مصدر الهواء أو الإشارة الكهربائية ، يبقى الصمام في موقعه الحالي.مناسبة للتطبيقات التي لا تتطلب الاستجابة الفورية للفشل.

4. FLC (فشل في الموقف الأخير مع اتجاه الإغلاق): عندما يتم فقدان مصدر الهواء أو الإشارة الكهربائية ، يحافظ الصمام على موقعه ولكن يميل إلى الإغلاق ويغلق في نهاية المطاف.مناسبة للتطبيقات التي تتطلب إغلاق بطيء في حالة وجود خطأ.

5. FLO (فشل في الوصول إلى الموقف الأخير مع اتجاه الانفتاح، والحفاظ على الموقف الأصلي ويميل إلى فتح): عندما يتم فقدان مصدر الغاز أو الإشارة الكهربائية، والصمام يحتفظ بالموقف ولكن يميل إلى فتح،و في النهاية فتحمناسبة لسيناريوهات التطبيقات 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 مفقود صمام الكهرباء الكهربائية يتم إزالة الطاقة، والصمام في وضع مغلق.

7. AFL/EFO (فشل متقدم في فتح)

-AFL/EFO-1: فقدان إمدادات الهواء صمام الكهرباء الكهربائية لم يتم إزالة الطاقة، الصمام يحتفظ بموقفه.

-AFL/EFO-2: الصمام في وضعية مفتوحة بغض النظر عما إذا كان مصدر الهواء ضائعًا أم لا.

السادسفشل الصمام الهوائي وتسوية الأخطاء

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،سيؤدي إلى الصمام لا يمكن أن يكون العمل الطبيعي.

ب، فشل صمام الكهربائي: الصمام الكهربائي هو جزء مهم من نظام التحكم في الصمام النيوماتيكي.سيؤثر بشكل مباشر 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 سلس.انتبه للحفاظ على نظافة الوسيط لتجنب الشوائب في جسم الصمام.

2صمام هوائي يعمل ببطء

ظاهرة خطأ: سرعة فتح أو إغلاق الصمام الهوائي 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.

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.

4عدم دقة وضع الصمام الهوائي

ظاهرة خطأ: لا يمكن أن يصل الصمام الهوائي إلى وضع المفتاح المحدد مسبقًا.

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.

B. مسار محركات الهواء الكهربائي غير الكافي 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 كافٍ أو غير مُعدل بشكل صحيح، وتعديل أو استبدال الأجزاء إذا لزم الأمر.تحقق بانتظام من ضربة المحرك الهوائي للتأكد من أنها تلبي متطلبات التصميم.

5أخطاء أخرى

5.1 عمل الصمام يبدأ بالقفز

ظاهرة الفشل: بداية ظاهرة قفزة عمل الصمام.

تحليل السبب: 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.

5.2 القفز في نهاية عمل الصمام

ظاهرة الفشل: ظاهرة القفز عند 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.

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.