لماذا يصعب تبديل الصمامات ذات العيار الكبير؟ ما هو الحل؟

(وصف موجز)من بين المستخدمين الذين يستخدمون الصمامات الكروية ذات القطر الكبير في الحياة اليومية.

من بين المستخدمين الذين يستخدمون الصمامات الكروية ذات القطر الكبير في الحياة اليومية، غالبًا ما يبلغ الأشخاص عن مشكلة، وهي أن الصمامات الكروية ذات القطر الكبير غالبًا ما يكون من الصعب إغلاقها عند استخدامها في الوسائط ذات اختلافات الضغط الكبيرة نسبيًا، مثل البخار والضغط العالي -ضغط الماء. من بين المستخدمين الذين يستخدمون الصمامات الحابسة ذات القطر الكبير بشكل يومي، كثيرًا ما يبلغ الأشخاص عن مشكلة، وهي أن الصمامات الحابسة ذات القطر الكبير غالبًا ما يصعب إغلاقها عند استخدامها في الوسائط التي بها فرق ضغط كبير نسبيًا، مثل البخار والمياه ذات الضغط العالي. كيفية إغلاقه بالقوة، دائما نجد أنه سيكون هناك تسرب، ويصعب إغلاقه. يرجع سبب هذه المشكلة إلى التصميم الهيكلي للصمام ونقص عزم الدوران الناتج عند مستوى الحد البشري.

تحليل أسباب صعوبة فتح وإغلاق الصمامات ذات العيار الكبير

تبلغ الطاقة الإنتاجية الأفقية النهائية للشخص البالغ في المتوسط ​​60-90 كجم، اعتمادًا على اللياقة البدنية المختلفة.

بشكل عام، تم تصميم اتجاه تدفق صمام الإغلاق ليكون منخفضًا للداخل ومرتفعًا للخارج. عندما يغلق الشخص الصمام، يقوم جسم الإنسان بدفع العجلة اليدوية أفقيًا لتحريك قرص الصمام إلى الأسفل لتحقيق الإغلاق. في هذا الوقت، لا بد من التغلب على مزيج من ثلاث قوى، وهي:

1) الدفع المحوري Fa؛

2) الاحتكاك بين التعبئة وساق الصمام Fb؛

3) الاحتكاك الاتصالي Fc بين جذع الصمام وقلب الصمام

مجموع العزوم هو ∑M=(Fa+Fb+Fc)R

ويمكن ملاحظة أنه كلما زاد قطر المخرج، زادت قوة الدفع المحورية. عندما تكون قريبة من الحالة المغلقة، تكون قوة الدفع المحورية قريبة تقريبًا من الضغط الفعلي لشبكة الأنابيب (بسبب P1-P2≈P1، P2=0)

على سبيل المثال، إذا تم استخدام صمام التوقف DN200 على أنبوب بخار 10 بار، فإن العنصر الأول فقط هو الذي يغلق قوة الدفع المحورية Fa=10×πr2=3140kg، وتكون القوة المحيطية الأفقية المطلوبة للإغلاق قريبة من الخرج المحيطي الأفقي لـ جسم الإنسان العادي. حد القوة، لذلك من الصعب جدًا على شخص واحد أن يغلق الصمام تمامًا في مثل هذه الظروف.

وبالطبع تقترح بعض المصانع تركيب مثل هذه الصمامات في الاتجاه العكسي مما يحل مشكلة صعوبة الغلق، لكن ظهرت مشكلة صعوبة الفتح بعد غلقها.

تحليل الأسباب التي تجعل الصمامات الكروية ذات القطر الكبير عرضة للتسرب الداخلي

تُستخدم الصمامات الحابسة ذات القطر الكبير بشكل عام في منافذ الغلايات، والأسطوانات الفرعية الرئيسية، وأنابيب البخار الرئيسية، وما إلى ذلك. وتعاني هذه المواضع من المشكلات التالية:

1) بشكل عام، يكون فرق الضغط عند مخرج الغلاية كبيرًا نسبيًا، وبالتالي يكون معدل تدفق البخار أكبر أيضًا، ويكون التآكل والتلف الذي يلحق بسطح الختم أكبر أيضًا. بالإضافة إلى ذلك، لا يمكن أن تصل كفاءة احتراق الغلاية إلى 100٪، مما سيؤدي إلى احتواء البخار عند مخرج الغلاية على محتوى مائي كبير، وهو ما قد يتسبب في تلف التجويف والتجويف لسطح إغلاق الصمام.

2) بالنسبة لصمام الإغلاق بالقرب من مخرج الغلاية والأسطوانة الفرعية، لأن البخار الخارج للتو من الغلاية له ظاهرة ارتفاع درجة الحرارة المتقطعة، في عملية التشبع، إذا لم تكن معالجة تليين ماء الغلاية جيدة جدًا ، غالبًا ما يتم ترسيب جزء من الحمض. سوف تسبب المواد القلوية تآكلًا وتآكلًا لسطح الختم. قد تلتصق بعض المواد القابلة للتبلور أيضًا بسطح إغلاق الصمام وتتبلور، مما يتسبب في فشل الصمام في الغلق بإحكام.

3) صمامات الدخول والخروج للأسطوانات، لأن كمية البخار بعد الصمام تكون في بعض الأحيان كبيرة أو صغيرة بسبب متطلبات الإنتاج وأسباب أخرى، فمن السهل أن تسبب الوميض والتجويف وغيرها من الظواهر عندما يتغير معدل التدفق بشكل كبير. يسبب سطح إغلاق الصمام تأثيرات ضارة مثل التآكل والتجويف.

4) بشكل عام، عند فتح خط أنابيب كبير القطر، يجب تسخين خط الأنابيب مسبقًا، وتتطلب عملية التسخين المسبق بشكل عام تدفقًا صغيرًا من البخار للمرور، بحيث يتم تسخين خط الأنابيب ببطء وبشكل متساوٍ إلى درجة معينة، و يمكن فتح الصمام الحابس بالكامل لتجنب التمدد الزائد لخط الأنابيب السريع الناتج عن التسخين وتلف جزء من جزء الاتصال. ومع ذلك، في هذه العملية، غالبًا ما يكون فتح الصمام صغيرًا جدًا، مما يتسبب في أن يكون معدل التآكل أكبر بكثير من تأثير الاستخدام العادي، ويقلل بشكل خطير من عمر خدمة سطح ختم الصمام.

حلول لصعوبة فتح وإغلاق الصمامات الكروية ذات القطر الكبير

1) أولاً، يوصى باختيار صمام إغلاق منفاخ محكم الغلق لتجنب مقاومة الاحتكاك لصمام المكبس وصمام التعبئة وتسهيل التبديل.

2) يجب أن يكون قلب الصمام ومقعده مصنوعين من مواد ذات مقاومة جيدة للتآكل وخصائص التآكل، مثل الكربيد الأسمنتي الساتلي.

3) يوصى باستخدام هيكل رفرف الصمام المزدوج لتجنب التآكل المفرط بسبب الفتح الصغير، مما سيؤثر على عمر الخدمة وتأثير الختم. عند الإغلاق، نجد دائمًا أنه سيكون هناك تسرب، ومن الصعب إغلاقه. يرجع سبب هذه المشكلة إلى التصميم الهيكلي للصمام ونقص عزم الدوران الناتج عند مستوى الحد البشري.

تحليل أسباب صعوبة فتح وإغلاق الصمامات ذات العيار الكبير

تبلغ الطاقة الإنتاجية الأفقية النهائية للشخص البالغ في المتوسط ​​60-90 كجم، اعتمادًا على اللياقة البدنية المختلفة.

بشكل عام، تم تصميم اتجاه تدفق صمام الإغلاق ليكون منخفضًا للداخل ومرتفعًا للخارج. عندما يغلق الشخص الصمام، يقوم جسم الإنسان بدفع العجلة اليدوية أفقيًا لتحريك قرص الصمام إلى الأسفل لتحقيق الإغلاق. في هذا الوقت، لا بد من التغلب على مزيج من ثلاث قوى، وهي:

1) الدفع المحوري Fa؛

2) الاحتكاك بين التعبئة وساق الصمام Fb؛

3) الاحتكاك الاتصالي Fc بين جذع الصمام وقلب الصمام

مجموع العزوم هو ∑M=(Fa+Fb+Fc)R

ويمكن ملاحظة أنه كلما زاد قطر المخرج، زادت قوة الدفع المحورية. عندما تكون قريبة من الحالة المغلقة، تكون قوة الدفع المحورية قريبة تقريبًا من الضغط الفعلي لشبكة الأنابيب (بسبب P1-P2≈P1، P2=0)

على سبيل المثال، إذا تم استخدام صمام التوقف DN200 على أنبوب بخار 10 بار، فإن العنصر الأول فقط هو الذي يغلق قوة الدفع المحورية Fa=10×πr2=3140kg، وتكون القوة المحيطية الأفقية المطلوبة للإغلاق قريبة من الخرج المحيطي الأفقي لـ جسم الإنسان العادي. حد القوة، لذلك من الصعب جدًا على شخص واحد أن يغلق الصمام تمامًا في مثل هذه الظروف.

وبالطبع تقترح بعض المصانع تركيب مثل هذه الصمامات في الاتجاه العكسي مما يحل مشكلة صعوبة الغلق، لكن ظهرت مشكلة صعوبة الفتح بعد غلقها.

تحليل الأسباب التي تجعل الصمامات الكروية ذات القطر الكبير عرضة للتسرب الداخلي

تُستخدم الصمامات الحابسة ذات القطر الكبير بشكل عام في منافذ الغلايات، والأسطوانات الفرعية الرئيسية، وأنابيب البخار الرئيسية، وما إلى ذلك. وتعاني هذه المواضع من المشكلات التالية:

1) بشكل عام، يكون فرق الضغط عند مخرج الغلاية كبيرًا نسبيًا، وبالتالي يكون معدل تدفق البخار أكبر أيضًا، ويكون التآكل والتلف الذي يلحق بسطح الختم أكبر أيضًا. بالإضافة إلى ذلك، لا يمكن أن تصل كفاءة احتراق الغلاية إلى 100٪، مما سيؤدي إلى احتواء البخار عند مخرج الغلاية على محتوى مائي كبير، وهو ما قد يتسبب في تلف التجويف والتجويف لسطح إغلاق الصمام.

2) بالنسبة لصمام الإغلاق بالقرب من مخرج الغلاية والأسطوانة الفرعية، لأن البخار الخارج للتو من الغلاية له ظاهرة ارتفاع درجة الحرارة المتقطعة، في عملية التشبع، إذا لم تكن معالجة تليين ماء الغلاية جيدة جدًا ، غالبًا ما يتم ترسيب جزء من الحمض. سوف تسبب المواد القلوية تآكلًا وتآكلًا لسطح الختم. قد تلتصق بعض المواد القابلة للتبلور أيضًا بسطح إغلاق الصمام وتتبلور، مما يتسبب في فشل الصمام في الغلق بإحكام.

3) صمامات الدخول والخروج للأسطوانات، لأن كمية البخار بعد الصمام تكون في بعض الأحيان كبيرة أو صغيرة بسبب متطلبات الإنتاج وأسباب أخرى، فمن السهل أن تسبب الوميض والتجويف وغيرها من الظواهر عندما يتغير معدل التدفق بشكل كبير. يسبب سطح إغلاق الصمام تأثيرات ضارة مثل التآكل والتجويف.

4) بشكل عام، عند فتح خط أنابيب كبير القطر، يجب تسخين خط الأنابيب مسبقًا، وتتطلب عملية التسخين المسبق بشكل عام تدفقًا صغيرًا من البخار للمرور، بحيث يتم تسخين خط الأنابيب ببطء وبشكل متساوٍ إلى درجة معينة، و يمكن فتح الصمام الحابس بالكامل لتجنب التمدد الزائد لخط الأنابيب السريع الناتج عن التسخين وتلف جزء من جزء الاتصال. ومع ذلك، في هذه العملية، غالبًا ما يكون فتح الصمام صغيرًا جدًا، مما يتسبب في أن يكون معدل التآكل أكبر بكثير من تأثير الاستخدام العادي، ويقلل بشكل خطير من عمر خدمة سطح ختم الصمام.

حلول لصعوبة فتح وإغلاق الصمامات الكروية ذات القطر الكبير

1) أولاً، يوصى باختيار صمام إغلاق منفاخ محكم الغلق لتجنب مقاومة الاحتكاك لصمام المكبس وصمام التعبئة وتسهيل التبديل.

2) يجب أن يكون قلب الصمام ومقعده مصنوعين من مواد ذات مقاومة جيدة للتآكل وخصائص التآكل، مثل الكربيد الأسمنتي الساتلي.

3) يوصى باستخدام هيكل رفرف الصمام المزدوج لتجنب التآكل المفرط بسبب الفتح الصغير، مما سيؤثر على عمر الخدمة وتأثير الختم.