مقدمة إلى صمامات الكرة الأرضية

صمامات الكرة الأرضية

الصمامات الكروية عبارة عن صمام حركة خطية وهي مصممة بشكل أساسي لإيقاف التدفق وبدءه وتنظيمه. يمكن إزالة قرص الصمام الكروي بالكامل من مسار التدفق أو يمكنه إغلاق مسار التدفق تمامًا.

يمكن استخدام صمامات الكرة الأرضية التقليدية لخدمات العزل والاختناق. على الرغم من أن هذه الصمامات تظهر انخفاضات ضغط أعلى قليلاً من الصمامات المستقيمة من خلال (على سبيل المثال، البوابة، السدادة، الكرة، إلخ)، إلا أنها يمكن استخدامها عندما لا يكون انخفاض الضغط عبر الصمام عامل تحكم.

ونظرًا لأن ضغط النظام بأكمله الممارس على القرص يتم نقله إلى ساق الصمام، فإن الحد العملي لحجم هذه الصمامات هو NPS 12 (DN 300). تعتبر الصمامات الكروية الأكبر من NPS 12 (DN 300) استثناءً وليست قاعدة. تتطلب الصمامات الأكبر حجمًا ممارسة قوى هائلة على الجذع لفتح أو إغلاق الصمام تحت الضغط. تم تصنيع واستخدام الصمامات الكروية بأحجام تصل إلى NPS 48 (DN 1200).

يتم استخدام الصمامات الكروية على نطاق واسع للتحكم في التدفق. يجب أخذ نطاق التحكم في التدفق، وانخفاض الضغط، والواجب في الاعتبار عند تصميم الصمام لتجنب الفشل المبكر ولضمان خدمة مرضية. تتطلب الصمامات الخاضعة لخدمة اختناق الضغط التفاضلي العالي زخرفة صمام مصممة خصيصًا.

بشكل عام، يجب ألا يتجاوز الحد الأقصى للضغط التفاضلي عبر قرص الصمام 20 بالمائة من الحد الأقصى للضغط المنبع أو 200 رطل لكل بوصة مربعة (1380 كيلو باسكال)، أيهما أقل. قد يتم تصميم الصمامات ذات القطع الخاصة للتطبيقات التي تتجاوز حدود الضغط التفاضلي هذه.

صمام الكرة الأرضية الفولاذي المصبوب لصناعة النفط والغاز

تصميمات الجسم لصمامات الكرة الأرضية

هناك ثلاثة تصميمات أساسية للجسم للصمامات الكروية، وهي: نمط Tee أو الجسم Z، ونمط الزاوية، ونمط Wye أو الجسم Y.

تصميم صمام الكرة الأرضية بنمط تيهو نوع الجسم الأكثر شيوعا، مع الحجاب الحاجز على شكل حرف Z. يسمح الإعداد الأفقي للمقعد للساق والقرص بالتحرك بشكل عمودي على الخط الأفقي. يحتوي هذا التصميم على أدنى معامل تدفق وانخفاض ضغط أعلى. يتم استخدامها في خدمات الاختناق الشديدة، كما هو الحال في الخطوط الالتفافية حول صمام التحكم. يمكن أيضًا استخدام الصمامات الكروية ذات النمط المحمل في التطبيقات التي لا يشكل فيها انخفاض الضغط مصدر قلق ويتطلب الأمر الاختناق.

 

 

تصميم صمامات الكرة الأرضية بنمط الزاويةهو تعديل لصمام Tee Pattern Globe الأساسي. تقع نهايات هذا الصمام الكروي بزاوية 90 درجة، ويحدث تدفق السوائل بدورة واحدة بمقدار 90 درجة. لديهم معامل تدفق أقل قليلاً من صمامات الكرة الأرضية ذات نمط واي. يتم استخدامها في التطبيقات التي لها فترات من التدفق النابض بسبب قدرتها على التعامل مع التأثير البطيء لهذا النوع من التدفق.

 

 

تصميم صمامات الكرة الأرضية بنمط واي، هو بديل لهبوط الضغط العالي المتأصل في الصمامات الكروية. يتم وضع المقعد والساق بزاوية 45 درجة تقريبًا، مما يعطي مسار تدفق أكثر استقامة عند الفتح الكامل ويوفر أقل مقاومة للتدفق. ويمكن أن تتشقق لفترات طويلة دون تآكل شديد. يتم استخدامها على نطاق واسع للاختناق أثناء العمليات الموسمية أو عمليات بدء التشغيل. يمكن أن يتم قضيبها لإزالة الحطام عند استخدامها في خطوط الصرف التي تكون مغلقة عادة.

القرص والمقعد وجذع الصمامات الكروية

القرص:تصميمات الأقراص الأكثر شيوعًا لصمامات الكرة الأرضية هي: القرص الكروي، وقرص التركيب، وقرص التوصيل. يستخدم تصميم القرص الكروي بشكل أساسي في أنظمة الضغط المنخفض ودرجات الحرارة المنخفضة. إنه قادر على خنق التدفق، ولكن من حيث المبدأ يتم تطبيقه لإيقاف وبدء التدفق.

يستخدم تصميم قرص التركيب حلقة إدخال صلبة وغير معدنية على القرص، مما يضمن إغلاقًا أكثر إحكامًا.

يوفر تصميم قرص التوصيل اختناقًا أفضل من تصميمات الكرة أو التركيب. وهي متوفرة في العديد من التصاميم المختلفة وجميعها طويلة ومدببة.

مقعد:تكون مقاعد الصمام الكروي مدمجة أو مثبتة بجسم الصمام. تحتوي العديد من صمامات Globe على مقاعد خلفية داخل غطاء المحرك. توفر المقاعد الخلفية حاجزًا بين الجذع وغطاء المحرك وتمنع ضغط النظام من البناء على حشوة الصمام، عندما يكون الصمام مفتوحًا بالكامل. غالبًا ما يتم تطبيق المقاعد الخلفية في صمامات الكرة الأرضية.

ينبع:تستخدم الصمامات الكروية طريقتين لتوصيل القرص والساق: فتحة T وبناء صامولة القرص. في تصميم فتحة T، ينزلق القرص فوق الجذع، بينما في تصميم صامولة القرص، يتم تثبيت القرص في الجذع.

بناء صمام الكرة الأرضية

عادةً ما تحتوي الصمامات الكروية على سيقان مرتفعة، والأحجام الأكبر تكون ذات هيكل لولبي ونير خارجي. تتشابه مكونات الصمام الكروي مع مكونات صمام البوابة. يحتوي هذا النوع من الصمامات على مقاعد في مستوى موازٍ أو مائل لخط التدفق.

تعد صيانة صمامات الكرة الأرضية أمرًا سهلاً نسبيًا، حيث يتم تجديد أو استبدال الأقراص والمقاعد بسهولة. وهذا يجعل صمامات Globe مناسبة بشكل خاص للخدمات التي تتطلب صيانة متكررة للصمام. عندما يتم تشغيل الصمامات يدويًا، فإن المسافة الأقصر للقرص توفر مزايا في توفير وقت المشغل، خاصة إذا تم ضبط الصمامات بشكل متكرر.

الاختلاف الرئيسي في تصميم الصمام الكروي هو في أنواع الأقراص المستخدمة. تتميز الأقراص الموصولة بتكوين طويل مدبب مع سطح محمل عريض. يوفر هذا النوع من المقاعد أقصى قدر من المقاومة للتآكل الناتج عن تيار السائل. في قرص التكوين، يكون للقرص وجه مسطح يتم ضغطه على فتحة المقعد مثل الغطاء. هذا النوع من ترتيب المقاعد ليس مناسبًا لاختناق الضغط التفاضلي العالي.

في الصمامات الكروية المصنوعة من الحديد الزهر، عادةً ما تكون حلقات القرص والمقعد مصنوعة من البرونز. في الصمامات الكروية الفولاذية لدرجات حرارة تصل إلى 750 درجة فهرنهايت (399 درجة مئوية)، تكون الزخرفة عمومًا مصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ وبالتالي توفر مقاومة للإمساك والتهيج. عادة ما تتم معالجة وجوه التزاوج بالحرارة للحصول على قيم الصلابة التفاضلية. كما يتم استخدام مواد تقليم أخرى، بما في ذلك السبائك القائمة على الكوبالت.

سطح الجلوس مؤرض لضمان ملامسة السطح بالكامل عند إغلاق الصمام. بالنسبة لفئات الضغط المنخفض، يتم الحفاظ على المحاذاة بواسطة صامولة قرصية طويلة. للحصول على ضغوط أعلى، يتم صب أدلة القرص في جسم الصمام. يدور القرص بحرية على الجذع لمنع تهيج وجه القرص وحلقة المقعد. يتحمل الجذع لوحة دفع صلبة، مما يمنع تهيج الجذع والقرص عند نقطة التلامس.

اتجاه تدفق صمامات الكرة الأرضية

بالنسبة للتطبيقات ذات درجات الحرارة المنخفضة، يتم عادةً تثبيت صمامات الكرة الأرضية بحيث يكون الضغط تحت القرص. وهذا يساهم في عملية سهلة ويساعد على حماية التعبئة.

بالنسبة للتطبيقات التي تتطلب خدمة بخار بدرجة حرارة عالية، يتم تركيب صمامات الكرة الأرضية بحيث يكون الضغط أعلى من القرص. وإلا فإن الجذع سوف ينكمش عند التبريد ويميل إلى رفع القرص عن المقعد.

مزايا وعيوب صمامات الكرة الأرضية

المزايا:

• قدرة اغلاق جيدة
• قدرة اختناق متوسطة إلى جيدة
• شوط أقصر (مقارنة بصمام البوابة)
• متوفر بأنماط التي شيرت والواي والزاوية، كل منها يوفر قدرات فريدة
• من السهل تشكيل المقاعد أو إعادة تسطيحها
• مع القرص غير المتصل بالساق، يمكن استخدام الصمام كصمام فحص التوقف

العيوب:

• انخفاض الضغط العالي (مقارنة بصمام البوابة)
• يتطلب قوة أكبر أو مشغلًا أكبر لتثبيت الصمام (مع الضغط أسفل المقعد)
• تدفق الاختناق تحت المقعد وتدفق الإغلاق فوق المقعد

التطبيقات النموذجية لصمامات الكرة الأرضية

فيما يلي بعض التطبيقات النموذجية لصمامات الكرة الأرضية:

• أنظمة مياه التبريد حيث يحتاج التدفق إلى التنظيم
• نظام زيت الوقود حيث يتم تنظيم التدفق ويكون مانع التسرب أمرًا مهمًا
• فتحات التهوية عالية النقاط والمصارف ذات النقاط المنخفضة عندما يكون مانع التسرب والسلامة من الاعتبارات الرئيسية
• مياه التغذية، التغذية الكيميائية، استخلاص الهواء المكثف، وأنظمة تصريف الاستخلاص
• فتحات ومصارف الغلايات، فتحات ومصارف البخار الرئيسية، ومصارف السخان
• الأختام التوربينية والمصارف
• نظام زيت التشحيم التوربيني وغيرها