انواع الصمامات

بشكل عام تقسم الصمامات وفقاً للضغط التشغيلي الى مجموعتين :

- صمامات الضغط العالي High-Pressure Valves .
- صمامات الضغط المتوسط والواطئ Medium and Low Pressure Valves.

صمامات الضغط العالي High Pressure Valves:

تستخدم للضغوط الأعلى من 2000 psi وتستخدم عادة ً في رؤوس الآبار على شجرة الميلاد X-mass Tree. وأهم أنواعها:
الصمام البوابي Gate Valve - صمام Plug Valve - الصمام الكروي Ball Valve.

صمامات الضغط الواطيء والمتوسط Medium and Low Pressure Valves:

يستخدم لخطوط الجريان Flow Lines وحوض الصمامات Manifolds حيث يكون الضغط أقل من 2000 psi . ويكون على أشكال:
صمامات ذات التجويف:مثل الصمام البوابي Gate Valve - الصمام الأبري Plug Valve - الصمام الكروي Ball Valve. بالأضافة الى صمام Globe Valve.

الصمام البوابي Gate Valve:

سمّي بهذا الأسم لوجود بوابة على أتجاه الجريان، وفي حالة الفتح الكلي fully open مما يؤدي الى عدم وجود مقاومة للجريان no resistance to flow وبالتالي وجود فرق ضغط بسيط بين طرفي الصمام low Press. drop يفضّل هذا النوع عند الفتح الكلي Fully Open F.O. ولا يستخدم لأغراض تقليل الجريان Throttling لأن هذا يسبب حدوث نضوح من البوابة وحدوث أهتزاز في الصمام ويستخدم في شجرة عيد الميلاد X-mass Tree ، أنابيب الجريان Flow Lines ، ومجمعات الصمامات Manifolds.
- تعتمد على نوع المعدن الذي تم تصنيعها منه.
- صعوبة التزييت المستمر لهذا النوع .
- من محاسنه قلة كلفته.
- يجب عدم أستخدامه في السوائل الحاوية على موائع مخدشة أو رملية لتجنب خدش السطح الداخلي.
- يمكن أستخدامه من الطرفين.





الصمام Globe Valve:

- بسبب تصميمه يستخدم على الأكثر للخنق Throttling أو لتقليل الجريان،كما يمكن أستخدامه في صمامات السيطرة Control valves.
- تكون المسافة بين وضع الفتح الكلي F.O. والغلق الكلي F.C. قريبة.
- أمكانية أستبدال الأجزاء الداخلية بسهولة.
- هناك العديد من التصاميم لهذا النوع من الصمامات لذا يمكن أستخدامه في صمامات السيطرة. ويحتاج الى الكثير من الطاقة لتحريكه بالنسبة للأحجام الكبيرة. ويكون أثقل وزناً من الصمامات الأخرى لنفس معدل الجريان.
- كلفته واطئة ، وصيانته بسيطة. قليل النضوحات.
- يمكن أستخدامه مع السوائل المخدشة.

من التصاميم الأخرى لهذا النوع من الصمامات هو Y-body type والمبين في الصورة أدناه حيث يكون بزاوية 45˚ مناسباً للضغوط العالية ، وللجريان المتقطع ، ويكون فقدان الضغط Pressure Loss فيه قليلاً.





صمام Plug Valve :

من الصمامات ذات الحركة الدائرية ، الأسم مشتق من شكل القرص الذي يتكون منه الصمام ، ويستعمل لأغراض الفتح الكلي أو الغلق الكلي Either fully open or fully closed كما في الصمامات البوابية فالسرع العالية للجريان تؤدي الى تضرر الأجزاء الداخلية بل يستعمل في حالتي On-Off .

- يستخدم منذ أكثر من 30 سنة.
- بدأت بعض الشركات بأستبداله بالصمام الكروي.
- يستخدم للضغوط الواطئة والعالية.





الصمام الكروي Ball Valve :

وهو صمام ذو حركة دائرية ويكون بداخله تجويف يكون بأتجاه الجريان عند الفتح ، وبأتجاه عمودي على أتجاه الجريان عند الغلق. وتكون هذه الصمامات سريعة العمل. ومن أيجابياته أنه الأرخص والأقل كلفة ً بين جميع الصمامات ومحكم الغلق ، لا يحتاج الى الكثير من التزييت. ويتحمل ضغوط اقل من 5000 psi.
أما مساوئه فهو أنه لا يستعمل للخنق ، حيث أن تقليل فتحته سيؤدي الى تآكل الأجزاء الداخلية بسبب السرعة العالية للجريان.





صمام الفراشة Butterfly Valve :

وهو من صمامات الحركة الدائرية يمكن أستخدامه لأيقاف وتنظيم جريان المائع ، سهل الأستخدام لأن الدوران بزاوية 90˚ سيؤدي الى تحول الصمام من وضع الغلق الكامل الى الفتح الكامل. أما الصمامات ذات الأحجام الأكبر فيتم تشغيلها بواسطة مقابض دائرية. ويكون قطر القرص بقطر الأنبوب.

- غير مكلفة نسبياً ، ويسمى في بعض الأحيان صمام ربع دورة Quarter-Turn Valve.
- يمكن أستخدامه لأغراض تقليل الجريان Throttling





صمام عدم الرجوع (صمام الأتجاه الواحد) Check Valve:
ويكون على عدة أنواع أحدها هو النوع المتأرجح Swing Type حيث يُفتح عند صعود الضغط ويُغلق عند أنخفاض الضغط والجريان مما يؤدي الى منع الجريان العكسي ، ويستعمل مع الصمامات البوابية Gate Valve بسبب فرق الضغط القليل Low Press. Drop .
أما النوع الآخر من هذه الصمامات فهو Lift Check valves فيستعمل في الأنابيب التي يستعمل فيها صمام Globe Valve كصمام سيطرة ويمكن استخدامه مع البخار ، الهواء ، الغاز ، الماء وفي سرعات الجريان العالية
- يستخدم لتحديد أتجاه الجريان ، ومنع الجريان العكسي.
- لا يمكن أن يعتبر صمام توقف Shut-Down Valve عند عكس أتجاه الجريان.


Swing Type Check Valve




Lift Type Check Valve

الصمام الخانق Choke Valve:

يستعمل للتحكم بمعدل التدفق flow rate عند وجود فرق ضغط كبير large Pressure drop. ويمكن التحكم به يدوياً أو يكون ذو فتحة خانق ثابتة fixed size orifice .

مقدمة :

ان الحقول الصناعيه والمعامل تتضمن على عشرات او مئات من حلقات السيطرة (Control Loops) وان هذه الحلقات مصممه لتحافظ على جعل متغيرات السيطرة (Process Variables) ضمن مديات العمل المحددة او المرغوبه وبما يضمن الوصول الى تحقيق السيطرة المثلى على نوع المنتوج (Product Quality) وكميته (Product Quantity) . كل من هذه الحلقات تتحسس وتولد بذاتها اضطرابات (Disturbance) اضافه انها تتفاعل فيما بينها لتولد اضطرابات تؤثر في متغير السيطرة . ان هذه الاضرابات يتم تحسسها عن طريق المتحسسات (Sensors) ثم تكبر وترسل عن طريق المرسلات (Transmitters) الى اجهزة المسيطرات التي بدورها تقوم بالمقارنه والتعويض عن قيمه الحيود (Offset) الحاصلة في متغير السيطرة المقاس عن نقطه العمل (Set Point) . بالتالي يقوم المسيطر بارسال اشارة سيطرة (Control Signal) الى عنصر السيطرة النهائي (Final Control Element) والذي يكون في اغلب الاحيان صمام السيطرة لتصحيح قيمه المتغير المقاس والتعويض عن قيمة الحيود .

ان صمام السيطرة يتعبر جزء اساسي في حلقه السيطرة ويوجد انواع عديدة لصمامات السيطرة وان تنوعها يعود الى تنوع التطبيقات والخدمات التي يتعامل معها مثل نوع المائع (Fluid) وطبيعته اضافه الى الضروف التشغيليه المختلفه

المكونات الاساسية لصمام السيطرة :

يتألف صمام السيطرة النموذج بصورة عامه من خمسه اقسام وكما يلي :

1- جسم الصمام (Valve body )
2- المقلًم او المهذًب الداخلي (Internal Trim)
3- المشغل (Actuator)
4- موجه الصمام
5- الملحقات

صمام السيطرة يعمل على تنظيم معدل تدفق المائع المار بجسم الصمام اعتمادا على موضع السدادة (Plug) او القرص (Disk) التي تتغير حسب القوة المسلطة من المشغل وللقيام بهذه المهمة فان على الصمام ان :

1- يستوعب المائع او المادة دون حدوث تسريب.
2- يكون ذو سعه مناسبه للعمليه.
3- قادر على تحمل التآكل (Corrosion) والحرارة (Temperature) والتعامل مع الضغط (Pressure) و اللزوجة (viscosity) للمائع.
4- الاندماج المناسب مع التوصيلات النهائية (End Connections) للانبوب .

انواع صمامات السيطرة :

تقسم صمامات السيطرة بصورة عامه حسب جسم الصمام الى نوعين :

1- صمامات الساق المنزلق (Sliding-Stem Control valves)
2- صمامات الجذع الدوار (Rotary-Shaft Control Valves)

الشكل يبين أجزاء الصمام من النوع الاول حيث يتالف من الاجزاء التاليه :

غطاء الرق (Diaphragm Casing) وهو يستخدم كحجرة لاحتواء الرق او الغشاء والذي يتم دعمه بواسطة صحيفه معدنية (Diaphragm Plate ) وهذه الحجرة تحتوي على فتحه لتوصيل الهواء المضغوط الذي يسلط على الرق والصحيفه الداعمه حيث يتحول هذا الضغط الى عزم ميكانيكي يتناسب بصورة طردية مع المساحة السطحية للرق ومقدار ضغط الهواء المسلط . ينتقل هذا العزم الى ساق المشغل (actuator stem) والذي سوف يتحرك ويحرك بدوره ساق الصمام (valve stem) الذي يؤثر على موضع السدادة (plug) في جسم الصمام . اضافه الى ذلك يوجد نابض (spring) مرتبط بصحيفه الرق يقوم بمعادلة (معاكسة) اتجاه العزم لساق المشغل واعادة الرق الى وضعه الاصلي . يوجد هنالك مبين حركة (travel indicator) داخل المقرن (yoke) يبين وضع الصمام وتؤشر فيه تدريجات تبين الموضع الحالي للصمام .

عندما تكون فتحه توصيل الهواء من الاعلى بالنسبة للرق فيسمى المشغل بانه (direct acting) اي مشغل ذو تأثير أمامي . اما اذا كانت الفتحة من اسفل الرق فيسمى المشغل بانه (reverse acting) اي ذو تأثير عكسي .

. اما بالنسبة الى جسم الصمام فيتألف من ساق الصمام الذي يرتبط بالسدادة التي تستقر على ما يسمى بالمقعد (seat) ، و بدن الصمام (valve bonnet) . احيانا تسمى الحجرة الداخليه من بدن الصمام والتي يمر من خلالها المائع بالقفص (cage) ويوجد انواع من الاقفاص الخاصه بالصمامات وكذلك انواع من السدادت تختلف بحسب اسلوب السيطرة على تدفق المائع داخل الصمام وستشرح لاحقا . كما ويوجد بين الساق وجسم الصمام مجموعه من الحشوات (packing) تستخدم لمنع حدوث تسرب للمائع .

جسم الصمام (valve body)

يوجد عدة انواع من اجسام الصمامات وكما يلي :

1- الصمامات الكروية Globe valves

في هذا النوع من الصمامات يكون عنصر الغلق (closure member) على شكل كروي ويتحرك بشكل خطي داخل جسم الصمام والذي يأخذ شكل فجوة كروية (Spherical shaped Cavity) وتوجد عدة انواع من الصمامات الكروية :

· ثنائية الاتجاه احادية المرفأ (two-way single-ported) : وتعتبر من اشهر انواع الصمامات الكروية بسبب بساطه التصميم والكلفه القليلة نسبيا ويستخدم للتطبيقات التي تتطلب غلق محكم للصمام (stringent Shutoff) ويمكن ان تصمم هذه الصمامات باحجام صغيرة نسبيا وتبدأ ب 2 عقدة . ولغرض استخدام المفعل المناسب لهذا النوع يجب الاخذ بنظر الاعتبار القوة المتولدة من المائع ذو الضغط العالي الذي يملىء هذا الصمام بحيث يستطيع المشغل ان يولد القوة المعادلة للتحكم بوضع الصمام .

· ثنائية الاتجاه ثنائية المرفأ (two-way double-ported) : لا تحتاج هذه النوعيه من الصمامات الى مشغل كبير نسبه الى الصمامات احادية المرفا لان القوة الديناميكية داخل الصمام تكون متعادله تقريبا . ولكنها تكون عادة باحجام اكبر حيث تبدأ احاجمها ب 4 عقد . الميزة الهامة في هذا النوع انه يمكن عكس عملها (reversible) فبدلا من ان تعمل باسلوب (push-down to close) يعكس ربطها لتصبح (push-down to open) راجع الشكل











2- جناح الفراشه (butterfly bodies)

في هذا النوع من الاجسام لا يوجد سدادة ومقعد وانما يكون تكون عبارة عن قرص معدني من معدن الاستيل غير القابل للصدأ ، ومن ميزات هذا النوع :

- سعه عالية وفقدان قليل للضغط داخل الصمام.
- التكلفة الاقتصادية اقل بكثير من النوع الاول.
- تحتاج الى مشغلات كبيرة ذات عزم عالي عندما يكون حجم الصمام عاليا او عندما يكون - الفقد في الضغط عالي.

يمكن ان تصنع وتتوفر باحجام كبيرة ( لغايه 72 عقدة )

3- جناح الفراشة من نوع ذنب السمكة (FishTail) :

ومن ميزات هذا النوع:

التحكم داخل الصمام يكون بزاوية 90 درجة لحركة الصمام مما يعطي (rangeability) عالية أي إمكانية واسعة للتحكم بالمدى .

4- الصمامات ذات الحز على شكل حرف (V) :ومن ميزاتها :

- المدى عالي (high rangeability) والتحكم بالصمام خلال 90 درجة

- غلق محكم .

- امكانية استخدامها في السوائل ذات اللزوجة العالية او المساعدة على التاكل .





التوصيلات النهائية للصمام

1- التوصيلات الملولبة (screwed Pipe thread) : هذا النوع شائع في الصمامات صغيرة الحجم والتي لا يتعدى حجمها 2 عقدة وهي طريقه اكثر اقتصادية من استخدام الفلنجات . وفي هذا النوع لا يحتاج الى استخدام مانع (seal) ولكن هذه الطريقه غير محبذه في درجات الحرارة العالية . ولكن صيانة هذا النوع من الربط معقدة لانه هنالك حاجة الى كسر ال (Join) او (union) لغرض فتح الصمام .

2- الفلنجات المتبرسة (Bolted Casketed flanges) : وهي اكثر الطرق شيوعا . وفي هذا النوع من السهل رفع الصمام عن المكان . وهنا يمكن ان يستخدم الصمام في الضغوط العاليه والحرارات العاليه من الصفر مئوي الى 815 درجة مئوية . وهنالك ثلاثه طرق للربط flat face , raised face ,ring type joint





المشغلات (Actuators) :

توجد اربعه انواع رئيسيه للمشغلات وهي :

- المشغل الهوائي (Pneumatic Actuator) : وهو اكثر الانواع شيوعا نتيجة البساطة (Simplicity) والاعتمادية (dependability) وهنالك نمطان او تصميمان للمشغلات الهوائية وهما :

أ - المشغل نوع الرق والنابض (diaphragm and spring actuator) ومن ميزاته سهوله العمل وسهوله اجراء الصيانه لمكوناته كما انه اقتصادي اما بالنسبة الى اشارة السيطرة على الصمام فانها تكون غالبا بمدى يتراوح بين ( 3-15 psi) حيث تسلط هذه الاشارة على سطح الرق العريض مما يكسبه قوة تتحول الى عزم كافي للتغلب على العزم المعاكس للنابض وبالتالي يتحرك ساق الصمام ، ومن الميزات الهامه في هذا النوع من المشغلات ايضا انه تصنع بنمطين من انماط السيطرة الامامي (direct acting ) والعكسي (reverse acting)

ب – المشغل من نوع المكبس (Piston Actuator) : ومن ميزات هذا النوع انه يحتاج الى اشارة هوائية اعلى تتراوح بين (80-150 PSI) ، وان العزم المتولد في هذا النوع من المشغلات يكون اكبر وسرعه حركة ساق الصمام تكون اكبر .








الحشوات (Packings) :

تستخدم الحشوات كعوازل لمنع تسرب المائع من جسم الصمام ولتقليل الاحتكاك في نفس الوقت . ويوجد نوعان رئيسيان للحشوات وهما :

1- حشوات التفلون (PTFE) : وهي عبارة عن حشوات بلاستيكية لها قابلية لمنع الاحتكاك ومن ميزاتها انها لا تحتاج الى تزييت كما انها تتحمل مواد كيميائة عديدة وتعمل بدرجة حرارة ( -40 الى 450 درجة مئوية ) الا انها لا تستخدم في التطبيقات النووية وتحتاج الى عنق صمام ناعم جدا لكي تمنع الاحتكاك وتعمل على العزل .

2- حشوات الكرافيت (Graphite ): ويمكن ان تستخدم في التطبيقات النووية وتتحمل درجات حرارة عالية تصل الى 680 درجة مئوية كما انها لا تحتاج الى تزييت ايضا وتعتبر مانع تسريب جيد جدا ولكنها لا تقلل من الاحتكاك لعنق الصمام بشكل جيد .

موجهات الصمام :

موجه الصمام جهاز يستخدم مع صمامات السيطرة لغرض ضمان موضع الصمام نسبة لاشارة السيطرة . وهو يستخدم لتحسين الخصائص التشغيلية للصمام ولتقليل الهسترة . وهو يعتبر بمثابة مسيطر تغذية عكسية (Feedback controller) حيث انه يتحسس فتحة الصمام او موضعه من خلال توصيلة (link) مرتبطة بساق الصمام (stem) وتمثل اشارة الدخول له(input) ، اما اشارة السيطرة القادمة من غرفة السيطرة للموجه فتعتبر اشارة التحديد (set point) وان الفرق بين اشارة التحديد واشارة الدخول يمثل اشارة الخطأ (error signal) والتي سوف تجعل الموجه يوجه الصمام للحركة باتجاه الموضع الصحيح لتقليل الخطأ وصولا الى الصفر .

وفي بعض الحالات توجد انواع من الصمامات تحتاج الى قيمة اشارة سيطرة اعلى من قيمة اشارة السيطرة الداخلة للموجه . وفي هذه الحالة يستخدم الموجه كمكبر للاشارة بنفس الوقت








وتوجد ثلاثة انواع من الموجهات وهي :

1- الموجهات الهوائية (Pneumatic positioners)
2- الموجهات الالكتروهوائية ُ(Electro-Pneumatic positioners)
3- الموجهات الرقمية الذكية (Smart Psitioners )

ملحقات (accessories)

1- مفاتيح التحديد (Limit switches ) : وتستخدم لغرض ارسال اشارة تحدد وصول الصمام الى موضع الفتح او الغلق . وهي تعتمد في اليه عملها على وجود ملامسات تقوم بايصال او قطع توصيل حلقة كهربائية مغلقة متصلة بغرفة السيطرة .

2- مرحلات الاقفال (Lockup relays ) وهي عبارة عن مرحلات هوائية وغالبا ما تكون اثنان وتستخدم لغرض حجز الهواء المضغوط داخل حجرة المشغل الخاص بالصمام في حالة فشل التجهيز (supply failure ) وهو ما يعني انقطاع التغذية الهوائية المجهزة لموجه الصمام . حيث يستفاد منها لابقاء الصمام ثابت على نفس الموضع الذي تحكم به خلال انقطاع التغذية ويزول تأثير هذه المرحلات عند عودة التغذية الهوائية .

3- منظمات الهواء (Air regulators) : وتستخدم لغرض تنظيم ضغط الهواء المجهز الى موجه الصمام او الى اية اجهزة هوائية اخرى , حيث تقوم بتقليل ضغط الهواء المصنعي الى الحد المسموح به للعمل لمنع تلف الاجزاء والمتحسسات الهوائية .

4- محولات الاشارة الكهربائية الى هوائية (I/P transducer) : وتستخدم مع الصمامات لغرض تحويل اشارة السيطرة الكهربائية القادمة من غرفة السيطرة الى اشارة هوائية مناسبة لدخول موجه الصمام .






أختيار صمام السيطرة :

العوامل التي تؤثر في اختيار الصمام هي :-

1- نوع المائع المراد التعامل معه .
2- درجة حرارة المائع .
3- لزوجة المائع .
4- الكثافة النوعية للمائع .
5- سعة التدفق ( max. , min. ) للمائع المار من خلال الصمام .
6- ضغط المائع قبل الصمام (max. , min) .
7- ضغط المائع بعد الصمام (max. , min) .
8- مقدار الهبوط في الضغط من خلال الصمام في حالة العمل الاعتيادي وفي حالة الغلق الكامل للصمام .
9- حدود الضوضاء المتولدة المسموحة .
10- حجم الانبوب المراد ربط الصمام به ونوع التوصيلات النهائية .
11- نوع المعدن الخاص بجسم الصمام .
12- وضع الصمام في حالة الفشل .
13- نوع جسم الصمام المطلوب .
14- حجم المشغل المطلوب .
15- مدى اشارة السيطرة المتوفرة .

معادلة أختيار الصمام :








المصادر (References):

1- " CONTROL VALVE HANDBOOK" , 3RD EDITION , FISHER CONTROLS INTERNATIONAL, INC , 2001 .
2- NOUVOPIGNONE CONTROL VALVES HADBOOK, 1941 .
3- EMERSON PROCESS MANAGEMENT WEBSITE.

ملاحظة: للامانة الموضوع منقول للاستفادة

عاشت ايدك وبارك الله بيك

شكرا ...........................

شكرا ودوم للتقدم  

مشكور

مجهود ولا احلى منه ..تسلم ياغالي

شكرا جدا

جزاك الله خيرا

بارك الله فيك اخي العزيز وجزاك بالمثل واتمني لك كل خير

شكرا على المجهود الكبير

هل يوجد رابط لتحميل هذا البحث ؟