فهم صمامات التحكم بالبخار

لخفض ضغط البخار ودرجة حرارته في آن واحد إلى المستوى المطلوب لحالة تشغيل محددة، يتم استخدام البخارصمامات تنظيميةتُستخدم هذه التقنيات. غالبًا ما تتطلب هذه التطبيقات ضغوطًا ودرجات حرارة دخول عالية للغاية، وكلاهما يجب خفضهما بشكل كبير. ونتيجة لذلك، تُعدّ عمليات التشكيل والدمج من عمليات التصنيع المفضلة لهذه التطبيقات.صمامتتميز الأجسام المطروقة بقدرتها على تحمل أحمال البخار بشكل أفضل عند الضغط العالي ودرجة الحرارة العالية. كما تسمح المواد المطروقة بتحمل إجهادات تصميمية أكبر من المواد المصبوبة.صمامتتميز هذه الأجسام ببنية بلورية محسّنة بشكل أفضل، وباتساق جوهري في المادة.

بفضل هيكلها المطروق، بات بإمكان المصنّعين توفير درجات متوسطة تصل إلى الفئة 4500 بسهولة أكبر. وعندما تكون الضغوط ودرجات الحرارة منخفضة، أو عند الحاجة إلى صمام خطي، تظل أجسام الصمامات المصبوبة خيارًا مناسبًا.

يُتيح تصميم جسم الصمام المُدمج المصنوع بتقنية التشكيل الحراري إمكانية إضافة مخرج مُمتد للتحكم في سرعة البخار عند الضغوط المنخفضة، وذلك استجابةً للتغيرات الكبيرة والمتكررة في خصائص البخار الناتجة عن انخفاض درجة الحرارة والضغط. وبالمثل، يُمكن للمُصنّعين توفير وصلات دخول وخروج بتصنيفات ضغط مُختلفة لتتوافق بشكل أفضل مع خطوط الأنابيب المُجاورة عند انخفاض ضغط المخرج، وذلك باستخدام صمامات التحكم بالبخار المُدمجة المصنوعة بتقنية التشكيل الحراري.

إضافة إلى هذه المزايا، فإن الجمع بين عمليات التبريد وخفض الضغط في صمام واحد له المزايا التالية مقارنة بوحدتين منفصلتين:

1. تحسين خلط مياه الرش نتيجة لتحسين منطقة التمدد المضطرب لعنصر تخفيف الضغط.

2. نسبة متغيرة محسّنة

3. عملية التركيب والصيانة بسيطة للغاية لأنها قطعة من المعدات.

بإمكاننا توفير مجموعة متنوعة من صمامات التحكم بالبخار لتلبية متطلبات التطبيقات المختلفة. إليكم بعض الأمثلة النموذجية.

صمام التحكم بالبخار

يجمع صمام تنظيم البخار، الذي يجسد أحدث تقنيات التحكم في درجة حرارة وضغط البخار، بين التحكم في ضغط ودرجة حرارة البخار في وحدة تحكم واحدة. ومع ارتفاع أسعار الطاقة وتزايد متطلبات تشغيل المصانع، تلبي هذه الصمامات الطلب المتزايد على إدارة أفضل للبخار. يوفر صمام التحكم في البخار تحكمًا أفضل في درجة الحرارة وخفضًا للضوضاء مقارنةً بمحطة خفض درجة الحرارة والضغط التي تؤدي الوظيفة نفسها، كما أنه أقل تقيدًا بمتطلبات خطوط الأنابيب والتركيب.

تتميز صمامات تنظيم البخار بصمام واحد يتحكم في كلٍ من الضغط ودرجة الحرارة. ويتم تصميم هذه الصمامات وتطويرها وتحسين سلامتها الهيكلية، بالإضافة إلى تحسين أدائها التشغيلي وموثوقيتها العامة، باستخدام تحليل العناصر المحدودة (FEA) وديناميكيات الموائع الحسابية (CFD). ويُظهر التصميم المتين لصمام التحكم بالبخار قدرته على تحمل كامل انخفاض ضغط البخار الرئيسي، كما يُسهم استخدام تقنية الحد من ضوضاء صمام التحكم في مسار التدفق في تقليل الضوضاء والاهتزازات غير المرغوب فيها.

يمكن استيعاب التغيرات السريعة في درجات الحرارة التي تحدث أثناء بدء تشغيل التوربينات من خلال التصميم الانسيابي المستخدم في صمامات التحكم بالبخار. ولإطالة عمر الصمام والسماح بتمدده عند انحرافه بفعل الصدمة الحرارية، يتم تقوية سطح القفص. يحتوي قلب الصمام على دليل مستمر، وتُستخدم حشوات من الكوبالت لتوفير إحكام معدني ممتاز مع مقعد الصمام، بالإضافة إلى توفير مادة التوجيه.

يحتوي صمام تنظيم البخار على مشعب لرش الماء عند انخفاض الضغط. ويحتوي هذا المشعب على فوهات تعمل بضغط خلفي وهندسة متغيرة لتحسين خلط الماء وتبخره.

صُممت هذه الفوهة في الأصل للاستخدام عند ضغط البخار في أنظمة التكثيف المركزية، حيث قد تحدث ظروف التشبع. يُحسّن هذا النوع من الفوهات من قدرة الجهاز على التكيف من خلال تمكين تدفق أدنى. ويتحقق ذلك عن طريق تقليل الضغط الخلفي عند فوهة dP. ومن المزايا الأخرى أن الوميض يحدث عند مخرج الفوهة بدلاً من صمام الرش عند زيادة ضغط الفوهة dP في الفتحات الأصغر.

عند حدوث الوميض، يدفع زنبرك سدادة الصمام في الفوهة السدادة لإغلاقها ومنع أي تغييرات. تتغير قابلية انضغاط السائل أثناء الوميض، مما يدفع زنبرك الفوهة لإغلاقها وإعادة ضغط السائل. بعد هذه العمليات، يستعيد السائل حالته السائلة ويمكن إعادة تشكيله في المبرد.

فوهات متغيرة الهندسة وفوهات تعمل بضغط خلفي

يوجّه صمام تنظيم البخار تدفق الماء بعيدًا عن جدار الأنبوب ونحو مركزه. وتختلف أعداد نقاط الرش باختلاف التطبيقات. يتم توسيع قطر مخرج صمام التنظيم بشكل كبير لتلبية حجم البخار المطلوب، والذي يكون أعلى بكثير، إذا كان فرق ضغط البخار كبيرًا. ولتحقيق توزيع أكثر تساوياً وشمولية للماء المرشوش، يتم وضع المزيد من الفوهات حول المخرج.

يُمكّن الترتيب المبسط للأجزاء الداخلية في صمام تنظيم البخار من استخدامه في درجات حرارة تشغيل أعلى وتصنيفات ضغط أعلى (حتى فئة ANSI 2500 أو أعلى).

يتميز صمام التحكم بالبخار بهيكل سدادة متوازن يوفر إحكامًا من الفئة الخامسة وخصائص تدفق خطية. وتستخدم صمامات التحكم بالبخار عادةً وحدات تحكم رقمية ومشغلات مكبس هوائية عالية الأداء لإتمام شوط كامل في أقل من ثانيتين مع الحفاظ على استجابة دقيقة للخطوات.
يمكن توفير صمامات تنظيم البخار كمكونات منفصلة إذا تطلب تصميم الأنابيب ذلك، مما يسمح بالتحكم في الضغط داخل جسم الصمام وإزالة التسخين الزائد في مبرد البخار في اتجاه التدفق. بالإضافة إلى ذلك، إذا لم يكن ذلك مجديًا من الناحية المالية، فمن الممكن أيضًا دمج وحدات إزالة التسخين الزائد القابلة للتوصيل مع أجسام صمامات مستقيمة مصبوبة.