فهم صمامات التحكم بالبخار

لخفض ضغط البخار ودرجة الحرارة في نفس الوقت إلى المستوى المطلوب لحالة عمل محددة، يتم استخدام البخارصمامات التنظيمتُستخدم هذه التطبيقات عادةً بضغوط ودرجات حرارة دخول عالية جدًا، ويجب خفض كليهما بشكل كبير. ونتيجةً لذلك، تُعدّ عمليات التشكيل والدمج هي عمليات التصنيع المُفضّلة لهذه التطبيقات.صمامأجسامها لأنها تتحمل بشكل أفضل حمل البخار عند ضغط ودرجة حرارة مرتفعين. تسمح المواد المزورة بإجهادات تصميمية أكبر من تلك المصبوبة.صمامالأجسام، لديها بنية بلورية مُحسَّنة بشكل أفضل، ولها اتساق مادي جوهري.

بفضل الهيكل المُشكَّل، أصبح بإمكان المُصنِّعين توفير درجات متوسطة وحتى الفئة 4500 بسهولة أكبر. عند انخفاض الضغوط ودرجات الحرارة أو عند الحاجة إلى صمام خطي، تُعتبر أجسام الصمامات المصبوبة خيارًا ممتازًا.

يتيح هيكل الصمام المُشكَّل المُزدوج (المُطروق) إضافة مخرج مُمتد للتحكم في سرعة بخار المخرج عند ضغوط منخفضة، استجابةً للتغيرات الكبيرة المتكررة في خصائص البخار الناتجة عن انخفاض درجة الحرارة والضغط. وبالمثل، يُمكن للمصنعين توفير وصلات مدخل ومخرج بتصنيفات ضغط مُختلفة، لتتوافق بشكل أفضل مع خطوط الأنابيب القريبة استجابةً لانخفاض ضغط المخرج، وذلك باستخدام صمامات التحكم بالبخار المُشكَّلة المُزدوجة.

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

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

2. نسبة متغيرة محسنة

3. التركيب والصيانة سهلان إلى حد ما لأنه قطعة من المعدات.

نقدم مجموعة متنوعة من صمامات التحكم بالبخار لتلبية مختلف متطلبات التطبيقات. فيما يلي بعض الأمثلة النموذجية.

صمام التحكم بالبخار

صمام تنظيم البخار، المُدمج بأحدث تقنيات التحكم في درجة حرارة وضغط البخار، يجمع بين التحكم في ضغط البخار ودرجة حرارته في وحدة تحكم واحدة. مع ارتفاع أسعار الطاقة ومتطلبات تشغيل المحطة الأكثر صرامة، تُلبي هذه الصمامات الحاجة إلى إدارة أفضل للبخار. يُوفر صمام التحكم في البخار تحكمًا أفضل في درجة الحرارة وخفضًا للضوضاء مقارنةً بمحطة خفض درجة الحرارة والضغط التي تُؤدي نفس الوظيفة، كما أنه أقل تقيدًا بمتطلبات الأنابيب والتركيب.

صمامات تنظيم البخار مزودة بصمام واحد يتحكم في الضغط ودرجة الحرارة. يتم تصميم الصمامات وتطويرها وتحسين سلامتها الهيكلية وتحسين أدائها التشغيلي وموثوقيتها العامة باستخدام تحليل العناصر المحدودة (FEA) وديناميكيات الموائع الحسابية (CFD). يُظهر الهيكل المتين لصمام التحكم بالبخار قدرته على تحمل انخفاض ضغط البخار الرئيسي، كما أن استخدام مسار التدفق لتقنية تقليل ضوضاء صمام التحكم يُساعد على تقليل الضوضاء والاهتزازات غير المرغوب فيها.

يمكن استيعاب التغيرات السريعة في درجات الحرارة التي تحدث أثناء تشغيل التوربين من خلال تصميم التشذيب الانسيابي المستخدم في صمامات التحكم بالبخار. ولإطالة عمر الصمام والسماح بالتمدد عند انحرافه بفعل الصدمة الحرارية، يُقوّى القفص. يحتوي قلب الصمام على دليل مستمر، وتُستخدم حشوات من الكوبالت لإنتاج مانع تسرب معدني محكم مع مقعد الصمام، بالإضافة إلى توفير مادة توجيه.

صمام تنظيم البخار مزود بمشعب لرش الماء عند انخفاض الضغط. يتميز المشعب بفوهات تعمل بالضغط الخلفي وهندسة متغيرة لتعزيز خلط الماء وتبخره.

كان الغرض الأصلي من استخدام هذه الفوهة هو ضغط البخار الهابط لأنظمة التكثيف المركزية، حيث قد تحدث ظروف تشبع. يُعزز هذا النوع من الفوهات قابلية تكيف الجهاز من خلال توفير تدفق أدنى منخفض. ويتحقق ذلك بتقليل الضغط الخلفي عند فوهة dP. ومن مزاياها أيضًا حدوث وميض عند مخرج الفوهة بدلًا من صمام الرش عند زيادة ضغط dP للفوهة عند فتحات أصغر.

عند حدوث الوميض، يدفع حمل زنبرك سدادة الصمام في الفوهة إلى إغلاقها لمنع أي تغيرات من هذا القبيل. تتغير قابلية انضغاط السائل أثناء الوميض، مما يدفع زنبرك الفوهة إلى إغلاقه بقوة وإعادة ضغط السائل. باتباع هذه الإجراءات، يستعيد السائل حالته السائلة، ويمكن إعادة تشكيله ليُشكّل المبرد.

فوهات ذات هندسة متغيرة وضغط خلفي منشطة

يوجه صمام تنظيم البخار تدفق الماء بعيدًا عن جدار الأنبوب نحو مركزه. وتختلف نقاط الرش باختلاف التطبيقات. ويتوسع قطر مخرج صمام التنظيم بشكل كبير لتلبية حجم البخار المطلوب، خاصةً إذا كان فرق ضغط البخار كبيرًا. ولتوزيع الماء المرشوش بشكل أكثر مساواةً وشمولًا، تُوضع فوهات إضافية حول المخرج.

يتيح الترتيب الانسيابي في صمام تنظيم البخار إمكانية استخدامه في درجات حرارة تشغيل وتصنيفات ضغط أعلى (حتى فئة ANSI 2500 أو أعلى).

يوفر هيكل السدادة المتوازن لصمام التحكم بالبخار إحكامًا من الفئة الخامسة وخصائص تدفق خطي. تستخدم صمامات التحكم بالبخار عادةً وحدات تحكم رقمية للصمامات ومشغلات مكبس هوائية عالية الأداء لإكمال دورة كاملة في أقل من ثانيتين مع الحفاظ على دقة عالية في استجابة الخطوات.
يمكن توفير صمامات تنظيم البخار كمكونات مستقلة إذا تطلب تصميم الأنابيب ذلك، مما يسمح بالتحكم في الضغط في جسم الصمام وإزالة الحرارة الزائدة في مبرد البخار السفلي. بالإضافة إلى ذلك، إذا لم يكن ذلك ممكنًا من الناحية المالية، فمن الممكن أيضًا دمج أجهزة إزالة الحرارة الزائدة القابلة للتوصيل مع أجسام الصمامات المصبوبة ذات الاتجاه المستقيم.