تُعدّ أنابيب وصمامات المواد الكيميائية جزءًا لا غنى عنه في الإنتاج الكيميائي، وهي حلقة الوصل بين مختلف أنواع المعدات الكيميائية. كيف تعمل الصمامات الخمسة الأكثر شيوعًا في أنابيب المواد الكيميائية؟ ما هو الغرض الرئيسي منها؟ ما هي صمامات وأنابيب ووصلات المواد الكيميائية؟ (11 نوعًا من الأنابيب + 4 أنواع من الوصلات + 11 صمامًا) كل هذه المعلومات ضرورية لفهم شامل لأنابيب المواد الكيميائية!
3
11 صمامًا رئيسيًا
يُطلق على الجهاز المستخدم للتحكم في تدفق السوائل في الأنابيب اسم الصمام. وتتمثل وظائفه الرئيسية فيما يلي:
فتح وإغلاق الدور – قطع أو التواصل مع تدفق السوائل في خط الأنابيب؛
التعديل – لضبط معدل تدفق السوائل في خط الأنابيب، التدفق؛
الخنق - تدفق السوائل عبر الصمام، مما يؤدي إلى انخفاض كبير في الضغط.
تصنيف:
تختلف الصمامات حسب دورها في خط الأنابيب، ويمكن تقسيمها إلى صمام قطع (يُعرف أيضًا باسم صمام كروي)، وصمام خانق، وصمام فحص، وصمامات أمان، وما إلى ذلك؛
وفقًا للأشكال الهيكلية المختلفة للصمامات، يمكن تقسيمها إلى صمامات البوابة، والصمامات السدادة (التي تسمى غالبًا صمامات كوكر)، والصمامات الكروية، والصمامات الفراشية، والصمامات الغشائية، والصمامات المبطنة، وما إلى ذلك.
بالإضافة إلى ذلك، يتم تقسيم الصمامات وفقًا لإنتاج مواد مختلفة، إلى صمامات من الفولاذ المقاوم للصدأ، وصمامات من الفولاذ المصبوب، وصمامات من الحديد الزهر، وصمامات بلاستيكية، وصمامات سيراميكية، وما إلى ذلك.
يمكن العثور على خيارات متنوعة للصمامات في الكتيبات والعينات ذات الصلة، ولكن يتم هنا عرض الأنواع الأكثر شيوعًا فقط من الصمامات.
① صمام كروي
بفضل تصميمه البسيط وسهولة تصنيعه وصيانته، يُستخدم على نطاق واسع في خطوط الأنابيب ذات الضغط المنخفض والمتوسط. يُركّب في ساق الصمام أسفل قرص الصمام الدائري (رأس الصمام) وجزء شفة جسم الصمام (مقعد الصمام) لتحقيق غرض قطع تدفق السوائل.
يمكن تعديل ساق الصمام عن طريق رفع الخيط، مما يؤثر على درجة فتح الصمام ويساهم في تنظيم تدفق السائل. ونظرًا لأن آلية قطع الصمام تعتمد على تلامس رأس الصمام مع سطح المقعد، فهو غير مناسب للاستخدام في خطوط الأنابيب التي تحتوي على جزيئات صلبة من السوائل.
يمكن استخدام صمام الكرة الأرضية وفقًا لخصائص الوسط المراد ضخه، وذلك باختيار رأس الصمام ومقعده وغلافه المناسبين. في حال استخدام الصمام بسبب سوء الإحكام أو تلف الرأس أو المقعد أو أي جزء آخر منه، يمكن إجراء إصلاحات بسيطة كاستخدام سكين خفيف أو التجليخ أو التسوية السطحية، وذلك لإطالة عمر الصمام.
②صمام البوابة
يكون الصمام عموديًا على اتجاه تدفق السائل بواسطة صفيحة مسطحة واحدة أو اثنتين، مع سطح إحكام جسم الصمام لتحقيق غرض الإغلاق. يتم رفع صفيحة الصمام لفتحه.
صمام ذو صفيحة مسطحة يدور ساقه ويرفع، ويتحكم في حجم الفتحة لتنظيم تدفق السائل. يتميز هذا الصمام بمقاومة منخفضة، وأداء إحكام ممتاز، وسهولة في التشغيل، وهو مناسب بشكل خاص لخطوط الأنابيب ذات الأقطار الكبيرة، إلا أن تصميم صمام البوابة أكثر تعقيدًا، ويتوفر منه أنواع متعددة.
يختلف تركيب ساق الصمام، فهناك ساق مفتوحة وساق داكنة؛ وينقسم تركيب صفيحة الصمام إلى نوع إسفيني ونوع متوازي وما إلى ذلك.
بشكل عام، تتكون صفيحة الصمام من النوع الإسفيني من صمام واحد، بينما يستخدم النوع المتوازي صفيحتين. يتميز النوع المتوازي بسهولة تصنيعه مقارنةً بالنوع الإسفيني، وسهولة صيانته، ومقاومته للتشوه، إلا أنه لا يُنصح باستخدامه لنقل الشوائب في خطوط أنابيب السوائل، وإنما يُستخدم بشكل أساسي لنقل المياه والغاز النظيف والنفط وغيرها من أنواع خطوط الأنابيب.
③ سد الصمامات
يُعرف القابس عادةً باسم كوكر، وهو عبارة عن استخدام جسم الصمام لإدخال فتحة مركزية مع قابس مخروطي لفتح وإغلاق خط الأنابيب.
يمكن تقسيم السدادات، وفقًا لأنواع منع التسرب المختلفة، إلى سدادات حشو، وسدادات محكمة الإغلاق بالزيت، وسدادات بدون حشو، وما إلى ذلك. تتميز السدادات ببساطة تركيبها، وصغر حجمها الخارجي، وسرعة فتحها وإغلاقها، وسهولة تشغيلها، وانخفاض مقاومتها للسوائل، وسهولة استخدامها في تكوين صمامات توزيع أو تحويل ثلاثية أو رباعية الاتجاهات.
سطح إحكام سدادة الأنبوب كبير، مما يجعله عرضة للتآكل، ويتطلب جهدًا كبيرًا في التبديل، ويصعب ضبط التدفق، ولكنه يقطع التدفق بسرعة. يمكن استخدام السدادة في خطوط أنابيب السوائل ذات الضغط ودرجة الحرارة المنخفضين أو التي تحتوي على جزيئات صلبة، ولكن لا ينبغي استخدامها في خطوط أنابيب ذات ضغط أو درجة حرارة مرتفعين أو للبخار.
④ صمام الخانق
ينتمي هذا الصمام إلى نوع من الصمامات الكروية. يتميز رأسه بشكل مخروطي أو انسيابي، مما يُحسّن التحكم في تدفق السوائل أو تنظيم الضغط. يتطلب هذا الصمام دقة تصنيع عالية وأداءً ممتازًا في منع التسرب.
يستخدم بشكل أساسي للتحكم في الأجهزة أو أخذ العينات وخطوط الأنابيب الأخرى، ولكن لا ينبغي استخدامه لقياس اللزوجة والجسيمات الصلبة في خط الأنابيب.
⑤ صمام كروي
صمام الكرة، المعروف أيضاً بصمام مركز الكرة، هو نوع من الصمامات التي شهدت تطوراً سريعاً في السنوات الأخيرة. يستخدم هذا الصمام كرة مثقوبة في المنتصف كمركز للصمام، ويعتمد على دوران الكرة للتحكم في فتح الصمام أو إغلاقه.
يشبه القابس، ولكنه أصغر من سطح إحكام القابس، ويتميز ببنية مدمجة، ويوفر جهدًا في التبديل، ويستخدم على نطاق أوسع بكثير من القابس.
مع تحسن دقة تصنيع صمامات الكرة، لم تعد تُستخدم فقط في خطوط الأنابيب ذات الضغط المنخفض، بل أصبحت تُستخدم أيضًا في خطوط الأنابيب ذات الضغط العالي. ومع ذلك، ونظرًا لمحدودية مادة منع التسرب، فهي غير مناسبة للاستخدام في خطوط الأنابيب ذات درجات الحرارة العالية.
⑥ صمامات الحجاب الحاجز
تتوفر صمامات الحجاب الحاجز المطاطية بشكل شائع. يتم فتح وإغلاق هذا الصمام بواسطة غشاء مطاطي خاص، حيث يتم تثبيت الغشاء بين جسم الصمام وغطاء الصمام، ويقوم القرص الموجود أسفل ساق الصمام بضغط الغشاء بإحكام على جسم الصمام لتحقيق الإحكام.
يتميز هذا الصمام ببنية بسيطة، وإحكام إغلاق موثوق، وسهولة الصيانة، ومقاومة منخفضة للسوائل. وهو مناسب لنقل السوائل الحمضية وخطوط الأنابيب التي تحتوي على مواد صلبة معلقة، ولكن لا يُنصح باستخدامه عمومًا في حالات الضغط العالي أو درجات الحرارة التي تتجاوز 60 درجة مئوية، كما لا يُنصح باستخدامه لنقل المذيبات العضوية والمواد المؤكسدة القوية في خطوط الأنابيب.
⑦ صمام عدم الرجوع
تُعرف أيضاً بصمامات عدم الرجوع أو صمامات الفحص. يتم تركيبها في خط الأنابيب بحيث لا يمكن للسائل أن يتدفق إلا في اتجاه واحد، ولا يُسمح بالتدفق العكسي.
هو نوع من صمامات الإغلاق التلقائي، ويحتوي جسمه على صمام أو صفيحة متأرجحة. عندما يتدفق السائل بسلاسة، يفتح الصمام تلقائيًا؛ وعندما يتدفق عكسيًا، يغلق الصمام تلقائيًا بفعل السائل (أو قوة الزنبرك). يُصنف صمام عدم الرجوع، وفقًا لبنيته، إلى نوعين: صمام الرفع وصمام التأرجح.
تكون رفرفة صمام الفحص الرافعة عمودية على حركة رفع قناة الصمام، وتستخدم عادة في خطوط الأنابيب الأفقية أو الرأسية؛ أما رفرفة صمام الفحص الدوار فتسمى غالبًا باللوحة المتأرجحة، حيث يتصل جانب اللوحة المتأرجحة بالعمود، ويمكن تدوير اللوحة المتأرجحة حول العمود، ويتم تركيب صمام الفحص الدوار عادة في خطوط الأنابيب الأفقية، ويمكن تركيبه أيضًا في خطوط الأنابيب الرأسية ذات الأقطار الصغيرة، ولكن يجب الانتباه إلى عدم تجاوز معدل التدفق الحد المسموح به.
يُستخدم صمام عدم الرجوع عمومًا في خطوط أنابيب السوائل النظيفة، ولا يُنصح باستخدامه في خطوط الأنابيب التي تحتوي على جزيئات صلبة أو ذات لزوجة عالية. يتميز صمام عدم الرجوع من نوع الرفع بأداء إغلاق أفضل من النوع المتأرجح، إلا أن مقاومة السوائل في النوع المتأرجح أقل. وبشكل عام، يُناسب صمام عدم الرجوع المتأرجح خطوط الأنابيب ذات الأقطار الكبيرة.
⑧صمام الفراشة
صمام الفراشة عبارة عن قرص دوار (أو قرص بيضاوي) للتحكم في فتح وإغلاق خط الأنابيب. يتميز ببنية بسيطة وأبعاد خارجية صغيرة.
بسبب مشاكل هيكل الختم والمواد، فإن أداء الصمام عند الإغلاق ضعيف، وهو مخصص فقط لتنظيم خطوط الأنابيب ذات الضغط المنخفض والقطر الكبير، ويستخدم عادة في نقل المياه والهواء والغاز وغيرها من الوسائط في خط الأنابيب.
⑨ صمام تخفيض الضغط
يتمثل الهدف في تقليل ضغط الوسط إلى قيمة معينة للصمام الأوتوماتيكي، بحيث يكون الضغط العام بعد الصمام أقل من 50٪ من الضغط قبل الصمام، ويعتمد ذلك بشكل أساسي على الحجاب الحاجز والنابض والمكبس وأجزاء أخرى من الوسط للتحكم في فرق الضغط بين رفرف الصمام وفجوة مقعد الصمام لتحقيق غرض تقليل الضغط.
توجد أنواع عديدة من صمامات تخفيض الضغط، ومنها النوع الثاني الشائع وهو صمام المكبس وصمام الحجاب الحاجز.
⑩ صمام البطانة
من أجل منع تآكل الوسط، يجب تبطين بعض الصمامات بمواد مقاومة للتآكل (مثل الرصاص والمطاط والمينا وما إلى ذلك) في جسم الصمام ورأس الصمام، ويجب اختيار مواد التبطين وفقًا لطبيعة الوسط.
ولتسهيل عملية التبطين، فإن الصمامات المبطنة مصنوعة في الغالب من النوع ذي الزاوية القائمة أو النوع ذي التدفق المباشر.
⑪ صمامات الأمان
لضمان سلامة الإنتاج الكيميائي، يوجد في نظام الأنابيب تحت الضغط جهاز أمان دائم، وهو اختيار سمك معين من الصفائح المعدنية، مثل إدخال لوحة عمياء مثبتة في نهاية خط الأنابيب أو واجهة حرف T.
عند ارتفاع الضغط في خط الأنابيب، تنكسر الصفيحة لتخفيف الضغط. تُستخدم صفائح التمزق عادةً في خطوط الأنابيب ذات الضغط المنخفض والقطر الكبير، ولكن في معظم خطوط الأنابيب الكيميائية المزودة بصمامات أمان، توجد أنواع عديدة من صمامات الأمان، ويمكن تقسيمها بشكل عام إلى فئتين رئيسيتين: صمامات زنبركية وصمامات رافعة.
تعتمد صمامات الأمان المزودة بنابض بشكل أساسي على قوة النابض لتحقيق الإحكام. عندما يتجاوز الضغط داخل الأنبوب قوة النابض، يفتح السائل الصمام، ويتم تصريف السائل من الأنبوب، مما يؤدي إلى انخفاض الضغط.
بمجرد أن ينخفض الضغط في الأنبوب إلى ما دون قوة الزنبرك، يُغلق الصمام تلقائيًا. تعتمد صمامات الأمان ذات الرافعة بشكل أساسي على قوة الثقل على الرافعة لتحقيق الإحكام، على عكس صمامات الأمان ذات الزنبرك. يتم اختيار صمام الأمان بناءً على ضغط التشغيل ودرجة حرارة التشغيل لتحديد مستوى الضغط الاسمي، ويمكن حساب قطره بالرجوع إلى الأحكام ذات الصلة.
يجب اختيار نوع هيكل صمام الأمان ومادته وفقًا لطبيعة الوسط وظروف التشغيل. يخضع ضغط بدء التشغيل واختبار صمام الأمان وقبوله لأحكام خاصة، كما يجب معايرته دوريًا من قبل قسم السلامة، وطباعة ختم الأمان، وعدم تعديله بشكل عشوائي أثناء الاستخدام لضمان السلامة.
تاريخ النشر: 1 ديسمبر 2023