صمامات التَّحكم أنواعُها وكيفية عملها

صمامات التَّحكم أنواعُها وكيفية عملها

ما صمامُ التحكم؟

صمام التحكم control valve وهو جهازٌ يُتحكَّم به بالطاقة ويُستخدَم لتنظيم تدفقِ الموائع مثل الوقود والزيت والبخار والماء.
يُعد جزءاً أساسياً من حلقة التحكم وهو مثال على عنصر تحكم نهائي.
وهو غالباً آخر عنصر تحكم في الحلقة مستخدم صناعياً في الوقت الحالي.

أنواع مشغلات صمام التحكم:

يُمكن تشغيلُ صمام التحكم كهربائياً أو هوائياً أو هيدروليكياً.
يتلقى صمام التحكم الإشارةَ من متحكم (مثل PLC) ليتحرك ويغير تدفقَ المائع.

 (حقوق الصورة: موقع electronics tutorials )أنواع مشغل صمامات التحكم
أنواع مشغل صمامات التحكم (حقوق الصورة: موقع realpars )

بما أن إشارة الـ PLC كهربائية، فقد يتطلب صمام التحكم جهازاً لتحويل الإشارة الكهربائية لتشغيله.

جهاز تحويل الإشارة الكهربائية (حقوق الصورة: موقع electronics tutorials )
جهاز تحويل الإشارة الكهربائية (حقوق الصورة: موقع realpars )

يتألف صمام التحكم من مكونين منفصلين الصَّمام والمشغل.

مكونات صمام التحكم (حقوق الصورة: موقع electronics tutorials )
مكونات صمام التحكم (حقوق الصورة: موقع realpars )

بنية صمام التَّحكم:

تملك الصَّمامات أنواعاً وأشكالًا مختلفة، ويعتمد اختيارُها على شروط الخدمة ومخطط الأنابيب والتطبيق المطلوب، وتصنف صمامات التحكم إلى صمامات تحكم بحركة خطية Linear وصمامات تحكم بحركة دورانية Rotary.

أصناف صمامات التحكم (حقوق الصورة: موقع electronics tutorials )
أصناف صمامات التحكم (حقوق الصورة: موقع realpars )

مقارنة صمام الفراشة Butterfly وصمام البوابة Gate:

تكون حركةُ المحور والصمام في صمام الحركة الخطية إلى الأعلى والأسفل، ويعدُّ صمامُ البوابة مثالاً شائعاً عن صمامات التحكم المنزلقة.
ويدور صمام الحركة الدورانية في معظم الحالات 90 درجةً من وضعية الفتح إلى الإغلاق، ويعدُّ صمام الفراشة نوعاً شائعاً من الصمامات الدورانيَّة.

مقارنة صمام الفراشة وصمام البوابة (حقوق الصورة: موقع electronics tutorials )
مقارنة صمام الفراشة وصمام البوابة (حقوق الصورة: موقع realpars )

عمل صمام التَّحكم:

المشغل هو الجهاز المتَّصلُ بالصمام بمحور الصمام الذي يوفر القوة المطلوبةَ لتحريكِ الصمام.
كما قلنا سابقاً يمكن التحكمُ بالمشغّل كهربائياً أو هوائياً أو هيدروليكياً، والأكثر شيوعاً وموثوقية هو المشغلُ الهوائي.
تصل الإشارة إلى صمامِ التحكم من المتحكم وليكن PLC أو DCS وذلك على حَسَبِ العملية. يقارن المتحكم معدل التدفق الحالي إلى قيمة التدفق المطلوب ويدعى أيضاً بنقطة المعايرة.
ثم يعطي المتحكم خرجاً لتحريك الصمام لتقريب معدل التّدفق من قيمة نقطة المعايرة.

عمل صمام التَّحكم (حقوق الصورة: موقع electronics tutorials )
عمل صمام التَّحكم (حقوق الصورة: موقع realpars )

وضع الحماية من الإخفاق fail-safe:

سيخفق صمام التحكم في وضعيةٍ محددة عند فقدانِ إشارة التحكم بسبب بنية المشغلات الهوائية.
– مع زيادة ضغط هواء المزوَّد، يدفع الغشاء المطاطي نابضاً ويحرك محور الصمام إلى الأسفل في جسم الصمام.
– مع انخفاض ضغط هواء المزوَّد سيحرك النابض محورَ الصمام خارجَ الجسم.
يسمى الوضعُ الذي يتحرك به صمام التحكم -في حالة فقدان الإشارة -وضعَ “الحماية من الإخفاق fail-safe”
يعتمد نوع وضع الحماية من الإخفاق على التطبيق الذي يستخدم صمام التحكم لأجله.
سيسبب المشغل إغلاقَ الصمام عند انقطاع الإشارة إذا كان الصمام نوع “fail-closed” (إغلاق في حال الإخفاق)
سيسبب المشغل فتح الصمام عند انقطاع الإشارة إذا كان الصمام نوع “fail-open” (فتح في حال الإخفاق)

وضع الحماية من الإخفاق (حقوق الصورة: موقع electronics tutorials )
وضع الحماية من الإخفاق (حقوق الصورة: موقع realpars )

يجب أن يتغلب المشغلُ الكهربائيُّ أو الهوائيُّ على قوة النابض في حالة العمل الطبيعية. وفي حالة انقطاع الطاقة عن المشغل فلا تعود القوة الكهربائية أو الهوائية موجودة ويجبر ضغط النابض الصمام على الفتح.

وضع الحماية من الإخفاق (حقوق الصورة: موقع electronics tutorials )
 وضع الحماية من الإخفاق (حقوق الصورة: موقع realpars )

متحكم PID:

وهو متحكم تناسبي وتكاملي وتفاضلي.
ربما تريد معرفة عدد مرات فتح الصمام وإغلاقها حين تتغير مستوياتُ التدفق. وهذا يعتمد على عددٍ من العوامل مثل النسبة المئوية لمستوى تغير التدفق وأقطار الأنابيب.
بغضِّ النظر، فإنه يجب ضبط المتحكم ليعطي الاستجابةَ الصحيحة لأيِّ تغير في معدل التدفق يُتحقق ذلك في أغلب الحالات باستخدام تحكم PID داخل PLC أو جهاز التَّحكم.

متحكم PID (حقوق الصورة: موقع electronics tutorials )
متحكم PID (حقوق الصورة: موقع realpars )

ملخص:

– في هذا المقال تعلمنا أنه يمكن لصمام التّحكم أن يغيرَ تدفق السائل أو الغاز المستخدم في العملية.
– ينقسم صمام التحكم إلى نوعين أساسيين خطيٍّ ودورانيّ وبإمكاننا استخدام نوع آمن من الإخفاق في المناطق الحرجة.
– قدمنا لك كيفية التحكم في صمامات التحكم باستخدام تعليماتِ PID في نظام PLC أو DCS.

 


المصدر: هنا
ترجمة: سها اديب, مراجعة: عدي ناصر, تدقيق لغوي: محمد بابكر, تصميم: علي العلي, تحرير: كرم ديوب

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *