صمام الفراشة، كونه صمام تنظيم مدمج وسريع الفتح ومنخفض المقاومة، يُستخدم على نطاق واسع في صناعات مثل إمدادات المياه والصرف الصحي، وأنظمة التدفئة والتهوية وتكييف الهواء، والطاقة، والمواد الكيميائية، وصناعة الورق. ومع ذلك، في التطبيقات الهندسية العملية، غالبًا ما يؤدي عدم مراعاة اتجاه تركيب صمام الفراشة وترتيبه المكاني إلى اختلالات في التشغيل، وانخفاض في أداء الختم، وانحرافات في دقة التحكم. في الحالات الشديدة، قد يؤدي ذلك إلى أعطال في النظام أو صيانة متكررة، مما يؤدي إلى خسائر اقتصادية غير ضرورية. لذلك، يُعد الفهم الصحيح لتأثير اتجاه التركيب والتخطيط المكاني على أداء صمام الفراشة أمرًا ضروريًا لضمان تشغيله بشكل موثوق وإطالة عمره الافتراضي.

1. تأثير اتجاه التركيب على أداء صمام الفراشة

(1) اتجاه تدفق السوائل وتأثيره على أداء الختم

ل صمام الفراشة المركزي عندما يدور قرص الصمام حول عمود الصمام، تكون القوة متماثلة نسبيًا، ويكون لاتجاه تدفق السائل تأثير ضئيل على أداء الختم. لذلك، لا يُشترط اتجاه التدفق بشكل صارم أثناء التركيب. مع ذلك، في صمامات الفراشة اللامركزية، وخاصةً ثنائية وثلاثية اللامركزية، يعتمد تصميم الختم على مبدأ "الضغط بمساعدة التدفق". أي أنه عندما يأتي ضغط الوسط من الاتجاه المحدد، فإنه يدفع قرص الصمام نحو قاعدة الختم، مما يُعزز تأثير الختم.

إذا تم تركيب الصمام في الاتجاه المعاكس لسهم التدفق المحدد من قبل الشركة المصنعة، فإن التدفق العكسي للسائل سيغسل قرص الصمام. ولن يقتصر الأمر على عدم تحقيق تأثير الإغلاق المتوقع، بل قد يُحدث أيضًا فجوات بين أسطح الإغلاق، ويسرع من تآكل مقعد الصمام، ويسبب تسربًا داخليًا، مما يجعل إغلاق الصمام بالكامل مستحيلًا. لذلك، يجب أن يتوافق تركيب صمامات الفراشة اللامركزية بدقة مع متطلبات اتجاه التدفق.

(2) اتجاه عمود الصمام وتأثيره على عزم الفتح/الإغلاق والمحرك

يؤثر اتجاه تركيب عمود الصمام (أفقيًا أو رأسيًا) بشكل كبير على أداء الفتح والإغلاق، وإجهاد جسم الصمام، وعمر المُشغِّل. تُركَّب معظم صمامات الفراشة المتوسطة والصغيرة الحجم مع وضع عمود الصمام في الوضع الأفقي. تُسهِّل هذه الطريقة محاذاة جسم الصمام مع خط الأنابيب وترتيب المُشغِّل.

ومع ذلك، بالنسبة ل صمام فراشة ذو قطر كبير في الأنظمة المركبة في المواقع المرتفعة أو خطوط الأنابيب العمودية، يكون عمود الصمام غالبًا عموديًا. في هذا الوضع، يؤثر وزن قرص الصمام مباشرةً على عمود الصمام، خاصةً عندما يكون القرص في وضع الفتح، حيث ينحرف مركز ثقله عن المحور، مما يُولّد عزم دوران لامركزي كبير ويزيد الحمل المحوري أثناء الفتح والإغلاق. إذا لم يُراعِ المُشغِّل هذا الحمل الإضافي، فقد يؤدي ذلك إلى ضعف عملية الفتح والإغلاق. الأداء، أو التحميل الزائد للمحرك أو الأسطوانة، وغيرها من المشكلات.

علاوة على ذلك، في التركيبات الرأسية، قد يؤدي وزن قرص الصمام إلى ترهله، وقد يؤدي التشغيل طويل الأمد إلى تآكل غير متساوٍ لعمود الصمام والتعبئة، مما يؤدي إلى تسريع فشل الختم.

2. تأثير التخطيط المكاني على أداء صمام الفراشة

(1) القدرة على التكيف مع هيكل اتصال خط الأنابيب

عادةً ما يُوصَل جسم صمام الفراشة باستخدام وصلات من نوع الرقاقة، أو الفلانشات، أو وصلات العروة. تختلف متطلبات المساحة للتركيب باختلاف الهياكل. على وجه الخصوص، تعتمد صمامات الفراشة من نوع الرقاقة على قوة التثبيت بين الفلانشات العلوية والسفلية للتركيب. إذا لم تكن خطوط الأنابيب على كلا الجانبين متوازية أو تفتقر إلى الصلابة الكافية، فقد يؤدي ذلك إلى إجهاد غير متساوٍ على جسم الصمام، مما يؤثر على مركزية أسطح الختم، مما يُسبب تسربًا أو صعوبات تشغيلية.

أثناء التركيب الميداني، من المهم أيضًا عدم تركيب صمام الفراشة بالقرب من أكواع الأنابيب أو منافذ المضخات أو وصلات التي. تتميز هذه المناطق بأنماط تدفق سوائل معقدة، وتقلبات ضغط كبيرة، كما أنها عرضة للدوامات والتذبذبات، مما قد يسبب اهتزازات في أقراص الصمام أو شطفًا متكررًا لأسطح الختم، مما يقلل من عمر الصمام. يُنصح بترك مسافة كافية بين قسم الأنبوب المستقيم (عادةً ما يكون قطره من 5 إلى 10 أضعاف القطر الاسمي) صمام الفراشة وهذه المكونات لضمان استقرار مجال التدفق.

(2) راحة حجز المساحة والصيانة

عند فتح صمام الفراشة وإغلاقه، يدور قرص الصمام في خط الأنابيب، ويجب أن تكون مساحة دورانه خالية تمامًا من المكونات المحيطة. في حال عدم كفاية مساحة التركيب، فقد يُعيق ذلك قرص الصمام، خاصةً عند فتح الصمام أو إغلاقه بالكامل. بالإضافة إلى ذلك، يجب توفير مساحة تركيب وصيانة كافية للمشغلات، لأن المشغلات الكهربائية، على سبيل المثال، تُولّد حرارة أثناء التشغيل، وقد تُعيق المساحة غير الكافية تبديد الحرارة.

عند تصميم مخططات خطوط الأنابيب، من المهم مراعاة عوامل مثل عمق تركيب الصمام، وقطر الدوران، وعجلة يد المشغل، وحجم المحرك لتجنب المواقف التي لا يمكن فيها تفكيك الصمام أو استبداله أثناء الصيانة.

(3) التنسيق بين صمام الفراشة وتركيب المحرك

في الأنظمة ذات الأتمتة العالية، عادةً ما تُزوَّد صمامات الفراشة بمشغلات كهربائية أو هوائية أو هيدروليكية. عند تركيب هذه المشغلات، يجب الانتباه جيدًا لمحاذاة اتجاه الحركة مع اتجاه عمود الصمام، إذ قد يُؤدي عدم المحاذاة إلى عزم دوران لامركزي، مما يؤدي إلى حمل زائد على المشغل.

عادةً ما يكون جسم المُشغِّل ثقيلًا، لذا يجب توفير دعامة أو منصة ثابتة لدعمه. هذا يمنع تأثير وزن المُشغِّل على حواف جسم الصمام أو عمود الصمام، مما قد يُحمِّل المحامل فوق طاقتها أو يُسبب كسر الحواف.

3. الاستنتاجات والتوصيات

يؤثر اتجاه تركيب صمامات الفراشة وترتيبها المكاني بشكل مباشر على أدائها التشغيلي، وفعالية إحكامها، وعمرها الافتراضي. يجب تركيب صمامات الفراشة اللامركزية بدقة وفقًا لمتطلبات اتجاه التدفق لتجنب الغسل العكسي للسوائل؛ ويجب اختيار اتجاه عمود الصمام بشكل معقول وفقًا لخصائص الوسيط وتصميم المشغل؛ ويجب أن يضمن التصميم مساحة دوران كافية للصمام واستقرار مجال التدفق، مع تجنب المناطق عالية الاضطراب. أثناء التركيب، يجب ضمان محاذاة خطوط الأنابيب وتوصيلاتها بشكل آمن، وتخصيص مساحة كافية للصيانة.

ولضمان التطبيق الموثوق لصمامات الفراشة في الهندسة، يوصى بالتواصل الكامل مع مصنعي الصمامات فيما يتعلق بمتطلبات الاختيار والتركيب أثناء مرحلة التصميم واتباع المعايير الفنية بدقة أثناء البناء والتشغيل.