يقوم المحركات بتحويل الإشارات إلى حركة ميكانيكية ، مما يمكّن الصمامات من فتح أو إغلاق ، وبالتالي التحكم في تدفق السوائل. تأتي هذه الأجهزة في تصميمات وأحجام مختلفة ، مما يساعد أنظمة خطوط الأنابيب المختلفة على تحقيق الأتمتة. تعمل المحركات على تحسين دقة العملية والدقة ، مما يضمن تشغيل الصمام السلس بغض النظر عن متطلبات الدورة. عند اختيار صمام لتطبيق معين ، من الضروري النظر في طريقة تشغيله. تشمل مشغلات الصمامات الشائعة المستخدمة في أنظمة خطوط الأنابيب الصناعية المحركات الكهربائية والهدية والهيدروليكية.
تعتمد المحركات الهوائية والهيدروليكية على ضغط الهواء أو السائل للتحكم في وضع الصمام. يتم تصنيف هذه المحركات على أنها إما أنواع الربيع أو الأنواع المزدوجة المفعول. مشغل عائد الربيع هو مشغل واحد. لذلك ، يشير أي مشغل واحد المفعول المذكور في هذه المقالة إلى مشغل عائد الربيع. كيف يؤثر تصميم هذه المحركات على كفاءتها؟
يحتوي مشغل عائد الربيع على ربيع على جانب واحد من المكبس للحفاظ على الصمام في الوضع المطلوب. يمكن تكوين هذه المحركات على أنها مغلقة عادة أو مفتوحة عادة. في التكوين المغلق عادة (يشار إليه عادة باسم الفشل) ، يتم تطبيق الضغط من الهواء المضغوط أو الزيت الهيدروليكي (في الأنظمة الهيدروليكية) على الجانب الذي تم تحميله من المكبس. تتغلب القوة الناتجة عن السائل المضغوط على قوة الربيع ، مما يضغط الربيع لفتح الصمام. يؤدي قطع إمدادات السوائل المضغوطة إلى تراجع الربيع ، وإعادة الصمام إلى الموضع المغلق. يحافظ التكوين المعاكس على الصمام في حالة مفتوحة عادة ، حيث يقوم توفير السائل المضغوط بإغلاق الصمام أثناء فتح ضغط السائل.
في المقابل ، يحتوي المحرك المزدوج المفعول على غرفتين لعقد السائل المضغوط. تُعد إحدى الغرفة بمثابة مدخل السائل المضغوط ، بينما يعمل الآخر كمنفذ. يغير توفير السوائل المضغوطة إلى قسم الأسطوانة موضع المكبس ، وبالتالي تغيير موضع الصمام. توفر المحركات المزدوجة المفعول تحكمًا أفضل في معدل تدفق الصمام.
تتمثل الميزة الأساسية لمشغلات العائد في الربيع في قدرتها على التراجع بسرعة وإعادة الصمام إلى وضعه الأولي عند فقدان ضغط السائل أو الطاقة. ومع ذلك ، لديهم أيضًا بعض العيوب ، مما يجعل المشغلات المزدوجة بديلاً مفضلاً للعديد من العمليات.
فيما يلي العديد من الجوانب التي تثبت فيها المشغلات المزدوجة المفعول مفيدًا في أنظمة خطوط الأنابيب:
1. قوة الدفع العليا
بشكل عام ، تتطلب أنظمة خطوط الأنابيب ذات الأنابيب ذات القطر الكبير صمامات كبيرة ، والتي تتطلب قوة دافعة عالية. الحد الأدنى من المقاومة في آلية التشغيل أمر بالغ الأهمية لتحسين موثوقية الصمام والاستجابة. من الناحية الفنية ، يقلل الربيع في مشغل واحد من قوة دفع المشغل. يجب أن يكون مشغل صمام أحادي المفعول أكبر لأنه يحتاج إلى التغلب على كل من عزم الدوران وقوة الربيع. هذا يعني أن المحركات ذات المفعول الواحد كبير الحجم ، مما يتطلب المزيد من المواد للتصنيع ، مما يؤدي في النهاية إلى ارتفاع تكاليف. يضيف الربيع أيضًا إلى حجم المشغل الكلي ، مما يجعله أثقل بشكل ملحوظ من المحركات المزدوجة المفعول.
توفر المحركات المزدوجة المفعول قوة دافعة أقصى في كلا الاتجاهين (انظر الشكل 1). شرط الدفع للمحركات المزدوجة المفعول أقل من مشغلات المفعول أحادي المفعول. قوة الدفع العالية وحجمها المدمج تجعلها أكثر ملاءمة للمطالبة بخطوط الأنابيب الصناعية.
2. القدرة على تحمل أحمال عزم الدوران العالية
تحظى المشغلات ذات التمثيل الواحد بشعبية في تطبيقات الدورة المعتدلة وخطوط أنابيب القطر الصغيرة ، مما يجعلها مناسبة للتطبيقات منخفضة التواجد. تتطلب التطبيقات الصناعية الشاقة صمامات ومشغلات قوية للتحكم في معدلات التدفق بفعالية. أنظمة خطوط الأنابيب هذه لها متطلبات عزم الدوران عالية ، مما يؤدي إلى استهلاك كبير للطاقة. كما ذكرنا سابقًا ، يعتمد عزم الدوران الذي يوفره مشغل عائد الربيع على تصلب الربيع. يمكن للمشغل المزدوج الأصغر المفعول تقديم عزم دوران أفضل من مشغل واحد. نظرًا لأنها تتطلب انخفاض ضغط السوائل لتشغيل صمام ثنائي الاتجاه ، فإنها تقلل من الطاقة اللازمة للضغط على المشغل. تستخدم المحركات المزدوجة المفعول على نطاق واسع في صمامات المعالجة الصناعية والكيميائية الشاقة.
3. السيطرة المستقرة
في بعض أنظمة خطوط الأنابيب ، خصائص السوائل ، مثل الضغط ودرجة الحرارة ، تتقلب E بسرعة ومتكررة ، مما يؤثر على موثوقية النظام وكفاءته. بالإضافة إلى هذه الاختلافات التي تؤثر على القوة المطلوبة لدفع الصمام ، يجب على الأنظمة التي تستخدم مشغلات عائد الربيع مواجهة القوة المعارضة في الربيع باستمرار ، مما يؤثر على الكفاءة التشغيلية. عادةً ما تقتصر الصمامات ذات الآليات العائلية على فتح الصمام أو إغلاقه بالكامل.
يتمتع المحركات ذات التمثيل المزدوج قوة دافعة تسيطر عليها الوضع الخطي للمكبس ، مما يوفر استقرارًا أفضل. يحدد فرق الضغط بين غرفتي المشغل مسافة حركة المكبس. خلال هذه العملية ، يتحكم في الدرجة التي يفتح بها الصمام أو يغلقها. مع هذه الميزة ، يمكن تعديل معدلات تدفق النظام بسهولة لتلبية متطلبات العملية. لتطبيقات صمام ركوب الدراجات بشكل متكرر ، يكون الربيع في مشغل واحد تمثيلًا عرضة للإرهاق. هذا يقلل من دقة المشغل والاستقرار. مع مرور الوقت ، تثبت المحركات المزدوجة المفعول أكثر موثوقية ، حيث أن معظم تطبيقات الأنظمة والتطبيقات مصممة للاستخدام على المدى الطويل.
4. الحفاظ على موقف الفشل
أثناء عمليات خطوط الأنابيب الروتينية ، قد تكون هناك حالات تضيع فيها طاقة القيادة. يعد الحفاظ على وضع آمن من الفشل أمرًا بالغ الأهمية لإغلاق العملية الآمنة. في صناعة النفط والغاز ، بمجرد استئناف الإنتاج ، يجب أن تحافظ صمامات الاختناق على وضعها الفشل في الحفاظ على معدلات التدفق ثابتة. بالنسبة لمشغلات العائد الربيعي ، فإن الإجراء الفوري الذي تم اتخاذه هو تمديد الربيع ، والذي سيغلق الصمام بسرعة. يمكن أن يسبب هذا تراكم ضغط مفاجئ في قسم من خط الأنابيب ، مما قد يؤدي إلى تمزق الأنابيب. تتطلب هذه التطبيقات الهامة مشغلات مزدوجة المفعول. يحافظ ضغط السوائل داخل غرفة المشغل على الصمام في موضعه حتى تتم استعادة الطاقة. أنها تساعد في تثبيت عمليات الإغلاق لمعالجة السبب الجذري لفقدان الطاقة.
5. مستويات السلامة
تكمن موثوقية المحرك في بنيته الميكانيكية. أولاً ، نعلم أن الينابيع تفقد قوة الشد بعد دورات تشغيلية متعددة. بالإضافة إلى ذلك ، تتطلب بعض التطبيقات تصريفًا مستمرًا لسائل العمل. طالما أن الصمام يحتفظ بوضع الفشل الأخير ، يستمر التفريغ. عادة ، ستعود الصمامات المفتوحة باستخدام مشغلات العائد الربيعي إلى الوضع المفتوح عند فقدان ضغط القيادة ، ومنع تصريف السوائل.
في المقابل ، سيتوقف المحرك المزدوج المفعول في منتصف السكتة الدماغية عند فقدان الطاقة. يسمح هذا الإعداد لسائل العمل بمتابعة التفريغ ، والقضاء على أي مخاطر السلامة. توفر المحركات ذات المفعول المزدوج عملية صمام أكثر موثوقية مع مرور الوقت مقارنة بمشغلات العائد الربيعي.
التحجيم المناسب ، النوع المناسب
في العديد من التطبيقات ، تفوق مزايا المشغلات ذات المفعول المزدوج تلك التي تتفوق عليها مشغلات العائد الربيعي. عند تحديد تحجيم خطوط الأنابيب ، يضمن اختيار النوع والحجم المناسب للمشغل معدلات تدفق كافية وعمر الخدمة الطويل والموثوقية وسلامة العمليات. تعد المشغلات المزدوجة المفعول أكثر ملاءمة لتطبيقات الصمامات عالية الاستخدام في صناعة البتروكيماويات.
بقلم ديانا
