هل يمكن خلط صمامات الكرة الأرضية وصمامات البوابة؟

تُعدّ صمامات الكرة الأرضية، وصمامات البوابة، وصمامات الفراشة، وصمامات عدم الرجوع، وصمامات الكرة، جميعها مكونات تحكم أساسية في أنظمة الأنابيب المختلفة اليوم. يختلف كل صمام عن الآخر في الشكل والبنية وحتى الوظيفة. ومع ذلك، يتشابه صمام الكرة الأرضية وصمام البوابة في بعض الجوانب الشكلية، ويؤديان في الوقت نفسه وظيفة قطع التدفق في الأنابيب، مما قد يُسبب خلطًا بينهما لدى من ليس لديهم خبرة كافية في هذا المجال. في الواقع، عند التدقيق، يتضح وجود فرق كبير بين صمام الكرة الأرضية وصمام البوابة.

• بناء

في حالة محدودية مساحة التركيب، من الضروري الانتباه إلى اختيار:

يمكن إغلاق صمام البوابة بإحكام باستخدام سطح منع التسرب بالاعتماد على ضغط الوسط، مما يضمن عدم التسرب. عند فتح الصمام وإغلاقه، يكون سطح منع التسرب في وضع التلامس والاحتكاك، مما يُعرّض سطح منع التسرب للتآكل. وعندما يقترب صمام البوابة من الإغلاق، يزداد فرق الضغط بين مقدمة ومؤخرة خط الأنابيب، مما يزيد من تآكل سطح منع التسرب.

يتميز صمام البوابة ببنية أكثر تعقيدًا من صمام الكرة الأرضية، فمن حيث الشكل، يكون صمام البوابة أعلى من صمام الكرة الأرضية في حالة تساوي القطر، بينما يكون صمام الكرة الأرضية أطول من صمام البوابة. إضافةً إلى ذلك، ينقسم صمام البوابة إلى نوعين: ذو قضيب لامع وذو قضيب معتم، بينما لا ينقسم صمام الكرة الأرضية إلى نوعين.

• عمل

عند فتح وإغلاق صمام الكرة الأرضية، يكون من النوع ذي الجذع الصاعد، أي أن عجلة اليد تدور، فتقوم بحركات الدوران والرفع مع جذع الصمام. أما صمام البوابة، فيتم تدوير عجلة اليد فيه، مما يؤدي إلى رفع الجذع، بينما تبقى عجلة اليد نفسها ثابتة في مكانها.

تختلف معدلات التدفق، حيث تتطلب صمامات البوابة إغلاقًا كاملاً، بينما لا تتطلب صمامات الكرة الأرضية ذلك. يُحدد اتجاه دخول وخروج صمام الكرة الأرضية، بينما لا يشترط اتجاه دخول أو خروج محدد لصمام البوابة.

بالإضافة إلى ذلك، فإن صمام البوابة لا يكون إلا في حالتين: الفتح الكامل أو الإغلاق الكامل، ويكون شوط فتح وإغلاق البوابة كبيرًا جدًا، ويستغرق وقتًا طويلاً. أما شوط حركة صفيحة صمام الكرة الأرضية فهو أصغر بكثير، ويمكن لصفيحة صمام الكرة الأرضية التوقف عند نقطة معينة أثناء الحركة لضبط التدفق. يُستخدم صمام البوابة فقط لقطع التدفق ولا يؤدي أي وظيفة أخرى.

• أداء

يمكن استخدام صمام الكرة الأرضية للتحكم في التدفق وتنظيمه. يتميز هذا الصمام بمقاومة عالية نسبيًا للسائل، مما يجعل فتحه وإغلاقه أكثر صعوبة، ولكن نظرًا لقصر المسافة بين صفيحة الصمام وسطح الإحكام، فإن شوط الفتح والإغلاق يكون قصيرًا.

لأن صمام البوابة لا يمكن فتحه بالكامل أو إغلاقه بالكامل، فعندما يكون مفتوحًا بالكامل، تكون مقاومة تدفق الوسط في قناة جسم الصمام تقريبًا صفرًا، لذا فإن فتح وإغلاق صمام البوابة سيكون موفرًا للجهد بشكل كبير، ولكن لوحة البوابة بعيدة عن سطح الختم، ويكون وقت الفتح والإغلاق طويلًا.

• التركيب واتجاه التدفق

يكون تأثير صمام البوابة عند تدفق السائل في كلا الاتجاهين متماثلاً، ولا يُشترط اتجاه محدد للدخول أو الخروج عند التركيب، ويمكن للسائل أن يتدفق في كلا الاتجاهين. أما صمام الكرة الأرضية، فيجب تركيبه بدقة وفقًا لاتجاه السهم الموضح على جسم الصمام، وهناك نص واضح بشأن اتجاه الدخول والخروج منه، ويكون اتجاه تدفق السائل في صمام الكرة الأرضية "ثلاثي الاتجاه" في الصين من الأعلى إلى الأسفل.

صمام الكرة الأرضية منخفض المدخل وعالي المخرج، ومن الخارج تظهر أنابيب واضحة ليست على مستوى الطور. مِجرى صمام البوابة أفقي. شوط صمام البوابة أكبر من شوط صمام الكرة الأرضية.

من منظور مقاومة التدفق، تكون مقاومة التدفق لصمام البوابة منخفضة عند فتحه بالكامل، بينما تكون مقاومة التدفق لصمام إيقاف الحمل عالية. يبلغ معامل مقاومة التدفق لصمام البوابة العادي حوالي 0.08 إلى 0.12، وقوة الفتح والإغلاق المطلوبة صغيرة، ويمكن للوسط أن يتدفق في كلا الاتجاهين. أما مقاومة التدفق لصمامات الإغلاق العادية فهي أعلى من مقاومة صمامات البوابة بمقدار 3 إلى 5 مرات. عند الفتح والإغلاق، يلزم بذل جهد لإحكام الإغلاق، بينما لا يلامس بكرة صمام الكرة الأرضية سطح منع التسرب إلا عند إغلاقه بالكامل، مما يقلل من تآكل سطح منع التسرب بشكل كبير. ولأن قوة التدفق الرئيسية تتطلب إضافة مشغل لصمام الكرة الأرضية، يجب الانتباه إلى ضبط آلية التحكم في عزم الدوران.

يوجد للصمام الكروي طريقتان للتركيب، إحداهما هي أن الوسط يمكن أن يدخل من أسفل بكرة الصمام، وميزتها أنه عند إغلاق الصمام، لا يكون الحشو تحت ضغط، ويمكن إطالة عمر خدمة الحشو، ويمكن إجراء عملية استبدال الحشو تحت الضغط في خط الأنابيب أمام الصمام؛ أما عيبها فهو أن عزم دوران تشغيل الصمام كبير، وهو ما يعادل تقريبًا ضعف عزم دوران التدفق العلوي، والقوة المحورية لساق الصمام كبيرة، مما يجعل ساق الصمام عرضة للانحناء.

لذا، تُناسب هذه الطريقة عمومًا صمامات الكرة الأرضية ذات الأقطار الصغيرة (DN50 أو أقل)، بينما تُختار صمامات الكرة الأرضية التي يزيد قطرها عن DN200 بناءً على طريقة تدفق السائل من الأعلى. (تستخدم صمامات الإغلاق الكهربائية عادةً السائل للدخول من الأعلى). ويكمن عيب طريقة دخول السائل من الأعلى في عكس طريقة دخوله من الأسفل تمامًا.

• ختم

سطح إحكام صمام الكرة الأرضية هو جانب شبه منحرف صغير من قلب الصمام (انظر تحديدًا إلى شكل قلب الصمام)، وبمجرد سقوط قلب الصمام، يكون ذلك بمثابة إغلاق الصمام (إذا كان فرق الضغط كبيرًا، فبالطبع، لن يكون الإغلاق صارمًا، لكن التأثير العكسي ليس سيئًا)، يتم إحكام صمام البوابة بواسطة جانب لوحة بوابة قلب الصمام، ويكون تأثير الإحكام أقل جودة من صمام الكرة الأرضية، ولن يسقط قلب الصمام مثل صمام الكرة الأرضية.