يتمثل أحد أكثر الإغفالات تكرارًا في مرحلة تكليف المصانع في التقليل من حجم مشغل الصمام.
سيؤدي ذلك إلى توقف مشغل الصمام، وعدم قدرة الصمام على الاستجابة للتعليمات. أخيرًا، يكمن سبب كل هذا في حسابات عزم الدوران التي لم تأخذ في الاعتبار جميع القوى.
الحصول على حساب عزم دوران مشغل الصمام بشكل صحيح من البداية يوفر إعادة العمل، ووقت التوقف عن العمل، وتلف المعدات.
ما هو عزم الدوران ولماذا هو مهم؟
عزم الدوران هو القوة التي تسبب دوران جذع الصمام من موضع إلى آخر. يمكن قياسه بالنيوتن متر (Nm) وبوصة باوند (in-lb).
يأتي كل صمام مع مواصفات عزم دوران مقدمة من الشركة المصنعة للصمام. يجب أن يوفر المشغل الحد الأدنى من عزم الدوران المطلوب في أسوأ سيناريو.
المشكلة هي أن مواصفات عزم الدوران تستمر في التغيير بسبب العديد من العوامل. وهذا يشمل ضغط التشغيل، ودرجة الحرارة، ولزوجة سائل العملية، وعمر مقعد الصمام والحشو.
قد لا يكون المشغل المصمم فقط لمواصفات عزم الدوران الاسمية أثناء فترة التكليف كافياً في التشغيل اللاحق.
لهذا السبب يتضمن تحديد حجم المشغل دائمًا هامش أمان فوق متطلبات عزم الدوران المنشورة للصمام.
ثلاثة أنواع من عزم الدوران يجب أن يعرفها كل مهندس
يعد فهم الفرق بين أنواع عزم الدوران الثلاثة هو أساس أي صيغة عزم دوران مشغل الصمام. يمثل كل منها نقطة مختلفة في دورة تشغيل الصمام.
عزم الدوران الأولي
عزم الدوران الأولي هو القوة اللازمة لبدء تحريك الصمام من وضعه المغلق بالكامل أو المقعد بالكامل. إنه دائمًا أعلى قيمة لعزم الدوران في دورة التشغيل.
الاحتكاك الساكن بين القرص أو الكرة والمقعد. جنبًا إلى جنب مع أي ضغط تفاضلي عبر الصمام، فإنه يخلق مقاومة يجب التغلب عليها قبل أن يبدأ الصمام في التحرك.
بالنسبة لمعظم أنواع الصمامات، يكون عزم الدوران الأولي 1.3 إلى 1.5 ضعف عزم الدوران التشغيلي. في تطبيقات الضغط العالي أو الصمامات التي كانت ثابتة لفترات طويلة، يمكن أن تكون النسبة أعلى.
عزم الدوران التشغيلي
عزم الدوران التشغيلي هو القوة المطلوبة لمواصلة تدوير جذع الصمام عبر مساره بمجرد أن يبدأ في التحرك. إنه أقل من عزم الدوران الأولي لأن الاحتكاك الديناميكي أقل من الاحتكاك الساكن.
عزم الدوران التشغيلي هو ما تنشره ورقة بيانات الشركة المصنعة للصمام عادةً كعزم دوران تشغيلي مقنن عند ضغط تفاضلي معين.
عزم دوران الجلوس
عزم دوران الجلوس هو القوة المطبقة في نهاية السفر لدفع القرص أو الكرة بقوة ضد المقعد. هذا يخلق إغلاقًا محكمًا.
إنه ذو صلة بشكل أساسي بالصمامات ذات المقاعد اللينة: صمامات الفراشة ذات المقاعد المرنة وصمامات الكرة ذات مواد مقعد PTFE أو ما شابه. تعتمد الصمامات ذات المقاعد المعدنية بشكل أكبر على قوة المشغل بدلاً من عزم دوران الجلوس الدوراني للإغلاق.
كيفية حساب عزم الدوران لمشغل الصمام وثلاثة أمثلة عملية
صيغة تحديد حجم مشغل الصمام القياسية هي:
عزم دوران المشغل المطلوب = عزم دوران تشغيل الصمام × عامل الأمان
حيث عزم دوران تشغيل الصمام هو القيمة القصوى بين عزم الدوران الأولي، وعزم الدوران التشغيلي، وعزم دوران الجلوس عند الضغط التفاضلي المحدد.
عامل الأمان هو عادة 1.25 إلى 1.5 للمشغلات الكهربائية، وفقًا لإرشادات تحديد الحجم ISA-75.19.01.
المثال 1: صمام كرة ربع دورة، خدمة مياه
يحتوي صمام كرة DN100 في خدمة المياه على عزم دوران تشغيلي منشور يبلغ 120 نيوتن متر عند ضغط تفاضلي 10 بار.
تطبيق عامل أمان 1.25:
عزم دوران المشغل المطلوب = 120 × 1.25 = 150 نيوتن متر
أن مشغل كهربائي ربع دورة AOX-R بمعدل 160 نيوتن متر يغطي هذا المتطلب بهامش كافٍ.
تتميز سلسلة "AOX-R" بهيكل مدمج مع مقاومة ممتازة للظروف الجوية ومقاومة للاهتزاز.
يتعلم أكثرالمثال 2: صمام فراشة، خدمة كيميائية
يحتوي صمام فراشة DN200 في خط جرعات كيميائية على عزم دوران أولي يبلغ 280 نيوتن متر وعزم دوران تشغيلي يبلغ 210 نيوتن متر عند 6 بار. القيمة الأولية الأعلى هي التي تحكم.
تطبيق عامل أمان 1.3 للخدمة الكيميائية بسبب التدهور المحتمل للمقعد:
عزم دوران المشغل المطلوب = 280 × 1.3 = 364 نيوتن متر
المشغل بمعدل 400 نيوتن متر هو الاختيار المناسب.
المثال 3: صمام بوابة متعدد الدورات، بخار عالي الضغط
يحتوي صمام بوابة على خط بخار عالي الضغط على حساب عزم دوران جذع الصمام من ورقة بيانات الشركة المصنعة تظهر 850 نيوتن متر عند 40 بار. خدمة البخار مع الدورة الحرارية تطبق احتكاك حشو إضافي.
عامل أمان 1.5 مناسب:
عزم دوران المشغل المطلوب = 850 × 1.5 = 1275 نيوتن متر
أن مشغل كهربائي متعدد الدورات AOX-M مع نطاق عزم دوران يصل إلى 6000 نيوتن متر، تغطي هذه التطبيقات بهامش للتآكل المستقبلي وزيادة الضغط.
تم تصميم سلسلة "AOX-M" لتشغيل الصمامات ذات الدوران المتعدد بزاوية 360 درجة، مثل صمامات البوابة والصمامات الكروية.
يتعلم أكثركيفية العثور على متطلبات عزم دوران الصمام الخاص بك
للحصول على معلومات عزم الدوران الأكثر دقة، تحتاج إلى الرجوع إلى ورقة بيانات الشركة المصنعة المقابلة لحجم الصمام الخاص بك وتصنيف الضغط.
يتم تحديد معظم مواصفات عزم الدوران المنشورة عند ضغط تفاضلي معين، وعادةً ما يكون أقصى ضغط تشغيل مسموح به للصمام.
إذا كان ضغط التشغيل الفعلي أقل، فسيكون متطلب عزم الدوران أقل أيضًا.
عندما تكون ورقة بيانات الشركة المصنعة غير متوفرة، يمكن تقدير عزم الدوران باستخدام عامل Cv للصمام وظروف التشغيل. ومع ذلك، فإن هذه الطريقة أقل دقة ويجب أن تتضمن دائمًا هامش أمان أكبر.
ل تحديد حجم عزم دوران المشغل الكهربائي, ، قم بتأكيد ما يلي قبل اختيار المشغل:
- أقصى ضغط تفاضلي سيواجهه الصمام في الخدمة.
- نوع الصمام (كرة، فراشة، بوابة، كروي) ومادة المقعد.
- عدد دورات التشغيل في اليوم.
- ما إذا كان التطبيق يتطلب عودة زنبركية آمنة عند الفشل.
فريق تصنيع AOX يساعد في مطابقة الصمام والمشغل كجزء من حزمة الدعم الفني الخاصة بهم. وهذا يشمل مخططات الأسلاك، وتكامل النظام، وإرشادات البرمجة.
ما مقدار هامش الأمان الذي يجب أن تتركه؟
عامل الأمان يسد الفجوة بين تصنيف عزم الدوران الاسمي للصمام وظروف العالم الحقيقي التي سيواجهها.
عامل منخفض جدًا يخاطر بتوقف المشغل. عامل مرتفع جدًا يهدر الميزانية على وحدة كبيرة جدًا.
| نوع التطبيق | عامل الأمان الموصى به |
| مياه نظيفة، تردد دورات منخفض | 1.25 |
| صناعي عام، ضغط معتدل | 25 إلى 1.35 |
| خدمة كيميائية أو كاشطة | 35 إلى 1.5 |
| بخار عالي الضغط، تردد دورات عالي | 1.5 |
| مطلوب عودة زنبركية آمنة عند الفشل | 5 أو أعلى |
تتماشى هذه القيم مع معايير تحديد حجم المشغل ISA-75.19.01.
فيما يتعلق بالمشغلات ذات العودة الزنبركية، يجب أيضًا خصم قوة الزنبرك من قدرة خرج عزم الدوران للمشغل.
تتراوح عائلة المشغلات الكهربائية AOX من 30 نيوتن متر إلى 6000 نيوتن متر من عزم الدوران في عائلاتها من ربع دورة، ودورات متعددة، و المشغلات الخطية.
تم اعتمادها جميعًا مع CE و ATEX و UDEM و EAC. IP67 هو فئة الحماية القياسية. وقت التسليم القياسي هو 15 يومًا، مع 10-15 يومًا للطلبات العاجلة.
الأسئلة الشائعة
س1. ماذا سيحدث إذا كان حجم المشغل صغيرًا؟
إذا كان حجم المشغل صغيرًا، فسوف يتوقف قبل إكمال فتح أو إغلاق الصمام.
قد يؤدي هذا إلى إنشاء إشارات إنذار، أو انقطاع العمليات، أو فتح جزئي للصمام في العمليات الآلية.
قد ترتفع درجة حرارة محرك المشغل بسبب محاولات التوقف المستمرة.
س2. هل يمكن استخدام نفس المشغل لخدمة المياه والنفط؟
غالبًا ما يمكن أن يكون المشغل نفسه وحدة واحدة، حيث إنه لا يتلامس مع سائل العملية. ما يتغير هو متطلب عزم دوران الصمام.
تتضمن خدمة الزيت عادةً لزوجة أعلى وظروف ضغط مختلفة عن الماء، مما يؤثر على عزم دوران تشغيل الصمام.
يجب أن يعكس تحديد حجم عزم دوران المشغل ظروف الخدمة الفعلية لكل تطبيق على حدة.
س3. كيف تعرف متى يلزم مشغل أكبر؟
مؤشرات المشغل الصغير جدًا هي حركة صمام بطيئة أو غير مكتملة، ورحلات تحميل زائد حراري مفرط، واستهلاك تيار أعلى.
إذا ظهرت هذه الأعراض، أعد حساب حساب عزم دوران مشغل الصمام باستخدام ضغوط التشغيل الفعلية. أيضًا، تحقق مما إذا كانت حالة مقعد الصمام أو حشواته قد تغيرت منذ التشغيل الأولي.
