ما هو صمام الكرة الأرضية؟

الصمامات الكروية هي صمامات إغلاق ذات حركة خطية تستخدم لبدء التدفق أو إيقافه أو تنظيمه باستخدام عضو إغلاق يشار إليه على أنه قرص. يمكن لقرص الصمام الكروي أن يغلق مسار التدفق تمامًا أو يمكن إزالته بالكامل. يتغير فتح المقعد بشكل متناسب مع حركة القرص وهو مثالي للمهام التي تتضمن تنظيم التدفق. تعتبر الصمامات الكروية هي الأكثر ملاءمة وتستخدم على نطاق واسع لخنق تدفق السوائل والتحكم فيه وتستخدم بشكل عام في الأنابيب الصغيرة الحجم.

يستخدم الصمام الكروي حركة خطية لتحريك القرص (عضو الإغلاق) داخل أو خارج سطح الجلوس. تشكل الصمامات الأرضية تجويفًا كرويًا الشكل حول منطقة الميناء ومن هنا جاء الاسم. يمكن أن يكون القرص بأشكال مختلفة ويتحرك بشكل عمودي على مقعد الصمام الكروي. تساعد حركة القرص هذه في فتح الصمام وإغلاقه. تُستخدم الصمامات الكروية بشكل عام للأنابيب بحجم 8 بوصات أو أقل. في هذه المقالة، سوف نستكشف أنواع الصمامات الكروية وأجزائها ومبدأ العمل والوظيفة والرمز والتطبيق والمزايا والعيوب.

بالإضافة إلى ذلك، اعتمادًا على تصميم المقعد والقرص، يمكن التحكم بشكل إيجابي في حمولة الجلوس للصمامات الكروية عن طريق ساق لولبي. قدرة الختم لصمام الكرة الأرضية عالية. يمكن استخدامها في العمل المتقطع إذا كانت مقاومة التدفق من مرور التدفق المتعرج لهذه الصمامات مقبولة. تم أيضًا تصميم بعض الصمامات الكروية خصيصًا لمقاومة التدفق المنخفض لاستخدامها في العمل أثناء التشغيل والإيقاف. نظرًا لمسافة السفر القصيرة للقرص بين الوضعين المفتوح والمغلق، تعد الصمامات الكروية مثالية إذا كان يجب فتح الصمام وإغلاقه بشكل متكرر. وبالتالي، يمكن استخدام الصمامات الكروية لمجموعة واسعة من المهام.

أجزاء صمام الكرة الأرضية

يتكون الصمام الكروي النموذجي من الأجزاء التالية:

• جسم الصمام (6): كروي الشكل
• بونيه (7)
• القرص أو التوصيل (10)
• جذع (9)
• نير
• جلبة الغدة والشفة (3)
• حلقة المقعد (11)
• كم نير (2)
• مسامير وصواميل الغدة (4)
• العجلة اليدوية (1): المحرك الميكانيكي
• المقعد الخلفي
• حشية ختم الضغط
• التعبئة
• 

• أنواع صمام الكرة الأرضية

  لتلبية مجموعة متنوعة من واجبات العمل بأقل تكلفة، تم تصميم العديد من الأشكال المختلفة للصمامات الكروية. الأنواع الثلاثة الأكثر شيوعًا لتكوينات الصمامات الكروية المتاحة للاستخدام الصناعي هي

  نمط المحملة (نوع T) تمتلك الصمامات الكروية أدنى معامل تدفق وانخفاض ضغط أعلى. في خدمات الاختناق الشديدة، يمكن استخدام هذه الصمامات الأرضية. إذا لم يكن انخفاض الضغط مصدر قلق وكان الاختناق مطلوبًا، فسيكون الصمام الكروي من النوع Tee خيارًا جيدًا.

• نمط واي يمكن فتح الصمامات الكروية لفترات طويلة دون تآكل شديد. أنها توفر مقاومة منخفضة للغاية للتدفق. لعمليات بدء التشغيل، يتم استخدام الصمامات الكروية من النوع Y على نطاق واسع.نمط الزاوية تعمل الصمامات الكروية على تحويل تدفق السائل في اتجاه عمودي دون استخدام المرفق. بالنسبة لخدمات التدفق النابض، يتم استخدام الصمامات الكروية من النوع الزاوي نظرًا لقدرتها على التعامل مع تأثير التباطؤ.
• 

• أنواع الصمامات الكروية اعتمادًا على اتصال غطاء محرك السيارة

  بناءً على وصلات الجسم وغطاء المحرك، تتوفر الأنواع التالية من الصمامات الكروية:

  • غطاء محرك السيارة مشدود: تصميم بسيط وغير مكلف.
  • غطاء محرك السيارة اندفع: الأكثر شعبية واستخداما على نطاق واسع. تحتاج إلى حشية لختم وصلة الجسم وغطاء المحرك.
  • غطاء محرك السيارة الملحومة: شعبية حيث لا يلزم التفكيك. أخف وزنا.
  • غطاء محرك السيارة ختم الضغط: لتطبيقات الضغط العالي يتم استخدام هذا النوع من الصمامات الكروية.
  • غطاء محرك السيارة ذو حواف: يمكن تصميمها لأي حجم وضغط التشغيل. ومع ذلك، مع زيادة الضغط، يصبح هذا النوع من الصمامات الكروية ثقيلًا وضخمًا.
  • غطاء محرك السيارة الدائري: يلزم وجود حلقة ربط منفصلة مثبتة بغطاء المحرك على جسم الصمام. عادةً ما يقتصر حجم هذا النوع من بناء الصمامات الكروية على 3 بوصات.

  مقاعد صمام الكرة الأرضية

  يتم تزويد Globe Valves إما بمقعد معدني أو بترتيبات مقاعد ناعمة. للحفاظ على ضغوط الجلوس موحدة، يتم إجراء عدد من الاختلافات في تصميم المقاعد. يوضح الشكل التالي تكوينات الجلوس الأكثر استخدامًا في الصمامات الكروية.

• 

• وظيفة صمام الكرة الأرضية

  تتمثل الوظيفة الرئيسية للصمام الكروي في بدء التدفق أو إيقافه أو تنظيمه. عندما يفتح الصمام الكروي، يتحرك القرص لأعلى مما يسمح للسائل بالتدفق بشكل متناسب. في الوضع المفتوح، يرتفع ساق الصمام ويبرز إلى الأعلى. يستخدم صمام الكرة الأرضية عادةً بأحجام أصغر؛ معظمها 12 بوصة أو أقل في الأحجام. مع زيادة حجم الصمام الكروي، تزداد الطاقة اللازمة للتشغيل. في الممارسة العادية، يعمل الصمام الكروي كصمام تشغيل وإيقاف، ولكن يمكن استخدامه لأغراض الاختناق أيضًا.

  مبدأ العمل لصمام الكرة الأرضية

  ارجع إلى الصورة المقطعية لصمام الكرة الأرضية الموضح أدناه. يتكون الصمام الكروي من قرص متحرك ومقعد حلقي ثابت في جسم كروي. يقع مقعد الصمام الكروي في منتصف الأنبوب وموازي له، ويتم إغلاق الفتحة الموجودة في المقعد باستخدام القرص. كما يتبين من الصورة، عندما يتم تدوير العجلة اليدوية يدويًا أو بواسطة مشغل، يتم التحكم في حركة القرص (خفضها أو رفعها) عن طريق ساق الصمام. عندما يجلس قرص الصمام الكروي فوق حلقة المقعد، يتوقف التدفق تمامًا.

  

  ولكن عندما يتم رفع القرص، يبدأ التدفق حيث أن الحركة الصعودية للقرص تخلق مساحة للسائل

• أقراص صمام الكرة الأرضية

  يمكن وصف موضع قرص الصمام الكروي ومقعده بشكل تخطيطي على النحو التالي:

  

  يتكون قرص الصمام الكروي من ثلاثة تصميمات أساسية؛ القرص التقليدي (أو القرص الكروي)، وقرص التركيب، وقرص نوع التوصيل.

  قرص الكرة: في القرص من النوع التقليدي، يتم تصنيع المقعد والقرص من قرص معدني على شكل كرة. يمتلك هذا استدقاقًا قصيرًا ويمكن وضعه بسهولة على مقعد ذي سطح مسطح في الجسم. بالنسبة لخدمات الضغط المنخفض، هذا النوع من الصمامات الكروية شائع جدًا واقتصادي. على الرغم من أن القرص الكروي قادر على خنق التدفق، إلا أنه لا يزال يستخدم بشكل أساسي لبدء التدفق وإيقافه.

• قرص التكوين: يتم استخدام حلقة إدخال صلبة غير معدنية على القرص الخاص بتصميم قرص التركيب لإنشاء إغلاق أكثر إحكامًا. بالنسبة لتطبيقات درجات الحرارة والضغط المرتفعة، يتم استخدام أقراص التركيب نظرًا لمرونتها الكافية ومقاومتها للتآكل. إن الصمام الكروي القرصي التركيبي هو في الأساس نسخة محسنة من الصمام الكروي التقليدي من نوع القرص. يمكن استبدال أو إصلاح أقراص التركيب.

• 

  توصيل القرص: يعد قرص التوصيل هو الأفضل بين جميع تصميمات أقراص الصمامات الأرضية الثلاثة وهو مناسب لخدمات الاختناق. يتم تصنيع قابس معدني طويل مدبب في قرص قابس يتم وضعه في مخروط مما يولد سطح جلوس واسع.

  القرص - تكوين الجذعية

  يمكن أن يدور جذع الصمام الكروي أو لا يدور أثناء رفع القرص أو خفضه حسب التصميم. وفقًا لذلك، تتوفر تكوينات مختلفة لساق القرص

• جذع دوار مع قرص متكامل
  • جذع دوار مع قرص غير متكامل
  • جذع غير دوار مع قرص متكامل
  • جذع غير دوار مع قرص غير متكامل
• بسبب بساطة التصميم، تشتمل معظم الصمامات الأرضية على ساق دوار.

• اتجاه تدفق صمام الكرة الأرضية

  بالنسبة لتطبيقات درجات الحرارة المنخفضة، يتم تثبيت اتجاه التدفق في صمام الكرة الأرضية بحيث يعمل الضغط تحت القرص. يساعد هذا التصميم في التشغيل السهل، ويحمي التغليف، ويزيل قدرًا معينًا من التآكل على وجوه المقعد والقرص. بينما بالنسبة لخدمة البخار ذات درجة الحرارة العالية، يتم وضع الصمامات الكروية بحيث يكون الضغط أعلى من القرص. سيؤدي ذلك إلى تجنب انكماش الجذع عند التبريد والذي قد يؤدي إلى رفع القرص عن المقعد.

• رمز صمام الكرة الأرضية

  رمز الصمام الكروي التالي يحظى بشعبية كبيرة في صناعة الأنابيب. يتم استخدامها في P&IDs للتمييز بين صمام القفاز وأنواع الصمامات الأخرى.

  

  توضح الصورة التالية رمز الصمام الكروي النموذجي المستخدم للإشارة إلى الصمام الالتفافي في محطة التحكم.

  

  مخطط صمام الكرة الأرضية

  تتوفر صمامات الكرة الأرضية في ثلاثة أنماط للجسم.

  • النمط القياسي (نمط T أو نمط Z)
  • نمط الزاوية
  • النمط المائل (نمط واي أو نمط Y)

  النمط القياسي أو T/Z – صمامات الكرة الأرضية ذات النمط

  هذا هو نمط جسم الصمام الكروي الأكثر شيوعًا. يسمح الإعداد الأفقي للمقعد للساق والقرص بالتحرك بشكل عمودي على اتجاه تدفق السائل. يوفر هذا التصميم أعلى مقاومة لتدفق السوائل بين جميع الأنماط المتاحة. يتميز تصميم الصمام الكروي ذو النمط القياسي بأدنى معامل تدفق وأعلى انخفاض في الضغط. بالنسبة لخدمات وتطبيقات الاختناق الشديدة حيث لا يشكل انخفاض الضغط مصدر قلق كبير كما هو الحال في الخطوط الالتفافية حول صمام التحكم، يُستخدم هذا النوع من الصمامات الكروية بشكل شائع.

  

  نمط مائل أو صمام كروي على شكل حرف Y

  تصميم جسم الصمام الكروي ذو النمط المائل مناسب للتطبيقات التي تتطلب انخفاض الضغط المنخفض. يقلل تصميم النمط المائل من مقاومة تدفق الصمام الكروي إلى الحد الأدنى. يوفر المقعد والساق بزاوية 45 درجة تقريبًا مسار تدفق أكثر استقامة عند الفتح الكامل ويوفر أقل مقاومة للتدفق.

  

  صمام كروي ذو نمط زاوية

  يتم تصنيع تصميم جسم صمام الكرة الأرضية بنمط الزاوية عن طريق تعديل صمام الكرة الأرضية ذي النمط القياسي الأساسي. تكون نهايات الصمامات لهذا النوع من الصمامات الكروية متعامدة أو بزاوية 900 درجة، ويحدث تدفق السوائل بدورة واحدة تبلغ 900 درجة. بالمقارنة مع الصمامات الكروية ذات النمط المائل، فإن معامل تدفقها أقل قليلاً. بالنسبة للتطبيقات التي لديها تدفق نابض بسبب قدرتها على التعامل مع تأثير التباطؤ، يتم استخدام صمامات كروية ذات نمط زاوية.

  عندما يكون الصمام الكروي مطلوبًا بالقرب من انحناء الأنبوب، فإن جسم الصمام الكروي ذو النمط الزاوي يوفر ميزتين. أولاً، يوفر هيكل نمط الزاوية مقاومة تدفق منخفضة بشكل كبير. ثانيًا، تصميم نمط الزاوية يوفر متطلبات تركيب الأنابيب والمفاصل.

  

  مزايا صمام الكرة الأرضية

  يمكن تلخيص المزايا الرئيسية للصمامات الكروية على النحو التالي:

  • قدرة الختم جيدة.
  • قدرة اختناق متوسطة إلى جيدة.
  • السكتة الدماغية أقصر.
  • توفير مجموعة واسعة من الإمكانات المتوفرة في أنماط الجسم المحملة وWye والزاوية.
  • تعد عملية تصنيع المقاعد وإعادة تسطيحها أمرًا سهلاً.
  • يمكن استخدام الصمام الكروي كصمام فحص إيقاف عن طريق تعديل التصميم قليلاً.

  عيوب صمام القفازات

  يمكن سرد عيوب صمام الكرة الأرضية على النحو التالي:

  • ينخفض الضغط العالي بسبب العديد من التغيرات الاتجاهية
    • قوة أو طاقة أكبر لتثبيت الصمام.
    • تدفق الاختناق تحت المقعد وتدفق الإغلاق فوق المقعد.

  • تطبيقات صمام الكرة الأرضية

    يمكن استخدام صمام الكرة الأرضية في مجموعة واسعة من الخدمات؛ كل من خدمات الضغط المنخفض والسوائل ذات الضغط العالي. التطبيقات النموذجية للصمامات الكروية هي:

    • أنظمة مياه التبريد التي تتطلب تنظيم التدفق.
    • نظام زيت الوقود يتطلب منع التسرب.
    • أنظمة تجاوز صمام التحكم.
    • فتحات عالية النقطة ومصارف منخفضة النقطة.
    • النفط والغاز، ومياه التغذية، والأعلاف الكيميائية، والتكرير، واستخراج الهواء المكثف، وأنظمة تصريف الاستخراج.
    • فتحات ومصارف الغلايات، خدمات البخار، فتحات ومصارف البخار الرئيسية، ومصارف السخانات.
    • أختام التوربينات والمصارف.

    صمام الكرة الأرضية مقابل صمام البوابة

    الاختلافات الرئيسية بين صمام الكرة الأرضية وصمام البوابة مدرجة أدناه:

    صمام العالم	صمام البوابة
    يوجد بناء الصمام الكروي في المكونات الداخلية المعقدة والرئيسية داخل تجويف الجسم.	يعد بناء صمام البوابة أبسط، حيث توجد أغلبية الأجزاء أعلى جسم الصمام.
    هبوط الضغط العالي	انخفاض الضغط المنخفض.
    صمام الكرة الأرضية أحادي الاتجاه.	صمام البوابة هو صمام متعدد الاتجاهات.
    يستخدم صمام الكرة الأرضية للتحكم في التدفق.	يستخدم صمام البوابة فقط للعزل.
    يتحرك قرص الصمام الكروي بالتوازي مع الوسط المتدفق.	يتحرك قرص صمام البوابة بشكل عمودي على تدفق السائل.
    يوفر Globe Valve المزيد من المقاومة لتدفق السوائل.	يوفر صمام البوابة مقاومة قليلة لتدفق السوائل.
    الوزن من نفس الحجم والتصنيف Globe Valve أكثر مقارنة بصمام البوابة.	وزن صمام البوابة أقل نسبيًا.
    يعتبر الصمام الكروي أكثر تكلفة بسبب التصميم المعقد	أرخص نسبيا
    عادةً لا يتم استخدام الصمامات الكروية للأحجام الأكبر من 12 بوصة	يمكن استخدام صمامات البوابة لأحجام أكبر أيضًا.

    صمام الكرة الأرضية مقابل صمام الكرة

    يسرد الجدول التالي الاختلافات الرئيسية بين الصمام الكروي والصمام الكروي.

    صمام العالم	صمام الكرة
    هبوط الضغط العالي	انخفاض الضغط المنخفض
    يستخدم Globe Valve قرصًا يعمل ضد التدفق.	يستخدم الصمام الكروي كرة تغلق عبر التدفق.
    صمام الكرة الأرضية هو صمام الحركة الخطية	صمام الكرة هو صمام الحركة الدوارة.
    يوفر الصمام الكروي تحكمًا أفضل من الصمام الكروي	يوفر الصمام الكروي خصائص إغلاق أفضل من الصمام الكروي.
    صمام الكرة الأرضية أرخص من الصمامات الكروية	يعد الصمام الكروي أكثر تعقيدًا في التصميم من الصمام الكروي وبالتالي فهو أكثر تكلفة.
    عملية بطيئة	إغلاق سريع، إمكانية المطرقة المائية.

    معايير صمام الكرة الأرضية

    يستخدم مصنعو الصمامات الكروية القواعد والمعايير التالية لتصميم الصمامات الكروية للتطبيقات الصناعية:

    معايير API لصمامات الكرة الأرضية:

    • API 623 - أطراف الصمامات الفولاذية ذات الحواف واللحام التناكبي، والأغطية المثبتة بمسامير
    • API 602 – بوابة فولاذية وصمامات كروية وصمامات فحص لأحجام DN 100 وأصغر لصناعات البترول والغاز الطبيعي
    • API 6D – مواصفات صمامات خطوط الأنابيب
    • API 598 – فحص واختبار الصمامات
    • API 6FA – اختبار الحريق للصمامات

    معايير BS للصمامات الكروية:

    • BS 1873 - الصمامات الكروية الفولاذية وصمامات الإيقاف والفحص وأطراف اللحام ذات الحواف والتناكب
    • BS 5152 - صمامات كروية من الحديد الزهر وصمامات توقف وفحص كروية
    • BS 5352 – بوابة فولاذية مصبوبة ومزورة، وكرة أرضية، وصمامات فحص وتوصيل، وأطراف لحام ملولبة ومقبس

    معايير MSS للصمامات الكروية:

    • MSS SP 80 – صمامات كروية برونزية
    • MSS SP-85 كرة من الحديد الزهر وصمامات زاوية، ذات حواف ونهايات ملولبة
    • MSS SP 61 – اختبار ضغط الصمامات الفولاذية
    • MSS SP 25 – نظام وضع العلامات القياسي للصمامات والتجهيزات والشفاه والوصلات
    • MSS SP 45 – توصيلات التجاوز والصرف
    • MSS SP 42 - الفئة 150 (PN 20) بوابة مقاومة للتآكل، وصمامات كروية، وزاوية، وصمامات فحص ذات حواف ونهاية ملحومة
    • مقال من  أنوب كومار داي