تطبيق وتحليل الصمامات في تصميم الهندسة

تطبيق وتحليل الصمامات في تصميم الهندسة

من خلال تحليل شروط التصميم وخصائص مبدأ تشغيل الصمامات الهيدروليكية الثابتة للتوازن وصمامات التحكم في التدفق التي تعمل ذاتيًا، تم تحليل هذه الدراسة. تناولت هذه الدراسة من منظور تقليل كمية الاستثمار في النظام واستهلاك الطاقة، والحاجة إلى استخدام نوعين من الصمامات، وتصميم الصمامات للتوازن وضبطها وشروحات أخرى.

مناقشة تطبيق صمام التوازن الهيدروليكي الثابت

ظروف تصميم اضطرابات هيدروليكية 1.1

نظام HVAC ممتاز يمكن أن يضمن بشكل كامل أن المعدات تحت ظروف الحمولة الكاملة، يمكن لجميع المستخدمين الحصول على كمية المياه المطلوبة في التصميم، وكذلك ضمان سلامة وكفاءة تشغيل النظام بشكل كامل، وتقليل شكاوى العملاء بشأن الهدر والإهدار في استخدام المياه وحالات أخرى، فقط يمكن اعتبار مثل هذا النظام متوازنًا من النظام. إذا لم يكن للنظام هذه الميزات، فيمكن تسميته بنظام غير متوازن. بشكل عام، إذا كانت جزءًا من النظام الهيدروليكي، فإن استخدام رأس الضغط من قبل المستخدم أكبر من رأس الضغط المصمم، فإن تدفق المياه الفعلي للمستخدم سيتجاوز التدفق المصمم، مما سيؤثر على تدفق الحلقات الأخرى، نسمي هذا الانحراف الهيدروليكي في هذه الحالة بالانحراف الهيدروليكي الثابت، وعادة ما يكون الانحراف الهيدروليكي الثابت ناتجًا عن تصميم النظام أو أسباب البناء، والانحراف الهيدروليكي الثابت هو شيء لا يمكن تجنبه في النظام ذاته.

هناك حالة أخرى حيث يكون معدل التدفق الفعلي لجميع أجهزة المستخدم في النظام أكبر من أو يساوي قيمة تصميم النظام. في هذه الحالة، يمكن لمعدل التدفق أن يرضي تمامًا طلب العميل، لذلك عادةً ما لا تسبب هذه الحالة شكاوى من العملاء، وبالتالي لا تثير قلق المصمم. بشكل عام، نستخدم الصيغة ΔP = SG2 لوصف العلاقة التي تكون موجودة بين مختلف العوامل الفيزيائية للحالة الهيدروليكية في شبكة الأنابيب للحلقة المغلقة (حيث Δp هو الضغط التفاضلي، و S هو مقاومة شبكة الأنابيب، و G هو معدل التدفق).

في البلاد التي لم يتم فيها تقديم مفهوم صمام التوازن الهيدروليكي الثابت، يتم عادة استخدام صمامات الكرة أو صمامات الفراشة للتحكم في النظام الهيدروليكي الثابت. لأن هذه الصمامات لديها مزايا الهيكل البسيط، وسهولة التشغيل، والتكلفة المعقولة وغيرها، فقد تم استخدامها على نطاق واسع في البلاد.

المصممون في تصميم واضح على أساس الاختيار، في النظام لظروف الحمولة الكاملة يجب أن يكون نهاية جميع صمامات التحكم في درجة الحرارة الكهربائية مفتوحة، وسيتم تصميم تدفق واحد إلى ثلاثة من نهاية 33 م3 / ساعة. تُحافظ صماماتها على فتح 100٪، ثم يكون التدفق الفعلي لنهاية الأولى 39 م3 / ساعة؛ الثانية 35 م3 / ساعة؛ الثالثة 31 م3 / ساعة، عندما تكون معلمات نقطة عمل المضخة حوالي 19 م، ومعدل التدفق حوالي 105 م3 / ساعة، بحيث يكون للنظام ظاهرة عدم التوازن الهيدروليكي.

يمكن تعديله عن طريق ضبط فتحة صمام السيطرة على التدفئة في القسم الأول والثاني لضبط النظام، والعملية المحددة هي: تقليل ضغط الفرق في صمام التحكم في التدفئة الأول بمقدار 40 كيلوباسكال؛ تقليل الضغط الفرقي الثاني بمقدار 20 كيلوباسكال، لضمان أن مقاومة صمام التحكم في التدفئة للملف النهائي في نقطتي النهاية تبقى عند 80 كيلوباسكال، وفي الوقت نفسه لتلبية تصميم تدفق 33 متر مكعب / ساعة، ورأس المضخة في 20 متر، ومعدل التدفق 100 متر مكعب / ساعة، بحيث يتم تحقيق التوازن الساكن للنظام. لذلك، لا نحتاج إلى تنظيم جميع صمامات القسم يمكن تحقيق التوازن الهيدروليكي الساكن للنظام، لذلك نحن في التوازن الهيدروليكي الساكن لتكوين فرع النهاية من صمام القسم، لا حاجة لتكوين واحد تلو الآخر، وهذا يعني أن صمام التوازن الهيدروليكي الساكن ليس السبيل الوحيد للتعامل مع هذا النوع من المشكلات.

في الوضع الحالي، يتم تصميم معظم أنظمة HVAC الهيدرونية فقط لنهاية الفرع لتصميم معدل تدفق التسمية، وعمومًا لن يولي اهتمامًا لقيمة الضغط التفاضلي في نهاية المعيار والمتطلبات، في عملية التشغيل الخاصة، يحتاج بعضها إلى إكمال التوازن يدويًا يعتمد أساسًا على التصميم والبناء والتشغيل وصيانة الشخصيات لإكمال تجربة النظام تنتمي إلى نوع من الدعم النظري لطريقة ضبط النظام. إنها تنتمي إلى طريقة ضبط النظام بدون دعم نظري. ولكن من التأثير الفعلي، تجلب هذه الطريقة من ضبط بدون دعم نظري بعض التأثير لنظام الاضطرابات الهيدروليكية.

صمام التوازن الهيدروليكي الثابت 1.2 والتوازن الهيدروليكي

صمام التوازن الهيدروليكي الثابت هو في الأساس صمام تحكم يدوي متعدد الوظائف، حيث يتمتع صمام التوازن الثابت بخصائص متعددة الوظائف لصمام واحد، "بناءً على البيانات التجريبية لتمكينه من التمييز، عندما يكون Δp في حالة ثابتة، فإن صمام التوازن الهيدروليكي الثابت لا يتمتع بمزايا واضحة في التحكم، لذلك في الظروف التكنولوجية الحالية، فإن استخدام صمامات التوازن الهيدروليكي الثابتة مباشرة بدلاً من الصمام التحكم الهيدروليكي التقليدي ليس بالكفاية ناضجًا.

في سوق صمامات التوازن الهيدروليكي الثابت الحالي، تتداول منتجات صمامات التوازن مع قياس التدفق، شاشة فتح الصمام، التدفق الأولي، وظائف التفريغ وغيرها. يمكن قياس استخدام صمامات التوازن الهيدروليكي الثابتة في الوقت المناسب من خلال جهاز محدد على التدفق، كما يمكن أن تلعب دور الفتاحة. بمجرد الانتهاء من تشغيل صمام التوازن، لا يمكننا فتح الصمام للتغيير بمحض إرادتنا. يعود ذلك أساسًا إلى مشاكل الصيانة لاحقًا، حيث قمنا بمعالجة ختم عمود الصمام. يمكن القيام بالعمل مثل القياسات دون الحاجة لتشغيل النظام، يمكن القيام به في الموقع، ولا حاجة لتدمير العزل الكلي للنظام يمكن تحقيقه. ومع ذلك، من وجهة نظر كفاءتها من حيث التكلفة، فإن سعرها مقارنة بمضخات الطرد المركزي بنفس معدل التدفق ليس له ميزة، بينما لا تزال هناك بعض المشاكل في سوق صمامات التوازن الهيدروليكي الثابت الداخلي الحالي. بالنسبة للسوائل غير القابلة للضغط، يمكن استخدام صمام التوازن الهيدروليكي الثابت كمكون تحكم في المقاومة المحلية للتدفق.

الصمام الثابت للتوازن الهيدروليكي يمكن الاعتماد على فتحة الصمام لتنظيم مقاومة التدفق للصمام، حيث تتوافق فتحات الصمام مع قيمة KV، وتكون قيم KV المختلفة للفتحات محددة، لذلك نحتاج فقط إلى الحصول على Δp على الساحة لاشتقاق قيمتها Q. ومن أجل تسهيل القياس، نقوم عادة بإعداد فتحة اختبار ضغط خاصة لفتحتي صمام التوازن الهيدروليكي الثابت، ويُستخدم هذا المكون عادة كمنظم تدفق. عندما نقوم بأعمال التشغيل الهندسي، نستخدم معدات التشغيل ذات التوازن الهيدروليكي ذات الصلة التي يوفرها الشركة المصنعة لقياس قيمة Δp، ثم نستخدم البرنامج ذي الصلة لمعرفة القيمة المقابلة لـ KV، لحساب قيمة Q المحددة. في هذا الوقت، Δp كقيمة قياسية محددة؛ KV كقيمة مضبوطة، عندما تلبي شروط ΔP = 0.1 ميجا باسكال؛ Q هي القيمة الحسابية المحددة، والعوامل التي تؤثر على سرعة حسابها تشمل بشكل رئيسي مساحة التجاويف الفعلية للصمام وخشونة القيمة المقدرة للدقة.

يجب الانتباه إلى حقيقة أننا نستخدم صمام التوازن للتعامل مع مشكلة عدم التوازن الهيدروليكي ذات الصلة هو الحاجة إلى شروط دعم معينة "بناءً على آلية التشغيل لصمام التوازن الهيدروليكي الثابت يمكننا أن نعرف أن صمام التوازن الهيدروليكي الثابت، ولكن بعد القفل، ستتسبب التقلبات Δp في قيمة الماء الجاري من خلال الصمام في تلف الثبات للماء، مما يؤدي إلى تغيير معايرة قيمة معدل التدفق.

في السوق الحالي، قد شرح العديد من موردي صمامات التوازن الهيدروليكية الثابتة أن منتجاتهم تحتوي على وظيفة تعيين تدفق، ولكن في الواقع، من الصعب اختيار قيمة KVS مناسبة، لأن صمامات التوازن المتوفرة في السوق حاليًا لا تعطي قيمة KVS مستمرة، ولا تتماشى مع الحاجة الفعلية لإعطاء قيمة تعديل KVS، لذلك، عندما نقوم بضبط التدفق وفقًا لقيمة KVS التي يقدمها المورد، سيكون هناك انحراف معين، والذي لا يلبي احتياجات التنظيم الفعلية. ونظرًا لعدم القدرة على توضيح قيمة Δp في الميدان وضبط فتح الصمام الناتج عن تغيير قيمة KV، تبين في العملية الخاصة أنه إذا لم يتمكن من توضيح معامل التلوث للجدار الداخلي للصمام أو عندما لا تتجاوز قيمة RE الخاصة به 3،500، قد تظهر انحرافًا كبيرًا في قيمة التدفق Q في الحساب. لذلك، في تقييم التوازن الهيدروليكي الثابت، من الضروري التأكد من أن جميع الصمامات التي تعمل بنفسها قد وصلت إلى قيم المعلمات التصميمية المقابلة، لضمان أن جميع صمامات تحكم درجة حرارة المعدات النهائية في حالة الفتح الكامل، ويمكن ضمان أن تلبي قيمة التدفق المطلوبة من التصميم.

بغض النظر عما إذا كانت صمام التوازن لديه وظيفة تعيين تدفق مسبق، بعد الانتهاء من تركيب نظام المياه، من الضروري ضبط جميع الصمامات لضمان أن قيمة تدفق صمام التوازن الثابت للمياه يمكن أن تصل إلى متطلبات التصميم، لضمان أن يمكن تحقيق شبكة الأنابيب في حالة شروط العمل للتوازن المائي. في هذا الوقت، يتم قفل صمام التوازن الثابت للمياه على درجة الفتح، ولا يمكن ضبطها بشكل سلس خلال عملية التشغيل. في الوقت نفسه، يجب أيضًا القيام بعمل جيد في تسجيل البيانات ذات الصلة المخزنة في ملفات تشغيل معدات النظام، لتسهيل تطوير أعمال الصيانة المستقبلية.

بالإضافة إلى ذلك، نظرًا لأن موردي معدات مختلفين يقدمون قيمة KV للبرمجيات الخاصة بالكمبيوتر بشكل غير موحد، يؤدي ذلك إلى عدم توافق منتجات الدعم لعمليات التكوين التي يقدمها موردون مختلفون. في صمامات التوازن الهيدروليكي الثابتة، يتم تجهيز جميع صمامات التوازن الهيدروليكي الثابتة بتجويف خلف مقابسها، ويصبح هذا التجويف نقطة التراكم الرئيسية للأوساخ أثناء التشغيل عبر الإنترنت.

صمام تحكم تدفق ذاتي العملية

مبدأ عمل صمام التحكم في تدفق الذاتي 2.1

صمام التحكم في تدفق التشغيل الذاتي هو نوع جديد من صمامات التحكم المتوفرة في السوق، ويعتبر صمام التحكم في تدفق التشغيل الذاتي أفضل من صمام التحكم اليدوي التقليدي بقدرته على تحقيق تعديل تدفق تلقائي، دون الحاجة إلى طاقة خارجية يمكن إكمالها. وخلال استخدامه الفعلي، تبين أن استخدام صمامات التحكم في تدفق التشغيل الذاتي في نظام تداول المياه المغلق يمكن أن يسهل تحقيق توزيع التدفق في النظام، والتوازن الديناميكي، وبالتالي تبسيط غرض تشغيل النظام. بناءً على هذه المزايا، تميل صمامات التحكم في التدفق الذاتي في مشروعات التدفئة وتكييف الهواء إلى أن تحظى بتفضيل العديد من الشركات المصنعة. ينتمي صمام التحكم في تدفق التشغيل الذاتي إلى هيكل مركب من صمام تحكم يدوي وصمام توازن تلقائي، حيث يتوليان تعيين معدل التدفق والحفاظ على معدل تدفق ثابت.

في صمام التحكم اليدوي، KVS هو معامل تدفق فتحة صمام التحكم اليدوي، و P2-P3 هو معامل فرق الضغط بين جانبي فتحة صمام التحكم اليدوي. حجم KVS مرتبط تمامًا بدرجة الفتح، حيث يكون الفتح ثابتًا، و KVS متغير، إذا بقي P2-P3 ثابتًا، فإن C لا يتغير. يعتمد بقاء P2-P3 ثابتًا بشكل رئيسي على صمام التوازن. على سبيل المثال، عندما يصبح فرق الضغط بين الوارد والصادر Pl-P3 أكبر، يستخدم الضغط الديناميكي للفيلم وقوة الينابيع لدفع مفتاح التوازن تلقائيًا لضبطه بشكل أصغر، سيصبح P1-P2 أكبر، للحفاظ على P2-P3 ثابتًا، وبالتالي تكوين تثبيت؛ وعلى العكس، عندما يصبح P1-P3 أصغر، يقوم مفتاح التوازن بضبطه بشكل أكبر تلقائيًا، سيصبح P1-P2 أصغر، للحفاظ على P2-P3 ثابتًا، وبالتالي إكمال تثبيت "مجموعة تنظيم مفتاح التبديل اليدوي لزاوية فتح كل صمام. يحتوي كل صمام في مجموعة تنظيم مفتاح التبديل اليدوي على معدل تدفق مقابل، والعلاقة بين زاوية فتح كل صمام ومعدل التدفق تظهرها معايير التجربة على مقاعد الاختبار، ولديها أيضًا العرض المقابل ومعدات القفل.

صمام تحكم تدفق ذاتي بقطر 2.2 في تطبيقات نظام خلط المياه

صمامات التحكم في تدفق التشغيل الذاتي لا تحتاج إلى الاعتماد على الطاقة الخارجية ولكن تعتمد على فارق الضغط في وسائلها الخاصة لتحقيق التحكم، وتمتلك صمامات التحكم في تدفق التشغيل الذاتي مكونات تحكم في التدفق التلقائية، يمكن لهذه المكونات تحقيق توازن التدفق، من خلال هذه الوظيفة من الحل الأساسي لمشكلة عدم التوازن الهيدروليكي. تعتبر صمامات التحكم في تدفق التشغيل الذاتي سهلة التركيب للغاية وسهلة التعديل، ويتم استهلاك طاقة أقل خلال عملية الاستخدام، مما يمكن زيادة منطقة التدفئة بين 25% -30%، مما يحسن بشكل كبير من استقرار عملها، لضمان جودة التدفئة. عندما نقوم بتحويل نظام خلط المياه، يجب أولاً إجراء الحساب الهيدروليكي، ومنطقة التدفئة، وتدفق الحلقة وقطر أنابيب التدفئة المقابلة وعوامل أخرى لتحليلها، وفقًا لهذه البيانات لتحديد صمام التحكم في التدفق المناسب، وفقًا لدرجة الحرارة لتنظيم حجم التدفق، ثم مع مساعدة صمامات التحكم في تدفق التشغيل الذاتي بوظيفتها الفريدة لتحقيق استقرار في خلط ضغط المياه، وتدفقها، ودرجة حرارتها، مما يضمن تمامًا أن محطة خلط المياه يمكنها الحصول على تدفق مستقر نسبيًا بين النظام لضمان توازن التشغيل.