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 بذاتها، تم تحليل هذه الدراسة من منظور تقليل كمية الاستثمار في النظام واستهلاك الطاقة، والحاجة إلى استخدام نوعين من الصمامات، وتصميم الصمامات للتوازن من النوعين وشرح ضبطها وغيرها من التفسيرات.

مناقشة تطبيق صمام التوازن الهيدروليكي الثابت

ظروف تصميم اضطرابات الهيدروليكية

نظام HVAC الممتاز يمكن أن يضمن بشكل كامل أن المعدات تحت ظروف الحمولة الكاملة، يمكن لجميع المستخدمين الحصول على الكمية المصممة من الماء المطلوب، وكذلك ضمان سلامة وكفاءة تشغيل النظام بشكل كامل، وتقليل شكاوى العملاء بشأن الهدر والإهدار في استخدام الماء 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 كان جزء من النظام الهيدروليكي، فإن استخدام رأس الضغط من قبل المستخدم أكبر من الرأس الضغط المصمم، فإن تدفق الماء الفعلي للمستخدم سيتجاوز التدفق المصمم، مما سيؤثر على تدفق الحلقات الأخرى بشكل فعلي، نسمي هذا الانحراف الهيدروليكي في هذه الحالة بالانحراف الهيدروليكي الثابت، وعادة ما يكون الانحراف الهيدروليكي الثابت ناتجًا عن تصميم النظام أو أسباب البناء، ولا يمكن تجنب الانحراف الهيدروليكي الثابت من النظام نفسه.

هناك حالة أخرى يكون فيها 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 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 مفتوحة، وسيتم تصميم تدفق واحد إلى ثلاثة من نهاية 33 متر مكعب / ساعة. صماماتها مفتوحة بنسبة 100٪، ثم التدفق الفعلي من نهاية الأولى 39 متر مكعب / ساعة؛ اثنان 35 متر مكعب / ساعة؛ ثلاثة 31 متر مكعب / ساعة، عندما تكون معلمات نقطة عمل المضخة حوالي 19 متر، ومعدل التدفق حوالي 105 متر مكعب / 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 الضغط التفاضلي لصمام التحكم في التدفئة الأول بمقدار 40 كيلوباسكال؛ وتقليل الضغط التفاضلي الثاني بمقدار 20 كيلوباسكال، لضمان أن مقاومة صمام التحكم في التدفئة للملفات الثلاثة في نقاط النهاية تُحتفظ في كل منها عند 80 كيلوباسكال، وفي الوقت نفسه لتلبية تصميم تدفق 33 متر مكعب / ساعة، ورأس المضخة في 20 متر، ومعدل تدفق 100 متر مكعب / ساعة، بحيث يتم تحقيق التوازن الساكن للنظام. لذلك، لا نحتاج إلى ضبط جميع صمامات القسم يمكن تحقيق التوازن الهيدروليكي الساكن للنظام، لذلك نحن في توازن هيدروليكي ساكن لنهاية فرع التكوين لصمام القسم، لا حاجة لتكوين واحد تلو الآخر، وهذا يعني أن صمام التوازن الهيدروليكي الساكن ليس الطريقة الوحيدة للتعامل مع هذا النوع من المشكلات.

في الوضع الحالي، يتم تصميم معظم أنظمة HVAC الهيدرونية فقط لنهاية الفرع لتصميم تسمية معدل التدفق، وعمومًا لن يولي اهتمامًا لقيمة الضغط التفاضلي في نهاية المعايير والمتطلبات ذات الصلة، وفي عملية التشغيل الخاصة، يحتاج بعضها إلى إكمال التوازن يدويًا يعتمد أساسًا على تجربة الأشخاص المعنيين بالتصميم والبناء والتشغيل والصيانة لإكمال النظام وينتمي هذا النظام إلى نوع من الدعم النظري لطريقة ضبط النظام. إنه ينتمي إلى طريقة ضبط النظام بدون دعم نظري. ولكن من النتائج الفعلية، يؤدي هذا النوع من طريقة التنظيم بدون دعم نظري إلى تحقيق بعض التأثيرات على نظام الاضطرابات الهيدروليكية.

صمام توازن هيدروليكي ثابت 1.2 وتوازن هيدروليكي

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 يمكن توصيفه، 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 كافيًا بما فيه الكفاية.

في سوق صمامات التوازن الهيدروليكي الثابت الحالي تدور منتجات صمام التوازن مع قياس التدفق، شاشة فتح الصمام، التدفق الأولي، وظائف التفريغ وغيرها. يمكن قياس استخدام صمامات التوازن الهيدروليكية الثابتة في الوقت المناسب من خلال جهاز محدد على التدفق، ويمكن أيضًا أن تلعب دور الفتاحة. بمجرد الانتهاء من تشغيل صمام التوازن، لا يمكننا فتح الصمام للتغيير بمحض إرادتنا. هذا يعود أساسًا إلى مشاكل الصيانة اللاحقة، حيث لدينا معالجة ختم عمود الصمام. العمل مثل القياسات لا يحتاج إلى تشغيل النظام في حالة انقطاع، يمكن القيام به في الموقع، ولا يحتاج إلى تدمير العزل العام 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 في سوق صمامات التوازن الهيدروليكي الثابتة المحلية الحالية لا تزال هناك بعض المشاكل. 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، ويتم استخدام هذا الجزء عادة كمنظم تدفق. عندما نقوم بأعمال التشغيل الهندسي، نستخدم معدات التشغيل الهيدروليكي ذات الصلة التي يوفرها الشركة المصنعة لقياس قيمة Δp، ثم نستخدم البرامج ذات الصلة لمعرفة قيمة KV المقابلة، من أجل حساب قيمة Q المحددة. في هذا الوقت، Δp كقيمة قياسية محددة؛ KV كقيمة مضبوطة، عندما تفي الشروط 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 قيمة معدل التدفق.

في السوق الحالي، أوضح 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. نظرًا لعدم القدرة على توضيح قيمة Δp في الميدان وضبط فتح الصمام الناتج عن تغيير قيمة KV، تبين في العملية الخاصة أنه إذا لم يتمكن المرء من توضيح معامل التلوث للجدار الداخلي للصمام أو عندما لا تتجاوز قيمة RE الخاصة به 3،500، قد يظهر انحراف كبير 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 مفتوحة تمامًا، 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 على درجة الفتح، ولا يمكن ضبطه بشكل سلس خلال عملية التشغيل. في الوقت نفسه، يجب أيضًا القيام بعمل جيد في تسجيل البيانات ذات الصلة المخزنة في ملفات تشغيل المعدات النظامية، لتسهيل تطوير أعمال الصيانة المستقبلية.

بالإضافة إلى ذلك، نظرًا لأن موردي معدات مختلفين يقدمون قيمة KV للبرمجيات الخاصة بالكمبيوتر بشكل غير موحد، ينتج عن ذلك عدم قدرة موردين مختلفين على توفير أجهزة دعم لعملية التكوين لأجهزة القياس. 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 إتمامه. وخلال عملية الاستخدام الفعلية تبين أن استخدام هذه الصمامات في نظام تدوير المياه المغلق يمكن أن يسهل تحقيق توزيع التدفق في النظام، والتوازن الديناميكي، مما يبسط عملية تشغيل النظام. بناءً على هذه المزايا، حظي صمام التحكم التشغيل الذاتي بشعبية كبيرة في مشاريع التدفئة وتكييف الهواء. ينتمي صمام التحكم في تدفق التشغيل الذاتي إلى هيكل تركيبي يتكون من صمام تحكم يدوي وصمام توازن تلقائي، حيث يتولي كل منهما 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، وإذا بقيت الفتحة ثابتة، فإن KVS هو 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 لتحفيز التبديل التوازني بشكل تلقائي ليعدل بشكل صغير، سيصبح P1-P2 أكبر، للحفاظ على P2-P3 ثابتًا، وبالتالي تشكيل تثبيت؛ على العكس من ذلك، عندما يصبح P1-P3 أصغر، يعدل التبديل التوازني بشكل تلقائي بشكل كبير، سيصبح P1-P2 أصغر، للحفاظ على P2-P3 ثابتًا، وبالتالي إكمال تثبيت "مجموعة تنظيم التبديل اليدوي لزاوية فتح كل صمام. يحتوي كل صمام في مجموعة تنظيم التبديل اليدوي على معدل تدفق مقابل، والعلاقة بين زاوية فتح كل صمام ومعدل التدفق تظهرها معايير التجربة، ولديها أيضًا معدات العرض والقفل المقابلة.

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 وسائطها الخاصة لتحقيق التحكم، وتمتلك صمامات التحكم في تدفق التشغيل الذاتي مكونات تحكم في التدفق التلقائي، يمكن لهذه المكونات تحقيق توازن التدفق، من خلال هذه الوظيفة يتم حل مشكلة عدم التوازن الهيدروليكي بشكل أساسي. تعتبر صمامات التحكم في تدفق التشغيل الذاتي سهلة التركيب للغاية وسهلة التعديل، وتستهلك طاقة أقل أثناء الاستخدام، مما يزيد من منطقة التدفئة بنسبة تتراوح بين 25% -30%، مما يحسن بشكل كبير من استقرار عملها، لضمان جودة التدفئة. عندما نقوم بتحويل نظام خلط المياه، يجب أولاً إجراء الحسابات الهيدروليكية، 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 ضغط المياه، وتدفقها، ودرجتها، مما يضمن بشكل كامل أن محطة خلط المياه يمكنها الحصول على تدفق مستقر نسبيًا بين النظام لضمان توازن التشغيل.