التجويف وتأثيره على معدات صناعية

تمامًا كما يمكن أن يكون لبعض الترددات الصوتية آثار سلبية على جسم الإنسان، يمكن أن تتسبب بعض الترددات أيضًا في أضرار جسيمة للمعدات الصناعية. عندما يتم اختيار صمامات التحكم بشكل غير صحيح، يزداد خطر التجويف، مما يؤدي إلى ارتفاع مستويات الضوضاء والاهتزازات التي يمكن أن تلحق الضرر بسرعة بالأجزاء الداخلية للصمامات والأنابيب النهائية. بالإضافة إلى ذلك، غالبًا ما تتسبب مستويات الضوضاء العالية في حدوث اهتزازات يمكن أن تلحق الضرر بالأنابيب والأدوات والمعدات الأخرى.

As valves degrade over time and parts wear out, cavitation in the valve can lead to serious damage to the piping system. This damage is mainly caused by the vibration and noise energy produced by cavitation, which accelerates the corrosion process. The collapse of cavitation bubbles near the restriction and downstream can create high-amplitude vibrations, leading to significant damage. While this typically occurs in ball and rotary valves within the valve body, it can also happen in short, high recovery-type valves like V-ball valves, particularly on the downstream side of a butterfly valve’s piping.

When a valve is held in a particular position, cavitation is more likely to occur. This can lead to leaks at the welded repair joints in the valve’s piping, making the valve unsuitable for that segment of the pipeline.

وسواء حدث التجويف داخل الصمام أو في المصب، فإن المعدات الموجودة في منطقة التجويف ستعاني من أضرار واسعة النطاق. يمكن أن تتعرض المكونات مثل صفائح الحجاب الحاجز الرقيقة والنوابض والهياكل الكابولية ذات المقطع العرضي الصغير للفشل بسبب الاهتزازات عالية السعة مما يؤدي إلى أعطال تذبذبية. وتوجد نقاط فشل متكررة في الأدوات مثل مقاييس الضغط، وأجهزة الإرسال، وأغلفة المزدوجات الحرارية، وعدادات التدفق، وأنظمة أخذ العينات. ستواجه المشغلات وأجهزة تحديد الموضع ومفاتيح التبديل الحدية التي تحتوي على نوابض تآكلًا متسارعًا، وقد تنفك أقواس التثبيت والمثبتات والموصلات وتتعطل بسبب الاهتزاز.

التآكل الميكرومتري

التآكل الميكرومتري، الذي يحدث عند تعرض أسطح التآكل للاهتزاز، شائع بالقرب من مناطق التجويف. يمكن أن ينتج عن ذلك جسيمات أكسيد صلبة تعمل كمواد كاشطة، مما يسرع من التآكل بين الأسطح. تشمل المعدات المتأثرة صمامات العزل وفحص الصمامات، وكذلك صمامات التحكم، والمضخات، والشاشات الدوارة، وأجهزة أخذ العينات، وأي آليات أخرى دوارة أو منزلقة.

تكسير و تآكل الصمام ومكونات الأنابيب

يمكن أن تتسبب الاهتزازات عالية السعة أيضًا في تشقق وتآكل أجزاء الصمامات المعدنية وجدران الأنابيب. يمكن للجسيمات المعدنية المتناثرة أو المواد الكيميائية المسببة للتآكل أن تلوث الوسط داخل خط الأنابيب، مما يؤثر بشكل كبير على الصمامات ذات الدرجة الصحية ووسائط خطوط الأنابيب عالية النقاء. وهذا وضع يجب تجنبه.

التنبؤ بضرر التجويف في صمامات التوصيل

يعد التنبؤ بتلف التجويف في صمامات السدادة أكثر تعقيدًا من مجرد حساب انخفاض ضغط تقييد التدفق. فقد أظهرت التجربة أنه من الممكن أن يصل انخفاض الضغط في التدفق الرئيسي للسائل إلى ضغط بخار السائل، مما يؤدي إلى تبخير موضعي وانهيار فقاعات البخار. تتنبأ بعض الشركات المصنعة للصمامات ببداية تلف التجويف من خلال تحديد انخفاض ضغط التلف الأولي. تعتمد إحدى طرق التنبؤ بتلف التجويف على حقيقة أن انهيار فقاعات البخار يسبب التجويف والضوضاء. وقد حدد المصنعون أنه إذا كان مستوى الضوضاء المحسوب أقل من الحدود التالية، يمكن تجنب ضرر التجويف الكبير:

• صمامات حتى 3 بوصات:: 80 ديسيبل
• 4-6 بوصة صمامات 4-6 بوصة:: 85 ديسيبل
• 8-14 بوصة صمامات 8-14 بوصة:: 90 ديسيبل
• صمامات 16 بوصة وأكبر:: 95 ديسيبل

طرق القضاء على أضرار التجويف

وللتخلص من التجويف، يتم استخدام تصميمات خاصة للصمامات التي تستخدم تقسيم التدفق وانخفاض الضغط على مراحل:

• تقسيم التدفق: This divides a large flow into several smaller flows within the valve’s flow path, with multiple small openings through which the flow passes. The size of cavitation bubbles is partially determined by the size of the openings. Smaller openings produce smaller bubbles, resulting in less noise and less damage.

• انخفاض الضغط على مراحل: وهذا يعني أن الصمام مصمم بنقطتي ضبط متسلسلة أو أكثر بحيث بدلاً من التعرض لانخفاض ضغط كبير واحد، يتم تقسيم انخفاض الضغط إلى عدة خطوات أصغر. تمنع انخفاضات الضغط الفردية الأصغر من انخفاض ضغط المائع إلى ما دون ضغط بخاره، وبالتالي القضاء على التجويف.

من خلال الجمع بين تقسيم التدفق وانخفاض الضغط المرحلي في نفس الصمام، يمكن تحقيق مقاومة محسنة للتجويف. أثناء تعديل الصمام، من الممكن في بعض الأحيان القضاء على مشاكل التجويف عن طريق وضع صمام التحكم حيث يكون الضغط عند مدخل الصمام أعلى (مثل المنبع أو على ارتفاع أقل).

بالإضافة إلى ذلك، يمكن أن يساعد وضع صمام التحكم حيث تكون درجة حرارة السائل (وبالتالي ضغط البخار) أقل (مثلًا على جانب درجة الحرارة المنخفضة للمبادل الحراري) في منع مشاكل التجويف.

خاتمة

كما هو موضح، لا يؤدي التكهف في الصمامات إلى تدهور أداء الصمامات والتسبب في تلف الصمامات فحسب، بل يشكل أيضًا مخاطر على الأنابيب والمعدات في المراحل النهائية. إن التنبؤ بالتجويف واتخاذ التدابير اللازمة للقضاء عليه هو السبيل الوحيد لتجنب مشاكل استهلاك الصمامات المكلفة.