كيفية فهم صمام التحكم بالبخار

تعمل صمامات تكييف البخار على تقليل ضغط البخار ودرجة الحرارة في نفس الوقت إلى المستويات المطلوبة لخدمة معينة. وغالباً ما تنطوي هذه التطبيقات على درجات حرارة وضغط مدخل عالية جداً والحاجة إلى تقليل كليهما بشكل كبير. ولذلك، يُفضل تصنيع أجسام الصمامات هذه باستخدام طريقة التزوير والتركيب وهي أكثر قدرة على تحمل أحمال البخار في الضغوط ودرجات الحرارة العالية. تسمح المواد المطروقة بضغوط تصميم أعلى من الأجسام المصبوبة. كما أنها تتمتع ببنية بلورية أكثر تحسينًا واتساقًا متأصلًا للمواد. بالإضافة إلى ذلك، سيمكن الهيكل المطروق الشركات المصنعة من تقديم ما يصل إلى الفئة 4500 والدرجات المتوسطة بسهولة أكبر. ومع ذلك، لا تزال الأجسام المصبوبة خيارًا جيدًا عندما تكون الضغوط ودرجات الحرارة منخفضة أو عندما تكون الصمامات المستقيمة مطلوبة.

للتكيف مع التغيرات الشديدة المتكررة في خصائص البخار بسبب انخفاض درجة الحرارة والضغط، من الممكن استخدام نوع جسم مركب مزور زائد يسمح بإضافة منفذ إخراج ممتد للتحكم في سرعة البخار الخارج عند ضغوط أقل. وبالمثل، فإن البخار المركب المزور بالإضافة إلى صمام التحكمتمكن الشركات المصنعة من توفير وصلات مدخل ومخرج ذات تصنيفات ضغط مختلفة لتتناسب بشكل أفضل مع خطوط الأنابيب المتجاورة، بما يتوافق مع ضغوط المخرج المنخفضة.

على عكس وحدتين منفصلتين، قمنا بدمج وظيفتي خفض درجة الحرارة والضغط في صمام واحد.

وتتمثل المزايا فيما يلي.

يعمل على تحسين درجة خلط ماء الرذاذ بسبب تحسين منطقة التمدد المضطرب في اتجاه مجرى عنصر تقليل الضغط.

يعمل على تحسين النسبة القابلة للتعديل.

وهي سهلة التركيب والصيانة نسبياً لأنها وحدة واحدة.

تتوفر أنواع مختلفة من صمامات التحكم بالبخار لتناسب مختلف التطبيقات. وفيما يلي بعض الأمثلة النموذجية.

البخار صمام التحكم

يجمع صمام التحكم في البخار بين التحكم في ضغط البخار والتحكم في درجة الحرارة في وحدة تحكم واحدة. وهو يمثل تقنية التحكم في درجة حرارة البخار والضغط الأكثر تقدمًا المتاحة. تلبي هذه الصمامات الحاجة إلى تحكم أفضل في البخار بسبب ارتفاع تكاليف الطاقة وظروف تشغيل المحطة الأكثر صرامة. وتوفر صمامات تكييف البخار تحكماً أفضل في درجة الحرارة وتقليل الضوضاء مقارنةً بالوظيفة المكافئة لمحطات خفض درجة الحرارة والضغط. وفي الوقت نفسه، فهي أقل تقييدًا بظروف الأنابيب والتركيب.

البخار صمام التحكم الموضح أعلاه يحتوي على كل من التحكم في الضغط ودرجة الحرارة في صمام واحد. ويُستخدم تحليل العناصر المحدودة (FEA) وديناميكيات الموائع الحسابية (CFD) لتصميم وتطوير وتحسين السلامة الهيكلية للصمام وتحسين أدائه التشغيلي وموثوقيته بشكل عام. يثبت التصميم القوي لصمام التحكم في البخار قدرته على التعامل مع الانخفاض الكامل لضغط البخار الرئيسي. وبالإضافة إلى ذلك، يمنع تصميم مسار التدفق، الذي يستخدم أيضًا تقنية الحد من ضوضاء صمام التحكم، الضوضاء والاهتزازات المفرطة.

الأجزاء الداخلية المبسطة للصمامات المستخدمة في البخار صمام التحكم مصمم لاستيعاب التغيرات السريعة في درجات الحرارة أثناء بدء تشغيل التوربينات. القفص مقوّى السطح لإطالة عمر الخدمة والسماح بالتمدد في حالة حدوث انحراف بسبب الصدمة الحرارية. البكرة مزودة بموجه مستمر وتطعيمات من الكوبالت. يوفر مادة التوجيه ويحقق إحكام إغلاق معدني محكم لمقعد الصمام.

البخار صمام التحكم يحتوي على أنبوب مدمج لحقن الماء في اتجاه مجرى الضغط المنخفض. يتميز هذا الأنبوب المدمج بهندسة متغيرة وفوهة تعمل بالضغط الخلفي. وهو يسمح بالخلط والتبخير الأمثل للماء.

صُممت هذه الفوهة في البداية لأنظمة التكثيف المركزية حيث يمكنها تقليل ضغط البخار في المصب إلى ما دون ظروف التشبع. يسمح هذا النوع من الفوهات بانخفاض الحد الأدنى لمعدل التدفق وبالتالي يحسن من قابلية ضبط المعدات. ويحقق ذلك انخفاض الضغط الخلفي لفوهة DP المنخفضة. ومن المفيد أيضًا أن زيادة الضغط الخلفي للفوهة عند الفتحات الأصغر تسمح بالوميض عند مخرج الفوهة بدلًا من الأجزاء الداخلية لصمام المياه النفاثة.

ويمنع الحمل الزنبركي على سدادة الصمام داخل الفوهة مثل هذا التغيير عن طريق دفع السدادة إلى الإغلاق عند حدوث الوميض. عند حدوث بخار الوميض، تتغير قابلية انضغاط المائع، ويدفع نابض الفوهة إلى إغلاق المائع وإعادة ضغطه. بمجرد اكتمال هذه الإجراءات، يستعيد السائل خواصه السائلة ويمكنه إعادة تشكيل السائل في المبرد.

البخار صمام منظم يرش الماء في وسط الأنبوب، بعيداً عن جدار الأنبوب. يختلف عدد نقاط رش الماء حسب التطبيق. إذا كان فرق الضغط في البخار كبيرًا، يتم زيادة قطر مخرج صمام التنظيم بشكل كبير لاستيعاب حجم أكبر بكثير من البخار. وبالمقابل، يتم وضع المزيد من الفوهات حول المخرج للحصول على توزيع أكثر تكافؤًا واكتمالاً للمياه النفاثة.

وداخل صمام التحكم في البخار، يسمح الترتيب المبسط للأجزاء الداخلية للصمام باستخدامه حتى معدلات ضغط أعلى (حتى فئة ANSI 2500 أو أعلى) ودرجات حرارة تشغيل أعلى.

توفر بنية السدادة المتوازنة لصمام التحكم في البخار مانع تسرب من الفئة V وخصائص السوائل الخطية. تستخدم صمامات التحكم في البخار عادةً مشغلات مكبس هوائي عالية الأداء وأجهزة تحكم رقمية في الصمامات لتوفير حركة شوط كاملة في أقل من ثانيتين مع الحفاظ على استجابة عالية الدقة في الخطوات.

وحيثما تتطلب ترتيبات الأنابيب، يمكن توفير صمامات تكييف البخار كمكونات منفصلة، مما يسمح بالتحكم في الضغط داخل جسم الصمام وخفض درجة الحرارة في مبرد البخار في المصب على التوالي. وبالإضافة إلى ذلك، يمكن استخدام أجسام الصمامات المصبوبة المستقيمة مع أجهزة إزالة الحرارة المُدخلة لأغراض اقتصادية.

مزيل سخونة البخار

تُستخدم أجهزة إزالة إحماء البخار عادةً عندما يجب إكمال عمليتي إزالة الضغط وإزالة الحرارة الفائقة بشكل منفصل. يتم تجهيز مزيل سخونة البخار بأنبوب متكامل لإمداد المياه. هذا الأنبوب المدمج (يمكن استخدام عدة أنابيب مدمجة) يزود مياه التبريد إلى عدة فوهات فردية مرتبة في الجدار عند المخرج. وهذا يسمح برش ماء التبريد الناعم جداً بشكل شعاعي في البخار شديد الاضطراب المتدفق في الاتجاه المحوري. وتسمح مساحة السطح الكبيرة للتلامس بين ماء التبريد والبخار شديد الاضطراب بالخلط والتبخر الفعال.

رشاشات البخار

حاقن البخار هو جهاز لتخفيض الضغط يستخدم لحقن البخار بأمان في أنابيب المكثف وغاز عادم التوربينات. وبالإضافة إلى ذلك، يوفر حاقن البخار ضغطًا ارتجاعيًا لصمام تجاوز التوربينات، ويحد من معدل تدفق البخار، ويقلل من قطر الأنبوب بين الصمام الالتفافي والحاقن. ويُعد تصميم حاقن البخار وتركيبه عاملين رئيسيين عند النظر في مستوى الضوضاء في النظام الكلي. يعد تصميم الحاقن ضروريًا لضمان وظيفة نظام تجاوز التوربينات. للحد من الضوضاء الناجمة عن تدفق السوائل، يمكننا استخدام تقنيات مختلفة للحد من الضوضاء لحاقن البخار.