أولاً، نظرة عامة:

يعتبر صمام البوابة أحد أهم المعدات التي لا غنى عنها في الصناعة الحديثة، ويلعب دورًا حيويًا في مختلف أنواع الأنابيب الصناعية. وتشمل خصائصه الرئيسية: الفتحة الكبيرة، ومقاومة التدفق المنخفضة، وأداء الختم الجيد، وسهولة التشغيل، والعمر الافتراضي الطويل. ويُستخدم على نطاق واسع في البتروكيماويات، والتحكم الآلي، والطاقة، والبناء، وغيرها من المجالات. إن أداءه المتميز وموثوقيته يوفران ضمانًا قويًا لعمليات الإنتاج، ويساهمان بشكل إيجابي في التنمية الاقتصادية للبلاد.

ثانياً، بنية صمام البوابة

يتكون صمام البوابة بشكل أساسي من الأجزاء التالية:

جسم الصمام: يكون عادةً مستطيلاً أو مربع الشكل، وله قناة مركزية بداخله، وعلى جانبيها توجد فتحتان للتوصيل بالأنابيب.

البوابة: هي جزء التشغيل والإيقاف في الصمام، وشكلها مماثل لشكل جسم الصمام، ومعلقة داخل جسم الصمام، وتتحرك لأعلى ولأسفل للتحكم في تدفق السائل في الأنابيب.

المقعد: هو جزء الختم في الصمام، ومواده الشائعة هي النحاس والفولاذ المقاوم للصدأ وما إلى ذلك. عندما تلامس البوابة المقعد، يتم ضغط حشية الختم بينهما، مما يشكل بيئة محكمة الغلق تضمن إحكام صمام البوابة.

الجذع (العمود): جزء مهم يربط الصمام وجهاز التشغيل، وعادة ما يكون مصنوعًا من الفولاذ المقاوم للصدأ.

جهاز التشغيل: يشمل الجهاز اليدوي والجهاز الكهربائي، ويستخدم للتحكم في فتح وإغلاق البوابة.

ثالثاً، مبدأ عمل صمام البوابة:

تتم عملية فتح وإغلاق صمام البوابة من خلال الاحتكاك بين البوابة والمقعد. عندما يُغلق الصمام، تتحرك البوابة إلى الأسفل وتلتصق بإحكام بالمقعد، مما يؤدي إلى سد الأنبوب؛ وعندما يُفتح الصمام، ترتفع البوابة وتنفصل عن المقعد، مما يسمح بتدفق السائل في الأنبوب بحرية. تمنح طريقة التشغيل هذه صمام البوابة خصائص مثل مقاومة التدفق المنخفضة وأداء الختم الجيد.

رابعاً، أنواع صمامات البوابة

تُقسم سيقان صمامات البوابة حسب شكل الحركة إلى سيقان ظاهرة (عمود رفع) وسيقان مخفية (عمود دوار)، وبالتالي تُقسم صمامات البوابة إلى نوعين: صمامات البوابة ذات الساق الظاهرة وصمامات البوابة ذات الساق المخفية.

1. صمام البوابة ذو الساق الظاهرة

يتم تثبيت عجلة اليد (أو أي جهاز تشغيل آخر) على صامولة الجذع (العمود). عندما تدور عجلة اليد (أو أي جهاز تشغيل آخر) وتدير صامولة الجذع، يتحرك الجذع لأعلى ولأسفل، مما يؤدي إلى حركة رفع وخفض صمام البوابة لفتح أو إغلاق الأنبوب. عندما يفتح صمام البوابة ذو الساق الظاهرة، يبرز الجذع من فوق عجلة اليد، مما يعرض مباشرةً مدى فتح صمام البوابة. يتميز اللولب شبه المنحرف للجذع الموجود في الجزء العلوي من الجذع بأنه لا يتلامس مباشرة مع الوسيط، ولا يتأثر بتآكل الوسيط، ويسهل تزييته. لذلك، فهو مناسب للاستخدام في صمامات البوابة التي تتعامل مع الوسائط المسببة للتآكل، والوسائط الملوثة، ووسائط البخار عالية الحرارة. يمكن رؤية درجة فتح وإغلاق الصمام مباشرة من اللولب، مما يسهل التشغيل، وهذا أيضًا أحد مميزاته. أما العيب فهو أنه نظرًا لتعرض اللولب، فإنه يميل إلى التصاق الغبار من الهواء، مما يسرع من تآكل اللولب، لذلك يجب تركيبه قدر الإمكان في الأماكن المغلقة. ومع ذلك، لا يزال استخدامه واسع الانتشار.

2. صمام البوابة ذو الساق المخفية

يتم تثبيت عجلة اليد (أو أي جهاز تشغيل آخر) على الجذع، وتثبت لولبة الجذع في الجزء العلوي من البوابة. عندما تدور عجلة اليد (أو أي جهاز تشغيل آخر)، تحرك لولبة الجذع البوابة للقيام بحركة رفع وخفض. يمكن للجذع أن يقوم فقط بحركة دورانية. الميزة هي أنه عند الفتح، لا يرتفع الجذع، وبالتالي يتطلب مساحة تركيب أقل. لذلك، غالبًا ما يُستخدم كصمام بوابة ذي قناة كبيرة، أو في الأماكن التي تكون فيها مساحة التركيب محدودة. نظرًا لأن الجذع لا يقوم بحركة رفع وخفض، فإنه لا يمكنه عرض درجة الفتح عن طريق طول بروز الجذع كما هو الحال في صمام البوابة ذي الساق الظاهرة، لذلك يجب تركيب مؤشر للفتح. في صمام البوابة ذي الساق المخفية، نظرًا لأن الجزء الملولب من الجذع وصامولة الجذع كلاهما داخل تجويف الصمام ويتلامسان مع الوسيط، فإنهما عرضة للتآكل بواسطة الوسيط، ويصعب تزييت لولبة الجذع وما إلى ذلك. يتم توصيل جسم الصمام وغطاء الصمام غالبًا بواسطة شفة. تكون قنوات الوسيط داخل جسم الصمام في الغالب أسطوانية وذات مقطع عرضي متساوٍ، وبالنسبة لصمامات البوابة ذات الأقطار الكبيرة، يتم استخدام مقعد مخفض، أي أن القناة تضيق تدريجيًا، وبعد المرور عبر المقعد، تتسع تدريجيًا، ومزايا ذلك هي:

(1) يقلل من أبعاد أجزاء الصمام ويخفف من وزنه، وبالتالي يوفر المواد. كما يقلل من مساحة سطح الختم، ويقلل من الحاجة إلى التشغيل الدقيق.

(2) نظرًا لتقليل حجم البوابة، تقل القوة المؤثرة عليها، وبالتالي تقل قوة فتح وإغلاق صمام البوابة.

صمام البوابة ذو الساق المخفية من نوع Z45T—10 و Z45T—16Q ذو البوابة الإسفينية الواحدة

صمام بوابة يدوي، متصل بشفة، ذو ساق مخفية ونوع إسفيني صلب ذو بوابة واحدة، مادة سطح إغلاق المقعد من البرونز، الضغط الاسمي PN10～PN16، مادة جسم الصمام من الحديد الزهر الرمادي (Z45T—10) أو الحديد الزهر العقدي (Z45T—16Q).

مواد الأجزاء الرئيسية لصمام البوابة اليدوي Z45T-10:

الأبعاد الخارجية لصمام البوابة المصنوع من الحديد الزهر ذو الساق المخفية اليدوي Z45T-10

خامساً، صمامات البوابة الكهربائية

صمام البوابة الكهربائي يحرك عمل فتح وإغلاق قلب الصمام بواسطة مشغل كهربائي، مما يحقق قطع أو مرور السائل في الأنابيب. يتميز صمام البوابة الكهربائي بالخصائص التالية:

1. التحكم الآلي: يستخدم المشغل الكهربائي كمصدر للطاقة، ويمكنه تحقيق التشغيل الآلي من خلال نظام التحكم الكهربائي، مما يحسن كفاءة العمل ويقلل من التدخل البشري ويقلل من مخاطر الأخطاء البشرية السهوة.

2. التحكم الدقيق: يتمتع المشغل الكهربائي بقدرة عالية على التحكم في المواقع بدقة، ويمكنه التحكم بدقة في حالة فتح وإغلاق قلب الصمام، مما يضمن تأثير قطع ومرور السائل في الأنابيب، ويحسن استقرار الجهاز وموثوقيته.

3. طرق تحكم متعددة: يمكن لصمام البوابة الكهربائي اعتماد طرق تحكم متعددة حسب الحاجة، مثل التحكم اليدوي والتحكم عن بعد والمراقبة عن بعد، لتلبية متطلبات التحكم في السيناريوهات المختلفة.

4. إحكام غلق عالي: يستخدم صمام البوابة الكهربائي هياكل ومواد ختم عالية الجودة، ويتمتع بأداء إحكام غلق جيد، ويمكنه منع تسرب السوائل ودخول الملوثات الخارجية بشكل فعال، مما يضمن سلامة ونظافة نظام الأنابيب.

5. مقاومة للضغط العالي والتآكل: يتم اختيار مواد صمام البوابة الكهربائي وعمليات التصنيع بدقة، ويمكنها التكيف مع بيئات العمل المختلفة، وتتميز بخصائص مقاومة الضغط العالي والتآكل، وهي مناسبة للتحكم في وسائط السوائل والغازات المختلفة.