صمام عدم الرجوع والصمام الكروي ليسا نسختين من الشيء نفسه. صمام عدم الرجوع يسمح للمائع بالمرور في اتجاه واحد ويُغلق من تلقاء نفسه عندما يحاول التدفق أن ينعكس؛ ولا يشغّله أحد. أما الصمام الكروي فهو صمام إيقاف يدوي: ربع دورة من المقبض تفتح الخط أو تغلقه، ويبقى حيث تتركه. وفي معظم خطوط المضخات تحتاجون إلى الاثنين، أحدهما بعد الآخر، يؤدي كل منهما مهمة مختلفة. تشرح هذه المقالة ما يفعله كل منهما، وأين يوضع كل منهما، وكيف تختارون بين أنواع صمامات عدم الرجوع الثلاثة التي نصنّعها.
- صمام عدم الرجوع يحمي من التدفق العكسي تلقائيًا. والصمام الكروي يمنحكم نقطة تشغيل وإيقاف متعمدة.
- لا يستطيع الصمام الكروي أداء مهمة صمام عدم الرجوع، ولا يستطيع صمام عدم الرجوع أداء مهمة الصمام الكروي.
- على تصريف المضخة، الترتيب المعتاد هو: المضخة، ثم صمام عدم الرجوع، ثم الصمام الكروي.
- تختلف صمامات عدم الرجوع بنابض والمتأرجحة الأفقية والمتأرجحة بشفتين أساسًا في طريقة إغلاقها وفي الاتجاهات التي يمكن تركيبها فيها.
ما الذي يفعله صمام عدم الرجوع
صمام عدم الرجوع، ويُسمى أيضًا صمامًا غير مرتجع، هو صمام ذاتي الفعل يفتح عندما يجري المائع في الاتجاه المقصود ويغلق عندما يتوقف التدفق أو يحاول أن ينعكس. لا يوجد مقبض ولا مشغّل. ويتحرك عنصر الإغلاق، قرص أو مكبس، بفعل المائع نفسه، فيعمل الصمام سواء كان أحد يراقب الخط أم لا.
المهمة التي يؤديها هي الحماية. فعندما تتوقف مضخة، يريد عمود السائل الواقع في اتجاه المجرى أن يرجع عبرها ويدير المروحة بشكل عكسي. وعندما تتشارك مضختان مجمّعًا واحدًا، ستدفع المضخة العاملة التدفق عكسيًا عبر شريكتها الخاملة ما لم يمنع ذلك شيء. وعندما يرتفع الخط رأسيًا، فإن ما فوقه يريد أن ينزل. وفي كل حالة يُغلق صمام عدم الرجوع القريب من المصدر قبل أن يبدأ التدفق العكسي. وقد كتبنا عن حالة تبديل المضخات بمزيد من التفصيل في مقالتنا عن الصمامات في وحدات توزيع سائل التبريد، حيث تجعل المضخات الاحتياطية صمام عدم الرجوع تجهيزة قياسية.
وهناك فخ في التسمية يجدر توضيحه أولًا. صمام عدم الرجوع الكروي (Ball Check Valve) هو صمام عدم رجوع عنصر إغلاقه كرة حرة تستقر في مواجهة التدفق عندما ينعكس؛ ورغم الاسم فهو ليس صمامًا كرويًا وليس له مقبض. وصماماتنا تستخدم مكبسًا بنابض أو قرصًا مفصليًا لا كرة.
تختلف صمامات عدم الرجوع في طريقة حركة عنصر الإغلاق. ففي الصمام المتأرجح، يتأرجح قرص على مفصلة فاتحًا مع التدفق ويسقط مغلقًا بالجاذبية، ولهذا يهم اتجاه التركيب: إذ يجب تركيب الصمام بحيث تساعد الجاذبية على إغلاقه. وفي الصمام بنابض، يدفع نابض مكبسًا إلى الإغلاق، فيُغلق لحظة انعكاس التدفق ولا يعتمد على الجاذبية. نصنّع النوعين، والاختيار بينهما موضّح لاحقًا في هذه المقالة.
ما الذي يفعله الصمام الكروي
الصمام الكروي صمام عزل يدوي. تقع كرة بها ثقب بين مقعدين؛ تدير المقبض ربع دورة فيصطف الثقب مع الأنبوب، وتعيده فيسد الجانب الصلب من الكرة التجويف. والمقصود أن يكون مفتوحًا كليًا أو مغلقًا كليًا. لا يُغلق من تلقاء نفسه، ولا يهتم باتجاه جريان المائع، ويحافظ على موضعه حتى يغيّره أحد.
المهمة التي يؤديها هي التحكم بيد شخص: إغلاق فرع للصيانة، وعزل مضخة ليمكن صيانة صمام عدم رجوع أو مصفاة، وتفريغ نقطة منخفضة، وملء حلقة. والصمام الكروي بمنفذ كامل، حيث يطابق الثقب في الكرة تجويف الأنبوب، يضيف مقاومة ضئيلة جدًا عند الفتح، ولهذا فهو الخيار المعتاد للعزل على الخطوط التي يهم فيها هبوط الضغط. وما لا يصلح له الصمام الكروي هو الخنق. فإذا ترك مفتوحًا جزئيًا، يضغط التدفق عبر حافة الكرة ويبلي المقعد الليّن بنمط يمنع الصمام في النهاية من الإحكام حين تغلقونه.
صماماتنا الكروية من قطعتين مصبوبة من CF8 أو CF8M بجسم ملحوم بإحكام بدلًا من وصلة جسم ملولبة أو مربوطة بالبراغي، بمقاسات من 1/4″ إلى 4″، وبتصنيف 1000 WOG مع مقاعد PTFE ومنفذ كامل. والإصدار V-2B ذو الجدار الأثقل مصنّف من −20°C إلى 180°C. أما لماذا تكون وصلة الجسم ملحومة لا مثبّتة بالأسنان، وما الذي يزيله ذلك، فهو موضوع مقالتنا عن الصمام الكروي الثقيل 1000 WOG؛ وتفاصيل المنتج في صفحة الصمام الكروي من قطعتين.
صمام عدم الرجوع مقابل الصمام الكروي: الفروق المهمة
يضع الجدول أدناه الاثنين جنبًا إلى جنب. الخلاصة: أحدهما حماية تلقائية والآخر تحكم يدوي، والسؤال نادرًا ما يكون أيهما نشتري بل أين يوضع كل منهما.
| صمام عدم الرجوع | الصمام الكروي | |
|---|---|---|
| الغرض | منع التدفق العكسي | فتح الخط أو إغلاقه عند الطلب |
| طريقة التشغيل | ذاتي الفعل؛ المائع يحرك القرص أو المكبس | مقبض يدوي بربع دورة، أو مشغّل |
| اتجاه التدفق | اتجاه واحد فقط؛ ويبيّنه سهم على الجسم | أي اتجاه |
| اتجاه التركيب | النوع المتأرجح: أفقي، أو رأسي مع تدفق إلى الأعلى. النوع بنابض: لا يعتمد على الجاذبية؛ أكدوا اتجاه التركيب عند الطلب | أي اتجاه |
| هل يمكن تركه مفتوحًا جزئيًا؟ | ليس وضع ضبط؛ فهو يطفو مع التدفق | غير موصى به؛ فالخنق بالفتح الجزئي يبلي المقاعد |
| الموضع المعتاد على خط المضخة | مباشرة في اتجاه المجرى بعد المضخة | بعد صمام عدم الرجوع، وعلى جانب السحب، للعزل |
| ما الذي يسوء إن استُخدم النوع الخاطئ | صمام كروي في مكانه لا يوفر حماية من التدفق العكسي حين لا يوجد أحد لإغلاقه | صمام عدم رجوع في مكانه لا يمكن فتحه أو إغلاقه للصيانة |
متى تحتاجون صمام عدم رجوع أو صمامًا كرويًا أو الاثنين معًا
تحتاجون صمام عدم رجوع حيثما يجب ألا ينعكس التدفق أبدًا، وصمامًا كرويًا حيثما سيحتاج شخص إلى إغلاق الخط. وعلى تصريف المضخة يعني ذلك الاثنين. يوضع صمام عدم الرجوع أقرب ما يمكن عمليًا إلى المضخة ليكون أمام عمود السائل أقصر مسافة ممكنة قبل أن يلاقي قرصًا مغلقًا. ويوضع الصمام الكروي بعده في اتجاه المجرى، بحيث يمكن عزل صمام عدم الرجوع والمضخة وأي مصفاة للصيانة دون تفريغ المنظومة. ويكمل صمام كروي ثانٍ على جانب السحب مجموعة العزل.
بعض الحالات تميل إلى جهة أو أخرى:
- مضخات احتياطية على مجمّع مشترك. صمام عدم رجوع على كل تصريف هو ما يمنع المضخة العاملة من تحويل التدفق إلى الخلف عبر المضخة الخاملة. وتتيح الصمامات الكروية للعزل تبديل مضخة بينما تواصل الأخرى العمل.
- الأعمدة الرأسية وأنظمة مضخات التعزيز أو الآبار. صمام عدم رجوع بنابض، لأن النابض يغلق المكبس دون مساعدة من الجاذبية؛ وأكدوا اتجاه التركيب واتجاه التدفق معنا عند الطلب.
- الخطوط الحساسة للمطرقة المائية. صمام عدم رجوع بنابض، لأن إغلاق النابض السريع يوقف التدفق العكسي قبل أن تتكوّن موجة الضغط. أما الصمام المتأرجح فيُغلق بشكل أبطأ.
- المسارات الأفقية حيث تفضلون ألا يكون في مسار التدفق نابض. صمام عدم رجوع متأرجح أفقي، يُركّب والغطاء إلى الأعلى ليسقط القرص مغلقًا من تلقاء نفسه.
- الخطوط الكبيرة ذات الشفات وأعمال المياه. صمام عدم رجوع متأرجح بشفتين، يُفك من الخط للصيانة وله غطاء مثبّت بالبراغي ليمكن فحص القرص دون قطع الأنبوب.
- تفريغ، ونقطة تعبئة، وفرع إلى مقياس. صمام كروي وحده. لا شيء هنا يحتاج حماية تلقائية من التدفق العكسي؛ بل يحتاج إلى أن يستطيع شخص فتحه وإغلاقه.
الاختيار بين صمام عدم الرجوع بنابض والمتأرجح الأفقي والمتأرجح بشفتين
نصنّع ثلاثة صمامات عدم رجوع من الفولاذ المقاوم للصدأ، والفروق بينها عملية لا دقيقة: كيف يُغلق الصمام، وفي أي اتجاه يمكن تركيبه، وما نطاق المقاسات التي يغطيها، وكيف يتصل بالأنبوب. والجدول مأخوذ من صفحات المنتجات الثلاث؛ وتؤدي الروابط إلى المواصفات الكاملة وأوراق الأبعاد.
| صمام عدم رجوع بنابض | صمام عدم رجوع متأرجح أفقي | صمام عدم رجوع متأرجح بشفتين | |
|---|---|---|---|
| آلية الإغلاق | مكبس بنابض؛ يُغلق لحظة انعكاس التدفق | قرص مفصلي يُغلق بالجاذبية والتدفق العكسي | قرص مفصلي يُغلق بالجاذبية والتدفق العكسي |
| التركيب | غير مقصور على المسارات الأفقية؛ أكدوا اتجاه التركيب عند الطلب | أفقي والغطاء إلى الأعلى، أو رأسي مع تدفق إلى الأعلى | أفقي والغطاء إلى الأعلى |
| المقاسات | من 1/2″ إلى 2″، ستة مقاسات | من 1/2″ إلى 3″، ثمانية مقاسات | 2″ و3″ و4″ |
| مادة الجسم | CF8 أو CF8M؛ والنابض من SS304 أو SS316 | CF8M | CF8 أو CF8M |
| التوصيل الطرفي | أسنان PT أو NPT أو PF | أسنان داخلية PT؛ وNPT وغيرها تُصنع حسب الطلب | بشفتين، ASME B16.5 Class 150 أو JIS B2220 10K |
| تصنيف الضغط | انظروا صفحة المنتج | 200 PSI WOG | حسب فئة الشفة |
| الاختبار | كل وحدة تُختبر ضد التسريب قبل الشحن | كل وحدة تُختبر ضد التسريب قبل الشحن؛ ومختبرة وفق API 598 | كل وحدة تُختبر ضد التسريب قبل الشحن |
| أين يناسب | المساحات الضيقة على الخط، والأعمدة الرأسية، وتصريف المضخة والتحضير | تصريف المضخة الأفقي، والخطوط الحاملة للكلوريد | تصريف المضخة، ومياه البلدية والمعالجة، والأنابيب المجاورة لمياه البحر |
إذا كان المسار أفقيًا وتريدون أبسط آلية ممكنة، فالصمام المتأرجح لا فيه ما يُضبط ولا نابض يتعب. وإذا كان المسار رأسيًا، أو المساحة ضيقة، أو المطرقة المائية مصدر قلق، فإن الصمام بنابض يجيب عن الثلاثة معًا. ويكون الصمام المتأرجح بشفتين هو الخيار حين يكون الخط مزودًا بشفات أصلًا وتريدون فك الصمام أو فتح غطائه بدلًا من قطع الأنبوب. وأيًّا كان اختياركم، اتبعوا سهم التدفق المصبوب على الجسم؛ فصمام عدم الرجوع المركّب بالعكس سدادة.
أخطاء شائعة في صمامات عدم الرجوع والصمامات الكروية
هذه هي الأخطاء التي تصلنا في الاستفسارات وفي تقارير الأعطال. ولا شيء منها غريب.
- استخدام صمام كروي حيث يلزم صمام عدم رجوع. الصمام الكروي المغلق يوقف التدفق العكسي فعلًا، لكن فقط ما دام مغلقًا. ولحظة فتحه للتدفق العادي، لا يوفر أي حماية عند توقف المضخة. والحماية من التدفق العكسي يجب أن تكون تلقائية.
- استخدام صمام عدم رجوع حيث يلزم صمام كروي. لا يمكن إغلاق صمام عدم الرجوع لعزل مقطع. وإذا احتجتم إلى العمل على الخط، فأنتم بحاجة إلى صمام له مقبض.
- تركيب صمام متأرجح على خط رأسي بتدفق إلى الأسفل. عندئذ تعمل الجاذبية على إبقاء القرص مفتوحًا بدلًا من إغلاقه، ولن يستقر الصمام بشكل موثوق. استخدموا صمامًا بنابض، أو ركّبوا الصمام المتأرجح بحيث يسير التدفق إلى الأعلى.
- تجاهل السهم. لكل صمام عدم رجوع سهم تدفق مصبوب على الجسم. وإذا رُكّب عكسه، يبقى الصمام مغلقًا.
- الخنق بصمام كروي. الصمام الكروي المفتوح جزئيًا يبلي مقاعده. وإذا كنتم تحتاجون إلى تنظيم التدفق، فهذا صمام مختلف؛ والصمام الكروي للفتح أو الإغلاق.
- قراءة WOG على أنه تصنيف للبخار. WOG ضغط تشغيل بارد على الماء والزيت والغاز. ولا يقول شيئًا عن الخدمة الساخنة أو البخار.
- تحديد CF8 لخدمة كلوريد بدافع السعر. الوفر ضئيل أمام جسم متنقّر. وإذا كان المائع يحمل كلوريدات، فحددوا CF8M لكل من صمام عدم الرجوع والصمام الكروي.
المواد والتصنيفات التي ستجدونها على الصمامين
تظهر الدرجتان نفسهما واصطلاحات التصنيف نفسها على صمامات عدم الرجوع والصمامات الكروية على حد سواء، لذا يستحق الأمر قراءتها مرة واحدة. CF8 وCF8M درجتان من الفولاذ المقاوم للصدأ المصبوب محددتان بموجب ASTM A351. CF8 هو الشكل المصبوب من 304؛ وCF8M هو الشكل المصبوب من 316، والحرف M يرمز إلى الموليبدينوم الذي يحتويه. والموليبدينوم هو ما يحسّن المقاومة للتنقّر في الموائع الحاملة للكلوريد، وهو ما توضحه الجمعية الدولية للموليبدينوم (International Molybdenum Association) في ملاحظتها عن الفولاذ المقاوم للصدأ من درجات الموليبدينوم. CF8 هو الخيار القياسي للماء والهواء والخدمة العامة؛ وCF8M هو ما ينبغي تحديده للخطوط المجاورة لمياه البحر أو المحلول الملحي أو العدوانية كيميائيًا.
تأتي تصنيفات الضغط في شكلين. رقم WOG، مثل 1000 WOG في صماماتنا الكروية من قطعتين أو 200 WOG في صمام عدم الرجوع المتأرجح الأفقي، هو ضغط تشغيل بارد على الماء والزيت والغاز عند درجة الحرارة المحيطة. وفئة الشفة، مثل Class 150، هي فئة تصنيف ضغط ودرجة حرارة معرّفة في ASME B16.34، وأبعاد الشفة نفسها يحددها ASME B16.5؛ وصمام عدم الرجوع المتأرجح بشفتين لدينا مثقوب وفق Class 150 أو وفق النمط الياباني JIS 10K، والطول من وجه إلى وجه هو نفسه في الحالتين. أما صمامات عدم الرجوع ذات الشفات كفئة فيغطيها المعيار API 594. ويتبع الاختبار قبل الشحن API 598، معيار فحص الصمامات واختبارها؛ وكل صمام نشحنه، عدم رجوع أو كروي، يُختبر ضد التسريب أولًا، ويُختبر صمام SC المتأرجح وفق API 598، ويتوفر تقرير اختبار المصنع لمادة الجسم عند الطلب.
الأسئلة الشائعة
هل يمكن استخدام صمام كروي بدلًا من صمام عدم رجوع؟
لا. الصمام الكروي لا يوقف التدفق إلا ما دام أحدهم قد أغلقه. وحين يكون مفتوحًا للخدمة العادية يمرر التدفق في أي اتجاه، فلا يوفر حماية عند توقف المضخة ومحاولة الخط الجريان إلى الخلف. أما صمام عدم الرجوع فيُغلق من تلقاء نفسه لحظة انعكاس التدفق، دون حضور أحد. إذا كنتم تحتاجون إلى حماية من التدفق العكسي فركّبوا صمام عدم رجوع؛ وإذا كنتم تحتاجون أيضًا إلى عزل الخط فركّبوا صمامًا كرويًا بعده في اتجاه المجرى. والاثنان ليسا بديلين لبعضهما.
هل أحتاج إلى صمام عدم رجوع إذا كان لدي صمام كروي بالفعل؟
إذا كان الخط يمكن أن يجري عكسيًا عند توقف المضخة، نعم. الصمام الكروي يمنحكم وسيلة لإغلاق الخط يدويًا؛ ولا يفعل شيئًا تلقائيًا. وعلى تصريف المضخة الترتيب المعتاد هو صمام عدم الرجوع أولًا، أقرب ما يمكن عمليًا إلى المضخة، ثم الصمام الكروي للعزل. وعلى تصريف بسيط أو نقطة تعبئة أو فرع مقياس، حيث لا شيء يحتاج حماية تلقائية، يكفي صمام كروي وحده.
أي صمام عدم رجوع يعمل على أنبوب رأسي؟
صمام عدم الرجوع بنابض لا يعتمد على الجاذبية في الإغلاق، فلا يقتصر على المسارات الأفقية؛ أكدوا اتجاه التركيب واتجاه التدفق عند الطلب. أما صمام عدم الرجوع المتأرجح فيعتمد على الجاذبية في إسقاط القرص، فهو مصمم للمسارات الأفقية والغطاء إلى الأعلى، أو للمسارات الرأسية فقط حيث يسير التدفق إلى الأعلى. وعلى خط رأسي بتدفق إلى الأسفل لن يستقر الصمام المتأرجح بشكل موثوق. وفي كل الأحوال ركّبوا الصمام والسهم على الجسم يشير إلى اتجاه التدفق.
أين يوضع صمام عدم الرجوع بالنسبة إلى المضخة والصمام الكروي؟
مباشرة بعد المضخة في اتجاه المجرى، قبل الصمام الكروي للعزل. وضع صمام عدم الرجوع قريبًا من المضخة يعطي عمود السائل أقصر مسافة ممكنة قبل أن يلاقي قرصًا مغلقًا، مما يحد من الدوران العكسي للمروحة ومن الاندفاع الذي يتبعه. ويوضع الصمام الكروي بعد صمام عدم الرجوع بحيث يمكن عزل المضخة وصمام عدم الرجوع وأي مصفاة للصيانة. ويكمل صمام كروي ثانٍ على جانب السحب مجموعة العزل.
هل أختار CF8 أم CF8M؟
CF8 هو فولاذ 304 المقاوم للصدأ المصبوب، وهو الخيار القياسي للماء والهواء والخدمة العامة. وCF8M هو 316 المصبوب؛ والموليبدينوم المضاف يقاوم التنقّر الناتج عن الكلوريد، لذا حددوه للخطوط المجاورة لمياه البحر أو المحلول الملحي أو العدوانية كيميائيًا. ويسري المنطق نفسه على صمام عدم الرجوع والصمام الكروي على الخط نفسه، لذا اختاروا درجة واحدة للاثنين. وكلتا الدرجتين معرّفتان بموجب ASTM A351، ويجب أن تقرأ الدرجة في شهادة المادة CF8 أو CF8M، لا 304 أو 316، عندما يكون الجسم صبّة.
الخلاصة
صمام عدم الرجوع يوقف التدفق العكسي بنفسه؛ والصمام الكروي يفتح الخط ويغلقه عندما يقرر شخص ذلك. وعلى تصريف المضخة تريدون الاثنين، بهذا الترتيب. اختاروا صمام عدم رجوع بنابض للمسارات الرأسية والمساحات الضيقة والخطوط الحساسة للمطرقة المائية، وصمام عدم رجوع متأرجحًا أفقيًا للمسارات الأفقية حيث تفضلون ألا يكون في المسار نابض، وصمام عدم رجوع متأرجحًا بشفتين حيث يكون الخط مزودًا بشفات وتريدون فك الصمام للصيانة. واختاروا CF8M بدلًا من CF8 كلما وُجدت كلوريدات، واختاروا الدرجة نفسها للصمامين. وإذا أردتم المواصفات الكاملة، فصمامات عدم الرجوع الثلاثة والصمام الكروي من قطعتين في صفحة المنتجات؛ أرسلوا رقم قطعة أو رسمًا أو وصفًا للخط وسنسعّره.