1 overview

تُستخدم الصمامات التنظيمية على نطاق واسع في أنظمة الأنابيب بمصانع الطاقة الحرارية لتنظيم تدفق الوسط وضغطه. وتتميز بمعايير تشغيل عالية، ويُعتمد التشغيل عبر نظام التحكم الرقمي الموزع (DCS) أثناء العمليات. وعند تغيير ظروف التشغيل، يُشترط أن يتمتع كل نظام بدرجة عالية من الاستقرار والتنسيق. لذلك، يكتسب تحليل وضعية التشغيل والوظيفة، استناداً إلى خصائص التدفق ومعايير ظروف التشغيل، قيمةً مرجعيةً مهمةً عند اختيار صمامات التحكم في محطات الطاقة.

2 مبدأ التعديل

تُعَدُّ الصماماتُ التنظيميةِ مكافئَةً لصمامِ الخانقِ ذي المقاومةِ المتغيرةِ في الخطِّ الأنبوبي. وعندما يمرُّ الوسطُ عبرَها، يتعيَّنُ عليه أن يتغلبَ على هذه المقاومةَ فيستهلكَ كميةً معينةً من الطاقة، مما يؤدي إلى فقدانِ سرعةِ السائلِ وضغطِه، ومن ثمَّ تحقيقِ الغايةِ من تنظيمِ تدفقِ السائلِ وضغطِه. وتتمثلُ البارامتراتُ التي تعكسُ الخصائصَ الهيكليةَ والتشغيليةَ للصمامِ التنظيميِّ في معاملِ التدفقِ Kv، وخصائصِ التدفقِ، والضغطِ الاسميِّ، والقطرِ الاسميِّ، وفتحةِ القرصِ. ومن بينها، تُحدِّدُ خصائصُ التدفقِ أداءَ الضبطِ لديها وتلعبُ دوراً رئيسياً في الاستقرارِ التشغيليِّ للمنظومةِ بأكملِها.

وفقًا للعلاقة بين معدل التدفق النسبي للصمام ودرجة الفتح النسبية، يمكن تقسيم تدفق الوسط إلى خصائص تدفق خطية، وخصائص تدفق بنسبة مئوية متساوية، وخصائص تدفق على شكل قطع مكافئ، وخصائص تدفق ذات فتح سريع (الشكل 1).

الشكل 1 منحنى خصائص التدفق

تتميز الصمامات ذات خصائص التدفق الخطي بتغيّر نسبي كبير في معدل التدفق عند فتحها، وبحساسية عالية، كما أنها غير سهلة التحكم؛ أما عند فتحها فإن قيمة التغيّر النسبي في معدل التدفق تكون صغيرة والضبط يكون بطيئاً. أمّا خاصية التدفق ذات النسبة المتساوية فهي أنّه عندما يكون الفتح صغيراً يكون معامل التضخيم الخاص بصمام الضبط صغيراً، فيكون الضبط مستقراً ولطيفاً؛ وعندما يزداد الفتح يكون معامل التضخيم كبيراً، فيصبح الضبط حساساً وفعالاً. وتتموضع خصائص التدفق البارابوليّة بين خصائص التدفق الخطي والتدفق ذي النسبة المتساوية. أمّا خاصية التدفق ذات الفتح السريع فتتسم بأنّ معدل التدفق يكون أكبر عندما يكون الفتح صغيراً؛ ومع زيادة الفتح يصل معدل التدفق بسرعة إلى القيمة القصوى، وبعد ذلك، ومع مزيد من زيادة الفتح، يتغيّر معدل التدفق تغيّراً طفيفاً جداً.

3 selection

3.1 صمام تنظيم الحمل العالي والمنخفض للمكثف

يحافظ صمام تنظيم الحمل المنخفض للمكثف على مستوى الماء في جهاز إزالة الغازات قبل بدء تشغيل الوحدة، ويمكنه تلبية 40% من حمل الوحدة. وعندما يصل فتح صمام تنظيم الحمل المنخفض للمكثف إلى 87.5%، يُفتح صمام تنظيم الحمل العالي للمكثف للمساهمة في تنظيم نظام المكثف. وعندما تكون الوحدة مُحمَّلة بنسبة 50%، وإذا كان فتح صمام تنظيم الحمل العالي للمكثف أقل من 10%، يصبح من الصعب التحكم في مستوى الماء في البئر الساخن للمكثف. وأثناء عملية الإيقاف، يُشترط أن يكون صمام تنظيم الحمل العالي محكمًا تمامًا. وفي الوقت نفسه، يجب أن تأخذ سعة التدفق الخاصة بصمام تنظيم الحمل العالي في الاعتبار أيضًا حالات تعطل صمام تنظيم الحمل المنخفض، وتعطل إعادة تدوير المكثف، وتسرب النظام. ووفقًا لطريقة التشغيل، ينبغي أن تكون خصائص التدفق لصمام تنظيم الحمل المنخفض للمكثف خطية، بينما ينبغي أن تكون خصائص التدفق لصمام تنظيم الحمل العالي للمكثف ذات نسب مئوية متساوية.

3.2 صمام التحكم في إمداد المياه

أثناء التشغيل، يقوم صمام التحكم في إمداد المياه للمضخة الكهربائية بضبط مستوى المياه الطبيعي في طبل البخار عندما تكون الوحدة تحت حمل منخفض، وعندما يصل الحمل إلى 40% يتم تحويل التشغيل إلى المضخة البخارية. ومع ذلك، في حالة الحمل العالي، إذا حدث انقطاع في عمل المضخة البخارية، يجب أن تكون المضخة الكهربائية قادرة على ضخ المياه بسرعة خلال عملية بدء التشغيل لتثبيت مستوى المياه وضغط طبل البخار. لذلك يُشترط أن تتمتع صمامات التحكم في إمداد المياه بخصائص ضبط ممتازة، وأن يتم اعتماد خصائص ضبط خطية (فإذا تم استخدام خصائص النسبة المتساوية، فإن الصمام يفتح ببطء أثناء بدء تشغيل المضخة الكهربائية لمدة 2 إلى 3 ثوانٍ، مما يؤدي إلى عدم القدرة على تثبيت مستوى المياه في طبل البخار، ويتعين حينها إجراء التعديل اليدوي للتشغيل. وفي الوقت نفسه، ترتفع متطلبات الأداء الخاصة بالقابض الهيدروليكي إلى مستويات عالية للغاية). كما ينبغي أن يكون معدل تدفق صمام التحكم في إمداد المياه كافياً لاستيعاب معدل تدفق إمداد المياه عند 50% من حمل الوحدة.

3.3 صمام التحكم في إعادة تدوير مضخة البخار

يُحدَّد نقطة الضبط لمعدل تدفق إعادة تدوير مضخة البخار بنسبة 25% من معدل التدفق المُصنَّف للمضخة. وعندما يبلغ معدل تدفق المضخة 25% إلى 30% من المعدل المُصنَّف، يكون فتح صمام التحكم في إعادة تدوير مضخة البخار عند 25%; أما عندما يتجاوز معدل تدفق المضخة 25% من المعدل المُصنَّف، فيُغلَق صمام التحكم في إعادة تدوير مضخة البخار. وفي حال كان معدل تدفق المضخة أقل من 25% من المعدل المُصنَّف، يتراوح فتح صمام التحكم في إعادة تدوير مضخة البخار بين 25% و100%. وفي النطاق من 0% إلى 25%، يتم الفتح بسرعة، وتكون خصائص الضبط خطية، مما يُجنِّب الحاجة إلى ضبط صمام التحكم في إعادة تدوير مضخة البخار وهو مفتوح جزئياً، وبالتالي يُقلِّل من تآكل الأجزاء الداخلية للصمام.

3.4 صمام التحكم في السخان

في بعض الحالات الطارئة، يُصمَّم صمام التحكم في المصيدة بحيث يتميّز بخاصية تدفق سريعة الافتتاح. وعندما يرتفع منسوب المياه في السخان إلى مستوى مفرط أو عند تعطّل صمام التحكم العادي في المصيدة، يُفتَح صمام التحكم في المصيدة الطارئة بالكامل، مما يؤدي إلى تشغيل السخان دون وجود منسوب مياه، ويترافق ذلك مع ضعف الكفاءة الاقتصادية، وتآكل شديد ناجم عن تآكل الصودا، بالإضافة إلى اهتزاز كبير في نظام الأنابيب الداخلي. ولذلك يُنصح بضبط صمام التحكم في المصيدة الطارئة بطريقة خطية؛ فعند حدوث تسرب في السخان يمكن فتحه بسرعة لتلبية متطلبات التدفق، ويمكن تقدير حجم التسرب استناداً إلى درجة فتح صمام التحكم في المصيدة الطارئة. وفي حال تعطّل صمام التحكم العادي في المصيدة، يمكن لصمام التحكم في المصيدة الطارئة أن يشارك في عملية الضبط لضمان الاحتجاز الطبيعي للمياه داخل السخان. وعادةً ما تكون سعة تدفق صمام التحكم في المصيدة الطارئة تتراوح بين 1.5 و3 أضعاف سعة تدفق صمام التحكم العادي في المصيدة.

3.5 صمام تنظيم ختم العمود

في ظل حالة التشغيل الابتدائي وحالة التحميل بنسبة 50% للوحدة، يتم تزويد البخار المساعد بنظام ختم العمود. ويضم نظام ختم العمود صمام تحكم في إمداد البخار، وصمام تصريف الضغط، وصمام تحكم في مياه تخفيض الحرارة. وعندما يتجاوز تحميل الوحدة 50% من التحميل المقنن، يُغلق صمام تحكم إمداد البخار الخاص بختم العمود، بحيث يصبح حجم تسرب البخار من ساق الصمام الرئيسي كافياً لتلبية احتياجات ختم العمود. ويُستخدم صمام تصريف الضغط الخاص بختم العمود للضبط، كما يقوم نظام ختم العمود بعملية الختم الذاتي. ونظراً لأن نظام ختم عمود المولد يؤثر في سلامة المولد، فإن ارتفاع ضغط ختم العمود بشكل مفرط قد يؤدي بسهولة إلى دخول الماء إلى نظام زيت التشحيم، بينما يؤدي انخفاض ضغط ختم العمود إلى انخفاض مستوى الفراغ داخل الوحدة. ولمنع حدوث تقلبات مفرطة في ضغط ختم العمود أثناء التشغيل، وكذلك لتفادي توقفات غير ضرورية ناجمة عن تعطل الصمامات، يُوصى باختيار خصائص تدفق صمام تنظيم ختم العمود وفقاً لنسبة مئوية متساوية، مع إضافة وظيفة التشغيل اليدوي. وتُظهر الجدول رقم 1 تطبيقات صمامات التنظيم في أنظمة خطوط الأنابيب بمحطات الطاقة الحرارية.

الجدول 1: تطبيق كل صمام تحكم في النظام

4 Conclusion

وفقاً لطريقة التشغيل ومبدأ النظام، فإن الاختيار السليم لخصائص تدفق صمام التحكم يمكن أن يحقق أداءً ممتازاً في التنظيم، ويقلل من فقدان الطاقة في الوسط، ويطيل عمر الصمام، ويُخفّض من كثافة العمل على المشغلين، ويحدّ من الضوضاء البيئية، ويحسّن الاقتصاد التشغيلي للوحدة، كما يضمن تشغيل الوحدة بشكل آمن ومستقر.