كيفية اختيار صمامات الكرة الآلية المفتوحة عادةً والمغلقة عادةً

تُعد صمامات الكرة الآلية قطعةً أساسيةً في العديد من التطبيقات. تُغذّى معظم صمامات الملف اللولبي باستمرار عند وضعها في وضع جديد، بينما تُستهلك صمامات الكرة الآلية الطاقة فقط عند الانتقال من وضع الفتح إلى الإغلاق، أو العكس. تُستخدم صمامات الكرة الآلية على نطاق واسع في مختلف الأنظمة الصناعية، ومعالجة المياه، وأنظمة التدفئة والتهوية وتكييف الهواء، وحتى أنظمة إمدادات المياه المنزلية، نظرًا لسرعات فتحها وإغلاقها العالية، وأدائها الممتاز في منع التسرب، وسهولة تشغيلها. عند اختيار صمام كرة كهربائي، يُعدّ الاختيار بين نوع مفتوح عادةً (NO) ونوع مغلق عادةً (NC) من أهم القرارات. يؤثر هذا الاختيار بشكل مباشر على سلامة النظام بأكمله واستقراره وكفاءته في استخدام الطاقة. سنُفصّل أدناه معايير الاختيار من حيث التعريف والاعتبارات الأساسية وسيناريوهات التطبيق العملي.

1. أولاً، توضيح التعريفات: ما هي صمامات الكرة الآلية المفتوحة عادةً والمغلقة عادةً؟

قبل الاختيار، من الضروري فهم الفرق الجوهري بين النوعين، والذي يُحدد بحالة قلب الصمام عند انقطاع التيار الكهربائي (باستثناء التشغيل اليدوي). توضح الصورة التالية الخصائص الرئيسية لصمامات الكرة الكهربائية NO وNC:

• مفتوح عادةً (NO) : عند انقطاع التيار الكهربائي، يبقى الصمام مفتوحًا تمامًا. فقط عند استقبال إشارة كهربائية (عند تشغيل الطاقة)، ​​يُحرّك الصمام القلب للدوران والإغلاق، مما يمنع تدفق السائل. بعد انقطاع التيار الكهربائي مجددًا، يعود الصمام تلقائيًا إلى حالة الفتح بتأثير زنبرك أو آلية إعادة ضبط أخرى.
• مغلق عادةً (NC) : على العكس، عند انقطاع التيار الكهربائي، يكون الصمام مغلقًا تمامًا. يتطلب إشارة كهربائية (تشغيل) لدفع القلب للدوران والفتح، مما يسمح بتدفق الوسط. بمجرد انقطاع التيار الكهربائي، يُغلق الصمام تلقائيًا لمنع الوسط.

2. معايير الاختيار الأساسية: بدءًا من متطلبات سلامة النظام والوظائف

الاختيار بين الأنواع المفتوحة والمغلقة عادةً ليس اختيارًا عشوائيًا؛ بل يعتمد على متطلبات حالة عطل النظام ومنطق التشغيل اليومي. يجب التركيز على العوامل الرئيسية الأربعة التالية:

العامل الأول: أولوية "حالة الأمان" بعد انقطاع التيار الكهربائي

هذا هو المعيار الأهم. في حالة انقطاع التيار الكهربائي المفاجئ (عطل شائع في النظام)، يجب أن تضمن حالة الصمام عدم تسبب النظام في حوادث سلامة (مثل التسرب، أو الضغط الزائد، أو تلف المعدات).

• اختر الوضع "مفتوح عادةً" (NO) : بعد انقطاع التيار الكهربائي، يجب أن يستمر تدفق السائل لتجنب الخطر. على سبيل المثال:
  • أنظمة مياه التبريد في المعدات الصناعية: في حال انقطاع التيار الكهربائي، يجب استمرار دوران مياه التبريد لمنع ارتفاع درجة حرارة المعدات وتلفها. في هذه الحالة، يجب استخدام صمام كروي كهربائي مفتوح بشكل طبيعي لضمان عدم انسداد مسار مياه التبريد بعد انقطاع التيار الكهربائي.
  • أنابيب التهوية في خزانات تخزين المواد الكيميائية: بعد انقطاع التيار الكهربائي، يجب أن يبقى صمام التهوية مفتوحًا لتجنب الضغط الزائد داخل الخزان بسبب تراكم الغاز المتطاير، مما قد يؤدي إلى انفجار الخزان.
• اختر الوضع "مغلق عادةً" (NC) : بعد انقطاع التيار الكهربائي، يجب أن يتوقف تدفق الوسيط لتجنب المخاطر. على سبيل المثال:
  • أنابيب إمداد الغاز في المنازل أو المصانع: في حال انقطاع التيار الكهربائي، يجب إغلاق صمام الغاز فورًا لتجنب تسرب الغاز ومنع حوادث الحريق أو الانفجار. يُعد صمام الكرة الكهربائي المغلق عادةً الخيار الأمثل في هذه الحالة.
  • خطوط أنابيب توصيل الكواشف الكيميائية: في حالة انقطاع التيار الكهربائي أثناء توصيل الكواشف السامة أو المسببة للتآكل، يجب إغلاق الصمام بسرعة لمنع تسرب الكواشف والتسبب في تلوث البيئة أو الإصابة الشخصية.

العامل الثاني: المطابقة مع تردد التشغيل اليومي

يجب أن يتوافق نوع الصمام أيضًا مع "تردد التشغيل والإيقاف اليومي" للنظام لتقليل استهلاك الطاقة وإطالة عمر خدمة الصمام.

• الصمام المفتوح عادةً (NO) هو الأنسب : إذا كان النظام يتطلب أن يكون الوسيط في حالة دوران طويل الأمد أثناء التشغيل اليومي، وكان الإغلاق عملية مؤقتة فقط (مثل الصيانة أو التعديل العرضي). على سبيل المثال، خط أنابيب المياه الرئيسي في منطقة سكنية: يحتاج إلى إمداد المياه على مدار الساعة، ولا يُغلق الصمام إلا عند الحاجة إلى الصيانة. يُجنّب اختيار الصمام المفتوح عادةً استهلاك الطاقة على المدى الطويل (لأنه يحتاج إلى التشغيل فقط عند الإغلاق).
• يُعدّ النظام المغلق عادةً (NC) أكثر ملاءمةً : إذا كان النظام يحتاج فقط إلى تدفق السائل "أحيانًا" ويكون مغلقًا في معظم الأوقات. على سبيل المثال، صمام مدخل الماء في سخان الماء المنزلي: يُفتح فقط عند إعادة تعبئة سخان الماء، ويبقى مغلقًا في أوقات أخرى. يُجنّب اختيار النوع المغلق عادةً إمداد الطاقة المتكرر، ويحافظ على حالة الفتح، مما يوفر الطاقة.

العامل الثالث: التوافق مع منطق التحكم في النظام

يجب أن يتطابق نوع الصمام مع منطق إخراج إشارة نظام التحكم للتأكد من أن الصمام يمكنه تنفيذ التعليمات بشكل صحيح (مثل التحكم التلقائي بواسطة PLC أو نظام التحكم عن بعد).

على سبيل المثال، في نظام الري الذكي: يُضبط النظام على "الري الساعة 8 صباحًا يوميًا" و"إيقاف الري بعد ساعة واحدة". إذا كان خط أنابيب الري مغلقًا في معظم الأوقات، فإن صمام الكرة الكهربائي المغلق عادةً هو الأنسب. عندما يُرسل النظام "إشارة ري" (تشغيل)، يُفتح الصمام؛ وبعد ساعة، تُقطع الإشارة (إيقاف التشغيل)، ويُغلق الصمام تلقائيًا. في حال استخدام صمام مفتوح عادةً، سيحتاج النظام إلى الاستمرار في إرسال "إشارة إغلاق" (إمداد مستمر بالطاقة) خلال فترات عدم الري، مما يزيد من استهلاك الطاقة، وقد يُسبب عطلًا في الصمام بسبب التشغيل لفترات طويلة.

العامل الرابع: مراعاة خصائص الوسائط

كما أن الخصائص الفيزيائية والكيميائية للوسط (مثل اللزوجة، والتآكل، وما إذا كان من السهل تصلبها) تؤثر أيضًا على اختيار الصمام.

• بالنسبة للوسائط سهلة التصلب (مثل الأسفلت المنصهر والبارافين): إذا أُغلق الصمام لفترة طويلة، فقد يتصلب الوسط في قلب الصمام، مما يُسبب تعطل الصمام وعدم فتحه. في هذه الحالة، يُفضل استخدام صمام كروي كهربائي مفتوح بشكل طبيعي، إذا سمح النظام بذلك، للحفاظ على تدفق الوسط لفترة طويلة وتجنب التصلب.
• في حالة الوسائط شديدة التآكل (مثل الأحماض والقلويات القوية): إذا ظل الصمام مفتوحًا لفترة طويلة، فقد تتآكل حلقة الختم بفعل الوسيط، مما يقلل من كفاءة الختم. إذا كان النظام يحتاج إلى الفتح من حين لآخر فقط، فيمكن اختيار نوع مغلق عادةً لتقليل زمن التلامس بين حلقة الختم والوسط المسبب للتآكل.

في الختام، يُعد اختيار صمامات الكرة الكهربائية المفتوحة والمغلقة قرارًا وثيق الصلة بسلامة وكفاءة النظام. ولا يُمكن اختيار نوع الصمام الأنسب وضمان استقرار تشغيل النظام بأكمله إلا من خلال الجمع الكامل بين متطلبات معالجة الأعطال في النظام، وعادات التشغيل اليومية، وخصائص الوسائط.