من بين مستخدمي صمامات الكرة كبيرة القطر يوميًا، غالبًا ما يُبلغون عن مشكلة صعوبة إغلاقها عند استخدامها في بيئات ذات فرق ضغط كبير نسبيًا، مثل البخار والماء عالي الضغط، إلخ. عند الإغلاق بقوة، يُلاحظ دائمًا وجود تسريب، ويصعب إغلاقها بإحكام. يعود سبب هذه المشكلة إلى التصميم الهيكلي للصمام وعدم كفاية عزم الدوران الناتج عن مستوى الحد الأقصى للجهد البشري.

تحليل صعوبة تبديل الصمامات ذات القطر الكبير

يبلغ متوسط ​​الحد الأفقي لقوة الإخراج لدى البالغين 60-90 كجم، اعتمادًا على البنية الجسدية المختلفة.

بشكل عام، صُمم اتجاه تدفق صمام الكرة ليكون منخفضًا للداخل ومرتفعًا للخارج. عند إغلاق الصمام، يدفع جسم الإنسان عجلة اليد لتدور أفقيًا، مما يسمح لغطاء الصمام بالتحرك للأسفل لإغلاقه. في هذه الحالة، من الضروري التغلب على تأثير ثلاث قوى، وهي:

(1) قوة الدفع المحورية Fa؛

(2) قوة الاحتكاك Fb بين الحشوة وساق الصمام؛

(3) قوة احتكاك التلامس Fc بين ساق الصمام ولب قرص الصمام

مجموع العزوم هو ∑M=(Fa+Fb+Fc)R

يتضح أنه كلما زاد القطر، زادت قوة الدفع المحوري. عند الاقتراب من حالة الإغلاق، تقترب قوة الدفع المحوري من الضغط الفعلي لشبكة الأنابيب (بسبب P1-P2 ≈P1، P2 = 0).

على سبيل المثال، يتم استخدام صمام كروي عيار DN200 على أنبوب بخار 10 بار، فقط الدفع المحوري الأول للإغلاق Fa = 10 × πr2 = 3140 كجم، والقوة الدائرية الأفقية المطلوبة للإغلاق قريبة من القوة الدائرية الأفقية التي يمكن لأجسام الإنسان الطبيعية إخراجها. حد القوة، لذلك من الصعب جدًا على شخص واحد إغلاق الصمام بالكامل في ظل هذه الحالة.

وبطبيعة الحال، توصي بعض المصانع بتثبيت مثل هذه الصمامات بشكل معكوس، مما يحل مشكلة صعوبة الإغلاق، ولكن هناك أيضًا مشكلة صعوبة الفتح بعد الإغلاق.

تحليل أسباب التسرب الداخلي لصمامات الكرة ذات القطر الكبير

تُستخدم صمامات الكرة كبيرة القطر عادةً في منافذ الغلايات، والأسطوانات الرئيسية، وأنابيب البخار، وغيرها من المواقع. وتعاني هذه المواقع من المشاكل التالية:
(1) بشكل عام، يكون فرق الضغط عند مخرج الغلاية كبيرًا نسبيًا، وبالتالي يكون معدل تدفق البخار أكبر، ويكون الضرر الناتج عن التآكل على سطح الختم أكبر. بالإضافة إلى ذلك، لا يمكن أن تصل كفاءة احتراق الغلاية إلى 100%، مما يؤدي إلى احتواء البخار عند مخرج الغلاية على نسبة عالية من الماء، مما يؤدي بسهولة إلى حدوث تجويف وتلف تجويف لسطح ختم الصمام.

(2) بالنسبة لصمام الإيقاف بالقرب من مخرج الغلاية والأسطوانة الفرعية، نظرًا لأن البخار الخارج للتو من الغلاية يعاني من ظاهرة فرط التسخين المتقطع، فإن عملية تشبعه، إذا لم تكن معالجة تليين مياه الغلاية جيدة جدًا، غالبًا ما يترسب جزء من الماء. ستتسبب المواد الحمضية والقلوية في تآكل وتآكل سطح الختم؛ وقد تلتصق بعض المواد المتبلورة أيضًا بسطح ختم الصمام وتتبلور، مما يؤدي إلى عدم قدرة الصمام على الختم بإحكام.

(3) بالنسبة لصمامات مدخل ومخرج الأسطوانات الفرعية، يكون استهلاك البخار بعد الصمام كبيرًا، وأحيانًا صغيرًا، بسبب متطلبات الإنتاج وأسباب أخرى، مما يتسبب في تآكل وتجويف وأضرار أخرى لسطح ختم الصمام.

(4) بشكل عام، عند فتح خط أنابيب كبير القطر، يلزم تسخينه مسبقًا، وتتطلب عملية التسخين المسبق تدفقًا صغيرًا من البخار، مما يسمح بتسخين خط الأنابيب ببطء وبشكل متساوٍ إلى حد ما قبل فتح صمام الإيقاف بالكامل، لتجنب تلف خط الأنابيب. يتسبب التسخين السريع في تمدد مفرط، مما يؤدي إلى تلف بعض أجزاء التوصيل. ومع ذلك، في هذه العملية، غالبًا ما يكون فتح الصمام صغيرًا جدًا، مما يؤدي إلى معدل تآكل أعلى بكثير من تأثير الاستخدام العادي، ويقلل بشكل كبير من عمر خدمة سطح ختم الصمام.

حلول للصعوبات في تبديل صمامات الكرة ذات القطر الكبير

(1) أولاً وقبل كل شيء، يوصى باختيار صمام كروي محكم الغلق، والذي يتجنب تأثير مقاومة الاحتكاك بين صمام الغطاس وصمام التعبئة، ويجعل التبديل أسهل.

(2) يجب أن يكون قلب الصمام ومقعد الصمام مصنوعين من مواد ذات مقاومة جيدة للتآكل وأداء التآكل، مثل كربيد الستالايت؛

(3) يوصى باعتماد هيكل قرص صمام مزدوج، والذي لن يسبب تآكلًا مفرطًا بسبب الفتحة الصغيرة، مما سيؤثر على عمر الخدمة وتأثير الختم.