فئة تسرب صمام الفراشة هو تصنيف معياري يحدد الحد الأقصى للتسرب الداخلي المسموح به عبر مقعد الصمام عند إغلاقه بالكامل. يُعدّ كل من معيار ANSI/FCI 70-2 ومعيار API 598 من أكثر المعايير المرجعية شيوعًا في مجال شراء الصمامات الصناعية.
يقيس تصنيف فئة التسريب كمية السائل التي تمر عبر مقعد صمام مغلق في ظروف الاختبار. وتحدد المعايير الصناعية فئة تسريب تحدد توقعات فرق المشتريات والمهندسين قبل التركيب.
تشرح هذه المقالة كيفية عمل فئات التسريب، وتقارن أداء الصمامات ذات المقاعد اللينة والصمامات ذات المقاعد المعدنية، وتحدد العوامل التي تؤثر على منع التسرب أثناء الخدمة.
معياران يحددان فئة تسرب الصمام
هناك معياران يحكمان معظم تطبيقات صمامات الفراشة الصناعية. يحدد هذان المعياران الحد الأقصى المسموح به للتسرب عبر مقعد الصمام عند إغلاقه بالكامل.
- ANSI/FCI 70-2: يستخدم على نطاق واسع لصمامات التحكم. وهو يحدد الفئات من الأولى إلى السادسة، ولكل منها حد تسرب أكثر صرامة تدريجياً.
- API 598: يتم تطبيقه على صمامات العزل. وهو يفصل بين الصمامات ذات المقاعد المعدنية والصمامات ذات المقاعد المرنة (الناعمة) ذات متطلبات الاختبار المتميزة.
كما تشير الأسواق الأوروبية والدولية إلى EN 12266-1 و ISO 5208، والتي تستخدم منطقًا مشابهًا مع معايير اختبار مختلفة قليلاً.
يتم تحديد فئة التسريب أثناء اختبار مقعد المصنع. يستخدم الاختبار الهواء أو الماء أو النيتروجين عند ضغط محدد مع إغلاق الصمام.
وتُعد النتيجة معياراً لأداء منع التسرب لهذا الصمام طوال فترة خدمته.
ما هي أقصى معدلات التسرب لكل فئة؟
أقصى معدلات التسرب تختلف هذه الفئات اختلافاً كبيراً. وقد يؤدي اختيار الفئة الخاطئة إلى خسارة المنتج، أو وقوع حوادث تتعلق بالسلامة، أو عدم الامتثال للوائح التنظيمية.
يغطي الجدول أدناه الفئات الأكثر صلة باختيار صمام الفراشة:
| فصل | معيار | أقصى تسريب | وسط الاختبار | نوع الصمام النموذجي |
|---|---|---|---|---|
| الصف الرابع | ANSI/FCI 70-2 | 0.01% من سعة التدفق المقدرة | الهواء أو الماء | صمام فراشة عالي الأداء (HPBV)، مزدوج الإزاحة |
| الصف الخامس | ANSI/FCI 70-2 | 5 × 10⁻⁴ مل/دقيقة لكل رطل لكل بوصة مربعة لكل بوصة من قطر المنفذ | الماء عند أقصى فرق ضغط | صمام فراشة ثلاثي الإزاحة (TOV)، مقعد معدني دقيق |
| الصف السادس | ANSI/FCI 70-2 | محكم الإغلاق؛ عدد الفقاعات المسموح به في الدقيقة يعتمد على حجم الصمام | هواء أو نيتروجين بضغط 45-50 رطل لكل بوصة مربعة | صمام فراشة ذو مقعد مرن (مقعد ناعم) |
| API 598 معدن | API 598 | عدد القطرات أو الفقاعات في الدقيقة - يعتمد العدد على حجم الصمام | الهواء أو الماء | صمامات عزل جديدة ذات مقاعد معدنية |
| API 598 مرن | API 598 | عدم وجود أي تسريب أثناء اختبار المصنع | الهواء أو الماء | صمامات عزل جديدة ذات مقاعد لينة |
نادراً ما يتم تحديد الفئات من الأولى إلى الثالثة لصمامات الفراشة. الفئة الرابعة هي الحد الأدنى العملي للتصاميم ذات المقاعد المعدنية. أما الفئة السادسة فهي المعيار لصمامات الفراشة ذات المقاعد المرنة.
تسمح الفئة الرابعة بتسريب يصل إلى 0.01% من أقصى سعة تدفق مُصنّفة للصمام. أما الفئة السادسة (ذات المقعد المرن) فتحدّ التسريب إلى عدد مُحدّد من الفقاعات في الدقيقة بناءً على حجم الصمام. عند قطر 2 بوصة، يكون التسريب 0.15 مل/دقيقة. وعند قطر 8 بوصات، يرتفع إلى 1.70 مل/دقيقة.
ملحوظةتأكد دائمًا من ضغط الاختبار والوسط المستخدم في ورقة بيانات الصمام. لا يُعادل تصنيف الفئة السادسة الذي تم اختباره عند 50 رطل لكل بوصة مربعة تصنيفًا تم اختباره عند 80 رطل لكل بوصة مربعة.
ينبع: 2Cr13، SS304، SS316، مونيل
مقارنة بين صمامات الفراشة ذات المقعد المرن وصمامات الفراشة ذات المقعد المعدني
تُعدّ مادة المقعد العامل الأهم في تحديد أداء الصمام من حيث منع التسريب. ويُستخدم كلا نوعي المقاعد في ظروف تشغيل مختلفة.
صمامات الفراشة ذات المقعد الناعم
صمامات ذات مقاعد لينة استخدم مواد مطاطية أو بوليمرية للمقاعد. تشمل المواد الشائعة EPDM و NBR و PTFE والنيوبرين والفيتون.
عند إغلاق القرص، يتشوه المقعد الناعم قليلاً مقابل حافة القرص. وهذا يخلق ختمًا محكمًا ومتوافقًا مع شكل القرص.
تُعدّ هذه الصمامات مثالية للاستخدام في معالجة المياه، وأنظمة التدفئة والتهوية وتكييف الهواء، وتصنيع الأغذية، وخدمات المرافق العامة. يصل ضغط التشغيل النموذجي إلى 16 بار، وتبقى درجة الحرارة أقل من 200 درجة مئوية.
في البيئات ذات درجات الحرارة العالية أو المواد الكاشطة، لا يمكن تحقيق منع التسرب تمامًا باستخدام المقاعد اللينة. لذا، يُعد المقعد المعدني من الفئة الرابعة البديل العملي.
فئة قابلة للتحقيقالفئة السادسة (ANSI/FCI 70-2) أو انعدام التسريب وفقًا لمعيار API 598 Resilient*. كلاهما مؤهلان كـ صمام فراشة مانع للتسرب في ظل ظروف اختبار المصنع القياسية.
ملحوظةيشير مصطلح API 598 Resilient إلى معيار الاختبار الذي وضعه المعهد الأمريكي للبترول (API) للصمامات ذات المقاعد اللينة.
صمامات الفراشة ذات المقعد المعدني
صمامات ذات مقاعد معدنية استخدم الفولاذ المقاوم للصدأ، أو مادة ستالايت الصلبة، أو إنكونيل، أو سبائك مماثلة لسطح المقعد.
تعتمد آلية الإحكام على التلامس المعدني المباشر. يُغلق القرص على حلقة مقعد مصنّعة بدقة عالية. وتُعدّ التسريبات الطفيفة طبيعية نتيجةً لاختلافات السطح.
تتحمل المقاعد المعدنية البخار عالي الحرارة، والخدمات المبردة، والتطبيقات المقاومة للحريق، والوسائط المسببة للتآكل. كما أنها تتحمل بشكل أفضل التشغيل عالي الدورة.
يتمثل العيب في زيادة التسريب مقارنةً بالتصاميم ذات المقاعد المرنة. ويُعدّ استخدام الفئة الرابعة مقبولاً لمعظم مهام العزل الحرجة.
فئة قابلة للتحقيق: عادة الصف الرابع وفقًا لمعيار ANSI/FCI 70-2، يمكن لصمامات الفراشة ثلاثية الإزاحة (TOV) ذات المقاعد المصقولة بدقة أن تصل إلى الصف الخامس.
| ميزة | مقاعد ناعمة | مقعد معدني |
|---|---|---|
| فئة التسرب | الفئة السادسة / API 598 مقاومة (بدون تسريب) | الفئة الرابعة (قياسية)، الفئة الخامسة (دقة TOV) |
| نطاق درجة الحرارة | تصل درجة الحرارة إلى حوالي 200 درجة مئوية | تتراوح درجة الحرارة من -196 درجة مئوية إلى أكثر من 600 درجة مئوية حسب نوع السبيكة |
| ملاءمة الوسائط | الماء، وسوائل التكييف والتهوية، والسوائل الغذائية، والمواد الكيميائية الخفيفة | البخار، المبردات، الهيدروكربونات، وسائط المعالجة المسببة للتآكل |
| عمر المقعد | متوسط؛ يزداد تآكل المقعد مع زيادة دورات التشغيل | طويل الأمد؛ يقاوم التآكل تحت الضغط العالي ودرجة الحرارة العالية |
| أفضل تطبيق | معالجة المياه، التدفئة والتهوية وتكييف الهواء، إضافة المواد الكيميائية، العزل العام | مصفاة، توليد الطاقة، الغاز الطبيعي المسال، خدمة مقاومة للحريق |
العوامل الرئيسية التي تؤثر على تسرب الصمامات أثناء التشغيل
تسرب مقعد الصمام لا يبقى أداء الصمام ثابتًا طوال فترة خدمته. وتؤثر عدة عوامل على مدى حفاظ الصمام على فئته المقدرة في ظروف التشغيل الفعلية.
- مادة المقعد وصلابته. تتميز المواد المطاطية الأكثر ليونة بقدرة أفضل على التكيف عند الضغوط المنخفضة. أما المعادن الأكثر صلابة فتدوم لفترة أطول ولكنها تتحمل عيوب السطح بشكل أقل.
- هندسة القرص. مضاعف و إزاحة ثلاثية تُقلل تصميمات الأقراص من احتكاك التلامس مع المقعد. وهذا يقلل من تآكل المقعد ويحسن من إحكام الإغلاق على مدى دورات تشغيل عديدة.
- الضغط التفاضلي. يزداد التسريب مع ارتفاع فرق الضغط عبر الصمام المغلق. تأكد من أن الفئة المحددة تنطبق على فرق الضغط التشغيلي الفعلي لديك.
- درجة حرارة التشغيل. تتسبب الحرارة في تصلب أو زحف المواد المطاطية بمرور الوقت. وهذا يغير شكل التلامس ويقلل من سلامة الإحكام.
- التوافق مع الوسائط المتعددة. تتسبب السوائل المسببة للتآكل أو الكاشطة في تآكل أسطح المقاعد. وتزداد خشونة السطح، مما يؤدي إلى حدوث تسرب.
- عزم دوران المشغل. يؤدي عزم الربط المنخفض للمشغل إلى منع القرص من الاستقرار بشكل كامل، بينما يؤدي عزم الربط الزائد إلى تسريع تآكل المقعد. كلا النتيجتين تزيدان من تسرب صمام الفراشة متأخر , بعد فوات الوقت.
- سجل الصيانة. المقاعد البالية التي لم يتم استبدالها لن تحافظ على مستوى التسريب الأصلي. لذا، يُنصح بإجراء فحوصات دورية للمقاعد في البيئات ذات الاستخدام المكثف أو المعرضة للتآكل.
كيف تختار فئة التسريب المناسبة لتطبيقك؟
يبدأ اختيار فئة التسريب المناسبة بفهم متطلبات العملية الخاصة بك.
- حدد الفئة السادسة أو معيار API 598 المرن يُستخدم هذا المنتج في مياه الشرب، ومعالجة المواد الكيميائية، وأي خدمة أخرى لا يُسمح فيها بالتسرب المرئي. ويُلبي التصميم ذو المقعد المرن هذا المعيار في معظم الظروف.
- حدد الفئة الرابعة (معدن API 598) للبخار ذي درجة الحرارة العالية، والخدمة الآمنة من الحرائق، وعمليات التكرير حيث لا تستطيع المواد المطاطية البقاء على قيد الحياة.
- لنأخذ الفصل الخامس كمثال لا يتم ذلك إلا عندما تبرر أهمية العملية التكلفة الإضافية. وتندرج محطات الغاز الطبيعي المسال، وعزل البخار في محطات توليد الطاقة، وبعض مهام البتروكيماويات ضمن هذه الفئة.
- تأكد من شروط الاختبار. تأكد من أن الفئة المذكورة في ورقة البيانات تتطابق مع ضغط الاختبار والوسط المستخدم أثناء فحص المصنع.
- اطلب شهادة اختبار المصنع مع كل طلب. تؤكد الشهادة أن الصمام المورد يفي بالفئة المحددة قبل وصوله إلى موقعك.
خاتمة
تساهم مطابقة فئة التسرب مع تطبيقك في حماية سلامة العملية وتقليل التكلفة الإجمالية للملكية على مدار عمر خدمة الصمام.
يمكن تحقيق منع التسريب التام باستخدام صمامات الفراشة ذات المقاعد المرنة. تتوافق هذه الصمامات، ذات المقاعد المصنوعة من EPDM أو PTFE أو NBR، مع معيار الفئة السادسة وفقًا لمعيار ANSI/FCI 70-2، ومع معيار منع التسريب التام وفقًا لمعيار API 598 Resilient. وتُصنّف هذه الصمامات كصمامات فراشة مانعة للتسريب تمامًا في ظل ظروف الاختبار القياسية في المصنع.
صمام TG تضمن منتجاتنا ذات المقاعد الناعمة تلبية جميع متطلبات فئات التسريب. وتحقق منتجاتنا ذات المقاعد الناعمة مستويات تسريب منخفضة للغاية. تسرب مقعد الصمام في معظم ظروف العمل. وهي مصممة لمعالجة المياه، وأنظمة التدفئة والتهوية وتكييف الهواء، والعزل الكيميائي، والخدمات الصناعية العامة.
تتوافق صمامات الفراشة ذات المقعد المعدني عالية الأداء لدينا مع الفئة الرابعة وما فوقها لتلبية متطلبات السلامة الحرارية والتآكلية والحريق الصعبة.
جميع منتجات صمامات TG تخضع جميع منتجاتنا لاختبارات تسرب المقاعد في المصنع قبل التسليم. شهادات الاختبار متوفرة عند الطلب. يلتزم تصنيعنا بمعايير ISO 9001، بينما تتوافق صماماتنا مع معايير API 609 وAPI 607 وISO 10497 ومتطلبات علامة CE الأوروبية.
