أجزاء ومكونات برج الحفر

صمام عدم الرجوع

صمام عدم الرجوع (Check Valves)، صمام اللارجعه، أو ما يسمى بصمام الاتجاة الواحد، وهو صمام يعمل بشكل ميكانيكي تلقائي، ويتميز بعدم أحتواءه على مقبض يدوي للفتح والغلق، ويسمح بتوجيه خط التدفق بأتجاة واحد ولا يسمح بعودته بالاتجاة المعاكس أي أنة صمام يعمل ذاتيا "بدون مشغل خارجي". على الرغم من توفره في مجموعة كبيرة من الأحجام والتكاليف، إلا أن صمامات عدم الرجوع بشكل عام بسيطة وغير مكلفة.

أحد المفاهيم المهمة في صمامات عدم الرجوع هو ضغط التكسير (Cracking Pressure) وهو أدنى ضغط تفاضلي في المنبع بين المدخل والمخرج الذي سيعمل عنده الصمام. عادةً ما يكون صمام عدم الرجوع مصممًا بحيث يمكن تحديده لضغط تكسير محدد.

مطرقة الماء

في نظام الضخ، يتم دفع الماء من مستوى منخفض إلى مستوى أعلى بواسطة مضخة. يتدفق السائل في اتجاه واحد فقط عندما تكون المضخة قيد التشغيل. عندما تتوقف المضخة، أيضاً سيقل تدفق السائل حتى يتوقف. نظرًا لأن خط الأنابيب الكلي سيرتفع، فعندما يتوقف السائل، سيعود بعد ذلك إلى أسفل الأنبوب. لمنع هذا الانعكاس من الدخول إلى المضخة أو البئر، يتم تثبيت صمام عدم الرجوع.

في كثير من الحالات، لا يكون معدل انعكاس السوائل مدعاة للقلق وستعمل صمامات عدم الرجوع القياسية بشكل جيد. ومع ذلك، في الأنظمة التي يتم ضخها حيث يمكن أن يحدث انعكاس التدفق السريع، فإن اختيار صمام عدم الرجوع الصحيح أمر بالغ الأهمية.

إذا توقفت المضخة وانعكس التدفق الأمامي إلى أسفل الخط باتجاه المضخة قبل إغلاق صمام عدم الرجوع بالكامل، فإن التدفق سيجبر باب الصمام على الانزلاق على مقعده. يمكن لهذا السيناريو أن يوقف التدفق العكسي بشكل فوري تقريبًا وهذا التوقف الفوري هو الذي ينتج عنه مطرقة مائية (Water Hammer) لخط الأنابيب. يمكن أن ينتج عن ذلك ضوضاء عالية مثل ضوضاء المطرقة، هذه الضوضاء ليست ناتجة من إرتطام البوابة بالمقعد (Seat) بل نتيجة تمدد الأنبوب في ظل هذه الظروف.

يمكن أن تتسبب موجة الضغط الناتجة (الاندفاع) في حدوث أضرار جسيمة للنظام بما في ذلك تشققات الأنابيب والرشقات والتجاويف والانفجار الداخلي بسبب ضغوط الفراغ التي يتم تشكيلها. من المهم أيضًا ملاحظة أن هذه الإخفاقات قد لا تكون ناتجة عن زيادة ضغط مفرد كبير ولكن بسبب الطفرات المتكررة التي تؤدي في النهاية إلى فشل النظام.

من المهم ملاحظة أن هناك عوامل أخرى مطلوبة لضمان الحصول على نظام آمن وخالٍ من المشاكل. العدد الصحيح لأنواع وأحجام الصمامات الهوائية، وأوقات إغلاق وفتح صمامات العزل، وصمامات التحكم في التدفق....الخ، كلها تتطلب أن تؤخذ في الاعتبار لحماية النظام من ارتفاع الضغط.

لمنع حدوث ارتداد في صمام عدم الرجوع، يجب إغلاق الصمام إما بسرعة كبيرة لمنع بدء التدفق العكسي أو ببطء شديد بمجرد تطور التدفق العكسي. لكي يغلق صمام الفحص ببطء، يتطلب ذلك معدات إضافية مثل المخمدات الهيدروليكية (Hydraulic dampers) التي تعمل على توسيد باب الصمام عندما يصل إلى وضع الجلوس. ومع ذلك، فإن هذا الإغلاق الأبطأ يسمح للسائل بالمرور عبر صمام الفحص حتى يغلق ويجب مراعاة المضخة الأولية للتأكد من أنها مناسبة للدوران العكسي والتدفق.

أسباب إستخدام صمامات عدم الرجوع

1. يعمل صمام عدم الرجوع على توفير الحماية الضرورية للمعدات التي قد تتأثر بسبب التدفق العكسي، مثل صمامات السيطره (Control Valves)، وعدادات التدفق (flow meters) والفلاتر.
2. يعمل صمام عدم الرجوع على منع التدفق العكسي عند إيقاف تشغيل النظام (Shut down) لذلك يتم وضعها بعد المضخات في الجزء الطارد المركزي منها وكذلك بعد كابسات الهواء.
3. يتم وضع صمام عدم الرجوع في مجمع الآبار (Manifold) لمنع تدفق النفط من آبار النفط ذات الضغط العالي الى آبار النفط ذات الضغط الواطئ.
4. منع ارتفاع الضغط المرتبط بالقوى الهيدروليكية، على سبيل المثال، Water Hammer. يمكن أن تتسبب هذه القوى الهيدروليكية في تشغيل موجة من الضغط للأعلى وللأسفل في الأنابيب حتى يتم تبديد الطاقة.
5. منع التدفق تحت الجاذبية.

يجب عدم إستخدام صمام عدم الرجوع لغير هذه الأغراض، كأن يستخدم كصمام عزل (Isolation Valve).

أنواع صمامات عدم الرجوع

1. صمام عدم الرجوع ذو السدادة المتأرجحة (Swing Check Valve).
2. صمام عدم الرجوع ذو السدادة الصاعدة (Lift Check Valve).
3. صمام عدم الرجوع الكروي (Ball Check Valve).
4. صمام عدم الرجوع الِرقيَّ (Diaphragm Check Valve).
5. صمام عدم الرجوع القرصي (Disc Check Valve).
6. صمام عدم الرجوع الإيقافي (Stop Check valve).
7. صمام عدم الرجوع الخطي (In-line Check Valve).
8. صمام منقار البط (Duckbill Valve).
9. صمام اللارجعة الهوائي (Pneumatic Non-return Valve).
10. صمام عدم رجوع رقاقي (Wafer Check Valves).
11. صمام عدم رجوع مكبسي (Piston Check Valves).
12. صمام عدم رجوع فراشي (Butterfly Check Valve)

صمام عدم الرجوع ذو السدادة المتأرجحة

ويتكون من قرص بنفس قطر الأنبوب، يكون معلق بأعلى الأنبوب، حيث يسمح بمرور المائع باتجاه الجريان، أما الجريان العكسي فسيؤدي الى غلق القرص ومنع الجريان. وفي حالة عدم وجود جریان سینزل القرص الى الأسفل بفعل وزنه.

شكل (1) Swing Check Valve.

أن هذا النوع من الصمامات يؤدي إلى إحداث مقاومة نسبية للجريان بفعل وزن القرص، بالأضافة إلى إحداث أضطراب في الجريان (Flow turbulence) لأن القرص يبقى طافياً فوق السائل، مما يعني إحداث فرق ضغط (Pressure Drop) خلال الصمام وهي نقطة أختلاف هذا الصمام عن الصمامات الأخرى، كما أنه عادة يكون كبير الحجم.

مع التغييرات المفاجئة في التدفق، يمكن للقرص أن يطرق بقوة على مقعد الصمام، مما قد يتسبب في تآكل كبير للمقعد، ويولد مطرقة مائية على طول نظام الأنابيب. يمكن التغلب على ذلك من خلال تركيب آلية التخميد على القرص واستخدام المقاعد المعدنية للحد من مقدار تآكل المقعد.

لا يوصى باستخدامه في أحجام الأنابيب الكبيرة جدًا (أكبر من 24 بوصة) بسبب وزن القرص الكبير والتنقل الطويل.

يمكن تركيبه في الوضع العمودي بشرط أن يكون التدفق للأعلى.

صمام عدم الرجوع ذو السدادة الصاعدة

وتكون مشابهة لصمام الخنق (globe valve) من حيث التصميم بأستثناء أنه يتحرك بشكل آلي. حيث أن الجريان الأعتيادي يؤدي الى رفع المخروط إلى الأعلى وبالتالي السماح بالجريان ليرجع بعدها الى موضعه لمنع الجريان بالأتجاه العكسي، ومن مميزاته بساطة التصميم، وسهولة الصيانة.

شكل (2) Lift Check Valve.

أيضاً يكون صمام عدم الرجوع ذو السدادة الصاعدة مناسب للتركيب بشكل عمودي. يوصى باستخدامه مع البخار والهواء والغاز والماء وخطوط البخار ذات سرعات التدفق العالية.

غير مناسب للموائع الطينية لأن عضو الإغلاق يمكن أن يعلق. وأيضا يقتصر حجمة على 3 بوصات، وفوق ذلك، سيصبح الصمام ضخمًا جدًا.

صمام عدم الرجوع الكروي

 هو صمام عدم رجوع يكون فيه العضو المسؤول عن الغلق، والذي يعمل على منع التدفق، عبارة عن كرة. في بعض صمامات عدم الرجوع الكروية، يتم تحميل الكرة بنابض للمساعدة في إبقائها مغلقة. بالنسبة لتلك التصميمات التي لا تحتوي على نابض، يعمل التدفق العكسي على تحريك الكرة باتجاه المقعد ويغلق التدفق. السطح الداخلي للمقاعد الرئيسية لهذا النوع صمامات عدم الرجوع يكون مخروطي الشكل إلى حد ما لتوجيه الكرة إلى المقعد وتشكيل عزل إيجابي عند إيقاف التدفق العكسي.

شكل (3) صمام عدم الرجوع الكروي مع نابض.

شكل (4) صمام عدم الرجوع الكروي بدون نابض.

غالبًا ما تكون صمامات عدم الرجوع الكروية صغيرة جدًا وبسيطة ورخيصة. يتم استخدامها بشكل شائع في حنفيات موزع المضخة السائلة أو الهلامية، وأجهزة الرش (Spray devices)، وبعض البصيلات المطاطية (Rubber bulbs) لضخ الهواء وما إلى ذلك، ومضخات الهواء اليدوية وبعض المضخات الأخرى، ومحاقن الاستغناء القابلة لإعادة الملأ. 

على الرغم من أن الكرات غالبًا ما تكون مصنوعة من المعدن، إلا أنها يمكن أن تكون مصنوعة من مواد أخرى؛ في بعض الحالات المتخصصة تكون مصنوعه من مواد شديدة التحمل أو خاملة، مثل الياقوت (Sapphire). تستخدم مضخات HPLC ذات الضغط العالي والتطبيقات المماثلة عادة صمامات عدم الرحوع كروية صغيرة للمدخل والمخرج مع كرات من الياقوت (الاصطناعي) ومقاعد مصنوعة من الياقوت، أو كل من الكرة والمقعد من الياقوت، لأجل توفير صلابة ومقاومة الكيميائية إضافية. 

بعد الاستخدام المطول، يمكن أن تتآكل صمامات عدم الرجوع هذه في النهاية أو قد يحدث صدع في المقعد، مما يتطلب الاستبدال. لذلك، يتم تصنيع هذه الصمامات لتكون قابلة للاستبدال، وأحيانًا يتم وضعها في جسم بلاستيكي صغير مُثبت بإحكام داخل تركيبات معدنية يمكنها تحمل الضغط العالي ويتم تثبيتها في رأس المضخة.

لا ينبغي الخلط بين صمامات عدم الرجوع الكروية والصمامات الكروية (Ball valve)، وهي نوع مختلف من الصمامات تعمل فيه الكرة كجزء تدوير يمكن التحكم فيه لإيقاف التدفق أو توجيهه.

صمام عدم الرجوع الِرقيَّ

يستخدم هذا الصمام رِق او غشاء مطاطي مرن يتم وضعه لإنشاء صمام مغلق بشكل طبيعي. يجب أن يكون الضغط على الجانب العلوي أكبر من الضغط على الجانب السفلي بمقدار معين، يُعرف باسم فرق الضغط، حتى يفتح صمام الفحص للسماح بالتدفق. بمجرد توقف الضغط الإيجابي، ينثني الغشاء تلقائيًا إلى موضعه الأصلي المغلق.

شكل (5) Diaphragm Check Valve.

صمام عدم الرجوع القرصي

ويتكون من ثلاثة أجزاء رئيسية:

• الجسم (Body) 
• القرص (Disc) 
• النابض (Spring) 

يكون الجريان سببة لحركة النابض، حيث عند تسليط الضغط على النابض من قبل المائع بقيمة أعلى من القوة التي يسلطها النابض فأن هذا سيؤدي إلى فتح الصمام باتجاه الجريان، أما إذا كان الجريان أقل من الضغط الذي يسببه النابض فأن هذا سيؤدي الى رجوع النابض، وعند أنخفاض فرق الضغط خلال الصمام فأن النابض يرجع إلى مكانه أيضأ قبل حدوث الجريان العكسي.

شكل (6) Disc Check Valve

كما يوجد صمام عدم رجوع قرصي الشكل ويفتح ويغلق بأنحراف جناحي القرص ويسمى بصمام عدم الرجوع ذو القرص المنحرف (Tilting disc check valve) كما في الشكل ادناة.

شكل (7) Tilting Disc Check Valve

صمام عدم الرجوع الإيقافي

صمام عدم الرجوع الإيقافي (Stop Check valve)، هو مزيج من صمام عد الرجوع ذو السدادة الصاعدة (Lift Check Valve) وصمام الخنق (Globe valve). يحتوي على ساق يمنع القرص من الخروج من المقعد عند إغلاقه ويوفر ختمًا محكمًا (مشابه لصمام الخنق Globe valve). عند تشغيل الساق في الوضع المفتوح، يعمل بمثابة صمام عدم رجوع ذو سدادة صاعدة. الساق غير متصل بالقرص ويعمل على إغلاق الصمام بإحكام أو للحد من حركة قرص الصمام في الاتجاه المفتوح.

شكل (8) Stop Check Valve

صمام عدم الرجوع الخطي

صمام عدم رجوع الخطي (in-line check valve) وهو مشابه لصمام Lift Check valve. ومع ذلك، يحتوي هذا الصمام بشكل عام على نابض "يرتفع" عندما يكون هناك ضغط على الجانب العلوي من الصمام. يُطلق على الضغط اللازم على الجانب العلوي من الصمام للتغلب على توتر النابض بـ "ضغط التكسير". عندما ينخفض ​​الضغط الذي يمر عبر الصمام عن ضغط التكسير، فإن النابض يغلق الصمام لمنع التدفق العكسي في العملية.

شكل (9) In-line Check Valve.

صمام منقار البط

صمام منقار البط (Duckbill valve) هو صمام عدم رجوع، عادة ما يتم تصنيعه من المطاط أو المطاط الصناعي، وعادة ما يكون على شكل منقار البط. يشيع استخدامه في التطبيقات الطبية لمنع التلوث بسبب التدفق العكسي. 

يتم شد أحد طرفي الصمام على مخرج خط الإمداد، بحيث يتوافق مع شكل الخط وعادة ما يكون دائريًا. الطرف الآخر يكون على شكل منقار البط حيث يحتفظ بشكله الطبيعي المسطح. عندما يتم ضخ السائل عبر خط الإمداد وبالتالي فإن الطرف المسطح يفتح للسماح للسائل المضغوط بالمرور. ومع ذلك، عند إزالة الضغط، تعود نهاية منقار البط إلى شكلها المسطح، مما يمنع التدفق العكسي.

شكل (10) Duckbill Valve.

صمام اللارجعة الهوائي

يتم استخدام صمامات اللارجعة الهوائية في حالة عدم فعالية صمام عدم الرجوع العادي. هذا على سبيل المثال عندما يكون هناك خطر دخول مياه الفيضانات إلى موقع ما ولكن هناك مخاطر متساوية للتلوث أو انسكابات كيميائية تغادر الموقع وتلوث البيئة.

يتم تثبيت صمامات اللارجعة الهوائية تحت الأرض ويمكن  لقفله وبالتالي احتواء الموقع في حالة حدوث انسكاب.

من الشائع إغلاق المواقع باستخدام صمامات اللارجعة الهوائية اثناء تحميل أو نقل المواد الكيميائية أو النفايات الخطرة. تتمتع الصمامات اللارجعة الهوائية بعمر خدمة أطول عند مقارنتها بلأنظمة الهوائية الاخرى.

صمامات عدم الرجوع الاخرى

يمكن توصيل صمامات عدم رجوع في سلسلة. على سبيل المثال، غالبًا ما يتم استخدام صمام عدم الرجوع المزدوج (Double Check Valve) كجهاز لمنع التدفق العكسي لمنع المياه الملوثة من العودة إلى خطوط الامداد. توجد أيضًا صمامات عدم رجوع كروية مزدوجة (Double Ball Check Valves) حيث يوجد مجموعتان من الكرة/المقعد بالتتابع في نفس الجسم لضمان الإغلاق الإيجابي المحكم للتسرب عند منع التدفق العكسي. وأيضا هناك صمامات عدم رجوع مكبسية (Piston Check Valves)، وصمامات عدم رجوع رقاقية (Wafer Check Valves)، وصمامات عدم رجوع كروية ومخروطية (Ball-and-cone Check Valves) وأيضاً صمامات عدم الرجوع الفراشية (Butterfly Check Valves).[1]

شكل (11) Piston Check Valve.

شكل (12) Wafer Check Valve.

شكل (13) Butterfly Check Valves.

المصطلحات الفنية

ضغط التكسير Cracking Pressure

يشير إلى فارق الضغط الأدنى المطلوب بين مدخل ومخرج الصمام الذي يحدث عنده أول مؤشر للتدفق (تيار ثابت من الفقاعات). يُعرف ضغط التكسير أيضًا بضغط اختلال رأس المقعد (Unseating Head) أو ضغط الفتح (Opening pressure).

ضغط إعادة العزل Reseal pressure

يشير إلى فرق الضغط بين مدخل ومخرج الصمام أثناء عملية إغلاق صمام عدم الرجوع، حيث لا يوجد معدل تسرب مرئي. يُعرف ضغط إعادة العزل أيضًا باسم ضغط العزل (Sealing pressure)، ضغط رأس المقعد (seating head pressure) أو ضغط الإغلاق (Closing pressure).

الضغط الخلفي Back pressure

يكون الضغط أعلى عند مخرج التركيب منه عند المدخل.

المصادر

1. "Check valve". 2020-10-7. en.wikipedia.org. تم الإسترجاع 2020-9-26.
2. "Check valve | What is it and where to use". (د.ت). avkvalves.eu. تم الإسترجاع 2020-9-26.

إقرأ أيضاً

• الصمامات النفطية
• الصمام الكروي
• الصمام البوابي
• صمام الفراشة

تعديل المقال