فهم مخطط الصمام النسبي

عند العمل مع الأنظمة الهيدروليكية أو الهوائية، يصبح فهم مخططات الصمامات التناسبية أمرًا ضروريًا لتصميم معدات التشغيل الآلي الحديثة واستكشاف الأخطاء وإصلاحها وصيانتها. يوضح مخطط الصمام المتناسب كيف تتحكم هذه المكونات الدقيقة في تدفق السائل وضغطه استجابةً للإشارات الكهربائية، مما يؤدي إلى سد الفجوة بين أنظمة التحكم الإلكترونية والحركة الميكانيكية.

على عكس صمامات التشغيل والإيقاف البسيطة التي لا يمكن فتحها بالكامل أو إغلاقها بالكامل إلا، توفر الصمامات التناسبية تحكمًا متغيرًا في أي مكان بين 0% و100% من الفتح. إن قدرة الضبط المستمر هذه تجعلها ضرورية للتطبيقات التي تتطلب تسارعًا سلسًا وتحديد المواقع بدقة وتطبيق القوة المتحكم فيه. الرسوم البيانية التي نستخدمها لتمثيل هذه الصمامات تتبع الرموز القياسية المحددة بشكل أساسي بواسطة ISO 1219-1، مما يخلق لغة عالمية يمكن للمهندسين في جميع أنحاء العالم فهمها.

ما الذي يجعل مخطط الصمام التناسبي مختلفًا؟

يحتوي مخطط الصمام التناسبي على عناصر رمزية محددة تميزه على الفور عن رموز الصمامات القياسية. الميزة الأكثر تميزًا هي رمز المشغل التناسبي، والذي يتكون من ملف كهرومغناطيسي محاط بصندوق به خطان قطريان متوازيان يتقاطعان من خلاله. هذه الخطوط القطرية هي المعرف الرئيسي الذي يخبرك أن هذا الصمام يوفر التحكم النسبي بدلاً من التبديل البسيط.

عندما ترى مثلثًا متقطعًا صغيرًا بالقرب من رمز الملف اللولبي المتناسب، فهذا يشير إلى أن الصمام يحتوي على إلكترونيات داخلية (OBE). تتعامل هذه المكونات الإلكترونية المتكاملة مع وظائف معالجة الإشارات، والتضخيم، والتحكم في ردود الفعل في كثير من الأحيان مباشرة داخل جسم الصمام. يعمل هذا التكامل على تبسيط عملية التثبيت عن طريق تقليل الحاجة إلى خزانات مكبر الصوت الخارجية وتعقيد الأسلاك المرتبطة بها.

يُظهر غلاف الصمام نفسه مواضع متعددة، وعادةً ما يتم تصويره على أنه صمام ثلاثي المواضع وأربعة اتجاهات (تكوين 4/3). على عكس صمامات التحكم الاتجاهية القياسية، غالبًا ما تُظهر مخططات الصمامات التناسبية الموضع المركزي مع مسارات تدفق محاذاة جزئيًا، مما يشير إلى قدرة الصمام على قياس التدفق بشكل مستمر بدلاً من مجرد سد المنافذ أو فتحها بالكامل.

قراءة رموز الصمامات النسبية ISO 1219-1

يوفر معيار ISO 1219-1 إطارًا لمخططات الدوائر الهيدروليكية والهوائية. بالنسبة للصمامات التناسبية، تحدد هذه المواصفة القياسية كيفية تمثيل أنواع الصمامات المختلفة وآليات التحكم الخاصة بها. يشتمل رمز صمام التحكم الاتجاهي المتناسب على جسم الصمام الأساسي مع فتحات قياس أو رموز مثلثة داخل مسارات التدفق، مما يشير إلى ميزات مُصنعة خصيصًا تتيح التحكم الدقيق في التدفق.

تعتبر هذه الميزات المُصنعة، والتي غالبًا ما تكون شقوقًا مثلثة مقطوعة في بكرة الصمام، ضرورية لتحقيق حساسية تدفق عالية وخطية بالقرب من موضع الصفر. بدون هذه التعديلات الهندسية، سيظهر الصمام خصائص تحكم ضعيفة عند إجراء تعديلات صغيرة من الوضع المغلق.

تستخدم صمامات التحكم في الضغط النسبي، مثل صمامات التنفيس النسبية أو صمامات التخفيض، اتفاقيات رمزية مماثلة. يكمن الاختلاف الرئيسي في إضافة المحرك اللولبي المتناسب ورمز زنبرك التحكم في الضغط. عندما ترى هذه العناصر مجتمعة مع المثلث المتقطع الذي يشير إلى OBE، فأنت تعلم أنك تنظر إلى جهاز متطور ومغلق للتحكم في الضغط.

عادةً ما يتم ترميز صمامات التحكم في التدفق النسبي على أنها صمامات ذات موضعين أو اتجاهين أو فتحات متغيرة، يتم تمييزها دائمًا بواسطة مشغل التحكم النسبي المميز. تعمل هذه الصمامات مع الهواء أو الغازات أو الماء أو الزيت الهيدروليكي، مما يجعلها مكونات متعددة الاستخدامات في الأتمتة الصناعية.

كيف تعمل الصمامات التناسبية: التحويل الكهروهيدروليكي

يتضمن المبدأ الأساسي وراء تشغيل الصمام التناسبي تحويل الإشارة الكهربائية إلى حركة ميكانيكية دقيقة. عندما ترسل إشارة تحكم (عادةً 0-10 فولت أو 4-20 مللي أمبير) إلى الصمام، فإنها تمر عبر الإلكترونيات الموجودة على متن الطائرة إلى ملف لولبي متناسب. يولد الملف اللولبي مجالًا مغناطيسيًا يتناسب مع تيار الإدخال، والذي يحرك عضو الإنتاج أو المكبس المتصل ببكرة الصمام أو القفاز.

تستخدم العديد من الصمامات التناسبية الحديثة التحكم في تعديل عرض النبض (PWM). في أنظمة PWM، تقوم إلكترونيات التحكم بسرعة بتحويل الجهد إلى ملف الملف اللولبي وإيقافه. من خلال ضبط دورة العمل (نسبة وقت التشغيل إلى إجمالي وقت الدورة)، يحقق الصمام تحكمًا دقيقًا في الموضع بينما يساعد التبديل عالي التردد (غالبًا حوالي 200 هرتز) في التغلب على الاحتكاك الساكن في الأجزاء المتحركة.

تخدم إشارة ثبات PWM هذه غرضًا مهمًا يتجاوز التحكم الأساسي. يمكن أن يتسبب الاحتكاك الساكن بين بكرة الصمام والتجويف في حدوث التصاق واستجابة ضعيفة عند مستويات الإشارة المنخفضة. يعمل الاهتزاز المستمر عالي التردد الناتج عن التردد على تحويل الاحتكاك الساكن بشكل فعال إلى احتكاك ديناميكي أقل، مما يقلل بشكل كبير من النطاق الميت ويحسن الاستجابة. ومع ذلك، فإن هذه الحركة السريعة تخلق قوى تخميد لزجة تتطلب تعويضًا دقيقًا للتصميم من خلال أنابيب استشعار الضغط والهندسة الداخلية المتوازنة.

لقد ضاقت فجوة الأداء بين الصمامات التناسبية والصمامات المؤازرة بشكل كبير. تحقق الصمامات التناسبية الحديثة المزودة بردود فعل LVDT (المحول التفاضلي المتغير الخطي) تباطؤًا أقل من 8% وقابلية تكرار في حدود 2%. يسمح هذا المستوى من الأداء للصمامات التناسبية بالتعامل مع العديد من التطبيقات التي كانت تتطلب في السابق صمامات مؤازرة باهظة الثمن، بنصف التكلفة تقريبًا.

التصميمات ذات التمثيل المباشر مقابل التصميمات التي يتم تشغيلها بواسطة الطيار

عند فحص مخططات الصمامات التناسبية عن كثب، ستلاحظ اختلافات هيكلية تشير إلى ما إذا كان الصمام يستخدم تصميمًا مباشرًا أو يعمل بالتشغيل التجريبي. يؤثر هذا التمييز بشكل كبير على قدرة تدفق الصمام ومعدل الضغط.

في الصمام النسبي ذو الفعل المباشر، يتصل عضو الإنتاج الكهرومغناطيسي مباشرة ببكرة الصمام أو القفاز. تعمل قوة الملف اللولبي على تحريك عنصر القياس دون مساعدة هيدروليكية. يوفر هذا الاتصال المباشر دقة تحكم ممتازة وأوقات استجابة سريعة، مما يحقق عادةً أوقات استجابة للخطوات تبلغ حوالي 100 مللي ثانية لأحجام واجهة التثبيت NG6 (CETOP 3). ومع ذلك، فإن إنتاج القوة المحدود من الملفات اللولبية المتناسبة يقيد التصميمات ذات التأثير المباشر إلى معدلات التدفق والضغوط المعتدلة.

تتغلب الصمامات التناسبية التي يتم تشغيلها بشكل تجريبي على هذه القيود باستخدام سائل العمل نفسه للمساعدة في تحريك بكرة الصمام الرئيسية. يتحكم الملف اللولبي النسبي في مرحلة تجريبية صغيرة، والتي توجه السائل المضغوط للعمل على البكرة الرئيسية الأكبر. يسمح هذا التضخيم الهيدروليكي للصمامات التي يتم تشغيلها بشكل تجريبي بالتعامل مع معدلات تدفق وضغوط أعلى بكثير، والتي تصل غالبًا إلى 315 إلى 345 بار (4500 إلى 5000 رطل لكل بوصة مربعة). عادةً ما تستخدم التطبيقات مثل أنظمة دفع آلات حفر الأنفاق والمعدات المتنقلة الثقيلة الصمامات التناسبية التي يتم تشغيلها بشكل تجريبي لهذا السبب.

لتكامل النظام. تقبل معظم الصمامات الحديثة إشارات الجهد (±10 فولت) أو التيار (4-20 مللي أمبير). تعمل إشارات الجهد بشكل جيد عند تشغيل الكابلات القصيرة بينما تقاوم الإشارات الحالية الضوضاء الكهربائية على مسافات أطول. تحقق من أن مخرج وحدة التحكم الخاصة بك يتوافق مع متطلبات إدخال الصمام أو خطة لتحويل الإشارة المناسبة.

فهم تصميم بكرة الصمام وحواف القياس

يكمن قلب التحكم النسبي في تصميم بكرة الصمام. عندما تنظر إلى مخطط العرض المقطعي للصمام المتناسب، ستلاحظ أن البكرة لها ميزات هندسية خاصة تميزها عن بكرات صمام التبديل القياسية.

تتميز بكرات صمام التحكم الاتجاهي النسبي عادةً بشقوق مثلثة أو أخاديد مُشكَّلة بدقة. تضمن هذه الشقوق أن التدفق يبدأ تدريجيًا مع تحرك البكرة من الموضع المركزي، مما يوفر خصائص قياس دقيقة وخطية محسنة بالقرب من الصفر. بدون هذه الميزات، قد تظهر البكرة ذات الحواف الحادة تغيرات مفاجئة في التدفق وضعف التحكم في عمليات الإزاحة الصغيرة.

يعد تداخل التخزين المؤقت معلمة تصميم مهمة أخرى غالبًا ما يتم تحديدها في المخططات الفنية، والتي تظهر عادةً كنسبة مئوية مثل 10% أو 20%. يشير التداخل إلى مقدار تغطية أراضي التخزين المؤقت لفتحات المنفذ عندما يجلس الصمام في موضعه المركزي (المحايد). يساعد التداخل المتحكم فيه على إدارة التسرب الداخلي وتحديد النطاق الميت للصمام. على سبيل المثال، تستخدم سلسلة D*FW من Parker أنواعًا مختلفة من البكرات حيث توفر B31 تداخلًا بنسبة 10% بينما توفر أنواع E01/E02 تداخلًا بنسبة 20%.

يمثل النطاق الميت مقدار إشارة التحكم المطلوبة لإنتاج حركة البكرة الأولى. يحتاج الصمام ذو النطاق الميت بنسبة 20% إلى 20% من إشارة التحكم الكاملة قبل أن تبدأ البكرة في التحرك. يجب أن يتغلب هذا الشريط الميت على قوى الاحتكاك الساكنة ويرتبط مباشرة بتصميم تداخل البكرة. تشتمل الصمامات الحديثة المزودة بـ OBE على تعويض النطاق الميت الذي تم ضبطه في المصنع والذي يضمن بدء البكرة في التحرك بدقة عند الحد الأدنى من المدخلات الكهربائية، مما يحسن الخطية بالقرب من الصفر.

ردود الفعل على الموقف مع أجهزة استشعار LVDT

تشتمل الصمامات التناسبية عالية الأداء على مستشعرات المحول التفاضلي الخطي المتغير (LVDT) لتعليقات الموقع. عندما ترى رمز ردود فعل LVDT (غالبًا ما يظهر كوحدات استشعار S/U) في مخطط الصمام التناسبي، فإنك تنظر إلى صمام ذو حلقة مغلقة قادر على تحقيق دقة أفضل بكثير من تصميمات الحلقة المفتوحة.

يتصل LVDT ميكانيكيًا ببكرة الصمام أو مجموعة عضو الإنتاج، ويقيس الوضع المادي الفعلي بشكل مستمر. ترجع إشارة الموضع هذه إلى وحدة التحكم أو مكبر الصوت المدمج، والتي تقارنها بالموضع المتحكم فيه. تقوم وحدة التحكم بعد ذلك بضبط تيار الملف اللولبي للحفاظ على موضع التخزين المؤقت المطلوب، والتعويض الفعال عن القوى الخارجية، والاحتكاك الميكانيكي، وتأثيرات التباطؤ.

يمثل التباطؤ في الصمامات التناسبية عدم خطية متأصلة ناجمة في المقام الأول عن المغناطيسية المتبقية والاحتكاك. عندما تقوم بزيادة إشارة التحكم، يفتح الصمام عند نقاط مختلفة قليلاً عما يحدث عندما تقوم بتقليل الإشارة، مما يؤدي إلى إنشاء حلقة مميزة في منحنى التدفق مقابل التيار. يؤثر عرض حلقة التباطؤ هذه بشكل مباشر على دقة التحكم.

تعالج تعليقات LVDT هذه المشكلة عن طريق قياس موضع التخزين الفعلي بدلاً من استنتاجه من تيار الإدخال وحده. تقوم الإلكترونيات المدمجة بضبط تيار الملف اللولبي بشكل مستمر بناءً على الخطأ بين المواضع المقاسة والموضعية، مما يؤدي بشكل فعال إلى إلغاء أخطاء تحديد المواقع الناتجة عن التباطؤ المغناطيسي والاحتكاك. عادةً ما يؤدي التحكم في الحلقة المغلقة إلى تقليل التباطؤ إلى أقل من 8% من النطاق الكامل، مقارنة بـ 15-20% أو أكثر للصمامات التناسبية ذات الحلقة المفتوحة.

معمارية التحكم ذات الحلقة المفتوحة مقابل معمارية التحكم ذات الحلقة المغلقة

غالبًا ما تظهر مخططات الصمامات التناسبية ضمن مخططات نظام أكبر توضح بنية التحكم الكاملة. إن فهم ما إذا كان النظام يستخدم التحكم في حلقة مفتوحة أو حلقة مغلقة يؤثر على توقعات الأداء وأساليب استكشاف الأخطاء وإصلاحها.

يحتوي مخطط الصمام التناسبي على عناصر رمزية محددة تميزه على الفور عن رموز الصمامات القياسية. الميزة الأكثر تميزًا هي رمز المشغل التناسبي، والذي يتكون من ملف كهرومغناطيسي محاط بصندوق به خطان قطريان متوازيان يتقاطعان من خلاله. هذه الخطوط القطرية هي المعرف الرئيسي الذي يخبرك أن هذا الصمام يوفر التحكم النسبي بدلاً من التبديل البسيط.

تشتمل أنظمة التحكم في الحركة ذات الحلقة المغلقة على مستشعر ردود فعل إضافي يقيس معلمة الإخراج الفعلية. بالنسبة لتطبيق تحديد المواقع، قد يكون هذا مستشعر موضع الأسطوانة (LVDT أو مستشعر التقبُّض المغناطيسي). للتحكم في الضغط، يوفر محول الضغط التغذية الراجعة. تقوم وحدة التحكم الإلكترونية، التي تنفذ عادةً تنظيم PID (المشتق المتناسب والتكامل)، بمقارنة نقطة الضبط المطلوبة مع ردود الفعل الفعلية وتقوم بضبط إشارة أمر الصمام بشكل مستمر لتقليل الخطأ.

إن التمييز بين ردود الفعل على مستوى الصمام (LVDT على التخزين المؤقت) والتعليقات على مستوى النظام (مستشعر موضع الأسطوانة) يستحق الاهتمام. يتحكم الصمام النسبي المزود بتعليقات LVDT الداخلية بدقة في موضع التخزين المؤقت ولكنه لا يقيس موضع الأسطوانة أو الضغط بشكل مباشر. للحصول على أعلى دقة، تستخدم الأنظمة كليهما: يضمن LVDT تحديد موضع بكرة الصمام بدقة، بينما تغلق المستشعرات الخارجية الحلقة حول متغير العملية الفعلي (الموضع أو الضغط أو السرعة).

تعمل الإلكترونيات المتكاملة الحديثة (OBE) على تبسيط عملية تركيب النظام بشكل كبير. تتطلب هذه الصمامات طاقة قياسية تبلغ 24 فولت تيار مستمر وإشارة أمر منخفضة الطاقة. تتعامل الإلكترونيات الموجودة على اللوحة مع تكييف الإشارة، وتحويل الطاقة (غالبًا ما تولد جهد تشغيل ± 9VDC من مصدر 24VDC)، ومعالجة إشارات LVDT، وتنظيم PID. تضمن معايرة المصنع أداءً متسقًا عبر صمامات متعددة دون ضبط المجال، مما يقلل وقت التثبيت ويزيل التباين الناتج عن تعديلات مكبر الصوت الخارجي.

منحنيات الأداء والخصائص الديناميكية

تتضمن أوراق البيانات الفنية للصمامات التناسبية العديد من منحنيات الأداء التي تحدد السلوك الديناميكي والحالة المستقرة. يساعد فهم كيفية قراءة هذه الرسوم البيانية في اختيار الصمام واستكشاف الأخطاء وإصلاحها.

يرسم منحنى التباطؤ معدل التدفق مقابل تيار التحكم، موضحًا الحلقة المميزة التي تتشكل عند زيادة التيار (فتح الصمام) مقابل التيار المتناقص (إغلاق الصمام). يشير عرض هذه الحلقة، معبرًا عنه كنسبة مئوية من إجمالي نطاق الإدخال، إلى إمكانية تكرار الصمام. تحقق الصمامات التناسبية عالية الجودة تباطؤًا أقل من 8%، مما يعني أن الفرق بين مسارات الفتح والإغلاق يمتد إلى أقل من 8% من نطاق إشارة التحكم الكامل.

توضح الرسوم البيانية لاستجابة الخطوات مدى سرعة تفاعل الصمام مع التغيير المفاجئ في إشارة الأمر. تعرض هذه عادةً مخرجات الصمام (وضع التدفق أو التخزين المؤقت) لتصل إلى نسبة محددة (غالبًا 90٪) من أمر الخطوة الكاملة. بالنسبة للصمامات الاتجاهية المتناسبة ذات المفعول المباشر NG6، تبلغ أوقات الاستجابة النموذجية للخطوة حوالي 100 مللي ثانية، بينما تحتاج أحجام NG10 الأكبر إلى حوالي 165 مللي ثانية. تشير أوقات الاستجابة الأسرع (8-15 مللي ثانية لبعض التصميمات) إلى أداء ديناميكي أفضل ولكنها تأتي عادةً بتكلفة أعلى.

تظهر خصائص النطاق الميت على الرسوم البيانية التي توضح الحد الأدنى من إشارة التحكم المطلوبة لإنتاج حركة التخزين المؤقت الأولية. يحتاج الصمام ذو النطاق الميت بنسبة 20% إلى خمس الإشارة الكاملة قبل بدء التدفق. يوجد هذا الشريط الميت للتغلب على الاحتكاك الساكن ويتعلق بتصميم تداخل البكرة. بدون التعويض المناسب للنطاق الميت، يُظهر الصمام دقة تحكم ضعيفة بالقرب من المركز، مما يجعل تحديد الموقع الدقيق أمرًا صعبًا.

يؤثر التلوث والتآكل بشكل مباشر على منحنيات الأداء هذه بطرق يمكن التنبؤ بها. ومع تراكم الجزيئات بين البكرة والتجويف، يزداد الاحتكاك الساكن. يظهر هذا على شكل حلقات تباطؤ متسعة وزيادة في النطاق الميت. ومن خلال التخطيط الدوري لخصائص التدفق الفعلي مقابل التيار ومقارنتها بمواصفات المصنع، يمكن لفرق الصيانة اكتشاف التدهور قبل أن يتسبب في فشل النظام. عندما يتجاوز التباطؤ الحدود المحددة بنسبة 50% أو أكثر، يحتاج الصمام عادةً إلى التنظيف أو الاستبدال.

تكامل النظام ودوائر التطبيق

تصل مخططات الصمامات التناسبية إلى معناها الكامل عند عرضها ضمن دوائر هيدروليكية كاملة. يتضمن الرسم التخطيطي النموذجي لنظام تحديد المواقع الهيدروليكي ذو الحلقة المغلقة وحدة الطاقة (المضخة والخزان)، وصمام التحكم الاتجاهي النسبي، والأسطوانة الهيدروليكية كمشغل، وجهاز استشعار الموضع الذي يوفر التغذية الراجعة.

تُظهر مخططات الدائرة انخفاض الضغط عند منافذ الصمامات (غالبًا ما يتم تسميتها بـ ΔP₁ وΔP₂)، مما يوضح كيف تعمل أدوات التحكم في قياس التدفق على فرض التوازن على المشغل. بالنسبة للأسطوانة ذات نسبة مساحة 2:1 (مناطق مختلفة للمكبس ونهاية القضيب)، يجب أن يأخذ الصمام في الاعتبار متطلبات التدفق التفاضلي أثناء التمديد مقابل التراجع. يشير مخطط الصمام النسبي إلى تكوينات المنافذ التي تحقق حركة سلسة في كلا الاتجاهين.

في تطبيقات القولبة بالحقن، تتحكم الصمامات التناسبية الهيدروليكية بدقة في قوة التثبيت وسرعة الحقن وملامح الضغط طوال دورة التشكيل. تتطلب هذه التطبيقات صمامات تناسبية متعددة تعمل بتسلسلات منسقة، تنعكس في مخططات الدوائر المعقدة التي توضح صمامات التحكم في الضغط للتثبيت، وصمامات التحكم في التدفق لسرعة الحقن، والتحكم الاتجاهي لحركة القالب.

تستخدم المعدات المتنقلة مثل الرافعات والجسور المتحركة أنظمة هيدروليكية ذات حلقة مغلقة حيث تتحكم الصمامات المتناسبة في خرج مضخة الإزاحة المتغيرة. ومن خلال ضبط إزاحة المضخة بدلاً من تبديد الطاقة من خلال صمامات الاختناق، تحقق هذه الأنظمة كفاءة أعلى. تُظهر مخططات الدائرة عادةً مضخة شحن تحافظ على 100 إلى 300 رطل لكل بوصة مربعة في ساق الضغط المنخفض للدائرة الرئيسية، مع صمامات متناسبة لإدارة الاتجاه والتسارع والتباطؤ والسرعة وعزم الدوران دون ضغط منفصل أو عناصر التحكم في التدفق.

تؤثر اعتبارات كفاءة الطاقة بشكل كبير على فلسفة تصميم الدوائر. تحقق صمامات التحكم الاتجاهي النسبي التقليدية التحكم من خلال الاختناق، والذي يحول الطاقة الهيدروليكية إلى حرارة عبر فتحات القياس. يوفر هذا التحكم التبددي دقة تحكم ممتازة ولكنه يتطلب قدرة تبريد سائلة كافية. في المقابل، يعمل التحكم في الإزاحة المتغيرة على تقليل هدر الطاقة عن طريق ضبط المصدر بدلاً من تبديد التدفق الزائد من خلال صمامات التنفيس. يجب على المصممين الموازنة بين بساطة التحكم في الاختناق ومكاسب الكفاءة الناتجة عن أساليب الإزاحة المتغيرة.

استكشاف أخطاء أنظمة الصمامات النسبية وإصلاحها

يتجلى تدهور الأداء في الصمامات التناسبية عادة كتغيرات في المنحنيات المميزة التي تمت مناقشتها سابقًا. يساعد فهم أوضاع الفشل هذه في إنشاء إجراءات تشخيصية فعالة.

يمثل التلوث السبب الأكثر شيوعًا لمشاكل الصمام التناسبي. يمكن أن تتداخل الجسيمات الصغيرة التي يصل حجمها إلى 10 ميكرومتر مع حركة البكرة، مما يسبب الاحتكاك (الاحتكاك الساكن العالي) الذي يتطلب زيادة التيار الأولي للتغلب عليه. ويظهر هذا على شكل زيادة في النطاق الميت وحلقات التباطؤ المتسعة. إن الحفاظ على نظافة السوائل الهيدروليكية وفقًا لمعايير النظافة ISO 4406 (عادةً 19/17/14 أو أفضل للصمامات التناسبية) يمنع معظم حالات الفشل المرتبطة بالتلوث.

تنبع مشكلات الانجراف والتسرب من تآكل الختم أو تآكل الصمام الداخلي. ومع تدهور موانع التسرب، يسمح التسرب الداخلي للمحركات بالانحراف حتى عندما يكون الصمام في المنتصف. تؤثر درجة الحرارة على أداء الختم بشكل كبير. تؤدي درجات الحرارة المرتفعة إلى ترقيق السائل وتدهور مواد الختم، بينما تؤدي درجات الحرارة المنخفضة إلى زيادة اللزوجة وتقليل مرونة الختم، وكلاهما يسبب مشاكل في التحكم.

يتجلى التعب الربيعي الناتج عن ركوب الدراجات المستمر والتعرض الحراري في صورة عودة بطيئة أو غير كاملة إلى الوضع المركزي. تفقد النوابض المركزية التي تعيد البكرة إلى الوضع المحايد قوتها تدريجيًا على مدار ملايين الدورات، مما يتطلب استبدالًا نهائيًا أو تجديد الصمام.

عادةً ما يبدأ المخطط الانسيابي المنهجي لاستكشاف الأخطاء وإصلاحها بالتحقق الكهربائي. تحقق من جهد مصدر الطاقة (عادةً 24 فولت تيار مستمر ±10%)، ومستويات إشارة الأمر، وسلامة الأسلاك. قياس مقاومة الملف اللولبي للكشف عن فشل الملف. بالنسبة للصمامات المزودة بـ OBE، توفر العديد من النماذج مخرجات تشخيصية تشير إلى الأخطاء الداخلية.

يتضمن التشخيص الميكانيكي اختبار الضغط في منافذ الصمامات. يشير انخفاض الضغط الكبير عبر الصمام (خارج المواصفات) إلى انسداد أو تآكل داخلي. يساعد قياس التدفق على التحقق من أن التدفق الفعلي يطابق متطلبات النظام عند إشارات التحكم المحددة. تحدد مراقبة درجة الحرارة ارتفاع درجة الحرارة الناتج عن الاختناق المفرط أو التبريد غير الكافي.

يجب أن تتضمن برامج الصيانة التنبؤية التحقق الدوري من الأداء. ومن خلال رسم خصائص التدفق الفعلي مقابل التيار سنويًا ومقارنتها بقياسات خط الأساس، يمكن لفرق الصيانة تتبع التدهور التدريجي. عندما يزيد التباطؤ المقاس بنسبة 50% عن المواصفات الأصلية، قم بجدولة تنظيف الصمام أو استبداله أثناء فترة الصيانة التالية بدلاً من انتظار الفشل الكامل.

اختيار الصمام النسبي الصحيح

عند تصميم نظام أو استبدال المكونات، يتطلب اختيار الصمام التناسبي تحقيق التوازن بين العديد من المعلمات التقنية مقابل قيود التكلفة والمساحة.

• سعة التدفق تأتي أولاً.حساب سرعة المحرك المطلوبة وضربها في مساحة المكبس لتحديد معدل التدفق. أضف هامش أمان (عادةً 20-30%) وحدد صمامًا بتدفق مقدر عند هذا المتطلب أو أعلى منه. تذكر أن سعة تدفق الصمام تختلف مع انخفاض الضغط عبر الصمام؛ تحقق دائمًا من منحنيات التدفق عند فرق ضغط التشغيل لديك.
• يجب أن يتجاوز تصنيف الضغط الحد الأقصى لضغط النظاممع هامش أمان مناسب. تتعامل معظم الصمامات التناسبية الصناعية مع 315 بارًا (4500 رطل لكل بوصة مربعة) على المنافذ الرئيسية، وهو ما يكفي للمكونات الهيدروليكية المتنقلة والصناعية النموذجية. قد تتطلب تطبيقات الضغط العالي صمامات مؤازرة أو تصميمات تناسبية متخصصة.
• التوافق مع إشارة التحكم مهملتكامل النظام. تقبل معظم الصمامات الحديثة إشارات الجهد (±10 فولت) أو التيار (4-20 مللي أمبير). تعمل إشارات الجهد بشكل جيد عند تشغيل الكابلات القصيرة بينما تقاوم الإشارات الحالية الضوضاء الكهربائية على مسافات أطول. تحقق من أن مخرج وحدة التحكم الخاصة بك يتوافق مع متطلبات إدخال الصمام أو خطة لتحويل الإشارة المناسبة.
• متطلبات زمن الاستجابةتعتمد على ديناميكيات التطبيق الخاص بك. بالنسبة للمعدات بطيئة الحركة مثل المطابع أو مراحل تحديد المواقع، تكفي استجابة تتراوح من 100 إلى 150 مللي ثانية. قد تحتاج التطبيقات عالية السرعة مثل القولبة بالحقن أو أنظمة التعليق النشطة إلى صمامات مؤازرة ذات استجابة أقل من 20 مللي ثانية بدلاً من ذلك.
• الاعتبارات البيئيةتشمل نطاق درجة حرارة التشغيل، ومقاومة الاهتزاز، واتجاه التركيب. توفر الصمامات المزودة بـ OBE مقاومة فائقة للاهتزاز حيث يتم تركيب الإلكترونيات مباشرة على جسم الصمام، مما يمنع توصيلات الكابلات الضعيفة بين الصمام ومكبر الصوت. تتراوح درجة حرارة التشغيل عادة من -20 درجة مئوية إلى +70 درجة مئوية للتصميمات القياسية، مع توفر الإصدارات المتخصصة للظروف القاسية.

مستقبل تكنولوجيا الصمامات النسبية

تستمر تقنية الصمامات النسبية في التطور نحو أداء أعلى وتكامل أكثر ذكاءً. تتضمن التصميمات الحديثة بشكل متزايد وسائل تشخيصية متقدمة، مما يوفر إمكانية مراقبة الحالة الصحية في الوقت الفعلي وقدرات الصيانة التنبؤية. تسمح بروتوكولات الاتصال مثل IO-Link للصمامات التناسبية بالإبلاغ عن البيانات التشغيلية التفصيلية بما في ذلك عدد الدورات ودرجة الحرارة والضغط الداخلي والأخطاء المكتشفة.

ويستمر التقارب بين أداء الصمامات النسبية والمؤازرة. نظرًا لأن الشركات المصنعة للصمامات التناسبية تعمل على تحسين دقة تصنيع البكرات وتنفيذ خوارزميات التحكم المتقدمة في أنظمة OBE، فإن فجوة الأداء تضيق. بالنسبة للعديد من التطبيقات التي كانت تتطلب في السابق صمامات مؤازرة باهظة الثمن، فإن الصمامات التناسبية الحديثة ذات ردود فعل LVDT توفر الآن الدقة الكافية وإمكانية التكرار بتكلفة أقل بكثير.

تعمل كفاءة الطاقة على تحفيز الابتكار في تصميم المكونات والأنظمة. تعمل هندسة الصمامات الجديدة على تقليل انخفاض الضغط مع الحفاظ على دقة التحكم، مما يقلل من توليد الحرارة واستهلاك الطاقة. تتضمن التحسينات على مستوى النظام إستراتيجيات التحكم الذكية التي تنسق الصمامات المتناسبة المتعددة لتحسين الاستخدام الإجمالي للطاقة بدلاً من التحكم في كل صمام بشكل مستقل.

يوفر فهم مخططات الصمامات التناسبية الأساس للعمل بفعالية مع المعدات الآلية الحديثة. سواء كنت تصمم أنظمة جديدة، أو تستكشف أخطاء التثبيت الحالية وتصلحها، أو تحدد مكونات للترقيات، فإن القدرة على تفسير هذه الرموز القياسية وآثارها تمنحك نظرة ثاقبة مهمة حول سلوك النظام وخصائص الأداء. لا تمثل الرسوم البيانية رموز المكونات الثابتة فحسب، بل تلخص عقودًا من التحسين الهندسي في تكنولوجيا التحكم الكهروهيدروليكي.