كيف يحسّن محرك البرج المبرّد ذي القيادة المباشرة الأداء المقاوم للإرهاق في ظل حالة التشغيل المستمر الدوري لفترات طويلة؟

اصعد إلى منصة المروحة في برج تبريد ذي سحب إجباري في وحدة بتروكيماوية تابعة لشركة سينوبيك أو في مصنع مرافق شركة لينغلونغ لاير في شهر آب/أغسطس، وستصبح نقاط الضعف الميكانيكية واضحةً للعين. فهناك محرّك عالي السرعة موضوع خارج تيار الهواء، يدير عموداً طافياً بطول مترين عبر وصلات قرصية مرنة إلى صندوق تروس زاوي بزاوية قائمة مشبعٍ بالبخار الدافئ. وفي كل مرة يتغير فيها حرارة ماء المكثف ويُغيّر جهاز التحكم سرعة المروحة بالزيادة أو النقصان، تنتشر صدمة لَوائية عبر المفاتيح والوصلات وأسنان التروس حتى تؤدي الإجهاد المعدني أو تلوث الزيت بالماء إلى إيقاف التشغيل باستخدام رافعة.

استبدال هذه السلسلة المكوَّنة من عدة أجزاء بـ محرك الدفع المباشر لمبرد التبريد يضع دواراً مغناطيسياً دائمياً منخفض السرعة وعالي العزم مباشرةً تحت مركز المروحة. ENNENG يُصمِّم المهندسون هذه المحركات المغناطيسية الدائمة المغلقة ضمن نطاق قدرة موحَّد يتراوح بين ٥ كيلوواط و٥ ميغاواط، ونطاق جهد يتراوح بين ١١٠ فولت و٦٩٠ فولت، إلى جانب مولِّدات توربينات الرياح ذات المحور الرأسي التي تتراوح قدرتها بين ١ كيلوواط و١٠ كيلوواط (وحدات بقدرات ٣ كيلوواط و٥ كيلوواط و١٠ كيلوواط). وباستبعاد مخفض الزاوية القائمة والعمود الدوراني الطويل، فإن التخطيط يلغي بالضبط المفاصل الميكانيكية التي تتراكم فيها إجهادات الانحناء الدوري والتعب الالتوائي. القيادة المباشرة لبرج التبريد يُلغي هذا التخطيط المفاصل الميكانيكية الدقيقة التي تتراكم فيها إجهادات الانحناء الدوري والتعب الالتوائي.

لماذا يتفوَّق تنظيم المروحة الدوري على علب التروس التقليدية

التوفر المستمر لمروحة برج التبريد نادرًا ما يعني حملًا ثابتًا. فتتقلَّب درجات حرارة الرطوبة الجافة بين النهار والليل، وتتغيَّر أحمال الحرارة العملية باستمرار، كما تقوم محركات التردد المتغير (VFDs) دائمًا بتعديل سرعة دوران المروحة.

الارتخاء الالتوائي، واهتزاز العمود الوسيطي، والتآكل الناتج عن الرطوبة على سطح البرج

في خلية مروحة ذات تروس، يُرسل كل ارتفاع في السرعة أو إعادة تشغيل موجة عزم دوراني عبر عمود الدوران المصنوع من المواد المركبة أو الفولاذ. وحتى أصغر درجة من سوء المحاذاة الزاوية بين المحرك الخارجي وعلبة التروس المركزية تُحدث انحناءً في حزمة الوصلات مرة واحدة في كل دورة. وعلى مدى موسمٍ يبلغ ٨٠٠٠ ساعة عند سرعة ١٥٠٠ دورة في الدقيقة، تتسبب ظاهرة التآكل التعبوي في تشكل شقوق في أقراص الوصلات وتُحدث ضربات متكررة على محامل الترس الصغير. والأمر الأسوأ أنّه عند تباطؤ المروحة ثم تسارعها مجددًا، يسمح اللعب بين أسنان التروس بانزياح الشفرات عالية العطالة ثم ارتطامها المفاجئ بأسنان الترس الصغير. أما الانتقال إلى محرك الدفع المباشر لمبرد التبريد يُلغي تلك المنظومة المتوسطة المؤلفة من عنصر نابض وكتلة.

تقصير مسار الحمل باستخدام تصميم دائم المغناطيس بعدد قطبين مرتفع

بدلًا من الدوران عند سرعة ١٥٠٠ دورة في الدقيقة ثم خفض السرعة عبر تروس مائلة، فإن محرك إينينغ المحرك بدون تروس يضم عددًا كبيرًا من أقطاب المغناطيس الدائم من مادة نيوديميوم-حديد-بورون (NdFeB) على الدوار، بحيث يدور العمود مباشرةً عند سرعة المروحة—والتي تتراوح عادةً بين ٨٠ و٢٢٠ دورة في الدقيقة. ويتم تركيب قاعدة المروحة مباشرةً على محرك محرك مباشر العمود:

• غياب أي تعب ناتج عن تلامس أسنان التروس: بما أن الترس المائل غير موجود في مسار تدفق الهواء، فإن ظواهر التآكل النقطي، والتقشُّر، وتسرب الزيت، وتغيير الزيت الموسمي تختفي تمامًا من جدول الصيانة.

• لا حاجة لمِحور عائم أو أعمال حماية له: إن إزالة المحور الوسيطي (الجاك شافت) والوصلات يلغي انحراف المحاذاة ويبسّط عملية حماية المحور على سطح البرج وفقًا للمعيارين OSHA 1910.219 وISO 10816 وISO 20816.

• فحوصات اهتزاز مركَّزة: إذا التصقت طبقة قشرية بأحد الشفرات، يقوم الفنيون بفحص توازن المروحة وبُراغي تثبيتها ضمن الحدود المحددة في المعيارين ISO 10816 وISO 20816، بدلًا من عزل الوصلات والترسين.

المتانة الحرارية وضبط محول التردد المتغير أثناء التشغيل الدوري الطويل

التخلص من علبة التروس يحل مشكلة الإرهاق الميكانيكي في نقل الحركة، لكن الإجهاد الحراري والكهربائي داخل مكدس المراوح الرطب لا يزال يتطلب هندسة دقيقة.

١. تشغيل محرك مبرد بقدرة ٢٠ كيلو واط عبر منحنيات تحميل جزئي للمراوح

بما أن قدرة المروحة تتبع مكعب السرعة، فإن مروحة برج التبريد عند ٦٠٪ من السرعة تستهلك أقل من ربع الكيلوواط عند التحميل الكامل. وتفقد المحركات التحريضية القياسية كفاءتها وعامل القدرة بسرعة عند تحميل أقل من ٥٠٪. أما محرك «إينينغ» محرك الدفع المباشر لمبرد التبريد فيحتفظ بمعدل كفاءة ثابت وفق معيار الآي إي سي ٦٠٠٣٤-٣٠-١ من الفئة آي إي٥ على امتداد نطاق تحميل يتراوح بين ٢٥٪ و١٢٠٪ (أي بنسبة كفاءة اسمية أعلى بـ ٢٪ إلى ٥٪)، ومع عامل قدرة يتراوح بين ٠,٩٥ و١,٠، ما يقلل تيار الخط بأكثر من ١٠٪. وبما أن الدوار المغناطيسي الدائم لا يستهلك أي تيار إثارة، فإن فقدان الطاقة الناتج عن مقاومة النحاس في الدوار يساوي صفراً، ويظل ارتفاع درجة حرارة لفات التوصيل أقل بـ ٢٠ كلفن مقارنة بالمحركات التحريضية (أي أقل من ٦٠ كلفن). ووفقاً لدورة التشغيل المتكررة حسب معيار الآي إي سي ٦٠٠٣٤-١، فإن التشغيل عند درجة حرارة أقل بـ ٢٠ كلفن يبطئ عملية تقدم عمر العزل ويوقف ظاهرة تنفس التكثيف. وفي عمليات الاستبدال في منجم شاندونغ غولد، ومصنع لينغلونغ للإطارات، وشركة سينوبك، خفضت محركات «إينينغ» استهلاك الآلات من الطاقة الكهربائية بنسبة ٧٪ إلى ٤٠٪ وتغيير تدفق الكهرباء بنسبة تصل إلى 50%.

٢. برمجة منحدرات محرك التردد المتغير (VFD) وتخطي الترددات لوقف اهتزاز الشفرات

تثبيت وحدة القيادة المباشرة لبرج التبريد مباشرةً تحت شفرات مروحة FRP متعددة القياسات يعني أن محرك التردد المتغير (VFD) يجب أن يعمل كمُخفِّض للتدفق. وتؤدي الخطوات المفاجئة في التيار إلى ثني جذور الشفرات. ولذلك، ينبغي لأطقم التشغيل أن تبرمج منحدرات ناعمة على شكل منحنى S، وأن تُعطّل نطاقات الدوران الرنينية باستخدام إعدادات تخطي الترددات في محرك التردد المتغير (VFD). ولحماية لفات المُحرِّض من قمم الجهد الناتجة عن التعديل العرضي للنبضات (PWM) عبر الكابلات الطويلة في البرج، لا بد أن تستوفي اللفات شروط العزل المنصوص عليها في الجزء ٣١ من معيار ANSI/NEMA MG 1، وكذلك متطلبات التأريض الواردة في معيار NFPA 70، مع الحفاظ على مستوى الضوضاء دون ٥٥ ديسيبل.

قائمة فحص التشغيل الميداني لتعديلات البرج

بدعم من خبراء المركز الوطني لهندسة المغناطيسات الدائمة المستخرجة من العناصر الأرضية النادرة، وباستناد إلى عشرات البراءات، تقوم شركة إينينغ بتخصيص كل محرك الدفع المباشر لمبرد التبريد و محرك محرك مباشر في نطاق جهود يتراوح بين ١١٠ فولت و٦٩٠ فولت (٣٨٠ فولت/٦٦٠ فولت/١١٤٠ فولت)، وبتصنيفات ٦ كيلوفولت و١٠ كيلوفولت — ومصنوعة بأصغر حجمين إطاريين لتقليل عرقلة تدفق الهواء. وقبل الخدمة الموسمية، ينبغي لأطقم الصيانة أن تتحقق من ثلاث نقاط:

• تناسق مركز القرص وميله: تفقَّد انحراف الغلاف، وشَدُّ البراغي، والتحقق من زوايا ميل الشفرات لضمان عدم حدوث عدم توازن يؤدي إلى تحميل جانبي المحرك بدون تروس دبabras.

• إحكام الإغلاق ضد الرطوبة: تأكد من وجود أختام متعرجة بتصنيف حماية IP65، وعلب الطرفية المغلقة بإحكام، وسخانات مضادة للتَّكاثف لمواجهة التعرُّض للبخار الرطب.

• الصيانة المجدولة: قم بتزييت المحامل المعزولة وفق الجدول الزمني المحدَّد، واغسل الرواسب العالقة على زعانف التبريد أثناء تنظيف الحوض للحفاظ على ارتفاع درجة الحرارة أقل من ٦٠ كلفن.

تحدث مع هندسة إنننغ

اتصل بـ دعم هندسة إنننغ مع إرسال بيانات قطر المروحة والسرعة الدورانية المستهدفة للحصول على حلٍّ مخصَّصٍ محرك الدفع المباشر لمبرد التبريد عرض تقديمي:

• واتساب: +٨٦ ١٨٥٦٢٧٨٠٢٢٨
• البريد الإلكتروني:  [email protected]
• هاتف:  +86 532 66000559

الأسئلة الشائعة

س: كيف يمنع محرك التوجيه المباشر في أبراج التبريد الإجهاد الميكانيكي مقارنةً بمحرك المروحة ذو التروس؟

أ: محرّك مباشر لمبرِّد الأبراج يُوصِل محور المروحة مباشرةً بالدوار المغناطيسي الدائم منخفض السرعة، ما يلغي صندوق التروس المائل بزاوية ٩٠ درجة، والمحور العائم الطويل، والوصلات المرنة. وإزالة هذه المكونات الوسيطة توقف تآكل أسنان التروس، والتآكل الاهتزازي في الوصلات، وتآكل مفاصل المفتاح، واستحلاب الزيت والماء أثناء التغيرات الموسمية المتكررة في السرعة، مما يحافظ على الاهتزاز ضمن حدود المعيار الآيزو ٢٠٨١٦.

س: لماذا يوفّر نظام المبرِّد المباشر للكهرباء طاقةً أكثر خلال نوبات الليل والشتاء؟

أ: عند انخفاض درجات حرارة الجو، تقلّل المحولات المتغيرة للتردد (VFDs) سرعة مراوح المبرِّد إلى حمل جزئي، حيث تعاني المحركات الحثية القياسية من انخفاض حاد في الكفاءة وعامل القدرة. أما نظام المبرِّد المباشر من شركة إينينغ فيحافظ على كفاءة تصل إلى المستوى الآيزو IE5 عبر نطاق حمل يتراوح بين ٢٥٪ و١٢٠٪، وعامل قدرة يتراوح بين ٠,٩٥ و١,٠، ما يقلّل تيار الخط بأكثر من ١٠٪، ويُشغَّل المحرك عند درجة حرارة أقل بـ ٢٠ كلفن.

س: ما الخيارات المخصصة التي توفّرها شركة إينينغ فيما يتعلّق بالقدرة، والجهد، وخيارات الحماية لأسطح أبراج التبريد الرطبة؟

أ: تُخصِّص شركة إينينغ كل محرك مباشر ومحرِّك صناعي عبر نطاق قدرة موحَّد يتراوح بين ٥ كيلوواط و٥ ميغاواط، ومدى جهد تشغيل يتراوح بين ١١٠ فولت و٦٩٠ فولت، إلى جانب محرِّكات توربينات الرياح ذات المحور الرأسي التي تتراوح قدرتها بين ١ كيلوواط و١٠ كيلوواط، مع تركيز خاص على الوحدات بقدرات ٣ كيلوواط و٥ كيلوواط و١٠ كيلوواط. وتتميَّز محركات الأبراج بحماية من الرطوبة وفق معيار آي بي ٦٥، وبطلاء مقاوم للتآكل، وبعازل للفتحات الملفوفة يتوافق مع الجزء ٣١ من معيار أنساي/نيما إم جي ١ الخاص بالمحركات المستخدمة مع العاكسات.