ما أشيع سيناريوهات الاستخدام لمحرك المغناطيس الدائم (PMSM) في التحوّل الحديث للصناعات الثقيلة؟

إذا جلتَ في مصنع فولاذي أو منجم ذهب تحت الأرض أو مصنع لخلط الإطارات أثناء تدقيق استهلاك الطاقة، فستجد أكبر مستهلكي الطاقة كامنين في العلن. فمضخات الطين الطرد المركزي التي تعمل ضد صمامات تصريف مُقيَّدة، ومراوح العادم الخاصة بالأفران التي تعترضها درجات إغلاق عند المدخل، والمضخات اللولبية التي تتناوب بين وضع التحميل والإفراغ، والمُحرِّكات الدوارة ذات السرعة المنخفضة التي تعمل عبر علب تروس متعددة المراحل المسربة — كلُّ هذه الأجهزة تستهلك الميزانيات المخصصة للورديات بسرعةٍ كبيرة. أما المحركات التحريضية القياسية فهي تواجه صعوباتٍ في هذه المواقع لأن انزياح الدوار، والحرارة الناتجة في نحاس الدوار، والانخفاض الحاد في الكفاءة عند الأحمال الأقل من ٥٠٪ يحوِّل ساعات التشغيل الجزئي إلى هدرٍ كهربائي.

يتعامل المهندسون في المصانع الذين يقومون بتحديث الخطوط الثقيلة لدى شركات Sinopec وShandong Gold Mine وLinglong Tire مع هذه الاختناقات عن طريق تركيب محركات التحكم في التردد (VFDs) جنبًا إلى جنب مع المغناطيسي الدائم (PMSM) .ENNENG تصمم هذه الآلات الدوارة ذات المغناطيس الدائم وتبنيها ضمن نطاق قدرة موحد يتراوح بين ٥ كيلوواط و٥ ميغاواط، ونطاق جهد يتراوح بين ١١٠ فولت و٦٩٠ فولت، إضافةً إلى مولدات توربينات الرياح ذات المحور الرأسي التي تتراوح قدرتها بين ١ كيلوواط و١٠ كيلوواط (وحدات بقدرات ٣ كيلوواط و٥ كيلوواط و١٠ كيلوواط). وبما أن المغناطيسات عالية الجودة من نوع نيوديميوم-حديد-بورون (NdFeB) المدمجة في الدوار توفر المجال المغناطيسي دون الحاجة إلى تيار إثارة من الشبكة، فإن الفقد الناتج عن التيار في نحاس الدوار يصبح صفراً، وتتم مزامنة المحرك تلقائياً مع تردد الستاتور.

محركات عزم متغير: الضواغط والمضخات ومراوح السحب

عادةً ما تظهر أسرع فترة استرداد للتكاليف في عمليات التحديث في الصناعات الثقيلة على معدات نقل السوائل والهواء، حيث تتقلب الأحمال من ساعة إلى أخرى.

١. ضواغط الهواء اللولبية الدوارة وشبكات هواء المصنع

يشكّل الهواء المضغوط ما بين ١٥٪ و٣٠٪ من فاتورة المرافق في المصنع، ومع ذلك تقضي شبكات هواء الورشة نصف اليوم في ظروف أقل من الطلب الأقصى. فالمحركات الحثية التقليدية التي تُشغل ضواغط صمام الانزلاق أو ضواغط التحميل/التفريغ تستهلك تياراً عكسياً كبيراً حتى عند انخفاض استهلاك الهواء. أما عند تركيب محول تردد متغير (VFD) مخصص مع محرك ENNENG محرك مغناطيسي دائم عالي الكفاءة يسمح للضاغط بتتبع ضغط هواء المصنع ديناميكيًّا. وبما أن فقدان النحاس في الدوار يساوي صفرًا، فإن ارتفاع درجة حرارة المحرك يكون أقل بـ٢٠ كلفن مقارنةً بوحدات التحريض—وبالتالي تبقى درجة الحرارة تحت ٦٠ كلفن أثناء الورديات المستمرة—مما يجعل المحرك قادرًا على التعامل مع تغيُّرات السرعة المتكرِّرة دون إتلاف عزل الملفات الثابتة. وفي عمليات الاستبدال المؤكَّدة، تقلل حزم الضواغط ذات التردد المتغير المغناطيسي الدائم (PMSM) استهلاك الكهرباء بنسبة تصل إلى 50%مع التخلُّص التام من قمم التيار الناتجة عن التشغيل المباشر.

٢. مضخات الطين، ودوائر التبريد، ومراوح السحب الإجباري للأفران

عند المضخات الطاردة المركزية والمراوح الصناعية، تؤثِّر قوانين التشابه لصالح المشغل: إذ يؤدي خفض سرعة العمود بنسبة ٢٠٪ إلى تقليص الطلب على الطاقة بنسبة تقترب من النصف، كما أن الحاجة إلى تدفق هواء بنسبة ٥٠٪ تتطلَّب طاقةً تساوي تقريبًا ثمنَ الحمل الكامل. أما العقبة فهي أن محركات التحريض القياسية تفقد كفاءتها وعامل القدرة بسرعة بمجرد انخفاض سرعة محرك التحكم بالتردد المتغير (VFD) إلى نطاق حمل يتراوح بين ٣٠٪ و٦٠٪. ومحرك إنننغ محرك متزامن بالليد و المغناطيسي الدائم (PMSM) الحفاظ على منصة كفاءة مسطحة من الفئة IE5 (وفقًا لمعايير IEC 60034-30-1 وIEC TS 60034-30-2) عند حمولات تتراوح بين ٢٥٪ و١٢٠٪ من الحمولة المُصنَّفة، مع تشغيل أكثر كفاءة بنسبة ٢٪ إلى ٥٪ عند النقطة المُصنَّفة، بل وأكثر كفاءةً عند الحمولات الجزئية. والحفاظ على معامل قدرة يتراوح بين ٠,٩٥ و١,٠ (مقارنةً بـ٠,٨٦ في محركات التحريض) يقلل تيار الخط بأكثر من ١٠٪، مما يحرر سعة المحول ويسمح للمصانع بالتخلص من الصمامات المُقيَّدة.

الخطوط ذات العزم الثابت والخطوط الميكانيكية الثقيلة: الخلاطات والناقلات

أينما تسعى أنظمة السوائل لتحقيق وفورات في السرعة التكعيبية، فإن خطوط مناولة المواد الثقيلة وخطوات التجميع تحتاج إلى عزم دوران خام منخفض السرعة على العمود، وقدرة تحمل ميكانيكية عالية

١. خلاطات المطاط الداخلية، والماكينات البازلة، وآلات الدرفلة

كانت خطوط تحضير المركبات في صناعة إطارات المطاط تعتمد سابقًا على محركات تيار مستمر أو محركات حثية عالية السرعة مثبتة على مخفضات سرعة متعددة المراحل. وتستهلك تلك العلب التروس طاقةً بسبب احتكاك زيت التشحيم، وتتسرب منها مواد التشحيم، وتتطلب أعمال محاذاة دورية. وبإضافة عدد أكبر من الأقطاب المغناطيسية الدائمة إلى الدوار، طوّرت شركة إن ننغ محركًا مغناطيسيًا دائمًا ذا محرك مباشر يعمل بسرعة منخفضة وعزم دوران عالٍ محرك مغناطيسي دائم ذا محرك مباشر يُدار تلقائيًّا عند سرعات تصل إلى رقم واحد فقط بالدورة في الدقيقة، ويُوصَل مباشرةً بعمود الخلاطة أو الماكينة البازلة دون الحاجة إلى علبة تروس. وفي خطوط إنتاج الإطارات التجارية لدى شركة لينغ لونغ تاير، أدّى استبدال أنظمة القيادة ذات العلب التروس بأنظمة القيادة المباشرة من شركة إن ننغ المغناطيسي الدائم (PMSM) إلى تحقيق وفورات مُوثَّقة في استهلاك الكهرباء بنسبة ٧٪ إلى ٤٠٪ مع القضاء التام على أوقات التوقف الناتجة عن أعطال العلب التروس.

٢. ناقلات خام المناجم، وموزِّعات المعلق، والرافعات الثقيلة ذات الاستخدام القاسي

في الأنفاق تحت الأرضية الخاصة بالمناجم أو الأنفاق الغبارية المستخدمة في نقل كليكر الأسمنت، تكون المساحة محدودة جدًّا، كما أن تركيب علبة تروس بديلة يستغرق عدة أيام. وبسبب أن محرك متزامن بالليد يُلغي حرارة الدوار ويعمل عند درجة حرارة أقل بـ ٢٠ ألف درجة مئوية، وهكذا يصمّم مهندسو شركة إينينغ المحرك ليكون أصغر بحجم إطار أو اثنين من المحرك غير المتزامن ذي نفس التصنيف بالكيلوواط. ويُلغي الاتصال المباشر وجود الأعمدة الوسيطة والوصلات الميكانيكية، كما يزيل متاعب تطبيق شروط الحماية وفق معيار إدارة السلامة والصحة المهنية الأمريكية (OSHA) ١٩١٠.٢١٩، مع الحفاظ على مستوى الضوضاء دون ٥٥ ديسيبل ومستوى الاهتزاز ضمن الحدود المحددة في المعايير الدولية ISO ١٠٨١٦ وISO ٢٠٨١٦. ويوفّر التحكم المغلق الحلقي في محرك التردد المتغير (VFD) أداءً سلساً عند بدء التشغيل بمنحنى على شكل حرف S للمواصِلات المشغَّلة تحت حمل، وفقاً لمعايير ANSI/NEMA MG ١ الجزء ٣١ وقواعد NFPA ٧٠.

قائمة فحص ميدانية قبل تحديد مواصفات عملية التحويل

بدعم من خبراء المركز الوطني لهندسة المغناطيسات الدائمة المستخرجة من العناصر الأرضية النادرة، وباستناد إلى عشرات البراءات، تقوم شركة إينينغ بتخصيص كل المغناطيسي الدائم (PMSM) و محرك متزامن بالليد على نطاق الجهد المنخفض (١١٠ فولت–٦٩٠ فولت، و٣٨٠ فولت/٦٦٠ فولت/١١٤٠ فولت) والجهد العالي (٦ كيلوفولت/١٠ كيلوفولت). وقبل الموافقة النهائية على تنفيذ عملية التحديث، يجب أن يتحقق قادة الهندسة من ثلاث تفاصيل:

• تسجيل دورات العمل خلال الورديات: يفصل بين الآلات ذات عزم الدوران الثابت (مثل المواصِلات والمُخليطات) والأحمال ذات عزم الدوران المتغير (مثل المضخات والمراوح)، ويُسجَّل استهلاك الطاقة بالكيلوواط.

• مطابقة المحركات والكابلات: زوج من المغناطيسي الدائم (PMSM) مع شاشة عرض رقمية ذات حجم مناسب، تحقَّق من مرشحات التوافق الكهرومغناطيسي (EMC)، وتأكد من توافق عزل المحرك مع الجزء ٣١ من معيار ANSI/ NEMA MG ١.

• ضبط إجراءات الصيانة الميدانية بإحكام: حدد درجة حماية IP55/IP65 للمحركات المستخدمة في البيئات الرطبة أو الغبارية، وقم بتشحيم محامل العزل وفق الجدول الزمني المحدَّد، ونظِّف أجنحة التبريد للحفاظ على ارتفاع درجة الحرارة أقل من ٦٠ كلفن.

تحدث مع هندسة إنننغ

تواصل مع دعم هندسة إنننغ الفريق المختص مع سجلات المحركات أو وثائق المواصفات الفنية للحصول على اقتراح مخصص المغناطيسي الدائم (PMSM) للاستبدال:

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

الأسئلة الشائعة

س: أي الآلات المستخدمة في الصناعات الثقيلة تحقق أسرع عائد استثماري عند ترقية المحرك إلى محرك سنكروني مزود بمغناطيس دائم (PMSM)؟

أ: المعدات الصناعية التي تعمل لساعات تشغيل سنوية طويلة جدًّا، وتتعرَّض لأحمال متغيرة أو عالية العزم، تحقِّق أسرع عائد رأسمالي. فمثلاً، حقَّقت ضواغط الهواء اللولبية الدورانية وفوراتٍ مُوثَّقة في استهلاك الكهرباء تصل إلى ٥٠٪ عبر مطابقة سرعة محرك التحكم المتغير بالتردد (VFD) ديناميكيًّا مع الطلب، بينما تحقِّق خلاطات المطاط ذات القيادة المباشرة منخفضة السرعة وناقلات المناجم وفورات في استهلاك الطاقة تتراوح بين ٧٪ و٤٠٪، كما تلغي الحاجة إلى صيانة علب التروس الميكانيكية المكلفة.

س: لماذا يتفوَّق محرك السنكرون المزود بالمغناطيس الدائم (PM) على المحركات الحثية القياسية في مضخات ومراوح التشغيل الجزئي؟

أ: تخسر محركات التحريض القياسية كفاءتها وعامل القدرة بشكل حاد عند استخدام محولات تردد المتغير (VFDs) لإبطاء المضخات أو المراوح تحت حمل ٥٠٪. أما محرك إينينغ المتزامن ذو المغناطيس الدائم فيلغي خسائر النحاس في الدوار، ويحافظ على منحنى كفاءة مسطّح من الفئة IE5 عبر نطاق حمل يتراوح بين ٢٥٪ و١٢٠٪، وعامل قدرة يتراوح بين ٠,٩٥ و١,٠ مما يقلّل تيار الخط بأكثر من ١٠٪.

س: ما الخيارات المتاحة من حيث القدرة والجهد وطرق التثبيت التي يمكن لتوكيل إينينغ تخصيصها لإعادة تأهيل القطاعات الصناعية الثقيلة؟

أ: يقدّم توكيل إينينغ حلولاً مخصصة لمحركات المغناطيس الدائم (PMSM) ومجموعات المولدات الصناعية ضمن نطاق طاقة موحّد يتراوح بين ٥ كيلوواط و٥ ميغاواط، ونطاق جهد تشغيلي يتراوح بين ١١٠ فولت و٦٩٠ فولت (ويشمل خيارات ٣٨٠ فولت/٦٦٠ فولت/١١٤٠ فولت وكذلك ٦ كيلوفولت/١٠ كيلوفولت)، إلى جانب مولدات توربينات الرياح ذات المحور الرأسي بقدرة تتراوح بين ١ كيلوواط و١٠ كيلوواط، مع تركيز خاص على النماذج بقدرات ٣ كيلوواط و٥ كيلوواط و١٠ كيلوواط. وتتوافق الإطارات الموحّدة وفق معايير IEC/NEMA والشفاه الخاصة بالتشغيل المباشر مع أساسات المصانع الحالية.