لماذا يجب على المؤسسات تنظيم المعايير الفعلية لظروف العمل قبل البدء في التحديث من المحركات الحثية إلى محركات التزامن ذات المغناطيس الدائم

تجربة ميدانية فعلية

أطلقت شركة إقليمية لتوزيع المياه في شرق الصين برنامج «إعادة تجهيز المحركات الحثية بمحركات التزامن ذات المغناطيس الدائم» في تسع محطات لضخ المياه الإضافي على مدى أربعة عشر شهرًا. وبقيت المضخات والعلب التروس وأنابيب التوصيل القديمة سليمة في كل محطة، وبالتالي اقتصر نطاق إعادة التجهيز على المحرك وواجهة المحرك الكهربائي فقط. وانخفض استهلاك الطاقة المُقاس في المحطات بنسبة ١٧٪ عند نفس إعداد تدفق التشغيل خلال أول موسم تشغيلي. وأفاد فريق الصيانة بتراجع عدد إنذارات ارتفاع درجة حرارة المحامل، لأن الوحدات الجديدة ذات المغناطيس الدائم أزالت مرحلة المحرك الحثي عالي السرعة التي كانت السبب الرئيسي في توليد الحرارة. كما سجّلت مصنع نسيج نمطًا مشابهًا بعد تنفيذ أعمال «إعادة تجهيز المحركات الحثية بمحركات التزامن ذات المغناطيس الدائم» على مراوح تدوير حوض الصبغ، حيث كان المحرك القديم يعمل معظم عمره التشغيلي عند حمل أقل من ٥٠٪. وفي كلا الموقعين، نتج التوفير من قدرة المحرك ذي المغناطيس الدائم على الحفاظ على الكفاءة العالية حتى عند الأحمال الجزئية، وليس من ارتفاع القدرة الاسمية المُعلَّنة. وظهر أثر «إعادة تجهيز المحركات الحثية بمحركات التزامن ذات المغناطيس الدائم» بوضوح في فاتورة الطاقة الشهرية خلال دوريْن فصليْن للدفع. وبقي نظام التحكم الأصلي سليمًا في كلا الموقعين، مع تغيير العنصر الدوار فقط، ما حدّ من المخاطر المترتبة على توازن النظام الكهربائي للمحطة.

تحليل المخاطر

معظم عمليات الترقية الفاشلة تشترك في سبب جذري واحد: فرق العمل تنسخ لوحة اسم المحرك النموذجية بدلًا من قياس دورة التشغيل الفعلية. وبذلك، فإن خطة إعادة التجهيز من محرك الحث إلى محرك المغناطيس الدائم المبنية على نقاط حمل مُخمَّنة تُهدر الميزانية وقد تؤدي إلى توقف الآلة المراد تشغيلها. ENNENG يُغلق هذه الفجوة من خلال رسم خرائط لعزم الدوران والسرعة والملف الحراري قبل أن تتحرَّك أي مكوِّنات مادية. ويكون الخطر ضئيلًا عندما توثَّق حالة التشغيل؛ لكنه يزداد بسرعة كبيرة عند عدم توثيقها. ففي مشروع استبدال المحركات الحثية بمحركات المغناطيس الدائم (Retrofit Induction to PMSM) الذي يتجاهل خطوة القياس، يكتشف الفريق غالبًا أن المحرك الجديد لا يستطيع توفير عزم الدوران اللازم عند التشغيل، ما يستدعي أعمال إضافية تفوق في تكلفتها التوفيرات المتوقَّعة. وخطرٌ آخر خفيٌّ هو عدم التوافق الميكانيكي: فارتفاع عمود التوصيل وأنماط القواعد الثابتة (Flange pattern) وأساليب التبريد تختلف بين هيكل المحرك الحثي القديم ووحدة المغناطيس الدائم الحديثة. وتقدِّم شركة إنَّينغ فحص تطابق مسبق للطلب ليتم تنفيذ عملية الاستبدال من أول محاولة. كما أن فرق المشتريات تقلِّل أحيانًا من تقدير الوقت اللازم لإعادة تشغيل المحركات (Drive re-commissioning)، ما يؤدي إلى تجاوز الجدول الزمني المخطط للصيانة.

تحليل فني احترافي

يُستبدل المحرك الحثّي بمحرّك متزامنٍ مزوَّدٍ بمغناطيس دائم في عملية التحديث لتحويله إلى محرّك متزامن مزوَّد بمغناطيس دائم (PMSM)، ويحافظ هذا المحرّك على كفاءة اسمية عبر نطاق حمل واسع. وفي حالة موثَّقة في مصنع لمعالجة الأغذية، ظلَّت الكفاءة عند الأحمال الجزئية أعلى من ٩٢ في المئة، بينما انخفضت كفاءة الوحدة الحثية القديمة من الفئة IE2 إلى ما دون ٨٠ في المئة عند حمل يبلغ ٤٠ في المئة. وتقدِّم شركة ENNENG وحدات PMSM من السلسلة TYB بقدرات تتراوح بين ٠٫٥٥ كيلوواط و٢٥٠٠ كيلوواط، مع غلاف حماية من الدرجة IP55، وعازل من الفئة F، وأداء يتوافق مع الفئتين IE4 أو IE5.

تؤدي عملية الترقية من محرك التحريض إلى محرك التزامن المغناطيسي الدائم (PMSM) أيضًا إلى إزالة مرحلة التروس في العديد من تطبيقات المراوح والمضخات، ما يقلل من خسائر النقل. وتُنتج محركات إنِّينغ الكهربائية ذات المغناطيس الدائم والمنخفضة السرعة عزم الدوران مباشرةً عند العمود دون الحاجة إلى صندوق تروس، وبالتالي فإن النتيجة تشمل عددًا أقل من الأختام الدوارة ومساحة أصغر. وتكون مسار الترقية من محرك التحريض إلى محرك التزامن المغناطيسي الدائم (Retrofit Induction to PMSM) قويًّا بشكل خاص في الحالات التي يعمل فيها الحمل بأقل من نصف قدرته الاسمية لفترات طويلة، لأن روتور المغناطيس الدائم يحافظ على كفاءة عالية في حين تنخفض كفاءة المحركات التحريضية. وعادةً ما تحقق المنشآت التي تنفّذ ترقية من محرك التحريض إلى محرك التزامن المغناطيسي الدائم أكبر فائدة خلال فترات الطلب غير الذروي، حينما يكون الجهاز المُدار في وضعٍ غير فعّال عند نقطة حمل منخفضة. كما تتحسَّن عملية التبريد: فبغياب فقدان الانزلاق، يعمل وحدة المغناطيس الدائم بدرجة حرارة أقل، ما يطيل عمر الملفات ويقلل العبء الواقع على أنظمة التهوية المحلية. ومن المزايا الأخرى كثافة العزم: إذ يحقِّق روتور المغناطيس الدائم العزم المطلوب عند سرعات أقل، ولذلك يمكن لتلك الوحدة ذات الدفع المباشر أن تتوصَّل مباشرةً مع مروحة بطيئة دون الحاجة إلى صندوق تروس.

استشهادات موثوقة

تدعم نقاط المرجع الدولية نهج القياس أولاً. ويُعرِّف معيار الآي إي سي ٦٠٠٣٤-٣٠-١ فئات الكفاءة آي إي التي يجب أن تستهدفها مشاريع إعادة تجهيز المحركات التحريضية إلى محركات مغناطيس دائم، بينما يحدد معيار الآي إي سي ٦٠٠٣٤-١ القواعد العامة للأداء والاختبارات. ويطالب معيار الآي إس أو ٥٠٠٠١ المنشآتَ باعتماد قرارات تحسين استهلاك الطاقة على البيانات المقاسة فعلياً، وهي بالضبط الانضباط الذي تتطلبه دراسة إعادة تجهيز المحركات التحريضية إلى محركات مغناطيس دائم. كما يغطي معيار أوسها ٢٩ س.إف.آر ١٩١٠.٣٠٧ التركيبات الكهربائية ومخاطر التعرض للتيار أثناء استبدال المحرك، لذا يجب أن تتضمَّن نطاقات مشروع إعادة تجهيز المحركات التحريضية إلى محركات مغناطيس دائم خطة عزل آمنة. ويحدِّد معيار الآي إس أو ١٠٨١٦ حدود الاهتزاز التي تحمي الوصلات الجديدة والماكينة المُحرَّكة أثناء التشغيل الأولي لمشروع إعادة تجهيز المحركات التحريضية إلى محركات مغناطيس دائم. وتُحوِّل هذه المعايير فكرة الترقية الغامضة إلى إجراء موثَّق يمكن مراجعته، ويصمد أمام كلاً من المراجعة الداخلية ومراجعة الحوافز التي تقدِّمها شركات التوزيع. كما تكتسب الشروط المحلية الخاصة بالتركيبات الكهربائية أهميةً كبيرة، وبالفعل تقوم العديد من المصانع بإجراء مراجعة موثَّقة لمخاطر انفجارات القوس الكهربائي جنباً إلى جنب مع ترقية المحرك قبل تشغيل اللوحة الجديدة.

القيمة العملية

ابدأ دراسة إعادة التجهيز لمحرك التزامن ذي المغناطيس الدائم بتسجيل سجل طاقة لمدة أسبوع واحد على الآلة المحركة، يشمل تسجيل تيار التشغيل وعزم الدوران الثابت والشكل اليومي للحمل. قارن القيم مع إطار إينينج إلى الذروة المقاسة، وليس الذروة المُعلَّقة على اللوحة التعريفية، مع الاحتفاظ بهامش حراري نسبته ١٠٪. أثناء التشغيل الأولي، تحقَّق من الاهتزاز وفق معيار الآيزو ١٠٨١٦، وأعد فحص معايير المحرك بعد أول ٢٠٠ ساعة تشغيل. ويجب أن يشمل برنامج التحديث من محركات التيار المتناوب ذات الحث إلى محركات التزامن ذات المغناطيس الدائم فحصًا دوريًّا للمحامل وممرات التبريد كل ستة أشهر، لأن المدخرات تتراكم فقط ما دام الجهاز يعمل بكفاءة عالية. احتفظ ببيانات التشغيل الأصلية في السجلات لتبرير المرحلة التالية من تحديث محركات التيار المتناوب ذات الحث إلى محركات التزامن ذات المغناطيس الدائم، وراجع عداد الطاقة كل ثلاثة أشهر لضمان ألا تضيع المكاسب المسجَّلة بسبب أي انحراف في ممارسات التشغيل. درِّب المشغل المحلي على واجهة المحرك خلال الأسبوع الأول، إذ تنشأ معظم الإنذارات المبكرة من سوء فهم المعايير أكثر مما تنشأ من أعطال في المكونات المادية. وثِّق قراءات العداد قبل وبعد التحديث في نفس جدول البيانات المستخدم في تدقيق استهلاك الطاقة، كي يتمكَّن قسم المالية من رؤية العائد دون الحاجة إلى تقرير منفصل.

اتصل بـ ENNENG

إذا كنت تقيّم محركات المغناطيس الدائم التجارية للبيع وتحتاج إلى حل محرك مهندس يضمن الكفاءة والمتانة، فإن شركة إينينج شريكك الموثوق به. اتصل بشركة إينينج اليوم .تحدث إلى فريقنا الهندسي التقني لتتلقى اقتراحًا مخصصًا للنظام المحرك.

• واتساب: +٨٦ ١٨٥٦٢٧٨٠٢٢٨
• البريد الإلكتروني: [email protected]
• هاتف: +٨٦ ٥٣٢ ٦٦٠٠٠٥٥٩
• العنوان:  حديقة هايتشوانغ للطاقة الجديدة والمواد الجديدة الصناعية، الطريق التوجيهي رقم ١، منطقة لي تشانغ، مدينة تشينغداو، مقاطعة شاندونغ، الصين
• الموقع الإلكتروني: global.ennengmotor.com

الأسئلة الشائعة

س: كم تستغرق عادةً مدة مشروع إعادة التجهيز من المحرك الحثي إلى محرك المغناطيس الدائم (PMSM)، بدءًا من مرحلة المسح وحتى التشغيل؟

أ: عادةً ما يستغرق مشروع إعادة التجهيز لمحرك واحد من النوع الحثي إلى محرك المغناطيس الدائم (PMSM) ما بين ستة إلى عشرة أسابيع، من أول تسجيل لاستهلاك الطاقة وحتى التشغيل. وتستغرق مرحلتا المسح ورسم خريطة متطلبات التشغيل أسبوعًا إلى أسبوعين، بينما تستغرق عمليات التصنيع واختبار النظام في المصنع ثلاثة إلى خمسة أسابيع. أما استبدال المعدات في الموقع وضبطها فيحتاج إلى بضعة أيام. أما المشاريع الأكبر فهي تُنفَّذ على مراحل تمتد لعدة أشهر، بحيث لا يتوقف الإنتاج دفعة واحدة أبدًا. وأكبر خطر يؤثر على الجدول الزمني هو ضعف جودة بيانات متطلبات التشغيل، لذا فإن إجراء قياس دقيق خلال أسبوعٍ واحد يحمي الجدول الزمني بأكمله.

س: هل يمكن أن يعمل ترقية إعادة التجهيز من المحرك الحثي إلى محرك المغناطيس الدائم (PMSM) على مروحة أو مضخة قديمة ذات تروس؟

أ: نعم، ترقية التثبيت اللاحق من محرك التحريض إلى محرك التزامن بالمغناطيس الدائم عادةً ما تُزيل مرحلة التروس، لأن المحرك المزود بالمغناطيس الدائم يعمل عند السرعة المنخفضة التي يحتاجها المروحة أو المضخة. وتقدّم وحدات إينينغ ذات القيادة المباشرة عزم الدوران الكامل عند العمود، وبالتالي يتم استبعاد صندوق التروس والزيت الخاص به وأختامه. والفحص الرئيسي هو ميكانيكي: ارتفاع العمود وأنماط الشفاه والمساحة المتاحة عند الجهاز. وفي الحالات التي كان فيها الوحدة القديمة تمتلك نسبة تخفيض كبيرة، تكون وحدة القيادة الجديدة أصغر حجمًا وأخف وزنًا وأهدأ صوتًا.

س: ما المدة المعتادة لاسترداد التكلفة في حالة ترقية التثبيت اللاحق من محرك التحريض إلى محرك التزامن بالمغناطيس الدائم؟

أ: يعتمد استرداد التكلفة في حالة ترقية التثبيت اللاحق من محرك التحريض إلى محرك التزامن بالمغناطيس الدائم على عدد ساعات التشغيل وسعر الكهرباء، لكن المواقع التي تعمل باستمرار تسترد تكاليفها خلال ثمانية عشر إلى ستة وثلاثين شهرًا. ويأتي المكسب من كفاءة التشغيل عند الأحمال الجزئية، ومن إزالة الخسائر الناتجة عن التروس، ومن انخفاض وقت التوقف عن العمل. فالمشغّل الذي يعمل عشرين ساعة يوميًّا غالبًا ما يقترب من الطرف الأقصر لهذه المدة، بينما يقترب الجهاز الذي يعمل جزءًا من اليوم من الطرف الأطول. وتوفّر شركة إينينغ تقديرًا للوفورات مبنيًّا على بيانات التشغيل المسجَّلة، ليعبّر بدقة عن شكل الحمل الفعلي.