تعد المحركات عنصرًا حيويًا في مجموعة واسعة من الأنظمة المستخدمة في المياه والطاقة والصناعات الأخرى. ولكن ماذا بالضبط is المحرك؟ غالبًا ما يكتفي الوافدون الجدد إلى هذا الموضوع بالتفكير في هذا المكون باعتباره مجرد مفتاح من نوع ما - وهو جزء من النظام القائم على الصمام الذي ينقل الصمام إلى وضع مفتوح أو مغلق. لكن قيمة مثل هذه الأجزاء تتجاوز بشكل متزايد وظيفة "الفتح والإغلاق" البسيطة إلى عالم حيث تصبح جميع أنواع التحكم المتطور ممكنة، كما إنفيروتيك تم اكتشافه في محادثة مع AUMA Actuators UK، ذراع المملكة المتحدة لشركة AUMA Actuators UK مجموعة أوما، والتي توظف أكثر من 2,800 شخص في 30 موقعًا حول العالم.
تلعب الصمامات دورًا حيويًا في الأنظمة التي يلزم فيها التحكم في تدفق السوائل (أو الغاز). في التطبيقات التي يتدفق فيها الماء عبر خطوط الأنابيب، على سبيل المثال، قد يكون من الضروري إيقاف التدفق أو بدءه أو إبطائه أو تغيير اتجاهه. في بعض الأنظمة، سيتم استدعاء الصمامات لتنظيم الضغط في أماكن مختلفة.
تعد صناعة المياه وجهة رئيسية لهذه المكونات، على الرغم من أنها تظهر في مجموعة واسعة من تكنولوجيا المعالجة والأنظمة الأخرى، بما في ذلك توليد الطاقة، سواء كان ذلك من النفط أو الغاز أو الكتلة الحيوية أو الطاقة من النفايات أو الطاقة النووية. تلعب المحركات دورًا حيويًا في عملية التحكم.
يمكن التحكم في المحركات الكهربائية اليوم عن بعد، وتلقي أوامر الفتح أو الإغلاق من أنظمة التحكم الصناعية مثل SCADA أو DCS. وبالمثل، عندما يصل المشغل إلى موضع توقف أو وضع متوسط معين، فسوف يرسل إشارة إلى نظام التحكم بهذه الحالة.
هذا النوع من الوظائف هو الأساس – وسيكون كافيًا للعديد من المستخدمين – ولكن من الممكن التحكم الأكثر تطورًا، ويتضمن عرض AUMA بشكل متزايد أنواعًا مختلفة من الوظائف "الذكية". هذا هو المكان الذي يكون فيه تطور التكنولوجيا حول الصمامات والمحركات أكثر وضوحًا، كما يقترح بول هوبكنز، العضو المنتدب في المملكة المتحدة لشركة AUMA، الذي قدم إحساسًا بالإمكانيات التي تظهر مع نظام فرعي، كما قال، "هو في الواقع قطعة هندسية مثيرة". .
ماذا يفعل؟
تتميز المحركات الكهربائية من AUMA بمزيج من المحرك الكهربائي وعلبة التروس، والتي تم تطويرها خصيصًا لأتمتة الصمامات. توفر المحركات عزم الدوران اللازم لتشغيل الأجزاء المتحركة للصمام، سواء كانت بوابة أو فراشة أو كروية أو أي نوع آخر من الصمامات. كما ينص موقع AUMA على الويب، فإن مشغلات الشركة تتعامل مع مجموعة كاملة من الاحتمالات، بدءًا من الصمام الكروي مقاس 2 بوصة إلى مخمدات المحول التي يبلغ ارتفاعها عدة أمتار (انظر "الصمامات: الأساسيات"، في نهاية المقالة، لمعرفة المزيد عن الصمامات).
يتم نقل عزم الدوران من المشغل إلى ساق الصمام أو العمود عبر واجهة ميكانيكية موحدة. لذا فإن نوع الصمام يحدد اختيار المشغل، حيث تتوفر المحركات كأجهزة "دورة جزئية" أو "متعددة الدوران".
تتطلب المحركات الجزئية فقط قدرًا صغيرًا من الحركة الدورانية (أقل من 90 درجة) لفتح أو إغلاق الصمام، وتميل إلى استخدامها للصمامات التي تعمل بطريقة تشغيل/إيقاف سريعة. تطبق المحركات متعددة الدورات دورات متعددة على ساق الصمام لفتح الصمام أو إغلاقه بالكامل، ويتم استخدامها عندما يلزم التحكم في موضع الصمام بدقة، كما هو الحال مع صمامات البوابة أو الكرة الأرضية أو الجذع الصاعد.
وأوضح هوبكنز أنه في بعض الأحيان يكون من المهم التحكم بعناية في عزم الدوران المطبق عند فتح أو إغلاق الصمام، لتجنب إتلاف الصمام أو العملية التي يتحكم فيها. توفر المحركات أيضًا واجهة بين الصمامات وأنظمة التحكم (والذكاء المضمن في النظام الأوسع)، ويكتسب هذا الجانب أهمية متزايدة مع اتجاهات مثل إنترنت الأشياء الصناعي والصناعة 4.0.
توفر AUMA المستوى الأساسي لوظيفة التحكم في نطاق AM لعناصر التحكم في المشغل، ويقال إن هذه الأجزاء هي الخيار الأمثل حيث تريد ببساطة أن تكون قادرًا على الإبلاغ عن الموضع النهائي للمشغل وإشارات الخطأ (والتي يتم عرضها أيضًا بشكل واضح بواسطة الأضواء) على الوحدة). من الممكن توفير وظائف تحكم إضافية من خلال مجموعة أدوات التحكم بالتيار المتردد الخاصة بالشركة، والتي يُقال إنها اختيار مناسب حيث تحتاج إلى تسجيل البيانات، أو وظائف التحكم ذاتية التكيف، أو حيث يتم دمج مشغل الصمام داخل نظام مجهز لأشياء مثل إدارة الأصول و الصيانة عن بعد. يتضمن الجزء التحكم في المعالجات الدقيقة، مما يوفر وظائف أكثر شمولاً، كما يقول هوبكنز، بالإضافة إلى خيار توصيله بأتمتة العمليات عبر Fieldbus (تتوفر أيضًا واجهة متوازية، كما هو الحال مع عناصر التحكم AM).
توفر وحدة التيار المتردد أيضًا وظائف مثل تجاوز عزم الدوران، وإلغاء تثبيت الصمامات المثبتة بإحكام، ووظائف للمساعدة في تجنب المطرقة المائية في خطوط الأنابيب. يضع هوبكنز أجزاء مثل هذه ضمن نموذج الصناعة 4.0، والطبقات الثلاث لنظام التحكم: أجهزة الاستشعار ("لإخبارك بما يحدث")، ووحدة التحكم في العملية ("لإخبار النظام بما يجب أن يفعله") و الطبقة المادية أو أجهزة الإخراج. تتناسب المحركات مع هذا المستوى الأخير من النظام.
يتم توفير وظائف تشخيصية مختلفة بواسطة مكيف الهواء، بما في ذلك تقرير الحدث المختوم بالوقت، وتسجيل خصائص عزم الدوران، بالإضافة إلى عدد مرات التشغيل وأوقات تشغيل المحرك. إن المراقبة المستمرة لدرجة الحرارة والاهتزاز هي ميزة يمكن أن تساعد المستخدمين النهائيين في الحفاظ على تشغيل محطاتهم بشكل موثوق، كما يقترح هوبكنز، مما يوفر توافقًا مع تطلعات صناعة المياه الحديثة من أجل "عدم انقطاع التيار الكهربائي" وما إلى ذلك.
معالجة المطرقة المائية
يتم مناقشة موضوع التسرب كثيرًا في صناعة المياه في الوقت الحالي، وقد تم فقد أكثر من تريليون لتر من المياه الصالحة للشرب بسبب تسرب الأنابيب في إنجلترا وويلز في 1/2021، كما يوضح مقطع فيديو حديث لـ AUMA. يشرح العرض التقديمي نفسه كيف يمكن برمجة المحركات المتغيرة السرعة للمساعدة في تهدئة شبكة المياه، وتجنب الأضرار التي تلحق بالأنابيب بسبب الزيادات المفاجئة العابرة. ينشأ تأثير "المطرقة المائية" عندما تغلق الصمامات فجأة أو بسرعة عالية، مما ينتج عنه موجة عالية الضغط تنتشر عبر الشبكة، مما يؤدي إلى الضغط على الصمامات والأختام والمكونات الميكانيكية، بينما يؤدي أيضًا إلى إتلاف الأنابيب في بعض الأحيان.
أحد الحلول هو تغيير السرعة التي تفتح بها هذه الصمامات أو تغلق، بطريقة ذكية، مع الأخذ في الاعتبار التأثير الإجمالي على ديناميكيات تغير الضغط في جميع أنحاء الشبكة. يمكن برمجة مشغلات AUMA ذات السرعة المتغيرة، ويمكن تقسيم حركة الصمام (في اتجاهي الفتح والإغلاق) إلى عشرة أقسام مختلفة، مع إمكانية تحديد سرعات مختلفة لكل منها.
يمكن استخدام هذا النوع من الحلول داخل شبكة مياه مجهزة للمراقبة والتحليل والتعامل مع حالات الضغط العابرة، مما يقلل من احتمالية تلف الأصول.
وضع الأجزاء معا
في العالم الحقيقي، يبدو أن أنظمة مشغل الصمامات تقع عبر مجموعة من التعقيد والتطور، وقد تم تصميم مجموعة منتجات AUMA باستخدام فلسفة التصميم المعيارية، والتي تم توجيهها بشكل مفيد نحو تلبية المتطلبات الفريدة لمستخدمين محددين.
على أحد المستويات، كما تقول الشركة، يدعم تصميم المنتج المعياري أشياء مثل سهولة التحديث والإصلاح، ويمكن ترقية الأنظمة بسهولة من عناصر التحكم AM إلى AC، على سبيل المثال (ويتم الحفاظ على التوافق مع الإصدارات السابقة أيضًا). كما يسهل هذا النهج أيضًا توفير المجموعات المثالية من المكونات داخل المشغل (مثل علب التروس والوصلات)، المصممة خصيصًا للحالة، وأفضل الطرق للاقتران بينها. الاحتمالات تشمل أقرب
اقتران الصمام والمشغل (بدلاً من استخدام المفاصل العامة فقط)، ووجود أجزاء مثل علبة التروس والمحرك منفصلة عن أدوات التحكم - على سبيل المثال، على ارتفاع، أو أسفل حفرة، أو حتى تحت الماء. أحد الأمثلة على الحالات التي أصبح فيها ذلك مفيدًا هو تطبيق التحكم في التوربينات المائية تحت الماء في محطة ساويربرون للطاقة الكهرومائية بالقرب من غراتس، النمسا، في خريف عام 2022، مما أدى إلى حل يوفر تحكمًا أفضل وردود أفعال بتكلفة أقل بكثير.
يتطلب النظام مشغلًا قادرًا على العمل بشكل مستمر تحت الماء، لتوفير تحديد موقع دقيق للتوربين، والتحكم الأمثل في إمدادات المياه التي يتلقاها. كان الخيار الوحيد سابقًا هو المحرك الهيدروليكي، لكن AUMA كانت قادرة على اقتراح مشغل كهربائي مناسب للاستخدام تحت الماء (AUMA SARV-UW)، بالاشتراك مع أدوات التحكم في المحرك المثبتة فوق العمود وبشكل منفصل عن المحرك (وفوق الماء). .
بيئات مختلفة
يمكن للحل المعياري الاختيار من الأجزاء المحددة للتعامل مع بيئات معينة. وفي حين يتم استخدام تقنيات مماثلة إلى حد كبير عبر قطاعات مثل النفط والغاز، والطاقة النووية، والطاقة النووية - من حيث الصمامات والمحركات المستخدمة مع الغلايات، على سبيل المثال - فإن بعض القطاعات تقدم متطلبات محددة. سوف تتطلب محطات النفط أو الغاز الطبيعي أو النفايات من النفايات أن تكون الأجزاء مقاومة للانفجار، على سبيل المثال (تتوفر منتجات AM وAC في هذا النموذج).
وقال هوبكنز إن الشهادة لها أهمية قصوى في القطاع النووي، وتتميز الأجزاء بأشياء مثل مستوى الشهادة، ومصادر المواد، والآلات أو الغلاف المستخدم مع المنتج.
لدى AUMA اهتمام بكل من المجال الناشئ للمفاعلات المعيارية الصغيرة (SMRs) وكذلك المشاريع الأكبر مثل Hinkley Point C. تعتبر الحماية من التآكل مهمة في قطاعات مثل المياه، حيث قد تحتاج المعدات إلى البقاء في الخارج، في ظل وجود مياه مالحة وساحلية. هواء. قامت AUMA بتطوير حلها الخاص هنا، والذي يتم توفيره بشكل قياسي، على سبيل المثال، على مشغلات PROFOX الخاصة بها، والتي تم استخدامها مؤخرًا جنبًا إلى جنب مع صمامات الفراشة في Penybont Water Treatment Works على ساحل وسط ويلز. تلبي الحماية من التآكل أعلى متطلبات C5-M/ C5-I للمواصفة EN ISO 12944-6.
تخفيف الحمل
يبدو أن فلسفة التصميم المعياري هي المفتاح الذي يدعم العديد من الأشياء التي يمكن أن تجعل الحياة أسهل للمستخدم النهائي. على سبيل المثال، في المواقف التي يكون من المنطقي فيها اتخاذ حل جاهز في الغالب لموقع ما، بدلاً من تجميعه كله في الموقع. يقول هوبكنز إن القيام بأعمال الموقع يساعد أيضًا في الحفاظ على سلامة الأشياء، لذلك يمكن تنفيذ الأعمال الكهربائية بشكل منفصل، وفي وقت مختلف، عن بقية التثبيت، على سبيل المثال.
ويشير إلى توفر قدر كبير من المرونة لاكتشاف الفرص المتاحة لتحسين أو ترقية معدات المستخدم النهائي. واحدة من أكبر نقاط الفشل في صناعة المياه، في تحليله الخاص، تنشأ من عدم تشحيم العمود الموجود في صمام القلم بشكل صحيح.
وقال إن مهندسي AUMA ركزوا على هذه البقعة مع أحد عملاء مرافق المياه، مما يوفر أداة تشحيم تلقائية لا تقوم بتشحيم المحامل فحسب، بل تغذي أيضًا قاعدة المحرك وتشحيم العمود. يقول هوبكنز إن تغييرًا كهذا "أمر بسيط، لكنه من المحتمل أن يوفر مئات الآلاف من الجنيهات الاسترلينية على القلم" ويقلل بشكل كبير عدد المرات التي يجب صيانتها.
يبدو هذا النوع من "البيع الاستشاري" أساسيًا للطريقة التي تعمل بها الشركة، ويعتمد على الخبرة الهندسية. تعمل الشركة الأم – AUMA – على تطوير وبناء المحركات الكهربائية وعلب تروس الصمامات منذ 60 عامًا. إن الشبكة الكبيرة من المكاتب حول العالم تعني أن المهندسين في المملكة المتحدة يمكنهم الاعتماد على خبرات الآخرين، الذين قد يكون لديهم خبرة في حل نوع معين من المشكلات.
شهدت السنوات القليلة الماضية أيضًا قدرًا كبيرًا من الاضطرابات فيما يتعلق بقضايا المواد والإنتاج وسلسلة التوريد، كما يقول هوبكنز، وقد ساعد على التنقل في هذه المنطقة كون AUMA "متكاملة رأسيًا للغاية"، مع مواقع مثل Clevedon o Ice التابع لـ AUMA Actuators محدودة تقوم بالتصنيع والتجميع والاختبار والإصلاح الخاصة بها.
يتم تصنيع الأجزاء نفسها في ألمانيا، حيث تعمل المصانع بنظام "كانبان"، مما يجذب الطلب بدلاً من الاحتفاظ بالمخزون. وفيما يتعلق بالسعة، يقول هوبكنز إن الشركة تقوم ببناء أكثر من 500 مشغل كهربائي حسب الطلب كل يوم.
[ لوحة جانبية ]
الصمامات – الأساسيات
تأتي الصمامات بجميع الأشكال والأحجام، مع توفر أساليب مختلفة لتناسب الاحتياجات المحددة، من حيث أشياء مثل التكلفة والسرعة والموثوقية وما إلى ذلك. تتطلب بعض التطبيقات أن يكون الصمام مفتوحًا أو مغلقًا ببساطة، بينما في حالات أخرى قد ترغب في الاحتفاظ به في أوضاع متوسطة مختلفة، لتنظيم تدفق السوائل.
إحدى الممارسات الشائعة هي تقسيم عالم صمامات التحكم إلى أجزاء تعتمد على الحركة الخطية (صمامات البوابة، والكرة الأرضية، والحجاب الحاجز)، مقابل تلك التي تعتمد على الحركة الدوارة (صمامات الكرة، والسدادة، والفراشة، على سبيل المثال). تعد صمامات البوابة هي الأكثر استخدامًا اليوم، نظرًا لبساطتها النسبية وتكلفتها المنخفضة. يمكن استخدامها لبدء وإيقاف تدفق السوائل، ولكن ليس لخنقه. صمامات البوابة ليست مناسبة لخنق التدفق، ويمكن أن تكون عرضة للاهتزاز عند تركها في وضع مفتوح جزئيًا. كما أنهم أكثر عرضة للمعاناة من تآكل المقعد والأقراص والتسرب، مقارنة بالصمامات الكروية، على سبيل المثال.
[ نهاية اللوحة الجانبية ]
- محتوى مدعوم من تحسين محركات البحث وتوزيع العلاقات العامة. تضخيم اليوم.
- PlatoData.Network Vertical Generative Ai. تمكين نفسك. الوصول هنا.
- أفلاطونايستريم. ذكاء Web3. تضخيم المعرفة. الوصول هنا.
- أفلاطون كربون، كلينتك ، الطاقة، بيئة، شمسي، إدارة المخلفات. الوصول هنا.
- أفلاطون هيلث. التكنولوجيا الحيوية وذكاء التجارب السريرية. الوصول هنا.
- المصدر https://envirotecmagazine.com/2024/03/14/making-sense-of-the-flow/
