شرح المحركات: أنواع المحركات، اختيار التطبيق، الصيانة

تتطلب المحركات الصناعية المستخدمة في التطبيقات الصناعية وغيرها تحليلًا دقيقًا للمتطلبات قبل اختيار المشغل المناسب للتطبيق.

تتطلب المحركات الصناعية تحليلًا دقيقًا لمتطلبات التطبيق قبل اختيار المشغل المناسب للتطبيق.

ما هو المحرك الصناعي؟

المحرك الصناعي هو جهاز ميكانيكي أو كهروميكانيكي يحول الطاقة من إشارة التحكم إلى حركة ميكانيكية. بعبارات أبسط، المشغل هو جهاز يسمح بالتحكم في الحركة أو تحديد الموقع.

تحتاج المحركات إلى إشارة تحكم ومصدر للطاقة لإحداث الحركة الميكانيكية. تستخدم المحركات مصدرًا للطاقة - مثل الهواء الكهربائي أو الهواء المضغوط أو الضغط الهيدروليكي - وإشارة تحكم يمكن أن تكون يدوية، أو نظام إلكتروني تلقائي، أو نظام ميكانيكي ثابت، أو نظام تشغيل برمجي أو نظام تحكم آلي.

من تنظيم تدفق الوقود إلى توربينات الغاز، إلى تشغيل الصمامات والأسطوانات الهيدروليكية في المنشآت الصناعية، تخدم المحركات الغرض العام المتمثل في التحكم في الحركة، وهي مكون رئيسي في العديد من تطبيقات التحكم في الصمامات الصناعية.

ما هي أنواع مختلفة من المحركات؟ يتم تصنيف المحركات وفقًا لنوع الحركة التي تنتجها ونوع الطاقة أو مصدر الطاقة الذي تستخدمه للتحكم في التطبيق.

أنواع المحركات: على أساس الحركة

يمكن للمحركات إنشاء نوعين رئيسيين من الحركات – الخطية والدوارة.

المحركات الخطية: تُستخدم مشغلات الصمامات الخطية لتحويل الطاقة الكهربائية والهوائية والهيدروليكية إلى حركة دفع وسحب أو حركة خطية. يمكن للمشغل الخطي إنشاء حركة للأمام والخلف على مستوى خطي محدد. تستخدم معظم المعدات الموجودة في مصانع معالجة الأغذية والمشروبات والتي تتطلب حركة مستقيمة صمامات خطية للتحكم في تدفق المواد الخام والمنتجات النهائية.

المحركات الدوارة: تتحرك المحركات الدوارة بحركة دائرية. تحتوي الآلات التي تحتوي على أجزاء دوارة على مشغل دوار لإكمال حركة الدوران على مستوى دائري. تُستخدم المحركات الدوارة على نطاق واسع في صمامات التحكم والصمامات الكروية. يمكن للمحرك الدوار أن يستمر في الدوران في اتجاه معين ويمكنه التحرك ذهابًا وإيابًا. غالبًا ما تستخدم مشغلات الصمامات الدوارة في صناعة النفط والغاز.

يمكن استخدام المحركات الخطية والدوارة معًا في الحالات التي تتطلب فيها الآلية التشغيل في طائرتين من الحركة، مما يتطلب حركات دورانية، في اتجاه عقارب الساعة وعكس اتجاه عقارب الساعة، بالإضافة إلى حركة خطية لأعلى ولأسفل.

ستة أنواع من المحركات - مصدر الطاقة

فيما يلي الأنواع المختلفة للمشغلات المصنفة وفقًا لمصدر الطاقة

المحركات الهوائية: 

تستخدم المحركات الهوائية فراغًا أو غازًا مضغوطًا ليكون بمثابة مكبس داخل الأسطوانة لإنشاء حركة ميكانيكية.

هناك أسطوانات أحادية المفعول لها منفذ واحد يدخل منه الغاز المضغوط في اتجاه واحد. يجبر الهواء المضغوط المكبس على التحرك في اتجاه واحد، مما يضغط على الزنبرك المثبت على المكبس. تتمدد الأسطوانات مزدوجة المفعول وتتراجع دون وجود زنبرك، ولها منفذان يمكن للهواء الدخول والخروج منه.

تُفضل المحركات التي تعمل بالهواء المضغوط لأنها آمنة وسريعة بشكل عام وفعالة من حيث التكلفة ويمكنها إنتاج كميات كبيرة من عزم الدوران مع تغيرات صغيرة في الضغط. نظرًا للضغط العالي الذي يتطلبه تشغيل مشغل هوائي، تستجيب هذه الصمامات بسرعة، وهي الاختيارات المفضلة في التطبيقات التي تحتاج فيها إلى إيقاف وبدء تشغيل عناصر التحكم الرئيسية على الفور.

من بين العديد من الاستخدامات الأخرى، غالبًا ما يتم استخدام المحركات الهوائية في الصمامات المستخدمة للتحكم في تدفق مياه التبريد في محطات الطاقة.

المحركات الكهربائية: 

تتطلب المحركات الكهربائية طاقة كهربائية لتمكين الحركة. كونها مدفوعة بمصدر طاقة متاح بسهولة، تعتبر المحركات الكهربائية أكثر كفاءة في استخدام الطاقة ونظيفة.

أكبر مشكلة تتعلق بالمشغلات الكهربائية هي أنها يمكن أن ترتفع درجة حرارتها إذا كانت هناك تغييرات شديدة في دورة العمل. كما أن السرعات البطيئة بسبب القصور الذاتي تجعلها أقل شيوعًا في بعض التطبيقات. بعض التطبيقات شائعة الاستخدام موجودة في فتح وإغلاق صمامات الفراشة أو الكرة. وتنقسم المحركات الكهربائية أيضًا إلى مشغلات كهروميكانيكية ومحركات كهروهيدروليكية.

المحركات الكهروميكانيكية: 

تقوم هذه المحركات بتحويل الإشارات الكهربائية إلى حركات دوارة، أو حركات خطية، أو مزيج من الاثنين. تتميز المحركات الكهروميكانيكية بالدقة، ولها عمر أطول وتتطلب صيانة منخفضة.

المحركات الكهروهيدروليكية: 

يتم تشغيل هذه المحركات كهربائيًا، ولكنها تعطي الحركة لمراكم هيدروليكي، والذي بدوره يوفر القوة للحركة. عند استخدام هذه المحركات، ليست هناك حاجة لمضخة هيدروليكية منفصلة؛ وهذا يقلل من التكلفة ويعزز الموثوقية والسلامة.

المحركات الهيدروليكية:

تحتوي المحركات الهيدروليكية على أسطوانة، أو محرك سائل مزود بمكبس، يستخدم الطاقة الهيدروليكية لتوليد حركة ميكانيكية. يتم تحويل الحركة الميكانيكية بدورها إلى حركة خطية أو دورانية أو تذبذبية حسب التطبيق.

السوائل غير قابلة للضغط تقريبًا؛ التغيرات في الكثافة الناجمة عن الضغط ودرجة الحرارة لا تذكر. لهذا السبب، فإن كمية عزم الدوران المتولدة من صمام المحرك الهيدروليكي تكون عالية، مما يجعلها قوية جدًا. توجد صمامات تشغيل هيدروليكية أحادية الفعل تعمل على الضغط على أحد جانبي المكابس، وتحريكها في الاتجاه المعاكس. سيكون الربيع ضروريًا للحركة العكسية. من ناحية أخرى، تقوم المحركات الهيدروليكية مزدوجة الفعل بالضغط على جانبي المكبس من أجل الحركة من كلا الجانبين.

توجد بعض التطبيقات التي تستخدم فيها المحركات الهيدروليكية في صمامات التوقف والتحكم الرئيسية لأنابيب التوربينات البخارية ذات الضغط العالي.

المحركات المغناطيسية: 

تستخدم المحركات المغناطيسية التأثيرات المغناطيسية لتوليد قوة ميكانيكية، حركة دورانية أو خطية، حركة مستمرة أو محدودة. توجد المحركات المغناطيسية في مجموعة واسعة من تطبيقات التدفئة والتهوية وتكييف الهواء (HVAC) لإيقاف أو خلط السوائل والبخار.

المحركات الحرارية:

 يقوم المحرك الحراري بتوليد حركة خطية استجابة لتغيرات درجة الحرارة، وذلك باستخدام مكبس ومادة حساسة للحرارة.

تُستخدم المحركات الحرارية على نطاق واسع في التطبيقات التي تتطلب خلط السوائل وتحويلها، وفي عمليات الإغلاق الآمن حيث يلزم فتح أو إغلاق الصمام بناءً على نقطة ضبط درجة الحرارة.

يمكن أن تعمل مشغلات الصمامات الحرارية حتى في حالة انقطاع التيار الكهربائي، كما أنها موثوقة وآمنة لأنها لا تتعرض لدوائر قصيرة.

كيفية اختيار المشغل المناسب

كل مشغل لديه غرض فريد ومتطلبات الطاقة. من المهم أن نفهم كيفية عمل كل مشغل لاختيار مشغل الصمام المناسب.

ألقِ نظرة على النقاط التالية لتحديد المشغل المناسب:

مصدر الطاقة: أحد أهم العوامل في اختيار مشغل الصمام الصحيح هو مصدر الطاقة المتاح. بالنسبة لموقع صناعي مزود بمصدر هواء مضغوط غير منقطع، فإن الخيار المناسب للاختيار هو مشغل هوائي. ومع ذلك، إذا لم يكن هناك هواء مضغوط متاح، يمكنك اختيار النوع الكهربائي أو الهيدروليكي.

الحركة المطلوبة: هناك اعتبار آخر مهم عند اختيار المشغل وهو الحركة المطلوبة لتطبيقك. حدد نطاق الحركة الذي تحتاجه لمعداتك - خطيًا أو دوارًا أو مزيجًا من الاثنين - واختر المشغل المناسب للصمام.

الدقة: تتطلب بعض الصناعات مستوى أعلى من الدقة والتكرار من غيرها. تُعد المحركات الهوائية خيارًا ممتازًا لحركات محددة.

السلامة - متطلبات تصنيف NEMA: يجب أن تكون السلامة عاملاً حاسماً آخر عند اختيار مشغل الصمام. من المهم معرفة نوع البيئة التي سيتم استخدام المشغل فيها. يتعين عليك أخذ متطلبات تصنيف NEMA في الاعتبار واتباع إرشادات NEMA لتحسين السلامة.

تفسيرات تصنيفات الضميمة NEMA

تصنيفات NEMA الأكثر شيوعًا هي NEMA 4 و4x و7.

حاويات NEMA 4 مخصصة للاستخدام الداخلي أو الخارجي وتوفر درجة من الحماية للموظفين ضد التلامس العرضي، وهي مقاومة للماء - حماية ضد تساقط الأوساخ والمطر والصقيع والثلج والغبار الذي تحمله الرياح والمياه المتناثرة والمياه الموجهة بالخرطوم - والتكوين الخارجي للجليد.

حاويات NEMA 4X هي نفس حاويات NEMA 4، ولكنها توفر مستوى إضافيًا من الحماية ضد التآكل.

يمكن استخدام حاويات NEMA 7 في المناطق ذات الظروف الخطرة المحددة ويمكنها تحمل الضغوط الناتجة عن الانفجار الداخلي للغازات وتلبية مواصفات اختبار تصميم الانفجار والهيدروستاتيكية ودرجة الحرارة.

على سبيل المثال، تشغيل مشغل كهربائي بالقرب من مصدر المياه، دون أغلفة واقية وغيرها من تدابير السلامة، قد يكون خطيرا.

صيانة المشغل

تتعرض الصمامات المشغلة، مثل معدات المصانع الصناعية الأخرى، لبيئات خطرة، وللتآكل. يجب أن تخضع جميع مشغلات الصمامات للصيانة الوقائية من أجل:

زيادة عمر مشغلات الصمامات.

زيادة موثوقية المحرك.

التعرف على أي مشاكل قبل حدوثها وتؤثر على العملية.

تقليل تكاليف الصيانة.

منع عمليات الإغلاق الكبرى ووقت التوقف عن العمل.

يجب مراعاة النقاط التالية عند صيانة المشغل:

قم بفحص مشغلاتك خارجيًا بانتظام للتأكد من عدم وجود تآكل أو تآكل.

تحقق من وجود تسربات ومستويات السوائل الهيدروليكية. إذا وجدت أجزاء مفككة أو تالفة في المشغل الخاص بك، فاستبدلها.

التحقق من الأداء من خلال تحليل الرسوم البيانية الآلية وحساب المخرجات.

تستخدم المحركات على نطاق واسع في العديد من التطبيقات الصناعية وغيرها. يجب إجراء تحليل دقيق للمتطلبات قبل اختيار الملاءمة المناسبة لغرض تطبيق المحرك.