كيف يؤثر تقلب الجهد على أداء الصمامات الكهربائية؟
ترك رسالة
تقوم الصمامات الكهربائية بتحويل الطاقة الكهربائية إلى طاقة ميكانيكية لدفع حركة قلب الصمام لتنظيم أو قطع السائل. تعتمد عملية تحويل الطاقة هذه بشكل كبير على جهد إمداد مستقر وداخل المواصفات. ومع ذلك ، في البيئات الصناعية الحقيقية ، لا يكون جهد العرض دائمًا ثابتًا. قد تسبب عوامل مثل تقلبات تحميل شبكة الطاقة ، وخسائر الخط ، وبدء ووقف المعدات الكبيرة تغييرات في جهد العرض. سيكون لهذا تقلب الجهد ، سواء كان أعلى أو أقل من القيمة المقدرة ، تأثير كبير على أداء الصمام الكهربائي. يعد فهم هذه التأثيرات وأخذ التدابير المقابلة متطلبات ضرورية لضمان التشغيل المستقر على المدى الطويل للصمامات الكهربائية.
عندما يواجه الصمام الكهربائي جهد إمداد أقل من الحد الأدنى من نطاقه المقنن ، فإن التأثير الأكثر مباشرة هو أن ناتج عزم الدوران بواسطة محرك القيادة سينخفض بشكل كبير. عادة ما يكون عزم الدوران المخرج للمحرك يتناسب مع مربع الجهد ، وبالتالي فإن انخفاضًا بسيطًا في الجهد قد يؤدي إلى انخفاض كبير في عزم الدوران. يعني توهين عزم الدوران أن قدرة المحرك على التغلب على مقاومة تشغيل الصمام (بما في ذلك الضغط المتوسط ، والاحتكاك في التعبئة ، وقوة إغلاق مقعد الصمام ، وما إلى ذلك) ضعيفة إلى حد كبير.
تشمل المظاهر المحددة: عملية فتح الصمام أو الإغلاق بطيئة بشكل غير طبيعي ولا يمكن الوصول إلى وقت السفر المصمم ؛ في لحظة البداية عندما يحتاج إلى التغلب على قوة احتكاك ثابتة كبيرة أو اختلاف في الضغط ، قد لا يكون المحرك قادرًا على البدء ويكون في حالة "عالقة" ؛ أو قد يكون الصمام راكدًا بسبب زيادة المقاومة في الوسط ولا يمكن فتحه بالكامل أو إغلاقه بالكامل ، مما يؤدي إلى انقطاع العملية أو التسرب الداخلي ، مما يؤثر على جودة المنتج أو التسبب في فقدان المواد. الأمر الأكثر خطورة هو أنه عندما يحاول المحرك إخراج عزم الدوران في الجهد المنخفض ، إذا كان الحمل ثقيلًا جدًا وتناقص السرعة أو حتى الركود ، فإن تيار الجزء الثابت سيزداد بشكل حاد (بالقرب من تيار الدوران المقفل) ، مما يتجاوز بكثير تيار التشغيل المقدر. سيؤدي ذلك إلى ارتفاع درجة حرارة اللف بشكل حاد في فترة زمنية قصيرة ، مما يمكن أن يحرق بسهولة عزل المحرك ويسبب أضرارًا دائمة.
خطر الجهد المفرط
على عكس الجهد المنخفض ، عندما يتجاوز جهد الإمداد الحد الأعلى لجهد التشغيل المقنن للصمام الكهربائي ، فإنه سيؤدي أيضًا إلى سلسلة من المشكلات. سيجبر الجهد المفرط على المحرك على العمل في حالة مشبعة أو قريبة من الحالة المشبعة للدائرة المغناطيسية ، مما يسبب خسائر التباطؤ وخسائر تيار الدوامة في قلب الحديد بشكل كبير. سيؤدي ذلك إلى أن يكون توليد الحرارة الإجمالي للمحرك أعلى بكثير من المعتاد. هذا النوع من ارتفاع درجة الحرارة المستمر هو "القاتل المزمن" للصمامات الكهربائية. سوف يسرع الشيخوخة الحرارية لمادة عزل متعرج المحرك ، مما يجعلها هشة ومتصدعًا ، وستنخفض قوة العزل بشكل كبير. بمجرد أن تصبح قوة العزل أقل من جهد العمل أو ذروة الجهد الزائد العابر ، ستحدث ماسورة قصيرة بين المرحلة أو الطور أو الأرضية ، مما يؤدي إلى حرق المحرك.
في الوقت نفسه ، ستشكل الجهد الزائد تحديات شديدة لوحدة التحكم الإلكترونية داخل الصمام الكهربائي. تخضع أجهزة أشباه الموصلات مثل وحدات الطاقة ورقائق السائق وواجهات المستشعرات للإجهاد الكهربائي المفرط ، مما قد يؤدي إلى فشل سابق لأوانه ، أو انجراف المعلمة ، أو حتى الانهيار الفوري. بالإضافة إلى ذلك ، على الرغم من أن الجهد الزائد قد يسمح للمحرك بإخراج عزم دوران أكبر على المدى القصير ، إلا أنه سيؤدي إلى حمولة التأثير المفرطة والإجهاد إلى علبة التروس الختامية ، وتسريع التآكل ، والتعب ، وحتى كسر التروس والمحامل ، ويقصر بشكل كبير حياة آلية الإرسال.
عادة ما يتم تجهيز الصمامات الكهربائية الحديثة ، وخاصة تنظيم الصمامات الكهربائية ، بأنظمة تحكم إلكترونية معقدة لاستلام إشارات التحكم ، ومراقبة مواقع الصمام ، وتحقيق تحديد المواقع وتشخيص الأعطال وغيرها من الوظائف. هذه الدوائر التحكم لها متطلبات عالية على استقرار جهد العرض. سوف تتداخل تقلبات الجهد الشديد أو الانحرافات المستمرة عن المعدل الطبيعي مباشرة مع عمل المعالج الدقيق ، ودائرة اكتساب الإشارة وواجهة الاتصال داخل وحدة التحكم. على سبيل المثال ، قد يتسبب عدم استقرار الجهد في قراءات المستشعر للقفز أو عدم الدقة ، مما يؤدي إلى تشويه إشارات ملاحظات موضع الصمام ؛ قد يؤثر على التشغيل الطبيعي لخوارزمية التحكم ، مما يسبب انحرافات أو تذبذبات في وضع الصمام ؛ قد يتداخل أيضًا مع التواصل مع أنظمة التحكم في المستوى العلوي (مثل PLC ، DCS) ، مما يسبب أخطاء نقل البيانات أو انقطاعها. هذا الانخفاض في دقة التحكم أمر غير مقبول للعمليات الصناعية التي تتطلب تدفقًا دقيقًا أو التحكم في الضغط ، وقد يؤدي إلى جودة منتج غير مستقرة وحتى حوادث السلامة.
استراتيجيات المواجهة
من أجل تقليل أو القضاء على الآثار الضارة لتغيير الجهد على أداء الصمامات الكهربائية ، يمكن اعتماد سلسلة من التدابير المضادة. في مرحلة الاختيار الأولية للمشروع ، ينبغي تقييم جودة شبكة الطاقة في الموقع بعناية ، وينبغي تحديد مشغل كهربائي مع نطاق قابلية للتكيف واسعة الجهد وخصائص حماية كهربائية جيدة (مثل الجهد المدمج في الجهد المدمج ، والإفراط في التسلل ، وحماية تسلسل الطور).
في تصميم نظام تزويد الطاقة ، يجب إعداد خط مستقل لتوفير الطاقة مع قطر سلك كافٍ للصمام الكهربائي لتجنب مشاركة الدائرة بأحمال تأثير كبيرة (مثل المحركات الكبيرة وآلات اللحام) لتقليل انخفاض الجهد الخطي والتداخل. بالنسبة للمواقف التي تكون فيها جودة شبكة الطاقة سيئة أو أن تكون هناك متطلبات صارمة للاستقرار ، يجب استثمار معدات تكييف الطاقة بشكل حاسم ، مثل تثبيت مثبتات الجهد الإلكترونية للاستجابة السريعة ، أو إمدادات طاقة UPS من الدرجة الصناعية مع وظائف الترشيح وتثبيت الجهد ، أو باستخدام محولات العزلة ومرشحات عزل ضوضاء المواقع.
في الوقت نفسه ، يتم تعزيز التشغيل والصيانة ، ويستخدم محللون جودة الطاقة بانتظام للكشف عن الجهد والتوافقيات وغيرها من المعلمات لنقطة إمدادات طاقة الصمام ، وذلك لاكتشاف المخاطر الخفية على الفور وتحقيق الصيانة التنبؤية.
