اختيار المحرك الكهربائي عند تحويل نظام السير والبكرة إلى الدفع بالوصلة

يُعاد النظر في نظام السير والبكرة في كثير من الآلات التي تعمل منذ سنوات طويلة بسبب عبء الصيانة: فالسير يتمدد ويحتاج إلى شد، ومجاري البكرات تتآكل، وغبار السيور يلوث البيئة. ويخطر في البال كحل توصيل المحرك مباشرة بعمود الآلة بوصلة. وهذا الانتقال ممكن، لكن إذا أُجري دون تغيير المحرك فإنه ينتهي غالباً بسرعة خاطئة. وفي هذا المقال نشرح بأي ترتيب يجب أن تتناولوا سرعة المحرك والهيكل وارتفاع العمود والمحاذاة عند الانتقال من الدفع بالسير إلى الدفع بالوصلة.

ماذا يحدث للسرعة عند زوال نسبة البكرة؟

في الدفع بالسير تُحسب سرعة دوران الآلة بضرب سرعة المحرك في نسبة أقطار البكرات. فإذا كانت في جهة المحرك بكرة صغيرة وفي جهة الآلة بكرة كبيرة تدور الآلة أبطأ من المحرك؛ وفي الحالة المعاكسة تدور أسرع. وفي جزء كبير من أنظمة السيور تكون هذه النسبة قد اختيرت تحديداً لسد الفرق بين سرعات المحركات القياسية والسرعة التي تتطلبها الآلة.

أما الوصلة فلا تغيّر السرعة. إذ يدور عمود المحرك وعمود الآلة بالسرعة نفسها تماماً. ولذلك فإن السؤال الأول عند الانتقال من السير إلى الوصلة هو: هل السرعة التي يدور بها عمود الآلة اليوم قريبة من السرعة الاسمية لمحرك قياسي؟

• إذا كانت البكرتان بالقطر نفسه (النسبة 1:1): فالآلة تدور أصلاً بسرعة المحرك. ويمكن الانتقال إلى ترتيب الوصلة مع الحفاظ على عدد أقطاب المحرك الحالي؛ والعمل الأساسي هو التموضع الميكانيكي والمحاذاة.
• إذا كانت النسبة مختلفة عن 1:1 بشكل ملحوظ: فإن التوصيل بالوصلة مع المحرك نفسه يغيّر سرعة الآلة. وإذا كانت سرعة الآلة تقابل عدد أقطاب مختلفاً (مثل 1000 بدلاً من 1500 دورة/دقيقة) فيتغير المحرك؛ وإذا لم تطابق أي سرعة قياسية فيُدرس مخفض سرعة أو محول تردد.

كيف تجدون سرعة الآلة؟

الطريقة الأوثق هي قياس سرعة عمود الآلة أثناء التشغيل بمقياس سرعة الدوران. وإذا تعذر القياس تحصلون على قيمة تقريبية بضرب السرعة الاسمية على لوحة بيانات المحرك في قطر بكرة المحرك وقسمتها على قطر بكرة الآلة. وإذا استُخدم القطر الفعال داخل المجرى كقطر للبكرة تكون النتيجة أدق؛ أما القطر الخارجي فقد يضلل قليلاً. وخذوا في الحسبان أيضاً أن انزلاق السير يخفض السرعة بعض الشيء.

إذا تغيرت السرعة يتغير الهيكل والعزم أيضاً

المحرك الأبطأ عند القدرة نفسها ينقل عزماً أعلى إلى العمود، وهذا يتطلب عادةً هيكلاً أكبر. ويُظهر ذلك طرازان بقدرة 7.5 kW من قائمة HEM Motor:

في آلة خُفضت سرعتها بالسير من محرك 1460 دورة/دقيقة إلى نحو 970 دورة/دقيقة، يكون العزم الواصل إلى عمود الآلة في ترتيب السير قد ازداد أيضاً بقدر نسبة البكرة. وعند الانتقال إلى الوصلة يجب أن يوفر المحرك نفسه زيادة العزم هذه؛ ولذلك فإن العزم الاسمي الأعلى للمحرك سداسي الأقطاب ضرورة. ولأن الهيكل يكبر من 132M إلى 160M تتغير القاعدة أيضاً. ولعلاقة الهيكل والقدرة يمكنكم مراجعة جدول هيكل IEC–القدرة، ولقيم العزم جدول العزم.

لا تبنوا اختيار القدرة على لوحة بيانات المحرك القديم وحدها. ففي ترتيب السير يوجد فقد في السير؛ ولا يوجد في ترتيب الوصلة. لكن هذا الفرق يبقى صغيراً غالباً؛ والعامل الحاسم فعلاً هو حمل الآلة وظروف الإقلاع ومدة التشغيل.

التموضع الميكانيكي: القاعدة وارتفاع العمود وطرف العمود

في ترتيب السير يوضع المحرك عادةً بجانب الآلة أو تحتها، على قضبان شد أو قاعدة مفصلية. أما في ترتيب الوصلة فيجب أن يأتي عمود المحرك على المحور نفسه لعمود الآلة. وهذا يغيّر التموضع من الأساس:

• ارتفاع العمود: الرقم في رمز هيكل IEC يعبّر عن ارتفاع عمود المحرك من قاعدة الأرجل. وإذا كان ارتفاع عمود الآلة مختلفاً فيلزم تحت المحرك قاعدة مشغولة بدقة أو رقائق تسوية.
• صلابة القاعدة: قضيب الشد لا يوفر أرضية ثابتة بما يكفي في ترتيب الوصلة. وجمع المحرك والآلة على هيكل قاعدة مشترك وصلب يسهّل الحفاظ على المحاذاة.
• طرف العمود وجلبة الوصلة: يجب أن يناسب قطر ثقب جلبة الوصلة ومجرى خابورها عمود المحرك. وتحققوا مما إذا كان طول العمود الكافي للبكرة مناسباً أيضاً لجلبة الوصلة.
• شكل التركيب: أكثر الترتيبات شيوعاً في الدفع بالوصلة هو المحرك على الأرجل B3. وإذا كان المحرك سيُوصل بالآلة عبر شفة وسيطة فيُناقش خيار الشفة. وتُقدَّم أشكال التركيب بحسب الهيكل ويُتأكد من مقاس الشفة عند الطلب.

قطر العمود وطوله وارتفاعه والمسافة بين ثقوب الأرجل موجودة بحسب الهيكل في الكتالوج الفني وكتالوج المنتجات وفي الرسومات الفنية ثنائية الأبعاد. صمّموا القاعدة وفق هذه الرسومات.

المحاذاة: العمل الأساسي في الدفع بالوصلة

السير يتسامح إلى حد ما مع أخطاء المحاذاة الصغيرة. أما الوصلة فلأنها تقفل عمودي المحرك والآلة ببعضهما فإنها تنقل الخطأ مباشرة إلى المحامل. والوصلات المرنة تستوعب قدراً من الانحراف، لكن هذا التسامح ليس مبرراً لعدم إجراء المحاذاة.

• الانحراف المتوازي: العمودان متوازيان لكن محوريهما منزاحان إلى الأعلى والأسفل أو إلى اليمين واليسار. ويُصحح عادةً برقائق التسوية وبراغي الدفع الجانبي.
• الانحراف الزاوي: محورا العمودين بزاوية أحدهما على الآخر. ويُعرف من عدم تساوي الفجوة بين وجهي الوصلة على المحيط.
• الرجل الرخوة: إذا كانت إحدى أرجل المحرك لا تستند تماماً على الأرض فإن الهيكل ينثني عند شد البرغي وتختل المحاذاة. وقبل المحاذاة تُفحص كل رجل على حدة.
• فجوة الوصلة: تُحفظ المسافة بين الوجهين التي يحددها مصنّع الوصلة؛ ويجب ألا تضغط الحركة المحورية للمحرك على الوصلة.

تتم المحاذاة في التطبيقات البسيطة بالمسطرة ومقياس الفجوات، وفي الأعمال الدقيقة بساعة القياس أو بجهاز المحاذاة بالليزر. وتُعتمد القيم التي يسمح بها مصنّع الوصلة. ومن الممارسات الجيدة إعادة فحص المحاذاة بعد التشغيل الأول، عندما يبلغ المحرك والآلة حرارة التشغيل. ولخطوات إعطاء الطاقة الأولى يمكنكم مراجعة مقالنا عن التشغيل الأولي.

مثال: تحويل خلاط بالسير إلى ترتيب الوصلة (افتراضي)

التسلسل التالي مثال افتراضي مصاغ للشرح؛ وليس تطبيقاً حقيقياً لعميل. لنفترض أن خلاطاً يعمل عبر السير والبكرة بمحرك 7.5 kW و1460 دورة/دقيقة. وسرعة عمود الآلة المقيسة نحو 970 دورة/دقيقة.

• احسبوا النسبة: 1460 / 970 ≈ 1.5. ففي ترتيب الوصلة كان المحرك رباعي الأقطاب نفسه سيسرّع الآلة نحو 1.5 مرة.
• حددوا عدد الأقطاب: السرعة المستهدفة قريبة من السرعة الاسمية للمحرك سداسي الأقطاب. وفي قائمة HEM Motor لقدرة 7.5 kW يكون الطراز 160M-6 حديد الزهر بسرعة اسمية 970 دورة/دقيقة.
• أعيدوا تقييم الحمل: يُفحص ما إذا كانت القدرة ستبقى 7.5 kW مع حمل الخلاط وكثافة المنتج وظروف الإقلاع. وفي هذا المثال افتُرض أن القدرة لا تتغير.
• أعيدوا تصميم القاعدة: لأن الهيكل 160M فإن ارتفاع العمود وثقوب الأرجل تختلف عن المحرك القديم 132M. ويُجهَّز هيكل القاعدة المشترك من الرسم الفني وفق ارتفاع عمود الآلة.
• حاذوا وافحصوا: تُزال الرجل الرخوة، ويُخفض الانحراف المتوازي والزاوي إلى قيم الوصلة، وبعد التشغيل الأول يُجرى فحص المحاذاة على الساخن.

طرازات نموذجية أخرى بقدرة مماثلة

• 160M-4 حديد الزهر: 11 kW (15 HP)، رباعي الأقطاب، 1465 دورة/دقيقة، IEC 160M، 400/690 V (Δ/Y)، 50 Hz، IP55، عزل من الفئة F.
• 160L-6 حديد الزهر: 11 kW (15 HP)، سداسي الأقطاب، 970 دورة/دقيقة، IEC 160L، 400/690 V (Δ/Y)، 50 Hz، IP55، عزل من الفئة F.

عند 11 kW يكون الطرازان رباعي وسداسي الأقطاب كلاهما بارتفاع عمود 160، لكن 160M و160L يختلفان من حيث المسافة بين الأرجل وطول الهيكل. والأسعار الحالية موجودة في صفحات المنتجات.

المعلومات الواجب إرسالها إلينا عند الانتقال إلى الدفع بالوصلة

• صورة لوحة بيانات المحرك الحالي (القدرة، السرعة، الهيكل، الجهد)
• أقطار بكرتي المحرك والآلة أو سرعة عمود الآلة المقيسة
• نوع الآلة وطابع الحمل وظروف الإقلاع ومدة التشغيل اليومية
• ارتفاع عمود الآلة وقطره ونوع الوصلة المستخدمة
• شكل التركيب (B3 أو بالشفة أو B35) وحالة القاعدة
• جهد الشبكة وطريقة بدء التشغيل

اطلعوا على الطرازات المناسبة والأسعار الحالية في صفحة شراء المحركات الكهربائية. وإذا كتبتم إلينا مع معلومات البكرات ولوحة بيانات المحرك من صفحة إرسال لوحة البيانات أو من صفحة التواصل فلنحدد معاً السرعة والطراز المناسبين لترتيب الوصلة.