المحرك الكهربائي للطاحونة الكروية: الإقلاع تحت الحمل وتوافق الدفع

عند اختيار محرك الطاحونة الكروية لا تكمن الصعوبة الحقيقية في التشغيل بل في الإقلاع: فحمولة الكرات والمادة داخل الأسطوانة الدوارة تشكّل كتلة كبيرة غير متوازنة يجب على المحرك رفعها في اللحظة الأولى. ويجب أن يستطيع المحرك تحمّل هذا الحمل طوال مدة الإقلاع، وأن يُوصل بشكل صحيح بترتيب التروس أو السير الذي يدير الأسطوانة، وأن تُختار طريقة الإقلاع مناسبة للإقلاع تحت الحمل. تركز هذه المقالة على دفع الطواحين الكروية الصغيرة والمتوسطة الحجم الموجودة في منشآت الإسمنت والتعدين والسيراميك والجير.

كيف يتكون الحمل في الطاحونة الكروية؟

الطاحونة الكروية أسطوانة أفقية بداخلها كرات فولاذية والمادة المراد طحنها. وعندما تدور الأسطوانة ترتفع الكرات مع جدار الأسطوانة حتى ارتفاع معين، ثم تطحن المادة بالتدحرج والسقوط. والعمل الأساسي للمحرك هو إبقاء كتلة الكرات والمادة هذه مرفوعة إلى جانب واحد باستمرار. وكلما كانت الطاحونة أكثر امتلاءً والأسطوانة أكبر كان العزم اللازم أعلى.

طبيعة هذا الحمل ثابتة: فبمجرد أن تبلغ الطاحونة سرعتها لا تتذبذب الحاجة إلى القدرة كثيرًا. لكن في لحظة الإقلاع يحرّك المحرك الكتلة الساكنة من مكانها ويجبرها على الارتفاع مع الأسطوانة. لذلك فإن عزم الإقلاع ومدة الإقلاع في محرك الطاحونة بأهمية القدرة الاسمية.

سرعة الأسطوانة حاسمة أيضًا. فتأثير الطحن للكرات يعتمد على دوران الأسطوانة بنسبة معينة دون السرعة الحرجة. ويحدد صانع الطاحونة هذه السرعة؛ ويُختار المحرك مع نسبة الدفع التي تبلغ هذه السرعة.

ترتيبات الدفع: الترس المحيطي والسير والدفع المركزي

تُستخدم ترتيبات دفع مختلفة حسب حجم الطاحونة. وتعتمد كيفية اختيار المحرك على هذا الترتيب:

• الترس المحيطي والترس الصغير: يُركَّب على المحيط الخارجي للأسطوانة طوق تروس كبير. ويدير المحرك الترس الصغير عبر مخفض سرعة وقارنة؛ ويدير الترس الصغير بدوره الترس المحيطي. وهو شائع في الطواحين المتوسطة والكبيرة.
• الطواحين الصغيرة المدفوعة بالسير: في طواحين المختبرات والإنتاج الصغير قد يدير المحرك الأسطوانة أو عمودًا وسيطًا بالسير.
• الدفع المركزي (الطرفي): يُوصَل المحرك ومخفض السرعة بمحور الأسطوانة من أحد طرفيها.
• الطواحين ذات البكرات (الدحاريج): في طواحين السيراميك والطلاء الصغيرة تدور الأسطوانة فوق بكرتي دفع؛ وينقل المحرك الذي يدير البكرتين الحمل بالاحتكاك.

في ترتيب الترس المحيطي تخفض نسبة مخفض السرعة بين المحرك والترس الصغير سرعة المحرك إلى سرعة الأسطوانة. وفي هذا الترتيب تكون وصلة الدخول لمخفض السرعة ومحاذاة القارنة وموضع المحرك بالنسبة لمخفض السرعة من أهم الأمور التي تُفحص عند اختيار المحرك البديل.

الإقلاع تحت الحمل: لماذا هو حرج؟

تقلع الطاحونة الكروية دائمًا وهي ممتلئة؛ إذ تبقى الكرات في الداخل. وهذا يعني أن المحرك يتسارع ضد مقاومة ابتدائية عالية. ويبقى التيار مرتفعًا أثناء الإقلاع وتتراكم الحرارة في الملفات. وكلما طالت مدة الإقلاع ازدادت هذه الحرارة.

مشكلة الشحنة المتجمدة

إذا توقفت الطاحونة طويلًا، ولا سيما في الطحن الرطب، فقد تتكدس المادة والكرات في قاع الأسطوانة وتصبح كتلة واحدة. وعند الإقلاع ترتفع هذه الكتلة مع الأسطوانة، ثم تنفصل فجأة عند نقطة معينة وتسقط. ويُحدث هذا السقوط صدمة كبيرة على الأسطوانة والبطانات والتروس والمحامل. وللحد من هذا الخطر في الطواحين الكبيرة يُستخدم نظام دفع للتدوير البطيء (inching) منفصل عن الدفع الرئيسي؛ فتُدار الطاحونة أولًا ببطء بهذا الترتيب لتفكيك الشحنة.

يتكون نظام دفع inching عادةً من محرك صغير منفصل ومخفض سرعة وقابض أو وصلة قفل. ويُقيَّم هذا المحرك الصغير أيضًا بشكل منفصل وفق لوحة بياناته؛ وفي بعض الترتيبات يُستخدم محرك مزود بفرامل، وهذا خارج نطاق السلسلة القياسية.

طريقة الإقلاع

• الإقلاع المباشر: يوفر أعلى عزم إقلاع، لكنه يطبّق صدمة عالية على الشبكة والأجزاء الميكانيكية. ويُشاهد في الطواحين الصغيرة وحيث تسمح الشبكة.
• النجمة-المثلث: يخفض عزم الإقلاع؛ وقد لا يكفي لإقلاع الطاحونة الممتلئة ولا يُفضَّل عادةً.
• المُشغّل الناعم: يقلل التيار والصدمة؛ لكن لأن العزم ينخفض أيضًا عند الجهد المنخفض، يجب ضبطه بعناية في الطاحونة الممتلئة.
• عاكس التردد: يمكنه توفير عزم إقلاع عالٍ بتيار منخفض، ويتيح أيضًا ضبط سرعة الأسطوانة.

في الطواحين الكبيرة استُخدمت تاريخيًا محركات ذات حلقات انزلاق (دوّار ملفوف) ومقاومات إقلاع. وهذا النوع من المحركات يختلف عن المحرك غير المتزامن القياسي؛ وإذا كانت الطاحونة الحالية بهذا الترتيب فإن هذه المهمة تتطلب محركًا خاصًا وقد تقع خارج نطاق السلسلة القياسية في كتالوج HEM Motor لعام 2026. استشيرونا مع معلومات لوحة البيانات واللوحة الكهربائية.

المشغّل والتبريد والحماية

إذا كانت الطاحونة تُشغَّل بمشغّل فالعبارة العامة التالية سارية: سلاسلنا ثلاثية الطور مناسبة للتحكم في السرعة بعاكس التردد؛ وفي التشغيل الطويل بعزم كامل وسرعة منخفضة قد تلزم مروحة خارجية، وإذا كان الكابل بين المشغّل والمحرك طويلًا فيُنظر في مرشح dv/dt أو مرشح جيبي؛ ويُبلَّغ عن هذه الظروف عند الطلب. وفي حمل يتطلب عزمًا عاليًا ثابتًا كالطاحونة، إذا كانت السرعة ستُخفض كثيرًا دون القيمة الاسمية فيجب ذكر ذلك بشكل خاص. والإطار العام للموضوع موجود في سؤال الاستخدام مع الإنفرتر.

في جانب الحماية يجب اختيار ضبط المرحّل الحراري بحيث يتحمل مدة الإقلاع الطويلة. ويمكن طلب مستشعرات الحرارة PTC أو PT100 المركبة في الملفات كخيار عند الطلب؛ فهذه المستشعرات تراقب مباشرة السخونة التي قد تفوت الحماية المعتمدة على التيار. وتُشرح تفاصيل عناصر الحماية في مقالتنا عن اختيار المرحّل الحراري والمنصهر.

الغبار كثيف في منشآت الطواحين؛ ويجب تنظيف شبكة غطاء مروحة المحرك وزعانف الهيكل بانتظام. وإذا كانت حرارة المحيط مرتفعة فتُذكر عند الطلب.

توافق الدفع في المحرك البديل

عند تغيير محرك الطاحونة تُفحص الأمور التالية معًا:

لمقارنة الأبعاد يمكنكم الاطلاع على الرسومات الفنية ثنائية الأبعاد حسب الهيكل. ويمكنكم الاطلاع على الطرازات المناسبة لدفع الطواحين مع أسعارها من صفحة شراء محرك كهربائي.

أمثلة على الطرازات للطواحين الكروية

يحدد الصانع قدرة محرك الطاحونة وفق قطر الأسطوانة وطولها ونسبة الشحنة وسرعة الأسطوانة. وتؤخذ القيمة الدقيقة من لوحة بيانات الطاحونة أو المحرك الحالي. والطرازات أدناه بهيكل من حديد الزهر مقدَّمة كأمثلة؛ وجميعها 400/690 V (Δ/Y) و50 Hz وIP55 وعزل من الفئة F:

• 250M-4: 55 kW، 4 أقطاب، سرعة اسمية 1485 دورة/دقيقة، IEC 250M، 97.6 A عند 400 V، عزم اسمي 353.7 Nm.
• 280S-4: 75 kW، 4 أقطاب، سرعة اسمية 1486 دورة/دقيقة، IEC 280S، 129 A عند 400 V، عزم اسمي 482 Nm، SF 1.15.
• 315M-6: 90 kW، 6 أقطاب، سرعة اسمية 988 دورة/دقيقة، IEC 315M، 161 A عند 400 V، عزم اسمي 869.9 Nm، SF 1.15.

عند القدرة نفسها يعطي المحرك سداسي الأقطاب عزمًا اسميًا أعلى بسرعة أقل مقارنة برباعي الأقطاب؛ لكن يجب أن تكون نسبة مخفض السرعة مختارة وفق ذلك. وإذا كان الترتيب الحالي رباعي الأقطاب فإن الانتقال إلى محرك سداسي الأقطاب يغيّر سرعة الأسطوانة. وفي الطرازات بقدرة 75 kW فما فوق يبلغ معامل الخدمة 1.15؛ وهو هامش أمان ولا يُستخدم لاختيار محرك أصغر. والمعلومات الأخرى المتعلقة بمنشآت التعدين والطحن موجودة في صفحة المحرك الكهربائي لقطاع التعدين. والأسعار محدّثة في صفحات المنتجات.

الخلاصة ومعلومات عرض السعر

المحرك الصحيح في الطاحونة الكروية هو الذي يجلس في ترتيب الدفع بعدد الأقطاب والهيكل نفسيهما، ويُشغَّل بطريقة إقلاع مناسبة للإقلاع وهي ممتلئة، ويُحمى وفق الإقلاع الطويل. وإذا وُجد محرك بحلقات انزلاق أو ترتيب inching خاص فتُقيَّم هذه الحالة بشكل منفصل. ولإعداد عرض السعر أرسلوا ما يلي:

• صور لوحتي بيانات المحرك الحالي ومخفض السرعة
• ترتيب الدفع: ترس محيطي وترس صغير، أو سير، أو دفع مركزي، أو بكرات
• طريقة الإقلاع، ونظام دفع inching إن وُجد، ومعلومات اللوحة
• نوع الطاحونة (طحن جاف/رطب) والظروف البيئية

يمكنكم إيجاد الطرازات المناسبة لدفع الطاحونة وأسعارها الحالية في قسم البيع عبر الإنترنت لدينا. شاركوا صورة لوحة بيانات محرك طاحونتكم وسرعته ومعلومات التركيب عبر صفحة إرسال لوحة البيانات؛ لنُعدّ عرض سعركم بالطراز المناسب.

الأسئلة الشائعة

لماذا تقلع الطاحونة الكروية دائمًا تحت الحمل؟

تبقى الكرات والمادة داخل الأسطوانة؛ وعلى المحرك في كل إقلاع أن يحرّك هذه الكتلة من مكانها ويرفعها مع الأسطوانة. لذلك فإن عزم الإقلاع ومدته حاسمان.

هل الإقلاع بالنجمة-المثلث مناسب للطاحونة؟

عادةً لا. فلأن عزم الإقلاع ينخفض بشكل ملحوظ في وضع النجمة قد لا تقلع الطاحونة الممتلئة؛ وتُفضَّل الطرق التي توفر عزمًا متحكمًا به.

هل يمكن تركيب محرك قياسي مكان محرك بحلقات انزلاق؟

ليس مباشرة. فدون إعادة تصميم نظام الإقلاع واللوحة لا يحل المحرك غير المتزامن القياسي محل المحرك ذي حلقات الانزلاق؛ استشيرونا مع معلومات لوحة البيانات واللوحة الكهربائية.

ماذا يجب فعله بعد إيقاف الطاحونة لفترة طويلة؟

قد تكون الشحنة متكدسة. فإن وُجد نظام دفع inching يجب تدوير الأسطوانة ببطء لتفكيك الشحنة، ولا يُشغَّل المحرك الرئيسي إلا بعد ذلك.