اختيار المحرك الكهربائي لنافخ التهوية في محطات معالجة المياه

في محطات المعالجة البيولوجية يُعد نافخ الهواء (البلوَر) الذي يضخ الهواء إلى حوض التهوية قلب المحطة. فإذا حُرمت البكتيريا من الأكسجين تختل عملية المعالجة؛ ولهذا يعمل محرك النافخ دون توقف لأسابيع بل لأشهر. والنقاط التي يجب مراعاتها عند اختيار المحرك أو استبدال محرك معطل تختلف قليلًا عن محرك آلة عادية: إذ يُقيَّم معًا نوع الحمل والتشغيل المستمر والبيئة الخارجية وظروف الكابينة العازلة للصوت. في هذا المقال نتناول خطوة بخطوة اختيار المحرك القياسي ثلاثي الطور في نافخات Roots والنافخات ذات الفصوص الدوارة ونافخات القناة الجانبية.

توصيل المحرك حسب نوع النافخ

يمكن تقسيم النافخات المستخدمة في محطات المعالجة من منظور المحرك إلى ثلاث مجموعات:

• نافخات Roots (ثنائية الفصوص) والنافخات ذات الفصوص الدوارة (ثلاثية الفصوص): هي آلات إزاحة موجبة. ويقف المحرك عادة بالأرجل على قاعدة مشتركة وينقل القدرة إلى النافخ بالسير والبكرة. وفي بعض الوحدات المجمّعة يُستخدم أيضًا الدفع المباشر بالقارنة. وفي الحالتين يكون المحرك ثلاثي الطور بهيكل IEC قياسي جزءًا طبيعيًا من التطبيق.
• نافخات القناة الجانبية: غالبًا ما يُصنع المحرك والنافخ كوحدة واحدة؛ فالمروحة مركبة مباشرة على عمود المحرك وقد يكون الهيكل خاصًا بالنافخ. وفي هذا النوع لا يمكن استبدال المحرك بطراز قياسي إلا إذا كان المحرك الحالي محركًا قياسيًا بشفة IEC. وفي المحركات ذات العمود الخاص أو الهيكل الخاص يجب السؤال عن الحاجة إلى محرك خاص مع لوحة البيانات والمعلومات الفنية.
• نافخات الطرد المركزي (التوربينية): عالية السرعة، وتأتي غالبًا بأنظمة دفع خاصة بمصنّعها؛ وهي خارج نطاق هذا المقال.

نوع الحمل: النافخ آلة ذات عزم ثابت

لا تتصرف نافخات Roots وذات الفصوص كالمراوح. ففي المروحة تنخفض القدرة المسحوبة بسرعة كلما انخفضت السرعة؛ أما في نافخ الإزاحة الموجبة فما دام الضغط المقابل ثابتًا يبقى العزم الواقع على العمود ثابتًا تقريبًا. وتعتمد الحاجة إلى القدرة أساسًا على أمرين: سرعة النافخ (أي كمية الهواء المضخوخ) والضغط المقابل الناتج عن عمق الحوض. وعندما يرتفع منسوب الماء في الحوض أو تنسد الناشرات يزداد الضغط، ويزداد معه التيار الذي يسحبه المحرك.

لذلك تُحدَّد قدرة المحرك وفقًا لبيانات نقطة التشغيل لدى مصنّع النافخ (التدفق، فرق الضغط، القدرة اللازمة على العمود). كما تُؤخذ في الحسبان فواقد السير وزيادة الضغط التي قد تنشأ مستقبلًا عن اتساخ الناشرات. ولا تُحدَّد القدرة بالنظر إلى اسم الآلة؛ فالطراز نفسه من النافخ يتطلب قدرة مختلفة عند أعماق أحواض مختلفة.

الإقلاع

تُشغَّل النافخات عادة وصمام التنفيس (blow-off) مفتوح، أي بحيث تقلع دون حمل. وإذا كان الصمام معطلًا أو مغلقًا يضطر المحرك إلى الإقلاع مقابل الضغط الكامل فيثقل الإقلاع. ويجب ذكر طريقة الإقلاع (مباشر، أو نجمة-دلتا، أو بادئ ناعم، أو عاكس تردد) عند الطلب. وإذا كان سيُستخدم الإقلاع نجمة-دلتا فيلزم محرك بلوحة بيانات 400/690 V يعمل بتوصيلة دلتا على شبكة 400 V؛ وطرازات HEM Motor بقدرة 4 kW فما فوق بهذا الجهد.

السرعة: القرار في الدفع بالسير والدفع بالقارنة

في الدفع بالسير والبكرات تُضبط سرعة النافخ بنسبة البكرات؛ وبفضل هذه المرونة يمكن استخدام محرك رباعي الأقطاب (1500 دورة/دقيقة تزامنية) أو ثنائي الأقطاب (3000 دورة/دقيقة تزامنية). وإذا كنتم تستبدلون المحرك في نظام قائم فحافظوا على عدد الأقطاب؛ وإلا وجب إعادة حساب البكرات من البداية. أما في الدفع المباشر بالقارنة فسرعة النافخ تساوي السرعة الاسمية للمحرك، ويعتمد اختيار المحرك مباشرة على سرعة تصميم النافخ.

في الترتيب بالسير تتحمل محامل المحرك الحمل القطري الناتج عن شد السير. ويجب تركيب البكرة أقرب ما يمكن إلى عمود المحرك، والحفاظ على شد السير عند القيمة التي يحددها مصنّع النافخ. فالسير المشدود أكثر من اللازم من الأسباب الرئيسية لقصر عمر المحامل في المحرك الذي يعمل باستمرار.

التشغيل المستمر والظروف المحيطة

يعمل محرك النافخ في نمط التشغيل المستمر S1. والمحرك القياسي المكتوب على لوحته S1 مصمم لهذا العمل؛ لكن للتشغيل المستمر نتيجة: فالمحرك يعمل قريبًا من الحمل الاسمي باستمرار دون أن تتاح له فرصة للتبريد. ولهذا من المهم جدًا أن تتمكن مروحة المحرك من أخذ هواء نقي.

• الكابينة العازلة للصوت: تعمل النافخات غالبًا داخل كابينة صوتية. وإذا كانت تهوية الكابينة غير كافية ترتفع الحرارة داخلها بشكل ملحوظ عن البيئة الخارجية. ويُذكر عند الطلب أن المحرك داخل الكابينة ودرجة الحرارة المحيطة داخلها.
• البيئة الخارجية: في محطات النافخات في المناطق المفتوحة يتعرض المحرك للمطر وأشعة الشمس المباشرة والرياح المغبرة. وتوفر حماية IP55 الوقاية من رش الماء والغبار؛ ومع ذلك فإن المظلة أو السقف الواقي مفيد لعمر المحرك.
• الرطوبة والتكثف: قد يكون الهواء في محطة المعالجة مشبعًا بالرطوبة. وفي المحركات الاحتياطية المتوقفة قد يؤدي فرق الحرارة بين الليل والنهار إلى تكثف داخل الهيكل. وإذا وُجد محرك احتياطي لن يُشغَّل لفترة طويلة تُذكر هذه الحالة عند الطلب؛ ويجب تشغيل المحركات الاحتياطية لفترة قصيرة على فترات منتظمة.
• الغازات والأبخرة: قد توجد غازات أكّالة في أقسام المعالجة الأولية والحمأة. ويجب أن تكون محطة النافخات بعيدة عن هذه المناطق وفي مكان يأخذ هواءً نقيًا.

في هذه الظروف يُفضَّل كثيرًا الهيكل من حديد الزهر بسبب صلابته ومقاومته للمؤثرات الخارجية. وجميع طرازاتنا المعروضة للبيع بحماية IP55 وعزل من الفئة F.

التحكم في السرعة والأكسجين المذاب

في كثير من المحطات تُضبط سرعة النافخ بعاكس التردد وفقًا لقياس الأكسجين المذاب في الحوض. وسلاسلنا ثلاثية الطور مناسبة للتحكم في السرعة بعاكس التردد؛ وعند التشغيل الطويل بالعزم الكامل وبسرعة منخفضة قد تلزم مروحة خارجية، وإذا كان الكابل بين العاكس والمحرك طويلًا يُنظر في مرشح dv/dt أو مرشح جيبي؛ وتُبلَّغ هذه الظروف عند الطلب. ولأن نافخ Roots حمل ذو عزم ثابت، فإذا كان التشغيل الطويل بسرعة منخفضة مخططًا فيجب حتمًا ذكر أدنى سرعة ومدة التشغيل. والموضوع ملخص أيضًا في سؤال استخدام الإنفرتر.

سيناريو مثالي: استبدال المحرك في نافخ Roots بالسير

الحالة التالية افتراضية. لنفترض وجود نافخين أساسيين ونافخ احتياطي من نوع Roots في محطة معالجة بلدية. وعلى لوحة بيانات المحرك المعطل تُقرأ القيم 15 kW و1460 دورة/دقيقة و400/690 V Δ/Y و160L وIM B3 وS1. والمحرك يقف على قاعدة مشتركة داخل كابينة صوتية وموصول بالنافخ بسير.

• إذا حوفظ على القدرة وعدد الأقطاب والهيكل فإن الطراز المقابل هو 160L-4 بهيكل من حديد الزهر (15 kW، 4 أقطاب، 1465 دورة/دقيقة، IEC 160L، 27.3 A).
• بفضل رمز الهيكل نفسه لا تتغير على الأرجح ثقوب القاعدة ومحاذاة البكرة؛ ويُتحقق من مقاسات العمود والأرجل بالرسومات الفنية.
• إذا كانت المحطة تخطط لزيادة عمق الحوض فيُطلب من مصنّع النافخ نقطة تشغيل جديدة؛ وإذا تجاوزت القدرة على العمود 15 kW يُنظر في 180M-4 (18.5 kW، 1470 دورة/دقيقة، IEC 180M). ولأن الهيكل ينتقل إلى 180M يلزم تكييف القاعدة.
• تُكتب في الطلب درجة الحرارة داخل الكابينة ومدة التشغيل بالسرعة المنخفضة.

طرازات نموذجية لدفع النافخات

• 160L-4 حديد الزهر: 15 kW (20 HP)، 4 أقطاب، 1465 دورة/دقيقة، IEC 160L، 400/690 V (Δ/Y). لنافخات Roots المتوسطة الحجم بالسير.
• 180M-4 حديد الزهر: 18.5 kW (25 HP)، 4 أقطاب، 1470 دورة/دقيقة، IEC 180M، 400/690 V (Δ/Y)، 33.5 A.
• 160L-2 حديد الزهر: 18.5 kW، قطبان، 2940 دورة/دقيقة، IEC 160L، 400/690 V (Δ/Y). فقط إذا كان تصميم النافخ يتطلب محركًا من فئة 3000 دورة/دقيقة.

للقدرات الأخرى يمكنكم مراجعة صفحة محركات التهوية. والسعر الحالي في صفحة منتج كل طراز.

ما يجب إبلاغه لمحرك النافخ

• نوع النافخ (Roots، ذو فصوص، قناة جانبية) والقدرة على العمود والسرعة وفرق الضغط التي يعطيها المصنّع
• شكل التوصيل: سير وبكرة أم قارنة؛ وشكل التركيب (B3، B35…)
• جهد الشبكة وطريقة الإقلاع؛ وعاكس التردد وأدنى سرعة إن وجد
• داخل كابينة أم منطقة مفتوحة، ودرجة الحرارة المحيطة وحالة الرطوبة
• إذا كان الأمر استبدالًا: صورة لوحة بيانات المحرك القديم

اطلعوا على الطرازات المناسبة وأسعارها الحالية في صفحة شراء محرك كهربائي. وإذا كنتم تبحثون عن طراز بديل للمحرك المعطل فأرسلوا صورة لوحة البيانات؛ وللأسئلة الخاصة بمحطتكم تواصلوا معنا عبر صفحة الاتصال.