كيف تُحدَّد قدرة المحرك الكهربائي في آلة جرش الأعلاف؟

آلة جرش الأعلاف، أي المطحنة المطرقية، من أكثر آلات منشأة الأعلاف استهلاكاً للطاقة وإجهاداً للمحرك. فالشعير أو الذرة أو القمح أو النخالة تُفتت بمطارق مثبتة على دوّار دوّار، وتمر عبر غربال لتصل إلى النعومة المطلوبة. ولأن النطاق واسع، من الآلات الصغيرة من نوع المزارع إلى مطاحن المنشآت التي تعالج أطناناً من المنتج في الساعة، فلا يوجد جواب واحد لسؤال "كم kW يحتاج محرك آلة جرش الأعلاف؟". نشرح في هذا المقال العوامل التي تحدد قدرة المحرك، وممن وكيف تُعرف القدرة، واختيار السرعة والنقل، والمعلومات المطلوبة في الطلب.

العوامل التي تحدد الحاجة إلى القدرة

القدرة التي تسحبها المطحنة المطرقية تعتمد على ما يُوضع فيها ذلك اليوم أكثر من القيمة المكتوبة على لوحة الآلة. والمتغيرات الرئيسية التي تغيّر الحاجة إلى القدرة في الآلة نفسها هي:

• نوع المادة الخام: الحبوب الصلبة مثل الذرة والشعير تتطلب طاقة أكبر بكثير من النخالة أو المنتج المجروش مسبقاً. أما المواد الليفية مثل الحشيش الجاف أو التبن فتُجهد المطارق بطريقة مختلفة.
• قطر ثقوب الغربال: عند استخدام غربال ذي ثقوب صغيرة للجرش الناعم يبقى المنتج داخل المطحنة مدة أطول، وتزداد القدرة بوضوح للسعة نفسها. فتغيير الغربال هو في الحقيقة تغيير للحمل الواقع على المحرك.
• الرطوبة: الحبة الرطبة لا تنكسر بسهولة، وتسد الغربال وتتراكم حول الدوّار؛ والنتيجة ارتفاع التيار.
• السعة (سرعة التغذية): كلما فُتح لولب التغذية أو البوابة أكثر يُحمَّل المحرك أكثر. وعندما تُغذّى المطحنة بأكثر مما يتحمله المحرك تنخفض السرعة أولاً، ثم تتدخل الحماية.
• عدد المطارق وحالة تآكلها: المطارق ذات الأطراف الكليلة تؤدي إلى احتكاك الحبة بدلاً من كسرها؛ فتُصرف قدرة أكبر للعمل نفسه وترتفع الحرارة.
• مدة التشغيل: آلة المزرعة التي تعمل ساعة أو ساعتين يومياً ومطحنة المنشأة التي تعمل دون انقطاع طوال الوردية تُتعبان المحرك بشكل مختلف حتى لو كانتا بالقدرة نفسها.

لذلك فإن تقديم جدول جاهز مثل "لهذه السعة كذا kW" مضلل. والطريق الصحيح لتحديد قدرة المحرك هو اتباع التسلسل المشروح أدناه.

من يحدد القدرة وكيف؟

في الآلة الجديدة تكون القدرة هي قيمة الشركة المصنّعة للآلة. فقد صمم المصنّع قطر الدوّار وترتيب المطارق ومساحة الغربال والسعة المستهدفة وفق هذه القدرة؛ وتركيب محرك أصغر يقيّد الآلة، بينما تركيب محرك أكبر بكثير قد يُجهد الأجزاء الميكانيكية مثل الدوّار والمحامل والسيور بما يتجاوز حدود التصميم.

إذا كان محرك آلة قائمة سيُستبدل فالمعلومة الواجب اعتمادها هي لوحة بيانات المحرك القديم: القدرة والسرعة والجهد ورمز هيكل IEC. وإذا عمل المحرك القديم سنوات دون مشكلات فإن محركاً بالقيم نفسها هو الخيار الأكثر أماناً. أما إذا كان المحرك يفصل الحماية الحرارية كثيراً أو يسخن بشدة، فيجب قبل زيادة القدرة طرح الأسئلة التالية: هل استُبدل الغربال بغربال أنعم؟ هل تغيرت المادة الخام؟ هل تآكلت المطارق؟ هل تغيّر ضبط التغذية؟ هل تنزلق السيور؟ ومعظم هذه المشكلات تُحل بإصلاح الآلة نفسها لا بتكبير المحرك.

إذا لزم الانتقال فعلاً إلى محرك أكبر، كأن تكون زيادة السعة مخططة، فيجب اتخاذ القرار مع الشركة المصنّعة للآلة. فلا يمكن تقييم تحمّل الدوّار والعمود وترتيب السيور للقدرة الجديدة إلا من جانب الآلة.

ماذا يقول قياس التيار؟

الطريقة العملية لمعرفة مقدار تحميل المحرك فعلياً في مطحنة عاملة هي قياس تيارات الأطوار بأمبيرمتر كلّابي تحت التغذية العادية. فإذا كان التيار المقاس قريباً جداً من التيار الاسمي على اللوحة أو فوقه فالمحرك يعمل عند حده. وإذا كان أقل بوضوح فالمحرك مرتاح ويجب البحث عن مصدر مشكلة السخونة في مكان آخر. ويجعل هذا القياس قرار الاستبدال قائماً على البيانات بدلاً من التخمين.

السرعة والنقل: وصلة مباشرة أم سير وبكرة؟

في المطاحن المطرقية يدور الدوّار عادة بسرعة محيطية عالية؛ ولذلك يُوصل في كثير من الآلات محرك ثنائي الأقطاب (3000 دورة/دقيقة تزامنية) بالدوّار مباشرة بوصلة. وفي هذا الترتيب تساوي سرعة الدوّار سرعة المحرك ولا يمكن تغيير سرعة المحرك. أما في بعض الآلات فيدير محرك رباعي الأقطاب الدوّار بسير وبكرة؛ وتحدد نسبة البكرات سرعة الدوّار.

• ترتيب الوصلة المباشرة: يجب أن تكون سرعة المحرك مطابقة للسرعة التي تطلبها الشركة المصنّعة للآلة. ويُحاذى المحرك بأرجل (B3) مع الدوّار على قاعدة مشتركة؛ ويُقارن ارتفاع العمود والمسافة بين الأرجل بالمحرك القديم.
• ترتيب السير والبكرة: إذا تغيرت سرعة المحرك تتغير سرعة الدوّار أيضاً. فوضع محرك 3000 دورة/دقيقة بدلاً من محرك 1500 دورة/دقيقة يرفع الدوّار إلى ضعف السرعة إذا لم تُغيَّر البكرات؛ وهذا خطر على المطارق والمحامل معاً. ولا تُغيَّر السرعة دون إعادة حساب نسبة البكرات.
• شدّ السير: السير المشدود أكثر من اللازم يضع حملاً جانبياً على المحمل الأمامي للمحرك؛ أما السير المرتخي فينزلق ويسخن ويهدر جزءاً من القدرة.

لأن سرعة الدوّار عالية فإن عدم الاتزان مهم أيضاً. فإذا كانت إحدى المطارق مكسورة أو ناقصة ينتقل الاهتزاز الناتج إلى محامل المحرك. وإذا كان السبب الحقيقي لعطل المحمل القديم عند استبدال المحرك هو مثل هذا الخلل في الاتزان، فإن المحرك الجديد سيلقى المصير نفسه خلال وقت قصير.

الإقلاع والظروف الكهربائية

دوّار المطحنة المطرقية ثقيل ويتصرف كحدّافة. ولذلك قد تطول مدة الإقلاع حتى دون حمل. وإذا أُوقفت المطحنة ممتلئة يُضطر المحرك عند الإقلاع إلى تسريع الدوّار والمنتج المتبقي بداخله معاً.

• عدم إيقاف المطحنة قبل تفريغها والإقلاع وهي فارغة يقللان كثيراً حمل المحرك والبادئ.
• في القدرات المتوسطة والكبيرة يشيع البادئ نجمة-مثلث أو البادئ الناعم. ولأن عزم المحرك ينخفض في وضع النجمة يجب ضبط مدة الانتقال بشكل صحيح ليصل الدوّار الثقيل إلى سرعة كافية في وضع النجمة.
• التشغيل بعاكس التردد يتيح إقلاعاً ناعماً وإمكانية ضبط السعة. والقاعدة العامة مشروحة في سؤال استخدام الإنفرتر؛ ويُبلَّغ في الطلب عن التشغيل الطويل بحمل كامل وسرعة منخفضة وحالة الكابل الطويل.
• الإقلاع الطويل يتطلب أيضاً اختيار ضبط حماية المحرك وفقاً له. ولعناصر الحماية يمكنكم مراجعة مقال اختيار المرحّل الحراري والمصهر.

منشآت الأعلاف بيئات مغبرة. وتوفر حماية IP55 الوقاية من الغبار ورذاذ الماء؛ لكن إذا تغطت زعانف تبريد المحرك وغطاء المروحة بالغبار يضعف التبريد. والتنظيف المنتظم هو أبسط وأنجع إجراء لعمر المحرك. وإذا كان للمنشأة تصنيف مناطق خاص بسبب كثافة الغبار فيجب ذكر هذه المعلومة بشكل منفصل في الطلب.

طرازات نموذجية

الطرازات أدناه ذات الهيكل من حديد الزهر أمثلة على القدرات والسرعات الشائعة في آلات جرش الأعلاف؛ والقدرة الصحيحة لآلتكم تُحدد بقيمة الشركة المصنّعة للآلة ولوحة بيانات المحرك الحالي. جميع الطرازات IP55، وبعزل من الفئة F، وبتغذية 400/690 V (Δ/Y) و50 Hz؛ وتُوصل مثلثاً على شبكة 400 V، وهي مناسبة للإقلاع نجمة-مثلث.

• 160L-4: 15 kW (20 HP)، 4 أقطاب، 1465 دورة/دقيقة، IEC 160L، 27.3 A عند 400 V، وعزم الدوران الاسمي 97.8 Nm. للآلات التي تدير الدوّار بالسير والبكرة.
• 180M-2: 22 kW (30 HP)، قطبان، 2955 دورة/دقيقة، IEC 180M، 38.5 A عند 400 V، وعزم الدوران الاسمي 71.1 Nm. للمطاحن التي تدير الدوّار مباشرة بوصلة.
• 200L1-2: 30 kW (40 HP)، قطبان، 2960 دورة/دقيقة، IEC 200L، 52.1 A عند 400 V، وعزم الدوران الاسمي 96.8 Nm.

يبرز الهيكل من حديد الزهر ببنيته الصلبة في منشآت الأعلاف المهتزة والمغبرة. والمعلومات العامة عن الآلات الأخرى في منشآت الأعلاف موجودة في صفحة محركات آلات الأعلاف، والمعلومات عن المنشآت الأخرى التي تقوم بالجرش والطحن في صفحة محركات مطاحن الدقيق. وللمقاسات يمكنكم مراجعة الرسومات الفنية ثنائية الأبعاد حسب الهيكل.

مثال افتراضي: مطحنة تفصل الحماية الحرارية كثيراً

هذا القسم ليس سجلاً لعميل حقيقي، بل مثال مُعَدّ لإظهار تسلسل القرار. لنفترض أن محركاً بقدرة 22 kW ثنائي الأقطاب في مطحنة مطرقية بوصلة مباشرة في منشأة تسمين يفصل الحماية الحرارية كثيراً في الأشهر الأخيرة. وأول ما يخطر بالبال هو الانتقال إلى محرك 30 kW. لكن الفحص يُظهر أن الغربال استُبدل بغربال أنعم وأن أطراف المطارق تآكلت. وعند قلب المطارق وتجديدها وتقليل التغذية قليلاً ينخفض التيار إلى ما دون قيمة اللوحة. وحتى لو تعطل المحرك القديم، فإن الاستبدال الصحيح هو 180M-2 بالقيم نفسها. ولو وافقت الشركة المصنّعة للآلة على قدرة أكبر لزيادة السعة لأمكن تقييم 200L1-2 مع فحص الدوّار والعمود.

ما يجب إبلاغه في الطلب

لكي نتمكن من تحديد المحرك المناسب لآلة جرش الأعلاف لديكم أرسلوا المعلومات التالية معاً:

• القدرة والسرعة اللتان توصي بهما الشركة المصنّعة للآلة، أو صورة لوحة بيانات المحرك القديم
• طريقة النقل: وصلة مباشرة أم سير وبكرة؛ وأقطار البكرات إن كانت بالبكرات
• شكل التركيب (بأرجل، بشفة) ورمز هيكل IEC للمحرك القديم
• جهد الشبكة وطريقة الإقلاع
• المادة الخام المعالجة، ومدة التشغيل اليومية، وحالة الغبار في البيئة

يمكنكم تصفّح الطرازات المناسبة والأسعار الحالية في صفحة شراء محرك كهربائي. وإذا كنتم ستجرون استبدالاً فأرسلوا صورة لوحة بيانات المحرك، لنحدد الطراز المكافئ معاً؛ وللأسئلة الأخرى صفحة الاتصال جاهزة.