כיצד משפיע על תנודות המתח על הביצועים של שסתומים חשמליים?
השאר הודעה
שסתומים חשמליים ממירים אנרגיה חשמלית לאנרגיה מכנית כדי להניע את תנועת ליבת השסתום כדי לווסת או לנתק את הנוזל. תהליך המרת אנרגיה זה תלוי מאוד במתח אספקה יציב ובתוך מפרט. עם זאת, בסביבות תעשייתיות אמיתיות, מתח האספקה אינו תמיד קבוע. גורמים כמו תנודות עומס ברשת כוח, הפסדי קו והתחלה ועצירה של ציוד גדול עלולים לגרום לשינויים במתח האספקה. תנודות מתח זה, בין אם מעל או מתחת לערך המדורג, תהיה השפעה משמעותית על ביצועי השסתום החשמלי. הבנת השפעות אלה ונקיטת אמצעים תואמים הם תנאים מוקדמים הכרחיים בכדי להבטיח פעולה יציבה לטווח הארוך של שסתומים חשמליים.
כאשר השסתום החשמלי נתקל במתח אספקה הנמוך מהגבול הנמוך של הטווח המדורג שלו, ההשפעה הישירה ביותר היא שתפוקת המומנט על ידי מנוע הכונן יקטן משמעותית. מומנט הפלט של מנוע הוא בדרך כלל פרופורציונלי לריבוע המתח, ולכן הפחתה קטנה במתח עלולה לגרום להפחתה גדולה במומנט. הנחתת מומנט זו פירושה שהיכולת של המנוע להתגבר על התנגדות התפעול של השסתום (כולל לחץ בינוני, חיכוך אריזה, כוח איטום מושב שסתום וכו ') נחלשת מאוד.
ביטויים ספציפיים כוללים: תהליך פתיחת השסתום או הסגירה הוא איטי באופן חריג ואינו יכול להגיע לזמן הנסיעה המעוצב; ברגע ההתחלה בו הוא צריך להתגבר על כוח חיכוך סטטי גדול או הפרש לחץ, ייתכן שהמנוע לא יוכל להתחיל ונמצא במצב "תקוע"; או שהשסתום עשוי להיות עומד עקב התנגדות מוגברת באמצע ולא ניתן לפתוח אותו באופן מלא או לסגור במלואו, וכתוצאה מכך הפרעה של התהליך או הדליפה הפנימית, משפיעה על איכות המוצר או הגורם לאובדן חומרים. מה שמרציף יותר הוא שכאשר המנוע מנסה לפלט מומנט במתח נמוך, אם העומס כבד מדי והמהירות יורדת או אפילו עומדת על עומדים, זרם הסטטור יגדל בצורה חדה (קרוב לזרם הנעול הנעול), תוך כדי חריגה מהזרם התפעול המדורג. זה יגרום לטמפרטורה המתפתלת לעלות בחדות בפרק זמן קצר, מה שעלול לשרוף בקלות את הבידוד המוטורי ולגרום נזק קבוע.
סיכון למתח מוגזם
בניגוד למתח נמוך, כאשר מתח האספקה עולה על הגבול העליון של מתח ההפעלה המדורג של השסתום החשמלי, הוא גם יגרום לסדרת בעיות. מתח מוגזם יאלץ את המנוע לעבוד במצב רווי או קרוב למצב רווי של המעגל המגנטי, ויגרום לאובדן היסטריזה והפסדי זרם מערערים בליבת הברזל כדי להגדיל באופן דרמטי. זה יגרום לייצור החום הכולל של המנוע להיות גבוה בהרבה מהרגיל. סוג זה של התחממות יתר רציפה הוא "הרוצח הכרוני" של שסתומים חשמליים. זה יאיץ את ההזדקנות התרמית של חומר הבידוד המתפתל המנוע, מה שהופך אותו לשבריר וסדוק, וכוח הבידוד יירד משמעותית. ברגע שחוזק הבידוד נמוך יותר מהמתח העובד או שיא המתח החולף, יתקדם בקיצור התפרקות בין-פאזית, בין פאזות או קרקע, מה שגרם למנוע לשרוף.
במקביל, מתח יתר גם מהווה אתגרים חמורים ליחידת הבקרה האלקטרונית בתוך השסתום החשמלי. מכשירי מוליכים למחצה כמו מודולי כוח, שבבי נהג וממשקי חיישנים נתונים לסטרס חשמלי מופרז, מה שעלול להוביל לכישלון בטרם עת, להיסחף פרמטרים או אפילו להתמוטטות מיידית. בנוסף, למרות שמתחם יתר עשוי לאפשר למנוע להפיק מומנט גדול יותר בטווח הקצר, הוא יביא עומס מוגזם של השפעה ולחץ לתיבת ההילוכים הפחתה, להאיץ בלאי, עייפות ואפילו שבירה של הילוכים ומסבים, ולקצר משמעותית את חיי מנגנון ההולכה.
שסתומים חשמליים מודרניים, במיוחד ויסות שסתומי חשמל, מצוידים בדרך כלל במערכות בקרה אלקטרוניות מורכבות לקבלת אותות בקרה, ניטור עמדות שסתום, השגת מיקום מדויק ואבחון תקלות ופונקציות אחרות. למעגלי בקרה אלה יש דרישות גבוהות לגבי יציבות מתח האספקה. תנודות מתח קשות או סטיות רציפות מהטווח הרגיל יפריעו ישירות לעבודתו של המעבד, מעגל רכישת אות וממשק תקשורת בתוך יחידת הבקרה. לדוגמה, חוסר יציבות במתח עלול לגרום לקריאת חיישנים לקפוץ או להיות לא מדויקים, ולגרום לעיוות של אותות משוב של מיקום השסתום; זה עשוי להשפיע על הפעולה הרגילה של אלגוריתם הבקרה, ולגרום לסטיות או לתנודות במיקום השסתום; זה עלול גם להפריע לתקשורת עם מערכות בקרה ברמה העליונה (כגון PLC, DCS), ולגרום לשגיאות העברת נתונים או הפרעות. ירידה זו ברמת הדיוק הבקרה אינה מקובלת על תהליכים תעשייתיים הדורשים בקרת זרימה או לחץ מדויקים, ועלולה להוביל לאיכות מוצר לא יציבה ואפילו תאונות בטיחות.
אסטרטגיות התמודדות
על מנת להפחית או לבטל את ההשפעות השליליות של שינויי מתח על ביצועי השסתומים החשמליים, ניתן לאמץ סדרה של אמצעי נגד. בשלב הבחירה הראשוני של הפרויקט, יש להעריך בזהירות את איכות רשת הכוח באתר, ולבחינה מפעיל חשמלי עם טווח הסתגלות מתח רחב ומאפייני הגנה מחשמל טובים (כמו מתח יתר על פני מתח יתר, זרם יתר, חימום יתר והגנה על רצף שלב).
בתכנון מערכת אספקת החשמל, יש להגדיר קו אספקת חשמל עצמאי עם קוטר תיל מספיק עבור השסתום החשמלי כדי להימנע משיתוף המעגל עם עומסי השפעה גדולים (כמו מנועים גדולים ומכונות ריתוך) כדי להפחית את ירידת מתח הקו והפרעות. במצבים בהם איכות רשת החשמל היא ירודה או שיש דרישות יציבות קפדניות, יש להשקיע ציוד מיזוג חשמל באופן מכריע, כמו התקנת מייצב מתח AC אלקטרוני מהיר, אספקת חשמל של UPS בדרגה תעשייתית עם פונקציות ייצוב סינון ומתח, או שימוש בשנאי בידוד ומסננים כדי לדכא רעש ומפרשים.
יחד עם זאת, התפעול והתחזוקה מתחזקים, ומנתחי איכות הכוח משמשים באופן קבוע לגילוי מתח, הרמוניות ופרמטרים אחרים של נקודת אספקת החשמל של השסתום, כדי לגלות מייד סכנות נסתרות ולהשיג תחזוקה חזויה.
