يعد اختيار المحرك المناسب لمطحنة الدرفلة قرارًا هندسيًا حاسمًا. محرك القيادة هو قلب الطاحونة, وتؤثر قوتها بشكل مباشر على كفاءة الإنتاج, استهلاك الطاقة, التكاليف التشغيلية, والجودة النهائية للمنتج المدلفن. سوف يفشل محرك صغير الحجم في التعامل مع الحمل, مما يؤدي إلى الأكشاك وخسائر الإنتاج, في حين أن المحرك الكبير الحجم يؤدي إلى نفقات رأسمالية غير ضرورية وانخفاض كفاءة الطاقة. يقدم هذا الدليل نظرة عامة شاملة على الطرق الأساسية والاعتبارات الأساسية لاختيار قوة المحرك المناسبة لعمليات الدرفلة لديك.
1. فهم خصائص حمل المطحنة
الخطوة الأولى في اختيار المحرك هي تحليل ملف تعريف الحمل لمطحنة الدرفلة المحددة. تختلف عمليات التدحرج على نطاق واسع, وكذلك مطالبهم على نظام القيادة. يمكننا تصنيفها بشكل عام إلى ثلاث فئات رئيسية.
الفئة أ: المطاحن ذات الأحمال المستقرة أو المتوقعة
تواجه هذه المطاحن حملًا ثابتًا نسبيًا أثناء عملية الدرفلة, أو يتغير الحمل بشكل يمكن التنبؤ به, بطريقة غير جذرية. تشمل الأمثلة منصات التشطيب لطاحونة شريطية ساخنة أو طاحونة ترادفية درفلة على البارد تعمل بسرعة ثابتة.
- ✔اختيار المحرك: التيار المتردد غير متزامن (تعريفي) تعد المحركات هي الخيار الأكثر شيوعًا وفعالية من حيث التكلفة لهذه التطبيقات. بالنسبة للمطاحن الكبيرة جدًا حيث يكون تصحيح معامل القدرة أمرًا مثيرًا للقلق, يمكن استخدام محركات متزامنة تعمل بالتيار المتردد.
- ✔مبرر الاختيار: يسمح الحمل المستقر للمحرك بالعمل بكفاءة بالقرب من قوته المقدرة. عملية الاختيار واضحة ومباشرة, يعتمد بشكل أساسي على حساب قوة الحالة المستقرة المطلوبة للتدحرج.
الفئة ب: المطاحن ذات الجودة العالية, أحمال الذروة المتقطعة
تشمل هذه الفئة المطاحن مثل المطاحن المقطعية أو المطاحن اللوحية, حيث تدخل قطعة العمل الثقيلة إلى اللفائف, خلق فجأة, حمولة هائلة (حمل الذروة أو التأثير), تليها فترة خمول قبل المرور التالي. إن تحديد حجم المحرك للتعامل مع هذا الحمل الأقصى مباشرة قد يؤدي إلى محرك كبير جدًا وغير فعال لا يتم استخدامه بشكل كافٍ في معظم الأوقات.
الحل دولاب الموازنة: لإدارة هذه القمم, أ دولاب الموازنة غالبًا ما يتم تثبيته في قطار القيادة.
• خلال وقت الخمول: يعمل المحرك على تسريع دولاب الموازنة الضخم, تخزين الطاقة الحركية.
• أثناء المتداول (تحميل الذروة): عندما تدخل قطعة العمل إلى الطاحونة, يؤدي الحمل الهائل إلى إبطاء نظام القيادة قليلاً. تطلق دولاب الموازنة طاقتها الحركية المخزنة, مساعدة المحرك في التغلب على الحمل الأقصى.
يقوم هذا النظام "بحلق" قمم الحمل بشكل فعال, السماح لأصغر من ذلك بكثير, استخدام محرك أكثر كفاءة, لأنه يحتاج فقط إلى التعامل مع الحمل المتوسط.
الفئة ج: المطاحن التي تتطلب الرجوع للخلف والتحكم في السرعة على نطاق واسع
عكس المطاحن, مثل المطاحن المزهرة, مطاحن بلاطة, أو مطاحن Steckel, تتطلب محرك القيادة لتسريع بسرعة, يتباطأ, وتغيير الاتجاه. كما يحتاجون أيضًا إلى التحكم الدقيق في السرعة على نطاق واسع.
- ✔اختيار المحرك: تقليديا, العاصمة (التيار المباشر) لقد كانت المحركات هي المعيار لهذه التطبيقات نظرًا لخصائصها الممتازة في التحكم في عزم الدوران والسرعة. لكن, محركات التيار المتردد الحديثة المقترنة بمحركات التردد المتغير المتقدمة (VFDs) أصبحت الآن بديلاً صالحًا وشعبيًا بشكل متزايد.
- ✔مبرر الاختيار: يجب اختيار سعة المحرك ليس فقط للحمل المتداول ولكن أيضًا للأحمال الديناميكية الكبيرة المطلوبة لتسريع وتباطؤ الأجزاء الدوارة الضخمة. القدرة الحرارية للمحرك (القدرة على تبديد الحرارة) خلال دورات البدء والتوقف المتكررة يعد أحد الاعتبارات الحاسمة.
2. المعلمات الأساسية لحساب قوة المحرك
بغض النظر عن نوع الطاحونة, يدور الحساب الأساسي لقوة المحرك حول تحديد عزم الدوران والسرعة المطلوبة عند حامل اللف. الصيغة الأساسية للسلطة هي:
قوة (ص) = عزم الدوران (م) × السرعة الزاوية (أوه)
للعثور على القوة المطلوبة, تحتاج إلى حساب عزم الدوران المتداول, والذي يعتمد على عدة عوامل:
- ✔قوة المتداول: القوة العمودية التي تؤثر بها اللفات على المادة. ويتأثر بقوة المادة عند درجة حرارة التدحرج, مقدار تخفيض سمك, الاحتكاك بين اللفة والمادة, وعرض المادة.
- ✔ذراع الرافعة: المسافة الفعالة من مركز التدحرج حيث تعمل قوة التدحرج على توليد عزم الدوران. إنه جزء صغير من طول الاتصال بين اللفة والمادة.
- ✔خسائر الاحتكاك: ويتم استهلاك الطاقة أيضًا للتغلب على الاحتكاك في علب التروس الخاصة بنظام القيادة, مغزل, ولف محامل الرقبة. يجب إضافة هذه الخسائر إلى الطاقة اللازمة للتشوه.
- ✔سرعة المتداول: سرعة دوران اللفات, الذي يحدد معدل الإنتاج.
3. مثال حسابي مبسط
دعونا نستعرض مثالًا مبسطًا لتوضيح عملية تمريرة واحدة في مصنع الدرفلة الساخنة. لاحظ أن حسابات العالم الحقيقي تتضمن نماذج وبرامج أكثر تعقيدًا.
معلمات الإدخال
| المعلمة | قيمة | وصف |
|---|---|---|
| مادة | فولاذ منخفض الكربون | المواد التي يتم تدحرجها. |
| سمك الأولي (h1) | 30 مم | سمك قبل التمريرة. |
| سمك النهائي (h2) | 22 مم | سمك بعد المرور. |
| عرض البلاطة (ث) | 1200 مم | عرض المادة. |
| قطر لفة العمل (د) | 800 مم | قطر اللفات. |
| سرعة المتداول (ضد) | 3 آنسة | سرعة خروج المادة. |
| متوسط. المقاومة المادية (ك) | 150 الآلام والكروب الذهنية | متوسط المقاومة للتشوه. |
خطوات الحساب
- حساب طول الاتصال (ل):
L = sqrt( (د/2) * (ح1 – ح2) ) = sqrt( 400 * (30 - 22) ) = sqrt(3200) ≈ 56.6 مم - تقدير قوة المتداول (و):
و = ك * ث * ل = 150 ن/مم2 * 1200 مم * 56.6 مم ≈ 10,188,000 ولا 10,188 كيلوغرام - تقدير عزم الدوران المتداول (م): (بافتراض أن ذراع الرافعة هو ~0.5 * ل)
م = ف * (0.5 * ل) = 10,188,000 ن * (0.5 * 0.0566 م) ≈ 288,272 نانومتر لكل لفة. إجمالي عزم الدوران لفتين = 576,544 نانومتر. - حساب السرعة الزاوية (أوه):
ω = ت / (د/2) = 3 آنسة / 0.4 م = 7.5 راد / ث - حساب صافي القدرة المتداول (P_net):
P_net = إجمالي عزم الدوران * ω = 576,544 نانومتر * 7.5 راد/ث ≈ 4,324,080 ث أو 4,324 KW. - حساب إجمالي قوة المحرك (P_motor):
بافتراض كفاءة قطار القيادة 85%, P_motor = P_net / 0.85 = 4324 KW / 0.85 ≈ 5,087 KW.
وبناء على هذا الحساب, يمكنك اختيار محرك قياسي بتصنيف أعلى بقليل من هذه القيمة, على سبيل المثال, أ 5,500 KW محرك, لتوفير هامش تشغيل آمن.
4. مقارنة نظام القيادة: التيار المتردد مقابل. محركات التيار المستمر
يعد الاختيار بين نظام محرك التيار المتردد والتيار المستمر أمرًا مهمًا, مع وجود كل مجموعة من المزايا الخاصة بها.
| ميزة | محرك التيار المتردد (مع VFD) | محرك العاصمة |
|---|---|---|
| صيانة | أدنى. لا توجد فرش أو محولات للخدمة. بناء أكثر قوة. | أعلى. يلزم إجراء فحص منتظم واستبدال فرش الكربون وكشط العاكس. |
| التكلفة الأولية | المحرك أرخص, ولكن يمكن أن يكون VFD عالي الطاقة مكلفًا. التكلفة الإجمالية غالبا ما تكون تنافسية. | المحرك أكثر تكلفة وتعقيدًا في التصنيع. محرك الأقراص (المعدل) هو أبسط. |
| أداء التحكم | ممتاز مع VFDs للتحكم في ناقلات الأمراض الحديثة, مطابقة أو تجاوز أداء العاصمة. | تحكم ممتاز في عزم الدوران ونطاق واسع للسرعة, المقياس التاريخي للأداء. |
| مقاس & وزن | أكثر إحكاما وأخف وزنا لنفس انتاج الطاقة. | أكبر وأثقل بسبب المبدل ومعدات الفرشاة. |
| بيئة التشغيل | أكثر ملاءمة للقسوة, مغبر, أو البيئات المتفجرة بسبب تصميمها المغلق. | يمكن أن يشكل شرارة الفرشاة خطراً في بيئات معينة. أكثر عرضة للتلوث. |
أخيرًا, إن الاختيار الصحيح لمحرك الدرفلة ليس مهمة مقاس واحد يناسب الجميع. ويتطلب تحليلا مفصلا للجدول الزمني المتداول, خصائص المواد, والمتطلبات الديناميكية لمطحنة محددة. من خلال النظر بعناية في خصائص الحمل وإجراء حسابات دقيقة للطاقة, يمكنك التأكد من اختيار نظام قيادة قوي, موثوق, وفعالة اقتصاديًا لسنوات من الخدمة الإنتاجية.
