تستحوذ المحركات الصناعية على أكثر من 60% من استهلاك الكهرباء الصناعي في البلاد، وتؤثر كفاءتها في استخدام الطاقة بشكل مباشر على تكاليف تشغيل المؤسسات وتحقيق الأهداف الوطنية "ثنائية الكربون". في الوقت الحالي، لا تزال معظم المؤسسات تستخدم محركات منخفضة الكفاءة، بل إن كفاءة بعض المحركات القديمة في استخدام الطاقة أقل من الحد الأدنى للمعايير الوطنية، مما لا يؤدي فقط إلى هدر الطاقة، بل ويزيد أيضًا من تكاليف صيانة المعدات. العوامل المؤثرة على كفاءة استخدام طاقة المحركات متعددة الأبعاد، لا تقتصر على تصميم وتصنيع المحركات نفسها، بل تشمل أيضًا الاختيار والتحكم وروابط التشغيل والصيانة في عملية الاستخدام. لتحقيق رفع كفاءة استخدام طاقة المحركات، تحتاج المؤسسات إلى صياغة حلول منهجية شاملة لدورة حياة المنتج.
تشمل العوامل الأساسية المؤثرة على كفاءة الطاقة للمحركات الصناعية أربعة جوانب رئيسية. أولاً، مستوى كفاءة المحرك نفسه منخفض، وهو السبب الأكثر جوهرية. تبلغ كفاءة محركات سلسلة JO2 التقليدية 75%-85% فقط، بينما يمكن أن تصل كفاءة المحركات عالية الكفاءة التي تلبي معيار IE3 إلى أكثر من 90%. تتراوح فجوة كفاءة الطاقة بين الاثنين بين 5% و10%، ويكون فرق استهلاك الطاقة كبيرًا للغاية في التشغيل طويل الأمد. تتميز المحركات منخفضة الكفاءة بفقدان كبير في قلب الحديد وفقد في النحاس وفقد ميكانيكي. على سبيل المثال، إذا استخدم قلب الحديد صفائح فولاذ السيليكون العادية بدلاً من صفائح فولاذ السيليكون المدلفن على البارد عالي الجودة، فإن فقدان التباطؤ وفقدان التيار الدوامي سيزدادان بشكل كبير. ثانيًا، لا يتوافق الاختيار مع الحمل، وظاهرة "حصان كبير يسحب عربة صغيرة" شائعة. تختار العديد من الشركات محركات ذات طاقة أكبر عمدًا لتجنب التحميل الزائد للمحرك، مما يؤدي إلى تشغيل المحركات في حالة حمل منخفض (أقل من 50٪ من الحمل المقدر) لفترة طويلة. في هذا الوقت، ستنخفض كفاءة المحرك بشكل حاد، وسيرتفع معامل استهلاك الطاقة بشكل كبير. على سبيل المثال، تبلغ الطاقة المقدرة لمحرك مضخة المياه في مصنع كيميائي 55 كيلو واط، لكن الحمل الفعلي 20 كيلو واط فقط، وكفاءة الطاقة أقل بأكثر من 30٪ من القيمة المصممة. ثالثًا، طريقة التحكم متخلفة، وتفتقر إلى وسائل فعالة لتنظيم السرعة. تمثل معدات نقل السوائل مثل المراوح ومضخات المياه أكثر من 40٪ من إجمالي المحركات الصناعية. تقليديًا، يتم التحكم في تدفق هذه المعدات عن طريق ضبط الصمامات والحواجز، ويعمل المحرك دائمًا بالسرعة المقدرة، مما يؤدي إلى إهدار قدر كبير من الطاقة في خسائر الاختناق. رابعًا، يؤدي التشغيل والصيانة غير السليمين إلى إضعاف أداء المحرك. على سبيل المثال، يؤدي نقص الزيت وتآكل المحامل إلى زيادة الخسائر الميكانيكية، ويؤدي تراكم الغبار على الملفات إلى ضعف تبديد الحرارة وزيادة فقدان النحاس، ويؤدي شيخوخة العزل إلى حدوث دوائر قصيرة محلية، وكل ذلك من شأنه أن يجعل كفاءة الطاقة الفعلية للمحرك أقل من القيمة المصممة.
إن المسار الأساسي للمؤسسات لتحقيق ترقية كفاءة طاقة المحركات هو تشجيع استبدال المحركات منخفضة الكفاءة واختيار محركات عالية الكفاءة وموفرة للطاقة. يجب اتباع مبدأ "المطابقة الدقيقة" أثناء الاستبدال، بدلاً من السعي الأعمى وراء مواصفات عالية. أولاً، يجب إجراء فحص شامل للمحركات الحالية لاختبار مستوى كفاءتها ومعدل حمل التشغيل وبيانات استهلاك الطاقة. يجب إعطاء الأولوية لاستبدال المحركات منخفضة الكفاءة التي تعمل لأكثر من 10 سنوات ولديها معدل حمل يزيد عن 60٪. بالنسبة للمعدات التي تعمل بشكل مستمر، يجب اختيار المحركات غير المتزامنة عالية الكفاءة أو المحركات المتزامنة ذات المغناطيس الدائم التي تلبي معايير IE3 أو أعلى؛ بالنسبة للمعدات ذات الأحمال المتغيرة، يجب تفضيل المحركات المتزامنة ذات المغناطيس الدائم، والتي يمكنها الحفاظ على كفاءة عالية في نطاق حمل واسع وتوفير طاقة أكثر بنسبة 8٪ -15٪ من محركات IE3 بنفس القدرة. بعد أن استبدل مصنع نسيج 20 محركًا من سلسلة JO2 بمحركات مغناطيسية دائمة عالية الكفاءة من طراز IE4، وفّر كل محرك 12,000 كيلوواط/ساعة من الكهرباء سنويًا، ولم تتجاوز فترة استرداد الاستثمار 14 شهرًا. خلال عملية الاستبدال، يجب مراعاة توافق حجم تركيب المحرك مع المعدات الأصلية لتجنب تكاليف التحويل الباهظة التي تؤثر على جدوى المشروع.
ثانيًا، تحسين طريقة التحكم في المحركات وتعزيز تقنية تنظيم سرعة تحويل التردد. يضبط تنظيم سرعة تحويل التردد السرعة عن طريق تغيير تردد مصدر طاقة المحرك، بحيث تتوافق طاقة خرج المحرك بدقة مع متطلبات الحمل، وهو مناسب بشكل خاص للمعدات ذات الأحمال المتغيرة مثل المراوح ومضخات المياه والضواغط. تشير البيانات إلى أنه بعد اعتماد تنظيم سرعة تحويل التردد، يمكن أن يصل متوسط معدل توفير الطاقة لهذه المعدات إلى 20%-40%، بل ويتجاوز معدل توفير الطاقة في بعض سيناريوهات تقلبات الأحمال العالية 50%. على سبيل المثال، بعد تحويل التردد لمحرك مروحة فرن الصهر في مصنع للصلب، يتم ضبط السرعة وفقًا لمتطلبات ضغط هواء فرن الصهر، مما يوفر 8 ملايين كيلوواط/ساعة من الكهرباء سنويًا. بالنسبة للمحركات عالية القدرة (التي تزيد عن 200 كيلوواط)، يمكن اعتماد مخطط مشترك "تحويل التردد + بدء التشغيل السلس"، والذي لا يحقق فقط تنظيم السرعة وتوفير الطاقة، بل يتجنب أيضًا تلف شبكة الكهرباء والمحرك الناتج عن تأثير تيار التشغيل. بالإضافة إلى ذلك، بالنسبة لخطوط الإنتاج ذات التشغيل المنسق متعدد المحركات، يمكن اعتماد نظام تحكم مركزي لتحقيق توزيع متوازن للحمل بين المحركات وتحسين كفاءة الطاقة الإجمالية بشكل أكبر.
الإدارة العلمية للتشغيل والصيانة هي ضمانة الحفاظ على كفاءة تشغيل المحركات. أنشئ نظامًا لمراقبة كفاءة طاقة المحركات، وجمع بيانات آنية مثل جهد المحرك، والتيار، ومعامل القدرة، ودرجة الحرارة من خلال أجهزة استشعار ذكية، وحلل اتجاه تغير كفاءة الطاقة بمساعدة منصة الإنترنت الصناعية للكشف عن أي خلل في كفاءة الطاقة في الوقت المناسب. قم بإجراء صيانة مستهدفة بانتظام: افحص تزييت محامل المحرك شهريًا، واختر شحمًا مناسبًا يتحمل درجات الحرارة العالية والتآكل لتقليل الفقد الميكانيكي؛ نظف الغبار والزيت من ملفات المحرك ومشتتات الحرارة كل ثلاثة أشهر لتحسين كفاءة تبديد الحرارة وتقليل فقد النحاس؛ أجرِ اختبارات كفاءة الطاقة على المحركات سنويًا، وقيّم ضعف الأداء، وصِغ خططًا للصيانة الوقائية. بعد إنشاء نظام تشغيل وصيانة ذكي، حسّنت شركة قطع غيار سيارات كفاءة طاقة المحرك بنسبة 12% مقارنةً بالسابق، وقللت من وقت توقف الأعطال بنسبة 60%.
بالإضافة إلى ذلك، يمكن للمؤسسات اعتماد نموذج عقود أداء الطاقة (EPC) وفقًا لشروطها الخاصة. ستتولى شركات خدمات توفير الطاقة المتخصصة الاستثمار والتصميم والتحويل والتشغيل والصيانة لتحديث المحركات، محققةً بذلك وضعًا مربحًا للجميع من خلال تقاسم فوائد توفير الطاقة، مما يُخفف الضغط على رأس المال في المراحل المبكرة. باختصار، لا يقتصر تحديث كفاءة طاقة المحركات على استبدال المعدات فحسب، بل هو مشروع منهجي يشمل "استبدال محركات عالية الكفاءة + تحسين التحكم في تحويل التردد + ضمان التشغيل والصيانة الذكية". من خلال تنفيذ هذا المشروع، لا يقتصر دور المؤسسات على خفض تكاليف الطاقة بشكل كبير وتحسين استقرار تشغيل المعدات فحسب، بل يساهم أيضًا في تحقيق أهداف "الكربون المزدوج" واكتساب ميزة تنافسية في التنمية المستدامة.




