في سيناريوهات التشغيل والإيقاف المتكررة (مثل المصاعد، وأدوات التحكم الرقمي بالكمبيوتر، وخطوط الإنتاج الآلية)، تمر محركات التيار المستمر بتحولات متكررة من السرعة صفر إلى السرعة الاسمية وبالعكس. هذا يُعرّض مكونات محددة لصدمات مستمرة وفقدان مستمر للطاقة، مما يتطلب تركيز الاهتمام على أربعة مكونات أساسية: الفرش والمبدلات، وملفات المحرك، والمحامل، والفرامل الكهرومغناطيسية. وترد أدناه تفاصيل آليات التآكل وإجراءات الصيانة المستهدفة:
1. الفرش والمبدلات: مناطق عالية التأثير للاحتكاك والشرارات أثناء بدء التشغيل/التوقف
يؤدي التشغيل والإيقاف المتكرر إلى تسريع تآكل الفرش والمبدلات، مدفوعًا بعاملين رئيسيين: أولًا، يتقلب تيار المحرك بشدة أثناء التشغيل/الإيقاف (يمكن أن يصل تيار التشغيل إلى 5-8 أضعاف التيار المقنن)، وتتزايد سرعة المبدل بسرعة من الصفر، مما يتسبب في "تأثير احتكاك انزلاقي" و"شرارات تبديل مكثفة" عند واجهة التلامس. من ناحية أخرى، يُسرّع تأثير الاحتكاك تآكل الفرش - ففي ظل التشغيل المستمر العادي، تدوم الفرش عادةً من 2000 إلى 3000 ساعة، لكن هذا العمر الافتراضي يتقلص إلى 800-1200 ساعة في حالات التشغيل والإيقاف المتكررة. إذا لم تُستبدل الفرش عندما يصل طولها إلى ثلث طولها الأصلي، تقل مساحة التلامس، وتزداد كثافة التيار، ويتفاقم الشرر. من ناحية أخرى، فإن التغييرات المفاجئة في القوة الدافعة الكهربائية للتبديل أثناء عمليات البدء/التوقف تولد بسهولة شرارات قوية، والتي تحرق سطح المبدل، مما يؤدي إلى إنشاء حفر أو طبقات أكسيد وزيادة مقاومة التلامس - مما يشكل حلقة مفرغة من "التآكل → الشرر → تآكل أكثر حدة".
تركز الصيانة على ثلاث خطوات رئيسية:
- افحص تآكل الفرشاة بانتظام كل 200-300 ساعة تشغيل. استبدل الفرش بأنواع مناسبة (على سبيل المثال، تُفضل فرش مسحوق الجرافيت المعدني المركب في حالات التشغيل والإيقاف المتكررة، لأنها توفر مقاومة تآكل أعلى بنسبة 30% من فرش الجرافيت النقي)، وتأكد من استقرار ضغط الفرشاة عند 15-25 كيلو باسكال (يؤدي الضغط غير الكافي إلى شرارات، بينما يُسرّع الضغط الزائد من التآكل).
- صَقِّل سطح المُبدِّل بورق صنفرة ناعم بحبيبات 400 كل 500 ساعة لإزالة طبقات الأكسيد والحفر، مع ضمان خشونة السطح (Ra) ≤ 0.8 ميكرومتر. نظِّف السطح بالكحول بعد التلميع.
- ضع طبقة رقيقة من الشحم الموصل (على سبيل المثال، الشحم القائم على الجرافيت) على سطح المبدل لتقليل معامل الاحتكاك أثناء عمليات البدء/التوقف وتقليل الشرر.
2. ملفات المحرك: مخاطر تدهور العزل وفقدان النحاس تحت تأثير تيار البدء والإيقاف
أثناء عمليات البدء والتوقف، تواجه ملفات المحرك تهديدات تآكل مزدوجة:
- يؤدي ارتفاع تيار البدء إلى زيادة مفاجئة في فقدان النحاس (Pcu = I²R). على سبيل المثال، قد يكون لمحرك ذي تيار مُصنّف 50 أمبير تيار بدء يبلغ 300 أمبير، مما يزيد من فقدان النحاس إلى 36 ضعف مستوى التشغيل المُصنّف. يؤدي هذا إلى ارتفاع مفاجئ في درجة حرارة اللفات، مما يُسرّع من شيخوخة العزل (على سبيل المثال، ينخفض عمر العزل من الفئة B إلى النصف عند تعرضه لدرجات حرارة أعلى من 130 درجة مئوية).
- مع دوران الدوار، تتعرض لفائف المحرك لصدمات كهرومغناطيسية متكررة. وخاصةً عند الأطراف الثابتة لأسلاك اللف، يُتلف الاهتزاز طبقة العزل بسهولة، مما يؤدي إلى حدوث قصر كهربائي بين اللفات.
مراكز الصيانة الخاصة بـ “التحكم في التيار” و “اختبار العزل”:
- ركّب بادئ تشغيل ناعم في دائرة المحرك. بزيادة جهد المحرك تدريجيًا، يُحدَّد تيار التشغيل بمقدار يتراوح بين 1.5 و2 مرة من القيمة الاسمية (مثلًا، 75-100 أمبير لمحرك 50 أمبير)، مما يُجنِّب الصدمات ذات التيار العالي.
- اختبر مقاومة عزل لفائف المحرك باستخدام مقياس ميغا أوم كل 3 أشهر، مع التأكد من بقائها ≥ 0.5 ميغا أوم (لمحركات 380 فولت). في حال انخفاض مقاومة العزل، فكّ المحرك وجفف اللفات بمسدس حراري (درجة حرارة ≤ 80 درجة مئوية) أو أعد طلاء العزل (مثل طلاء عازل مُعدّل بالإيبوكسي).
- افحص شريط الربط في نهايات ملفات المحرك. استبدل الشريط المفكوك أو المقطوع ببدائل مقاومة لدرجات الحرارة العالية (مثل شريط قماش من الألياف الزجاجية) لمنع التآكل الناتج عن الاهتزازات.
3. المحامل: المخاطر الخفية للقوة الشعاعية وفشل التزييت أثناء بدء التشغيل/التوقف
يؤدي التشغيل والتوقف المتكرر إلى تعطيل التشحيم المستقر وتوازن القوة للمحامل:
- عند بدء التشغيل، يتسارع الدوار فجأةً من وضع السكون، مسببًا احتكاكًا انزلاقيًا (بدلاً من الاحتكاك المتدحرج الطبيعي) بين الحلقة الداخلية للمحمل والكرات. يؤدي هذا إلى تفتيت طبقة الشحم، مما يُسرّع تآكل الكرات ومجاري الهواء.
- أثناء عمليات التشغيل/الإيقاف، يكون عمود المحرك عرضة للانحراف الشعاعي بسبب تقلبات الحمل، مما يُعرِّض المحامل لقوة شعاعية إضافية. مع مرور الوقت، يزيد هذا من خلوص المحامل (المحامل الكروية ذات الأخدود العميق العادية لها خلوص ≤ 0.1 مم، وقد يتجاوز 0.2 مم بعد عمليات التشغيل/الإيقاف المتكررة)، مما يؤدي إلى ضوضاء واهتزاز غير طبيعيين.
وتؤكد الصيانة على "إدارة التزييت" و"اختبار الخلوص":
- اختصر فترة استبدال الشحم من 6 أشهر (للتشغيل العادي) إلى 3 أشهر في حالات التشغيل والإيقاف المتكررة. استخدم شحمًا مقاومًا للقص ودرجات حرارة عالية (مثل شحم مركب من الليثيوم من الدرجة 2، مناسب لدرجات حرارة تتراوح بين -20 و150 درجة مئوية)، واملأ نصف أو ثلثي المساحة الداخلية للمحمل (يؤدي الإفراط في استخدام الشحم إلى ارتفاع درجة الحرارة، بينما يؤدي نقصه إلى جفاف الاحتكاك).
- راقب ضوضاء المحامل باستخدام سماعة طبية كل ٢٠٠ ساعة. في حال سماع أصوات "طنين" أو "طقطقة"، أوقف تشغيل المحرك فورًا. قِس خلوص المحامل باستخدام مقياس تحسس، واستبدل المحامل إذا تجاوز الخلوص ٠٫١٥ مم.
- تأكد من أن الانحراف المحوري بين عمود المحرك والوصلة ≤ 0.1 مم أثناء التثبيت لتقليل تأثير القوة الشعاعية أثناء البدء/التوقف.
4. الفرامل الكهرومغناطيسية: تآكل وسادات الفرامل وملفاتها عند الكبح المتكرر
بعض محركات التيار المستمر (مثل محركات جر المصاعد ومحركات الرافعات) مُجهزة بفرامل كهرومغناطيسية. يتطلب التشغيل والتوقف المتكرران تفعيل الفرامل وفصلها بشكل متكرر، مما يُسبب نوعين من التآكل:
- تآكل وسائد الفرامل: تتضمن كل دورة كبح احتكاكًا بين الوسادة وأسطوانة الفرامل. يؤدي الكبح المتكرر إلى انخفاض سماكة الوسادة بسرعة (يبلغ سماكة الوسادة الطبيعية 5 مم؛ وقد يصل التآكل إلى 0.5-1 مم شهريًا في حالات التشغيل والتوقف المتكررة). عندما ينخفض سماكة الوسادة عن 2 مم، يتدهور أداء الكبح بشكل ملحوظ.
- تآكل الملف: يؤدي التنشيط المتكرر لملف الفرامل إلى زيادة فقدان النحاس. إضافةً إلى ذلك، يُؤدي تأثير القوة الكهرومغناطيسية أثناء التشغيل إلى إتلاف طبقة عزل الملف بسهولة، مما يؤدي إلى حدوث قصر في الدوائر الكهربائية.
أهداف الصيانة "وسادات الفرامل" و"الملفات":
- افحص سُمك تيل الفرامل أسبوعيًا. استبدل التيل عندما يقل سُمكه عن ٢ مم، مع ضمان مساحة تلامس ≥ ٩٠٪ بين التيل وأسطوانة الفرامل لتجنب قوة غير متساوية أثناء الكبح.
- قِس مقاومة ملف الفرامل شهريًا. إذا تجاوز الانحراف عن القيمة المُصنّفة 5%، ففكّ الملف للتحقق من وجود ماس كهربائي بين اللفات. أعد لفّ الملف أو استبدل مجموعة الفرامل بالكامل في حال اكتشاف ماس كهربائي.
- ضع طبقة رقيقة من الطلاء المقاوم للتآكل في درجات الحرارة العالية (على سبيل المثال، الطلاء القائم على السيراميك) على سطح أسطوانة الفرامل لتحسين مقاومة التآكل للوسادات والأسطوانات، مما يؤدي إلى إطالة عمر الوسادة.
باختصار، بالنسبة لمحركات التيار المستمر التي تعمل بنظام التشغيل والإيقاف المتكرر، فإن "الفحوصات عالية التردد + الصيانة الدقيقة" للفرش/المبدلات، وملفات المحرك، والمحامل، والمكابح الكهرومغناطيسية يمكن أن تقلل من معدلات أعطال المكونات بأكثر من 60%. هذا يضمن تشغيلًا مستقرًا على المدى الطويل، ويجنب توقف الإنتاج أو حوادث السلامة الناجمة عن تلف المكونات.