تطبيقات المحولات الكهربائية في الصناعة

المقالة مترجمة من المجلة: Transformers Magazine Vol. 8 issue 2 [1]

مقدمة: كل صناعة لها معاييرها ومتطلباتها الخاصة، واختيار المحولات المناسبة أمر مهم جداً لإدارة الأعمال من حيث التكاليف والاعتمادية، هذه المقالة سوف تناقش أمثلة من مختلف أنواع المحولات المصممة خصيصاً لتلبية متطلبات التطبيقات الصناعية.

هنالك خطط واتجاهات مستمرة لزيادة الإنتاج في القطاعات ذات الاستهلاك المكثف للطاقة، مثل:(النفط والغاز والكيماويات والحديد والأسمنت والورق والألمنيوم) وهي قادمة من زيادة الطلب على المنتجات الصناعية خلال العقدين الماضيين.

تعد المحولات الكهربائية مهمة جداً لإمداد الطاقة الكافية للقطاع الصناعي حيث أن هذا القطاع يستهلك الكثير من الكهرباء (بنسبة تقدر ب 42% من إجمالي استهلاك الطاقة العالمي)، ولابد من ضمان أن الطاقة الكهربائية تصل بشكل كافي إلى المصانع في مختلف الظروف ولهذا السبب يتم استخدام المحولات.

يشير نظام تحول الصناعة رقم ٤ إلى زيادة الطلب الإضافي على الكهرباء بالإضافة إلى استمرارية التوريد ، وإيجاد حلول للمشاكل المتعلقة بكفاءة وجودة الطاقةو إزالة الكربون، وكيف يتم تشغيل المعدات وصيانتها. وتعتبر المحولات الكهربائية هي المفتاح الرئيس في إمداد الطاقة للقطاع الصناعي والذي سوف يحقق الاتجاهات التي تم تحديدها من قبل نظام تحول الصناعة ٤.

تمر الصناعة بتحول رقمي مع تمكين عمليات الأتمتة والاعتماد المتزايد على تقنيات المعلومات الحديثة المعروفة بإسم “الثورة الصناعية الرابعة” أو الصناعة ٤.

احتياجات الصناعة:

في العمليات الصناعية من الضروري أن يتم زيادة الإنتاجية والأرباح، وبطبيعة الحال زيادة الموثوقية وتوافر المنتجات وجودة الطاقة لإمدادات الكهرباء، من المهم أيضاً القدرة على تمكين الصيانة التنبؤية مع ضمان سلامة الأفراد والبيئة، وهنا نعرف أن المحولات هي بوابة لتحقيق هذه الإنتاجية.

كجزء من الصناعة ٤ التحول الرقمي للمحولات أصبح متزايد في الأونة الاخيرة، بينما كانت المحولات مجهزة بأجهزة استشعار ومراقبة لعقود من الزمن فإن رؤية الصناعة ٤ جلبت تطور واضح للتكنولوجيا، حيث أنها وفرت رؤية أكبر للمحولات في معايير الأداء والسلامة أكثر من أي وقت مضى.

يوفر التحول الرقمي في قطاع المحولات إمكانيات هائلة لتحسين الإدارة وتمكين الصيانة الهامة وتخطيط دورة حياة المحولات عن طريق برامج تحليلية، بالطبع يمكن القيام بذلك من مسافة بعيدة عن طريق أجهزة التحكم عن بعد.

تعتبر الاعتمادية والموثوقية ذوات أهمية قصوى في القطاع الصناعي، فمثلاً عند تعطل الكهرباء سوف تكون تكلفة الصناعة عالية جداً ومن المتوقع أن تكون المحولات الصناعية ذات موثوقية عالية لتجنب أي مفاجآت أثناء العمل مثل:

• دورة تشغيل بفترات كبيرة ومتقطعة.
• تشغيل قريب من حالة قصر الدائرة.
• أحمال غير متزنة بشكل متكرر.
• زيادة جهد عالية وتوافقيات.
• تشغيل عابر.
• ظروف بيئية قاسية.

المحولات الصناعية تخفض جهد شبكة النقل إلى مستوى الجهد الكهربائي المطلوب لتتلائم مع مختلف التطبيقات الصناعية، وهي من العناصر الرئيسية في العمليات التي يتم فيها تأمين قوة غير منقطعة للمحركات في مجموعة متنوعة من التطبيقات مثل: المضخات، المراوح، الخلاطات، الناقلات، المطاحن، المكابس الأسطوانية، محركات الأفران، وإلى تطبيقات أخرى، مثل: المصاهر، وأنظمة تخزين البيانات، والعمليات تحت سطح البحر.

أمثلة على تطبيقات المحولات الكهربائية في الصناعة:

1- محول التوزيع الرقمي لتعدين البوكسيت في أستراليا:

سنوياً يتم استخراج أكثر من 160 مليون طن من البوكسيت في أستراليا، ومع ذلك عمليات التعدين للبوكسيت صعبة جداً وتتطلب اهتماماً خاصاً، يجب أن تعمل أنظمة الطاقة في التعدين بقوة تتحمل الأحمال والعمليات الدورية والمتنقلة، ويجب أن تتبع متطلبات السلامة وظروف العمل تحت البيئات القاسية، ولهذا تم تمكين نوع من المحولات التوزيع الرقمية يعرف بإسم TXpert ™، ومن أبرز مزايا استخدامه:

• اكتشاف الأعطال التي قد تحدث أثناء عمليات الفحص المتكررة.
• ضبط جدول الصيانة بحسب حالة المحولات ،بحيث أن المحولات عالية الخطورة تحظى بالاهتمام والصيانة المباشرة أما المحولات منخفضة الخطورة يمكن تأجيل صيانتها إلى وقت لاحق وبالتالي تقليل تكاليف الصيانة.
• الحصول على بيانات أخرى مثل إجمالي استهلاك الكهرباء للمحولات، وبيانات مثل زيادة أو نقصان الحمل والجهد الكهربائي التي يمكن استخدامها لتحسين العمليات.

2- المحولات الجافة ذات الحماية من الجهد العابر (TVP):

المحولات المزودة بتقنية الحماية من الجهد العابر أو ما يعرف بـ (Transient Voltage Protection) هي مصممة لمقاومة أي جهد زائد سريع العبور، تعمل تقنية TVP في أي نظام وفي مختلف الظروف البيئية حيث أنها لا تتطلب دراسة للنظام وله تكلفة أقل وفاعلية أكثر من أي محول آخر، أكثر من 1500 محول من النوع الجاف (TVP) موجودة بالفعل لمختلف التطبيقات حول العالم، من أهم مميزات تقنية TVP أنها تحمي ملفات المحولات (ًWindings) من أي جهد زائد ناتج عن تقطع أو تذبذب التيار.

3- المحولات الرقمية المتواجدة في المناطق البحرية:

من أشهر الأمثلة التي يمكن طرحها هو حقل النصر النفطي الذي يقع في الإمارات العربية المتحدة، يتكون النظام الكهربائي من أجهزة إدارة وتنظيم الطاقة ويتم تشغيلها بواسطة كابل حلقي تحت سطح البحر ذات قدرة 132 كيلو فولت  AC ويمتد من جزيرة داس إلى غرب أبو ظبي بمسافة تقدر بحوالي 160 كم، يحتوي نظام إدارة الطاقة شبكة من المحولات والمفاتيح الكهربائية وتمكن المشغلين من التحكم في هذا النظام بطريقة آمنة يتمكن النظام من التنبؤ للأعطال وصيانتها وتقليل تكاليف التشغيل، مما يؤدي إلى زيادة دورة حياة المحولات وخفض الأضرار البيئية، حيث أن هذه المحولات تم تصميمها خصيصًا للمناطق الخطرة وللظروف البيئية الصعبة.

المراجع:

[1]: https://transformers-magazine.com/magazine/transformers-applications-for-industry

[2]: https://transformers-magazine.com/magazine/transformers-applications-for-industry

[3]: https://news.cision.com/abb/i/txpert-digital-distribution-transformers,c2393573

[4]: https://transformers-magazine.com/magazine/transformers-applications-for-industry

[5]: https://industry-me.com/features/mining/impressive-expansion-nasr-al-nasr-oil-field