ما السبب في أن صوت ضاغط الهواء اللولبي يكون عالياً أثناء عملية رفع أو خفض التردد، ثم يخفت بعد استقرار التردد؟

مقدمة

في الإنتاج الصناعي، تُستخدم ضواغط الهواء ذات اللولب على نطاق واسع لتوفير هواء مضغوط مستقر. يلاحظ العديد من المشغلين أن مستوى الضوضاء يزداد بشكل ملحوظ عند إجراء تعديلات على التردد بزيادة أو نقصان، ثم يعود إلى الانخفاض بشكل ملحوظ بمجرد استقرار التردد. وعادةً ما تنشأ هذه الظاهرة نتيجة للتغيرات في الخصائص الفيزيائية والكهرومغناطيسية للمعدة أثناء عملية الضبط الديناميكي.

الضوضاء الكهرومغناطيسية وخصائص محول التردد

العنصر المحرك الأساسي في ضاغط الهواء اللولبي العاكس هو محرك العاكس. أثناء عملية رفع أو خفض التردد، يتعيّن على جهاز العاكس تعديل تردد الجهد وشدته بشكل متكرر. وفي هذه الحالة، ينتج عن موجة تعديل عرض النبضة الصادرة من الجهاز توليد ترددات توافقية كبيرة، مما يؤدي إلى تغيرات حادة في موجات القوة الكهرومغناطيسية داخل المحرك، ومن ثم نشوء ضوضاء كهرومغناطيسية واضحة.

عندما تصل الترددات إلى القيمة المحددة وتستقر، يصبح شكل الموجة الصادرة عن محول التردد مستقراً نسبياً، وتنخفض نسبة التوافقيات، كما ينخفض بدوره الضجيج الكهرومغناطيسي للمحرك. وهذا يعد ظاهرة فيزيائية شائعة في أجهزة تحويل التردد أثناء عملية الضبط الديناميكي.

الرنين الميكانيكي والسرعة الحرجة

تتمتع الدوّار الرئيسي لضاغط الهواء، ودوّار المحرك، وكذلك أجزاء النقل بترددات ذاتية محددة. أثناء عملية رفع أو خفض التردد، يتغيّر سرعة دوران المحرك بشكل مستمر. وعندما تمرّ السرعة عبر بعض السرعات الحرجة للمعدة، يتطابق تردد الإثارة للأجزاء الدوّارة مع التردد الذاتي للمعدة، مما يؤدي بسهولة إلى حدوث الرنين الميكانيكي.

• أداء الرنينفي نطاق سرعة دورانية محدد، تزداد اهتزازات المعدة، مصحوبة بصوت هادر عميق واضح أو صوت احتكاك معدني.
• التغيير بعد الاستقراربمجرد تجاوز السرعة الدورانية للنطاق الحرج واستقرارها عند التردد المستهدف، يبتعد تردد الإثارة عن التردد الطبيعي، فتختفي ظاهرة الرنين، وتعود الأصوات الميكانيكية إلى حالتها الطبيعية.

نبضات تدفق الهواء والضوضاء الديناميكية الهوائية

عندما يُغيّر مكبس الضاغط اللولبي تردده، تتعرض كمية الهواء المضغوط وضغط النظام لتقلبات ديناميكية. وتؤدي هذه التقلبات الشديدة في ظروف التشغيل إلى عدم استقرار كبير في حالة تدفق الهواء داخل الضاغط وداخل شبكة الأنابيب.

دوامات التدفق وذبذباتهفي مرحلة تغير التردد، يصبح توزيع سرعة الغاز والضغط غير متساوٍ، مما يؤدي بسهولة إلى ظهور دوامات قوية وذبذبات في تدفق الهواء داخل حجرة الضغط، وفاصل الزيت والغاز، وأنابيب العادم، مما يولد ضوضاء ديناميكية هوائية كبيرة. وعند استقرار التردد، يعود تدفق الهواء إلى حالة التدفق الطبقي المستقر أو حالة التدفق المضطرب المستقر، فتنخفض ضوضاء التدفق بشكل كبير بصورة طبيعية.

الاستجابة الديناميكية لنظام التشحيم والتبريد

خلال عملية رفع أو خفض التردد، يؤدي تغيّر سرعة دوران المحرك الرئيسي إلى تغيير مباشر في سرعة دوران مضخة زيت التشحيم ومروحة التبريد. كما أن التقلبات المؤقتة في ضغط الزيت، والتغيرات المفاجئة في سرعة تدفق زيت التشحيم داخل الأنابيب، وتغيّر تردد قطع شفرات مروحة التبريد للهواء، كل ذلك يُحدث، خلال فترة قصيرة، أصواتًا إضافية ناتجة عن حركة السوائل وضجيجًا ميكانيكيًا. وبعد أن يبلغ النظام حالة اتزان جديدة، تزول هذه الأصوات الإضافية.

اقتراحات التحسين والصيانة اليومية

من أجل تقليل الضوضاء أثناء عملية رفع التردد وتخفيضها، وإطالة عمر المعدات، يُنصح باتخاذ الإجراءات التالية:

• تحسين معلمات التردد المتغير: قم بضبط أوقات التسارع والتباطؤ لمحوّل التردد بشكل مناسب، لتفادي تغيّرات شديدة في السرعة الدورانية، وبالتالي تحقيق انتقال سلس عبر نطاق السرعة الحرجة.
• التشديد والتزييت الدوري: فحص حالة ربط مسامير التثبيت، والمحرك، وأجزاء الربط الخاصة بالجهاز الرئيسي بانتظام، مع التأكد من سلامة مسار زيت نظام التشحيم لخفض الاهتزازات غير الطبيعية الناجمة عن الاحتكاك الميكانيكي.
• فحص دعامات الأنابيب: تأكد من تثبيت دعامات خطوط العادم وخطوط التبريد بشكل آمن، وأضف وسائد امتصاص الاهتزاز عند الحاجة لمنع حدوث رنين ثانوي في الخطوط نتيجة تذبذبات تدفق الهواء.