بموجب ما يتم تحديد كمية الهواء المضغوط في نظام الهواء المضغوط للمصنع؟

يُعد التوزيع العلمي لسعة نظام الهواء المضغوط في مباني المصانع عنصراً حاسماً لضمان كفاءة الإنتاج وتخفيض تكاليف التشغيل. ويتعين تحديد سعة النظام بالنظر بشكل شامل إلى احتياجات المعدات، وخصائص الاستخدام، وخسائر النظام؛ وفيما يلي شرحٌ من منظور فني للأسس والأساليب الأساسية:

أولاً: حساب احتياجات معدات الغاز

1. إحصاء استهلاك الغاز للمعدات
   يتعين إجراء إحصاء مصنّف لجميع معدات استهلاك الغاز في المصنع، مع تحديد معدلات الاستهلاك الاسمي للغاز لكل فئة من المعدات. على سبيل المثال:
   • الأدوات الهوائيةمثل مدفع الهواء ومسدس الرش، يبلغ استهلاك الغاز لكل جهاز حوالي 0. 2-0.6m³/min ؛
   • معدات الأتمتةمثل الأذرع الميكانيكية الهوائية وأجهزة النقل، يبلغ استهلاك الغاز لكل جهاز حوالي 0. 5-1.5m³/min ؛
   • معدات التصنيعمثل آلة الرش وآلة نفخ الزجاجات، يمكن أن يصل استهلاك الغاز لكل جهاز إلى 3- 8m³/min.
2. تحليل فترات الذروة والمنخفضة للغاز
   من خلال جمع البيانات باستخدام وحدة التحكم المنطقي القابل للبرمجة أو مراقبة عدادات الطاقة، يتم رسم منحنى استهلاك الغاز على مدار 24 ساعة، وتحديد أوقات الذروة وأوقات الانخفاض في الطلب، بما يوفّر دعماً بياناتياً لاختيار النظام المناسب.

ثانياً: تعديل معامل الاستخدام الديناميكي

1. معامل الاستخدام المتزامن (قيمة K)
   يُحدَّد معامل الاستخدام المتزامن استنادًا إلى خصائص تشغيل المعدات، وذلك لتفادي إهدار الموارد الناجم عن الجمع البسيط بين السعات الهوائية الاسمية للمعدات.
   • مصنع الإنتاج المتسلسل(مثل الصناعات الكيميائية والغذائية): يُؤخذ قيمة K بين 0.7 و0.8؛
   • مصنع ذو إنتاج متقطع(مثل قطع غيار السيارات): يُؤخذ قيمة K بين 0.6 و0.7؛
   • مصنع يعمل بنظام المناوبات المتعددةيجب حساب قيمة K على فترات زمنية محددة، مثل 0.75 لمناوبة النهار و0.65 لمناوبة الليل.
2. تصميم مزود بوسادة لامتصاص تقلبات الضغط
   عند تجهيز خزان تخزين الغاز، يجب التأكد من أن سعته لا تقل عن 10% من إجمالي كمية الهواء المطلوبة. -15% لتسهيل تقلبات استهلاك الهواء وتقليل عمليات التشغيل والإيقاف المتكررة لضاغط الهواء.

ثالثًا: تعويض فقدان النظام

1. فقدان الضغط في المجرى الأنبوبي
   تؤدي عوامل مثل طول المجرى، وقطر الأنبوب، وعدد الكوعات إلى فقدان الضغط، ويجب تقديره وفقًا للصيغة التالية:
   • خسارة الضغط (ΔP) = 1.6 × (L/D) × Q²
     (ل: طول الماسورة، د: قطر الماسورة، ق: معدل التدفق)
   • عادةً ما يلزم تخصيص هامش تعويض يتراوح بين 5% و15% من كمية الغاز.
2. التحكم في كمية التسرب
   يتراوح معدل التسرب في أنظمة الهواء المضغوط عادةً بين 10% و30%، ويتعيّن السيطرة عليه من خلال الإجراءات التالية:
   • إجراء فحوصات دورية بالأشعة فوق الصوتية للكشف عن التسربات، وإصلاح نقاط التسرب التي يزيد قطرها على DN10؛
   • يُراعى عند التصميم تخصيص 10% إلى 20% من سعة الهواء كتعويض عن التسرب.

رابعاً: احتياطي التوسع المستقبلي

1. الطلب على توسيع الطاقة الإنتاجية
   وفقاً لخطة تطوير المؤسسة، يُحتفظ بهامش سعة قدره 20% إلى 30% لتجنب الحاجة إلى إجراء تعديلات على النظام نتيجة توسع الطاقة الإنتاجية.

2. مساحة لترقية التكنولوجيا
   يُنصح باعتماد تصميم معياري يتيح تخصيص واجهات لعمليات الترقية الآلية وإضافة معدات عملية جديدة، بما يسهّل التوسع في المراحل اللاحقة.

خامسًا: أمثلة نموذجية على تخصيص القطاعات

سادساً: المراقبة الذكية والتحسين

1. منصة إدارة كفاءة الطاقة
   نُشر نظام إدارة الهواء المضغوط (CAMS) لمراقبة التدفق والضغط والقدرة في الوقت الفعلي، مع استخدام تحليلات البيانات الضخمة لتحديد إمكانات توفير الطاقة.

2. التحكم الديناميكي في السرعة
   يتم استخدام محوّل التردد بالتزامن مع حساس الضغط لضبط سرعة ضاغط الهواء تلقائيًا وفقًا لاحتياجات استهلاك الغاز، مما يحقق وفورات في استهلاك الطاقة تصل إلى 15%. -35%.

الخاتمة
يتعين تحديد حجم تدفق الهواء المضغوط في أنظمة الهواء المضغوط داخل مصانع الإنتاج وفقًا لمبادئ «التوفير وفق الحاجة، والتعويض الديناميكي، وتوفير احتياطات للتوسع»، وذلك من خلال الحسابات العلمية والمراقبة الذكية لتحقيق مطابقة دقيقة لحجم التدفق. كما ينبغي للشركات إنشاء آلية سنوية لتقييم كفاءة الطاقة، مع مراعاة التغيرات في عمليات الإنتاج لمواصلة تحسين تكوين الأنظمة، بما يضمن استمرارية الإنتاج ويقلل من تكاليف التشغيل على مدى دورة الحياة الكاملة.