صيغة حساب استهلاك الكهرباء لكل متر مكعب من الهواء في ضاغط الهواء

أولاً: فكرته الأساسية في الحساب

كمية الكهرباء المستهلكة لكل متر مكعب من الهواء في ضاغط الهواء تشير عادةً إلى كمية الطاقة الكهربية التي تستهلكها عملية إنتاج كل متر مكعب من الهواء المضغوط. وعند إجراء الحساب، ينبغي أولاً تحديد وحدة قياس معدل التدفق، مثل معدل تدفق الهواء الحر، أو معدل التدفق في الظروف القياسية، أو معدل التدفق في ظروف التشغيل الفعلية، مع التمييز بين القيم المقدرة الاسمية والقيم الفعلية أثناء التشغيل.

ثانياً: صيغ الحساب الأساسية

الصيغة الأولى: عند معرفة القدرة المدخلة وسعة الشحن

استهلاك الكهرباء لكل متر مكعب من الغاز (كيلوواط ساعة/ m³) = القدرة المدخلة (kW) ÷ [60 × سعة الشحن (m³/min)]

تنطبق هذه المعادلة في الحالات التي يُعطى فيها حجم التصريف بوحدة المتر المكعب في الدقيقة. أما إذا كان حجم التصريف مُعطى بوحدة المتر المكعب في الساعة، فيمكن حينئذٍ قسمة القدرة المدخلة مباشرةً على حجم التصريف.

الصيغة الثانية: معامل القدرة المعرف بالقوة النوعية

استهلاك الكهرباء لكل متر مكعب من الغاز (كيلوواط ساعة/ m³) = القدرة النوعية (kW /(m³/min)) ÷ 60

القدرة النوعية هي نسبة القدرة المدخلة إلى سعة الإخراج، وتُستخدم عادةً لمقارنة كفاءة الطاقة في ضواغط الهواء. وكلما انخفضت القدرة النوعية، انخفض عادةً استهلاك الكهرباء لكل وحدة من الغاز المنتج.

الصيغة الثالثة: حسب كمية الكهرباء المُقاسة وكمية الغاز المنتجة

استهلاك الكهرباء لكل متر مكعب من الغاز (كيلوواط ساعة/ m³) = إجمالي استهلاك الكهرباء خلال فترة الإحصاء (كيلوواط ساعة) ÷ كمية الغاز المنتجة الفعّالة خلال فترة الإحصاء (m³)

تُعد هذه الطريقة أقرب إلى النتائج الفعلية للتشغيل، وهي مناسبة لعمليات التحقق من استهلاك الطاقة، وللمقارنة بين حالة ما قبل وحالة ما بعد أعمال تحسين كفاءة الطاقة، أو لتوزيع التكاليف داخل الورش.

ثالثًا: تأثير الأحمال وعمليات التحميل والتفريغ

عند التشغيل الفعلي، لا يعمل ضاغط الهواء دائمًا في حالة التحميل الكامل. فتؤثر أنظمة التحكم بالتحميل/التفريغ، والضبط بتردد المتغير، وتسربات شبكة الأنابيب، وتقلبات استهلاك الهواء جميعها على كفاءة استهلاك الطاقة الكهربائية لكل وحدة. وإذا اقتصر الحساب على سعة التفريغ المقدرة فقط، فقد يتم إغفال خسائر التشغيل بدون حمل.

• مرحلة التحميل: يرتفع إنتاج الغاز، وغالبًا ما يقترب استهلاك الطاقة الكهربائية من المستوى المُصنَّف.
• مرحلة التشغيل بلا حمل: قد يستهلك المحرك كهرباءً، لكن كمية الغاز المنتجة تكون منخفضة جدًا، مما يؤدي إلى ارتفاع استهلاك الكهرباء لكل وحدة.
• المعدات المساعدة: مجفف الهواء المبرد، المرشحات، أنظمة التحكم، مراوح التبريد، وغيرها؛ فإذا كانت تستهلك الكهرباء بشكل منفصل، فيُعتمد على معيار الإحصاء لتحديد ما إذا كان يُحتسب أم لا.

رابعاً: مثال حسابي

تُستخدم الأمثلة فقط لتوضيح الصيغة، ولا تمثّل الاستهلاك الفعلي للطاقة لأجهزة محددة. إذا كان قدرة الإدخال هي 22 kW ، يبلغ الحجم الفعلي للتفريغ 3.5 m³/min فإن استهلاك الكهرباء لكل متر مكعب من الغاز يبلغ نحو 22 ÷ [60 × 3.5] ≈ 0.105 كيلوواط ساعة/ m³.

إذا كان معامل القدرة المحددة معلومًا، فإن 6.3 kW /(m³/min)، فإن استهلاك الكهرباء لكل متر مكعب من الغاز يبلغ نحو 6.3 ÷ 60 = 0.105 كيلوواط ساعة/ m³.

خامسًا: احتياطات الاستخدام

• التأكد من أن سعة التصريف تُقاس بوحدة تدفق الهواء الحر أم بحجم الهواء المضغوط، مع ضبط الضغط ودرجة الحرارة وقطر القياس على قيم موحدة.
• تُعد بيانات اللوحات التعريفية مناسبة للتقديرات الأولية، فيما يُنصح في التقييم الميداني باعتماد قراءات العدادات وبيانات عدادات التدفق.
• يزيد ارتفاع ضغط العادم عادةً من استهلاك الطاقة في عملية الضغط، ويجب عند إجراء الحسابات تدوين ظروف الضغط المقابلة.
• في حال استخدامه في تقييم كفاءة الطاقة، يُنصح بإحصاء استهلاك الطاقة تحت الحمل، واستهلاك الطاقة في حالة عدم التحميل، واستهلاك الطاقة للأجهزة المساعدة على حدة.