بحث في تحليل أعطال الآلات وتقنيات التحسين للمفاتيح الكهربائية ذات الجهد العالي
مع التقدم المستمر للميكانيكية في المجتمع الحديث، ازداد الطلب على الطاقة الكهربائية في الحياة اليومية بشكل كبير. لضمان تلبية هذا الطلب المتزايد على إمدادات الطاقة، يجب أن تعمل الشبكة الكهربائية بثبات أكبر وأمان ورد فعل فوري. وهذا يبرز أهمية جودة مفتاح الفصل عالي الجهد أثناء التصنيع.
يجب على المصنعين تعزيز وعيهم بهذه المسؤولية لضمان التشغيل الموثوق به لخطوط النقل ذات الجهد العالي وتقليل تواتر الأعطال. من الضروري الإشارة إلى أن مفاتيح الفصل مسؤولة عن عزل المعدات الكهربائية تحت ظروف عدم الحمل في حالات الطوارئ. لذا، من الضروري إجراء تحليل شامل للأعطال الميكانيكية الحالية، يتبعه حلول مستهدفة لتخفيف المخاطر.
1. العيوب والأعطال الشائعة والتحليل
تتطلب خطوط النقل ذات الجهد العالي صيانة منتظمة، مما يتطلب تشغيل مفاتيح الفصل ذات الجهد العالي بانتظام لعزل مصادر الطاقة—ضمان سلامة الفنيين الصيانة. ومع ذلك، بسبب العيوب المتأصلة في التصميم والمواد، تظل الأعطال الميكانيكية هي النوع الأكثر شيوعًا للأعطال. تظهر الدراسات أن التركيب غير المناسب أو التشغيل الأولي غير الكافي أو التآكل الميكانيكي غالبًا ما يؤدي إلى درجات حرارة عالية في الدائرة الموصلة وتشققات العزل وحتى حوادث أمنية خطيرة.
ومن بين الأعطال الميكانيكية الخطرة بشكل خاص هو كسر العوازل السيراميك الداعمة. يمكن لهذا الفشل أن يؤدي إلى عواقب كارثية ويُعتبر الأكثر خطورة. يمكن تحليل أسباب هذا الفشل من عدة جوانب:
مشكلات جودة المواد: جودة العازل الرديئة بسبب ضعف السيطرة على التصنيع تُدخل مخاطر أمنية خطيرة. فحص العوازل المكسورة يكشف باستمرار عن شوائب داخلية وشقوق دقيقة وربط ضعيف وفي بعض الحالات، غياب الأسفلت كطبقة ماصة للصدمات.
عيوب التصميم والتصنيع: العيوب المتأصلة في التصميم أو العمل الحرفي غير الصحيح أو عمليات الإشعال غير الكافية أثناء التصنيع يمكن أن تؤدي إلى روابط ضعيفة بين العازل والفلانج، مما يقلل من العمر الافتراضي والموثوقية.
التدهور البيئي: التعرض طويل الأمد لظروف قاسية بما في ذلك المجالات الكهرومغناطيسية القوية والتآكل الكيميائي والتعرية يسرع من عملية الشيخوخة.
تأثير الزلازل: خلال الزلازل، قد تسبب الاهتزازات الشديدة كسر العازل بسبب الرنين الهيكلي أو الضغط الميكانيكي.
أحد الأعطال الشائعة الأخرى هو فشل التشغيل لمفتاح الفصل، حيث يؤدي التشغيل غير الصحيح إلى فتح أو إغلاق غير كامل (غير متماثل)، مما يؤدي إلى اتصال ضعيف ومقاومة مرتفعة وارتفاع درجة الحرارة وإمكانية تلف المعدات. العوامل المساهمة تشمل:
عيوب التصميم أو اختيار المواد غير الصحيح: تصميم هيكلي غير كافٍ أو مواد غير مناسبة تؤثر على الأداء.
التآكل الشديد: المكونات الدوارة، التي تكون عادةً مصنوعة من المعادن، معرضة للبيئة الخارجية. الرطوبة العالية ونقص التشحيم والتعرض الطويل يسرعان من التآكل، مما يقلل من المرونة التشغيلية.
فشل الأنظمة الكهربائية للتحكم: المكونات الكهربائية المعيبة في آليات التشغيل المحركة يمكن أن تسبب فشل التشغيل.
العوامل البيئية: التعرض الخارجي يخضع المفاتيح للامطار والثلوج والتلوث. في السنوات الأخيرة، زادت الضباب الدخاني والرطوبة الجوية من التآكل.
التآكل الكيميائي: الغبار الجوي والرطوبة تتفاعل لتكوين مواد كهربائية مؤكسدة. عندما يتم ترسيب هذه المواد على سطوح المفاتيح، تسبب التآكل الكهروكيميائي.
ضعف التصميم الداخلي: الختم السيء يسمح بدخول الرطوبة. اختيار المواد غير المناسبة مثل المعادن ذات مقاومة التآكل المنخفضة أو طلاءات مقاومة للتآكل غير كافية تزيد من تدهور الأداء. بالإضافة إلى صيانة وفحص غير كافيين، هذه العوامل تؤدي إلى تدهور ميكانيكي شديد.
2. إجراءات التحسين للأعطال الميكانيكية
2.1 التصنيع ومراقبة الجودة
يجب على المصنعين الالتزام الصارم بالمواصفات التصميمية أثناء الإنتاج، وضمان اختيار المواد المناسبة ومراقبة الجودة الشاملة. لمعالجة كسور العوازل السيراميك:
تأكد من أن تصميم المفتاح يتوافق مع المتطلبات التقنية والتشغيلية.
تعزيز مراقبة الجودة في الإنتاج من خلال الحصول على مواد خام عالية الجودة.
التعاون فقط مع الموردين ذوي السمعة الطيبة والمؤهلين تقنياً.
إنشاء اتفاقيات ضمان الجودة مع الموردين، بما في ذلك الفحوصات الميدانية واختبار المنتجات.
الالتزام الصارم بالإجراءات التشغيلية أثناء الإنتاج؛ معالجة أي أخطاء تقنية أو عيوب على الفور—لا تقم بتشغيل القسري.
2.2 الوقاية من الارتفاع الحراري
الارتفاع الحراري في الدوائر الموصلة يشكل خطرًا أمنيًا خطيرًا. تتضمن الإجراءات الفعالة:
ضبط عمق الإدخال للاتصال لضمان الاتصال الأمثل.
حفظ نظافة سطوح الاتصال أو استخدام تصاميم الاتصال ذات التنظيف الذاتي.
تركيب أجهزة استشعار الحرارة لمراقبة الحرارة غير الطبيعية وتنشيط التدخل المبكر.
تطبيق التنظيف أثناء التشغيل لتحسين كفاءة الصيانة.
2.3 حماية من التآكل
نظرًا لأن التآكل يعتبر أحد العوامل الرئيسية للأعطال الميكانيكية:
تطبيق التشحيم الدوري للأجزاء المتحركة.
استخدام الفولاذ المقاوم للصدأ أو مواد أخرى مقاومة للتآكل.
تحسين الختم لتعزيز مقاومة الماء.
ضمان تطبيق طلاءات مقاومة للتآكل عالية الجودة بشكل صحيح.
2.4 الصيانة والتفتيش
الفحص الدوري والإصلاح الفوري أمران ضروريان. ومع ذلك، يجب أن تكون الصيانة ذات معنى وليس مجرد روتين أو شكلي. الإصلاحات السطحية تهدر الموارد ولا تضمن التشغيل الآمن. فقط الصيانة الشاملة بناءً على الحالة يمكن أن تمنع الأعطال غير المتوقعة.
3. طرق التشخيص للأعطال الميكانيكية
توفر طرق التشخيص المختلفة مزايا وقيود مختلفة. يجب على الموظفين اختيار الطرق بناءً على الظروف الفعلية، ودمج الطرق لتحقيق الكشف الدقيق عن الأعطال.
اختبار الموجات فوق الصوتية: قبل التركيب، استخدم اختبار الموجات فوق الصوتية لكشف الشقوق في العوازل السيراميك ومنع العيوب الخفية.
مراقبة الإجهاد: بعد التركيب، راقب ما إذا كانت العوازل معرضة لإجهاد ميكانيكي غير طبيعي.
التصوير الحراري بالأشعة تحت الحمراء: اكتشف الارتفاع الحراري المحلي في الدوائر. إذا تم تحديد النقاط الساخنة، اتخذ الإجراءات التصحيحية على الفور.
مراقبة تيار المحرك: قم بقياس تيار المحرك أثناء التشغيل لتقييم أداء المفتاح واكتشاف الشذوذ.
قياس مقاومة الشد: استخدم مقاومة الشد لكشف الإجهاد غير الطبيعي على العوازل.
تحليل الإشارات: قم بتحليل إشارات تيار المحرك لتقييم صحة نظام الدفع.
4. الخاتمة
فقط بعد أن تؤكد جميع الفحوصات التشخيصية التشغيل الطبيعي وعدم وجود مخاطر أمنية يجب وضع مفتاح الفصل في الخدمة.
يتناول هذا البحث الأعطال الميكانيكية الشائعة في مفاتيح الفصل ذات الجهد العالي، بما في ذلك كسر العوازل السيراميك والإجهاد غير الطبيعي وارتفاع درجة الحرارة في الدوائر والفشل التشغيلي والتآكل المعدني. بناءً على التحديات التقنية الحالية، تم اقتراح إجراءات تحسين ووقاية مستهدفة. من خلال تنفيذ هذه التوصيات، يمكن لموظفي الصيانة تعزيز الوقاية من فشل العزل ذو الجهد العالي وتحسين موثوقية النظام وضمان سلامة الموظفين العاملين.
