یک واحد حلقه اصلی خلاء هوایی هوشمند
حقل فني
يتعلق النموذج العملي بحقل تقنية الوحدات الرئيسية الدائرية، وبالتحديد وحدة رئيسية دائرية ذكية عازلة للهواء.
الفن السابق
تعتبر الوحدة الرئيسية الدائرية جهازًا كهربائيًا يدمج معدات التبديل ذات الجهد العالي في صندوق معدني أو يجمعها في وحدة توزيع دائري من نوع الفاصل. يتم تشكيل نظام عن طريق ربط قضبان الأمان لأجهزة التغذية المختلفة، مع قلبها المكون من مفاتيح الحمل والمصفيات. تتميز ببنية بسيطة، حجم صغير، تكلفة منخفضة، معلمات تزويد طاقة ممتازة، وأمان عالٍ.
تعتمد الوحدات الرئيسية الدائرية العازلة للهواء (المعروف أيضًا باسم الوحدات الرئيسية الدائرية شبه العازلة) الهواء الجاف كوسط عازل وأطفائي للأقواس. أداءها أفضل من غاز SF6 دون إحداث تلوث بيئي. يتم وضع المفاتيح الحية ذات الجهد العالي في غرفة هوائية محكمة الإغلاق تحت ضغط ثابت غير متأثر بالبيئة، مما يجعلها مناسبة لمناطق خاصة مثل المرتفعات والمناطق المالحة والرطبة.
في التقنية الحالية، غالبًا ما تستخدم الوحدات الرئيسية الدائرية العازلة للهواء تركيبات مركبة مثل مفتاح الحمل - الفاصل، ومفتاح الحمل - المصفي العالي الجهد، وقواطع الدائرة الفراغية - الفاصل. يمكن استخدام خزانات الوحدات بشكل مستقل أو الجمع بينها بحرية. ومع ذلك، هناك بعض العيوب:
عند الجمع، يتم عرض حالة التشغيل فقط عبر مقصورة الريلاي والأجهزة، مما يتطلب فحوصات دورية يدوية وإصلاح الأعطال، مما يؤدي إلى تكاليف عالية.
من الصعب حل مشكلة التبريد داخل الخزان بكفاءة: الاعتماد على الدورة الهوائية الداخلية فقط لا يمكن أن يبرد بكفاءة، بينما هيكل الثقب البسيط للتهوية معرض لإدخال رطوبة زائدة، مما يؤثر على السلامة الكهربائية. يحتاج إلى تحسين عاجل.
محتوى النموذج العملي
الهدف
بالنسبة للعيوب الموجودة في التقنية الحالية، يقدم النموذج العملي وحدة رئيسية دائرية ذكية عازلة للهواء، بهدف تحقيق:
تخطيطًا معقولًا لتوسيع وظائف تجميع قضبان الأمان.
مراقبة الوقت الحقيقي لحالة التشغيل، وتحسين مستويات الإدارة الذكية، وتقليل تكاليف الصيانة.
تحسين أداء التبريد مع تجنب إدخال الرطوبة، موازنة السلامة الكهربائية وكفاءة الطاقة.
الحل الفني
تشمل الوحدة الرئيسية الدائرية الذكية العازلة للهواء الجسم الخزان مع البنية الداخلية التالية:
مناطق الوظائف الأساسية والمكونات
يشمل الجسم الخزان مقصورة قضبان الأمان، مقصورة الريلاي والأجهزة، مقصورة المفاتيح، ومقصورة الكابلات:
مقصورة قضبان الأمان: تحتوي على قضبان الأمان، المستشعر الحراري الأول، ومجموعة المراوح المتصلة كهربائيًا بمحول PLC.
مقصورة الريلاي والأجهزة: تقع على جانب مقصورة قضبان الأمان، تحتوي على الريلايات.
مقصورة المفاتيح: تقع في أسفل مقصورة قضبان الأمان، تحتوي على مجموعة مفاتيح الحمل، المستشعر الحراري الثاني، ومستشعر الرطوبة (يقع مستشعر الرطوبة على جانب اللوحة القسم الأولى ويتم توصيله بوحدة تخزين البيانات). يتم توصيل مجموعة مفاتيح الحمل بمقصورة قضبان الأمان عبر مجموعة العوازل تتكون من ثلاثة عوازل فاصلة ومتصلة بالمصفيات، آليات التشغيل، ومتحول التيار. يتم توفير إطار بين متحول التيار وجسم الخزان.
تقع مقصورة التحكم والغرفة الهوائية على جانب مقصورة المفاتيح:
مقصورة التحكم: تقع بين مقصورة الريلاي والأجهزة والغرفة الهوائية، تحتوي على لوحة الدائرة ومحول PLC. تتضمن لوحة الدائرة وحدة تخزين البيانات، وحدة الإرسال اللاسلكي، ووحدة الاستقبال اللاسلكي. يتم توصيل وحدة تخزين البيانات بالريلايات، المستشعر الحراري الأول، المستشعر الحراري الثاني، ووحدة الإرسال اللاسلكي. يتم توصيل وحدة الاستقبال اللاسلكي بمحول PLC.
الغرفة الهوائية: يرتبط جانب منها بمقصورة المفاتيح عبر اللوحة القسم الأولى، والجانب الآخر له شبكة دخول الهواء مواجهة لجسم الخزان. يتم تزويد اللوحة القسم الأولى بفتحة عودة الهواء وفتحة إمداد الهواء، مجهزة بمروحة أولى ومروحة ثانية على التوالي (كلاهما متصل كهربائيًا بمحول PLC). يتم توصيل المروحة الأولى بلوحة امتصاص الرطوبة، والتي تقع بين المروحة الثانية وشبكة دخول الهواء.
مقصورة الكابلات: تحتوي على مفتاح التأريض المتصل، مانع الصواعق، والكابل.
جسم الخزان والهيكل الملفوف
توفر اللوائح القسم الثانية بين مقصورة قضبان الأمان ومقصورة الريلاي والأجهزة / مقصورة المفاتيح، وبين مقصورة المفاتيح ومقصورة التحكم / مقصورة الكابلات.
يتكون جسم الخزان من عدة لوحات إطار مربوطة بالدبابيس. يستخدم كل من لوحات الإطار والإطار الجسم الملفوف:
تقدم الزوايا الأربع للجسم الملفوف كتل توصيل. الجدار الخارجي لكتل التوصيل مائل بالنسبة للجسم الملفوف، مع فتحة مرور أولى داخلية ولواحق حد على الجانبين.
يحتوي مركز الجسم الملفوف على فتحة مرور ثانية. مقطع عرضي لأعلى وأسفل هو شبه منحرف متساوي الساقين، والجانبين هما قوسان مقعران.
يتم تزويد الجانبين للجسم الملفوف بلواحق قوس مقعرة، والتي تحتوي على العديد من فتحات التثبيت الشكلية.
الفوائد المفيدة
مزايا الهيكل: الجسم الملفوف مع كتل التوصيل واللوحات القوسية المقعرة، مع فتحة المرور الأولى والثانية ذات الشكل الخاص، يضمن صلابة وثباتًا عاليين مع تقليل سمك الجدار. تسهل فتحات التثبيت الشكلية التجميع السريع والتضمين اللاحق للحساسات / الأسلاك. الهيكل العام جديد ومدمج وسهل التجميع.
تحسين التخطيط: مقصورة الريلاي والأجهزة، مقصورة التحكم، والغرفة الهوائية موزعة على نفس الجانب، مجتمعة ومترابطة مع مقصورة المفاتيح ومقصورة قضبان الأمان، مما يوسع وظائف قضبان الأمان بشكل فعال، ويتجنب الالتباس في التوصيلات، ويقدم استغلالًا عاليًا للمكان.
التحكم الذكي:
تقوم وحدة تخزين البيانات بإرسال حالة الدائرة وبيانات البيئة التي تم جمعها بواسطة الريلايات، المستشعرين الحراريين (الأول والثاني)، ومستشعر الرطوبة في الوقت الحقيقي عبر وحدة الإرسال اللاسلكي، مما يسهل المراقبة المتكاملة للخزانات المتصلة، وتحسين الإدارة الذكية، وتقليل تكاليف الصيانة.
بعد استلام وحدة الاستقبال اللاسلكي إشارة التحكم، يقوم محول PLC بتنشيط حسب الحاجة: مجموعة المراوح للتبريد الداخلي الدوري، أو المروحة الثانية لسحب الهواء الخارجي عبر لوحة امتصاص الرطوبة للتبريد الدوري الخارجي. عندما يكون درجة الحرارة منخفضة، يمكن تنشيط المروحة الأولى فقط، باستخدام الهواء الساخن من مقصورة المفاتيح لتجفيف لوحة امتصاص الرطوبة. هذا يعزز كفاءة الطاقة، ويتجنب إدخال الرطوبة، ويوازن بين السلامة الكهربائية والوفر في الطاقة.
نمط التنفيذ التفصيلي
أ. بنية الخزان والمكونات الأساسية
تقسيم المناطق الوظيفية
يشمل الداخل الخزان مقصورة قضبان الأمان، مقصورة الريلاي والأجهزة، مقصورة المفاتيح، مقصورة الكابلات، مقصورة التحكم، والغرفة الهوائية. يتم فصل كل منطقة بواسطة اللوائح القسم، بوظائف واضحة ولا تتدخل مع بعضها البعض.
تقع مقصورة قضبان الأمان في الجزء العلوي، مع مقصورة الريلاي والأجهزة على جانب واحد ومقصورة المفاتيح في القاع. على جانب واحد من مقصورة المفاتيح تأتي مقصورة التحكم والغرفة الهوائية بشكل متتابع، بينما الجانب الآخر هو مقصورة الكابلات.
المكونات الأساسية لكل منطقة
مقصورة قضبان الأمان: تحتوي على قضبان الأمان، المستشعر الحراري الأول، ومجموعة المراوح المتصلة كهربائيًا بمحول PLC.
مقصورة الريلاي والأجهزة: تحتوي على الريلايات لجمع حالة تشغيل المعدات (مثل التيار، الجهد، القوة).
مقصورة المفاتيح: مجهزة بمجموعة مفاتيح الحمل، المستشعر الحراري الثاني، ومستشعر الرطوبة. يتم توصيل مجموعة مفاتيح الحمل بمقصورة قضبان الأمان عبر مجموعة العوازل (بثلاثة عوازل فاصلة) ومتصلة بالمصفيات، آليات التشغيل، ومتحول التيار. يتم توفير إطار بين متحول التيار وجسم الخزان.
مقصورة التحكم: تحتوي على لوحة الدائرة ومحول PLC. تتضمن لوحة الدائرة وحدة تخزين البيانات، وحدة الإرسال اللاسلكي، ووحدة الاستقبال اللاسلكي. يتم توصيل وحدة تخزين البيانات بالريلايات، المستشعر الحراري الأول، المستشعر الحراري الثاني، ومستشعر الرطوبة. يتم توصيل وحدة الاستقبال اللاسلكي بمحول PLC.
الغرفة الهوائية: يرتبط جانب منها بمقصورة المفاتيح عبر اللوحة القسم الأولى، والجانب الآخر له شبكة دخول الهواء. يتم تزويد اللوحة القسم الأولى بفتحة عودة الهواء وفتحة إمداد الهواء، مجهزة بالمروحة الأولى والمروحة الثانية على التوالي (كلاهما متصل كهربائيًا بمحول PLC). يتم توصيل المروحة الأولى بلوحة امتصاص الرطوبة، والتي تقع بين المروحة الثانية وشبكة دخول الهواء.
مقصورة الكابلات: تحتوي على مفتاح التأريض المتصل، مانع الصواعق، والكابل.
جسم الخزان والهيكل الملفوف
يتشكل جسم الخزان بتثبيت عدة لوحات إطار بالدبابيس. يستخدم كل من لوحات الإطار والإطار الجسم الملفوف.
توفر الزوايا الأربع للجسم الملفوف كتل توصيل. الجدار الخارجي لكتل التوصيل مائل بالنسبة للجسم الملفوف، مع فتحة مرور أولى داخلية ولواحق حد على الجانبين. يوجد في المركز فتحة مرور ثانية؛ مقطع عرضي لأعلى وأسفل هو شبه منحرف متساوي الساقين، والجانبين هما قوسان مقعران. الجانبين للجسم الملفوف لديهما أيضًا لوحات قوس مقعرة بعدة فتحات تثبيت شكلية.
ب. مبدأ العمل والمزايا
طريقة التجميع
تحقق الأجسام الملفوفة من الاتصال السريع عبر كتل التوصيل مع اللواحق الحد، ثم يتم تثبيتها بالدبابيس عبر فتحات التثبيت الشكلية على اللوحات القوسية المقعرة. عملية التجميع سهلة ومستقرة، كما توفر مقاومة للصدمات، تكلفة وزن أقل، وسهولة النقل.
عملية التشغيل والتحكم الذكي
تربط مقصورة قضبان الأمان عدة وحدات رئيسية دائرية. ترتبط مجموعة مفاتيح الحمل بمقصورة قضبان الأمان عبر مجموعة العوازل. يفصل المصفي الدائرة عن طريق ذوبان عنصره عند تجاوز التيار الحد. تقوم آليات التشغيل بأعمال الإغلاق والفتح. يقوم متحول التيار بتحويل التيار الأساسي الكبير إلى تيار ثانوي صغير بشكل تناسبي، مما يحمي دائرة القياس، ويقوم بإرسال الإشارات إلى مفتاح التأريض، مانع الصواعق، والكابل في مقصورة الكابلات.
تقوم الريلايات بجمع حالة تشغيل المعدات وإرسالها إلى وحدة تخزين البيانات على لوحة الدائرة. تقوم هذه الوحدة أيضًا بتخزين إشارات الحرارة من المستشعرين الحراريين الأول والثاني وإشارة الرطوبة من مستشعر الرطوبة. يتم إرسال هذه الإشارات في الوقت الحقيقي عبر وحدة الإرسال اللاسلكي إلى محطة أساسية أو جهاز تحكم عن بعد لمراقبة بعيدة.
يمكن للجهاز المتحكم عن بعد إرسال الأوامر إلى محول PLC عبر وحدة الاستقبال اللاسلكي، أو يمكن لمحول PLC أن يقوم بحكم تلقائي: عندما يكون التبريد مطلوبًا، يقوم بتنشيط مجموعة المراوح للتبريد الداخلي الدوري، أو يبدأ المروحة الثانية لسحب الهواء عبر شبكة الدخول، وتجفيفه عبر لوحة امتصاص الرطوبة، وتقديمه إلى الخزان للتبريد الدوري الخارجي. عندما لا تكون درجة الحرارة تفي بالشرط لبدء المروحة الثانية، يمكن تنشيط المروحة الأولى فقط لتجفيف لوحة امتصاص الرطوبة، مما يقلل من استهلاك الطاقة مع تجنب إدخال الرطوبة.
المزايا الأساسية
يتم تحقيق المراقبة في الوقت الحقيقي والتحكم الذكي لدرجة الحرارة والرطوبة والحالة التشغيلية للمعدات في الخزان. هذا يضمن السلامة الكهربائية بينما يقلل من استهلاك الطاقة عن طريق تنشيط المعدات حسب الحاجة، مما يوازن بين التطبيقية وكفاءة الطاقة.
