حل التحويل الفني لخلل الوحدة الكهربائية للملامس الفراغي KC2

1. خلفية المشروع وملخص المشكلة​
   يعمل الضاغط الهوائي عالي الطاقة بواسطة محرك كهربائي متوسط الجهد بـ 10 كيلوفولت، وكان خزان التحكم الأصلي مصمم بطريقة بدء التشغيل بتخفيض الجهد باستخدام محول ذاتي. يتكون عملية البدء من مرحلتين:

1. ​مرحلة البدء: يلتقط المفتاح الكهربائي KC1 أولاً ليربط نقطة النجمة للمحول الذاتي، مما يسمح للمحرك بالبدء عند 7 كيلوفولت.
2. ​مرحلة التشغيل: بعد إكمال عملية البدء، يتم فصل KC1 ويتم توصيل المفتاح الكهربائي KC2 ليربط المحول الذاتي ويصل الدائرة الرئيسية بـ 10 كيلوفولت، مما يسمح للمحرك بالعمل بجهد كامل.

​المشكلة الأساسية: خلال التشغيل الفعلي، يحدث عطل متكرر في وحدة تزويد الطاقة العريضة الجهد المسؤولة عن تزويد ملف المفتاح الكهربائي KC2 بالطاقة. يؤدي هذا العطل إلى فقدان الطاقة في ملف المفتاح الكهربائي، مما يؤدي إلى انفصال غير طبيعي لـ KC2 وإيقاف غير مخطط له للمعدات الإنتاجية، مما يؤثر بشكل كبير على استقرار وإنتاجية الإنتاج.

وحدة تزويد الطاقة العريضة الجهد الأصلية هي جهاز تقويم معزز مع الخصائص والمتطلبات الأساسية التالية:

• ​تبديل الجهد الخرج الديناميكي: يجب أن ينتج فوراً 300 فولت مستمر عالي الجهد عند الدخل المتغير لتزويد الطاقة لتشغيل المفتاح الكهربائي. بعد التشغيل، يجب أن يقوم بالتبديل بدقة إلى 12 فولت مستمر منخفض الجهد في حوالي 15 مللي ثانية للحفاظ على حالة التشغيل. إذا كان وقت التبديل قصير جداً، لا يمكن للمفتاح الكهربائي أن يعمل بشكل موثوق؛ وإذا كان طويلاً جداً، قد يحرق القاطع الكهربائي.
• ​آلية تشغيل التبديل: يتم التشغيل بناءً على اكتشاف التيار الخارج. عندما يتم اكتشاف تيار عالي (يشير إلى تشغيل المفتاح الكهربائي)، يتم التبديل إلى 12 فولت بعد 15 مللي ثانية؛ إذا لم يتم اكتشاف أي تيار، يستمر في إنتاج 300 فولت.

​II. تحليل السبب الجذري للعطل​
​السبب المباشر: كشفت عمليات التفتيش على الموقع عن حرق متكرر للقواطع الكهربائية في الوحدة. كان نقطة الفشل الأساسية هي تقادم الدائرة الداخلية، مما منع التبديل الفوري للجهد الخارج من 300 فولت إلى 12 فولت بعد تشغيل المفتاح الكهربائي. هذا أدى إلى استمرار إنتاج 300 فولت عالي الجهد، مما أدى إلى تيار زائد في النهاية حرق القاطع الكهربائي وأصبحت الوحدة غير فعالة.

​الأسباب الجذرية:

1. ​بيئة تبريد ضعيفة: تم تثبيت المفتاح الكهربائي KC2 ووحدة تزويد الطاقة داخل خزان البدء، والذي هو مغلق بتهوية محدودة وتبريد.
2. ​عيوب تصميم الصيانة: لأغراض الحماية التقنية، قام الشركة المصنعة بإغلاق الوحدة بأكملها، مما عاقض التبريد بشكل أكبر. يجب أن تظل الوحدة مشغلة أثناء التشغيل، وفي البيئات ذات درجات الحرارة العالية، تتقادم المكونات الإلكترونية بسرعة، مما يؤدي إلى تدهور الأداء وفقدان وظيفة التبديل الطبيعية في النهاية.

​III. الحل والتنفيذ​
​1. نهج التحويل الرئيسي​
تخلى عن تصميم الوحدة الأصلية "ثنائي الوظيفة" (التعامل مع التشغيل عالي الجهد والحفاظ على الجهد المنخفض)، الذي يكون باهظ الثمن وعرضة للعطل. تم تبني حل فصل الوظائف:

• ​إعادة استخدام المكونات الموجودة: استخدم قدرة وحدة تزويد الطاقة العريضة الجهد الأصلية على إنتاج 300 فولت مستمر عالي الجهد لفترة قصيرة، خصيصاً لتشغيل المفتاح الكهربائي.
• ​إضافة مكونات جديدة: قدم وحدة تزويد طاقة مستقرة مستقلة بـ 12 فولت مستمر منخفض التكلفة مخصصة للحفاظ على تشغيل المفتاح الكهربائي بعد التنشيط.
• ​التحكم الأساسي: في اللحظة التي يشتغل فيها المفتاح الكهربائي بشكل موثوق، تقوم الدائرة التحكمية بقطع الطاقة عن الوحدة الأصلية تلقائياً، مما يضمن تشغيلها لفترة قصيرة فقط. هذا يمنع الاحتراق بسبب التشغيل المستمر في وضع الجهد العالي.

​2. المكونات الرئيسية والوظائف لنظام التحويل​

• ​وحدة تزويد الطاقة العريضة الجهد الأصلية: إعادة توظيفها لتوفير فقط جهد التشغيل المؤقت 300 فولت.
• ​وحدة تزويد الطاقة الجديدة 12 فولت مستمر: مسؤولة عن توفير جهد الاستقرار المستمر 12 فولت، مثبتة خارج خزان البدء في منطقة تهوية جيدة.
• ​ديودات العزل (2 وحدة)​: عزل مصادر الطاقة 300 فولت و12 فولت لمنع التداخل والتدفق العكسي.
• ​المفتاح الكهربائي للتحكم (KA1)​: يوفر إشارات تحكم منطقية لضمان تنفيذ العملية بشكل متسلسل.
• ​دائرة مضادة للارتجاع: تعمل كتصميم احتياطي للأمان لمنع دورة "تشغيل-فصل" المتكررة للمفتاح الكهربائي في ظروف غير طبيعية.

​IV. نتائج التحويل​
أدى هذا التحويل التقني إلى فوائد اقتصادية وتشغيلية كبيرة:

1. ​تخفيض كبير في التكاليف: أدى إضافة وحدة تزويد الطاقة الجديدة بـ 12 فولت (بتكلفة حوالي 100 يوان لكل وحدة) لتحل محل الوحدة العريضة الجهد الأصلية (بتكلفة حوالي 5000 يوان لكل وحدة) إلى تقليص كبير في تكاليف الصيانة لكل جهاز وتقديم عائد استثمار عالٍ.
2. ​تحسين البيئة التشغيلية: تم تثبيت الوحدة الجديدة بـ 12 فولت خارج الخزان، مما يحسن بشكل كبير من التبريد ويسمح بمراقبة الحالة عبر الإنترنت والصيانة بسهولة.
3. ​تطويل عمر المعدات: تعمل الوحدة الأصلية لفترة قصيرة فقط، مما يقلل بشكل كبير من التآكل. تعمل الوحدة الجديدة في بيئة مثالية، مما يضمن طول العمر. يطيل الحل الشامل بشكل ملحوظ عمر الخدمة لنظام تزويد طاقة KC2.
4. ​مرونة عالية: يمكن تنفيذ هذا الحل كإجراء إصلاح بعد فشل الوحدة الأصلية أو كتحديث تقني وقائي قبل الفشل، مما يقدم مرونة بغض النظر عن حالة الوحدة الأصلية.
5. ​استقرار التشغيل المثبت: أظهر التشغيل العملي موثوقية وفعالية الحل. تعمل أول دفعة من الأجهزة المتحولة بشكل مستقر لمدة أكثر من عامين دون أي توقف بسبب مشاكل تزويد طاقة KC2، مما يؤكد بشكل كامل تفوق الحل.