يمثل نموذج الطاقة الذي يربط بين تدفق هواء المروحة وضغطها وسرعتها وقدرة الدخل للنظام أداة ضرورية لاكتشاف أعطال الأجهزة وتحسين إستراتيجيات التحكم في أنظمة المراوح، غير أن انتشار محركات التردد المتغير جعل بيانات كفاءة المحرك التي ينشرها المصنعون غير قابلة للتطبيق على أنظمة محرك التردد المتغير والمحرك والمروحة، إذ تتغير خصائص الكفاءة تبعًا لظروف التشغيل الفعلية لكل نظام، ومن ثم يجب تحديد كفاءة المروحة وكفاءة منظومة القيادة المكونة من الحزام والمحرك ومحرك التردد المتغير لكل نظام على حدة للحصول على نماذج طاقة دقيقة، وفي ظل صعوبة قياس قدرة العمود بصورة روتينية تبرز الحاجة إلى طرائق عملية لبناء هذه النماذج من البيانات التجريبية المتاحة في أنظمة المراوح القائمة، وتشكل المراوح مكونًا أساسيًا في أنظمة التهوية والتكييف وكثير من العمليات الصناعية، ويرتبط أداؤها ارتباطًا مباشرًا باستهلاك الطاقة في هذه الأنظمة، ومن ثم فإن دقة نماذج الطاقة المستخدمة في مراقبتها والتحكم فيها تنعكس على كفاءة التشغيل كله وفاعلية اكتشاف الأعطال فيه
أولًا: أهداف الدراسة ومنهجيتها
هدفت هذه الورقة إلى تحديد نموذج طاقة لأنظمة محرك التردد المتغير والمحرك والمروحة القائمة باستخدام البيانات التجريبية المتاحة، وإبراز تطبيقات النموذج في اكتشاف عطل الحزام المرتخي وتطوير مقياس افتراضي لتدفق الهواء من أجل التحكم الأمثل، ولتحقيق ذلك طورت الدراسة طريقة لتحديد منحنيات ضغط المروحة وكفاءة المروحة وكفاءة القيادة باستخدام ضغط المروحة وسرعتها وقدرة دخل النظام المتاحة، إضافة إلى معدل تدفق هواء يُقاس مؤقتًا، ودون الحاجة إلى قياس قدرة العمود، ثم حُدد نموذج الطاقة لنظام قائم من أنظمة محرك التردد المتغير والمحرك والمروحة وفق هذه الطريقة، وطُبق النموذج المحدد في خطوة أخيرة لاكتشاف أعطال الحزام المنزلق وبناء المقياس الافتراضي لتدفق الهواء، واعتمدت الدراسة في ذلك على بيانات تجريبية متاحة من النظام القائم وعلى قياسات مؤقتة لمعدل تدفق الهواء، دون الحاجة إلى تركيب تجهيزات قياس معقدة أو قياس قدرة العمود قياسًا مباشرًا
ثانيًا: أبرز النتائج
النتيجة الأولى: أن الطريقة المطورة قادرة بفاعلية على الحصول على نموذج الطاقة لأنظمة محرك التردد المتغير والمحرك والمروحة من البيانات التجريبية المتاحة
النتيجة الثانية: أن تحديد منحنيات ضغط المروحة وكفاءتها وكفاءة القيادة أمكن دون قياس قدرة العمود، اعتمادًا على ضغط المروحة وسرعتها وقدرة دخل النظام ومعدل تدفق هواء مقاس مؤقتًا
النتيجة الثالثة: أن النموذج المحدد طُبق بفاعلية في اكتشاف أعطال الحزام المنزلق في نظام المروحة القائم الذي فُحصت بياناته
النتيجة الرابعة: أن النموذج مكّن من تطوير مقياس افتراضي لتدفق الهواء يحسب معدل تدفق هواء المروحة بدقة اعتمادًا على مدخلات النظام المتاحة
ثالثًا: دلالات الدراسة وتطبيقاتها
تنبع دلالات هذه الدراسة من أنها تقدم حلًّا عمليًا لمشكلة غياب بيانات الكفاءة الصالحة في أنظمة المراوح العاملة بمحركات التردد المتغير، إذ تتيح بناء نموذج طاقة خاص بكل نظام من قياسات متاحة عادة في الممارسة، دون أعباء قياس قدرة العمود، ويفيد ذلك مهندسي التشغيل والصيانة في اكتشاف أعطال ارتخاء الحزام وانزلاقه في وقت مبكر قبل تفاقم آثارها في الأداء واستهلاك الطاقة، كما يدعم المقياس الافتراضي لتدفق الهواء إستراتيجيات التحكم الأمثل بوصفه بديلًا برمجيًا عن مقاييس التدفق المادية، بما يخفض كلفة التجهيز والصيانة، ويمكن تعميم النهج على أنظمة مراوح مشابهة في المباني والمنشآت الصناعية بما يدعم كفاءة الطاقة واعتمادية التشغيل على نحو مستدام، كما أن اكتشاف ارتخاء الحزام في وقت مبكر يمنع تدهور كفاءة نقل الحركة ويحافظ على معدلات تدفق الهواء المصممة للنظام، ويجنب المحرك والمروحة إجهادات تشغيلية متراكمة، ويفتح الباب أمام تطوير أدوات تشخيص برمجية تعتمد على نماذج معرفة من بيانات التشغيل الفعلية لكل نظام على حدة
وخلاصة القول إن تحديد نموذج الطاقة من البيانات التجريبية المتاحة يمنح أنظمة المراوح العاملة بمحركات التردد المتغير أداة دقيقة لاكتشاف عطل الحزام المرتخي وبناء مقياس افتراضي لتدفق الهواء، وإن نجاح الطريقة المطورة في تحديد منحنيات الكفاءة دون قياس قدرة العمود يجعلها خيارًا عمليًا لدعم الصيانة التنبؤية والتحكم الأمثل في هذه الأنظمة
