يُعد التكهف مشكلة معروفة على نطاق واسع تحدث للمضخات وتؤدي إلى أضرار جسيمة وعواقب أخرى غير مرغوب فيها. لتجنب الأضرار، يجب مراقبة المضخة لرصد تكوّن التكهف وحدوثه. تصف هذه المقالة خيارات مختلفة تتعلق بمراقبة التكهف والحماية منه لتناسب أي تطبيق.
التجويف هو تكوّن فقاعات هواء داخل المضخة نتيجة لانخفاض ضغط السائل المتدفق. ومع تحرك هذه الفقاعات الهوائية، يزداد الضغط، مما يؤدي إلى انفجار الفقاعات الهوائية من الداخل. ويؤدي انفجار الفقاعات الهوائية على سطح غلاف المضخة أو المكره إلى حدوث أضرار ومشكلات في الأداء. يُميّز بين نوعين من التجويف:
- يمكن أن يحدث التجويف الناتج عن الشفط عندما تكون المضخة في ظروف ضغط منخفض أو فراغ عالي. ونظرًا لأن المضخة لا تتلقى تدفقًا كافيًا، تتشكل فقاعات على المكره. وعندما تنتقل هذه الفقاعات إلى الجانب الآخر (التفريغ) من المضخة ويتم ضغطها بالسائل، فإنها تنفجر داخليًا.
- يمكن أن يحدث التجويف الناتج عن التفريغ عندما يكون الضغط أثناء التفريغ مرتفعًا بشكل مفرط. وبسبب ارتفاع الضغط، يصعب على السائل الخروج من المضخة، مما يؤدي إلى دورانه داخل المضخة. وقد يتسبب ذلك في حدوث فراغ وتشكيل فقاعات هواء، مما يؤدي بدوره إلى تلف كل من المكره وغطاء المضخة.
يؤدي التكهف طويل الأمد إلى أعطال في الضخ، مثل تدمير غلاف المضخة والدافع. ومن الآثار الأخرى للتكهف الضوضاء المفرطة والاستهلاك المفرط للطاقة.
تكوينات لمراقبة التكهف
توجد تكوينات مختلفة للتمكن من مراقبة التكهف. ويعتمد التكوين الأنسب للتطبيق على التطبيق و/أو متطلبات العميل. ويتم تمييز ثلاثة تكوينات:
1. مستشعر 4-20mA
عند استخدام مستشعر 4-20mA، يتعين على العميل تحديد القيمة الحدية المرغوبة وتهيئتها في نظام التحكم الموزع (DCS) أو وحدة التحكم المنطقية القابلة للبرمجة (PLC). ثم يُستخدم نظام التحكم الموزع (DCS) أو وحدة التحكم المنطقية القابلة للبرمجة (PLC) لتوليد إنذار عند تجاوز هذه القيمة الحدية. ولتحديد القيمة الحدية، يجب إحداث حالة تجويف في المضخة. ومن العيوب الكبيرة لمستشعرات 4-20mA أنها تعطي قيمة إجمالية للاهتزازات، مما يجعل من المستحيل التمييز بين التجويف والعوامل الأخرى التي قد تسبب اهتزازات مفرطة. ويبدو التكوين النموذجي عند استخدام مستشعر 4-20mA كما يلي:
2. جهاز الإرسال القابل للبرمجة ( transmitter )
وكما هو الحال مع التكوين المذكور أعلاه، يجب أن يقوم العميل بإجراء اختبار التجويف. يتم تحديد التردد الذي يحدث عنده التجويف ثم استخدامه لتصفية البيانات. يتم إرسال قيمة الإنذار المطلوبة إلى نظام التحكم الموزع (DCS) أو وحدة التحكم المنطقية القابلة للبرمجة (PLC) أو استخدامها لتشغيل مرحل. يُستخدم مقياس تسارع قياسي بقيمة 100mV/g لإرسال إشارة الاهتزاز الأولية إلى جهاز الإرسال ( transmitter ). يقوم جهاز الإرسال بمعالجة هذه الإشارة وتوفير إشارتين بقيمة 4-20mA يمكن حسابهما عبر نطاقي تردد مختلفين. وهذا يجعل من الممكن التمييز بين الاهتزازات الناتجة عن التكهف وتلك الناتجة عن انحرافات أخرى مثل عدم التوازن وتلف المحامل. ويبدو التكوين النموذجي كما يلي:
3. جهاز إرسال مراقبة الحالة ( transmitter ) (VibroSmart)
يستخدم هذا التكوين نفس المستشعرات المستخدمة في تكوين جهاز الإرسال ( transmitter ). ومثل التكوين السابق، يتم حساب إشارة 4-20mA ضمن تردد قابل للتكوين بحرية. ومع ذلك، يتم استخدام نوع أكثر تقدمًا من أجهزة الإرسال. من خلال Modbus، يمكن توليد ما يصل إلى 10 مخرجات محسوبة مختلفة لكل إشارة. وهذا يجعل من الممكن التمييز بين أخطاء محددة في الماكينة داخل نظام التحكم. تتميز بعض أخطاء الماكينة بنطاق ترددي محدد، يمكن حسابه بشكل مستقل. وهذا يجعل من الممكن ربط الانحرافات في سلوك الاهتزاز مباشرةً بخطأ معين واتخاذ الإجراء اللازم على الفور. يمكن حفظ البيانات غير المفلترة على جهاز كمبيوتر محلي أو إرسالها عبر شبكة، مما يتيح مراقبة الحالة عن بُعد.
اقرأ عن تكوينات المراقبة عن بُعد للحالة هنا »
تكوين نموذجي:
