كيفية استكشاف أعطال نظام الهواء المضغوط وإصلاحها؟

تحديد موقع فقدان الضغط في نظام الهواء المضغوط

التعرف على الأعراض الرئيسية: انخفاض الضغط، وتشغيل الضواغط بشكل متكرر، وسماع أصوات التسرب

عندما تُظهر أدوات النهاية باستمرار قراءات منخفضة للضغط، فهذا يشير عادةً إلى وجود تسرب في مكانٍ ما داخل النظام. ولا يمكن لمعدات الهواء المضغوط أن تعمل بشكلٍ صحيح إذا لم تتمكن من الوصول إلى مستويات الضغط الدنيا المطلوبة للتشغيل. وغالبًا ما يسمع الفنيون ذلك الصوت الصفيري المميز القادم من التوصيلات الفضفاضة أو الصمامات المعطوبة، والذي يدل مباشرةً على هروب الهواء من النظام. كما يبدأ الضاغط بالعمل فوق طاقته أيضًا، حيث يشغَّل ويُطفَأ باستمرار في محاولةٍ للحفاظ على استقرار الضغط. ووفقًا لأبحاث أجرتها وزارة الطاقة الأمريكية من خلال برنامج «التحدي المتعلق بالهواء المضغوط» (Compressed Air Challenge)، فإن هذا النوع من التشغيل المتكرر يؤدي فعليًّا إلى رفع فواتير الطاقة بنسبة تصل إلى ٣٠٪ تقريبًا. وما الذي يحدث عندما تظل هذه التسريبات غير مُكتشفة؟ يتعرَّض النظام بأكمله للإجهاد، إذ يضطر الضواغط إلى العمل بجهدٍ أكبر مما ينبغي، مما يولِّد طلبًا غير ضروري لا يحتاجه أحد.

تقنيات فعَّالة للكشف عن التسريبات: الماء والصابون، والمسح بالموجات فوق الصوتية، وقياس التدفق

ثلاث طرق مُثبتة تحدد بدقة مصادر التسريب بكفاءة:

• اختبار الماء الصابوني : طبّق المحلول على الوصلات وراقب تكوّن الفقاعات. وهو مثالي للوصلات التي يسهل الوصول إليها أثناء عمليات الإيقاف المؤقت.
• مسح بالموجات فوق الصوتية : تُحدِّد كواشف محمولة باليد أصوات التسرب ذات التردد العالي غير المسموعة للبشر، مما يمكّن من إجراء عمليات تفتيش سريعة وغير جائحة في جميع أنحاء المصنع أثناء التشغيل.
• قياس التدفق : ثبّت عدادات لرصد أنماط الاستهلاك. ويؤكّد ارتفاع تدفق الأساس بشكل غير طبيعي أثناء فترات توقف المعدات وجود تسريب واسع النطاق في النظام.

يؤدي دمج هذه الطرق إلى تحديد أكثر من ٩٠٪ من التسريبات. وعليه، ركّز أولويات الإصلاح في المناطق ذات الضغط العالي لتحقيق أقصى استفادة من استعادة الطاقة. كما أن إجراء عمليات التدقيق المنتظمة يقلل الهدر ويمنع حدوث الحمل الزائد على الضواغط.

حل مشكلات التلوث التي تؤثر في جودة نظام الهواء المضغوط

الأسباب الجذرية لتلوث الهواء: الرطوبة، وتسرب الزيت، وتراكم الجسيمات

تتعرض سلامة النظام للخطر بشكل رئيسي بثلاث طرق تتعلق بالملوثات. فعند ضغط الهواء، تتحول الرطوبة المحيطة إلى قطرات ماء داخل النظام، ما يؤدي إلى مشاكل التآكل على امتداد خطوط الأنابيب ويُهيئ الظروف المناسبة لنمو الكائنات الدقيقة. أما المشكلة الثانية فهي تسرب الزيت، حيث قد تنزلق مواد التشحيم أحيانًا من نقاط فصلها. فعلى سبيل المثال، تسمح حلقات المكبس البالية أو الصمامات التالفة بدخول نحو ١٥ جزءًا في المليون من الزيت المتبقي إلى تدفق الهواء وفقًا لمعايير المنظمة الدولية للتقييس (ISO) لعام ٢٠١٠. وأخيرًا، هناك دخول الجسيمات الصلبة إلى النظام، إذ يتسرب الغبار من الخارج إليه، كما تتقشَّر الرواسب من الأنابيب القديمة مع مرور الزمن، وهي ظاهرة تظهر بوضوح خاص في المرافق التي لم تُحدَّث مؤخرًا. وكل هذه العوامل مجتمعةً تتسبب في تلف الأدوات الهوائية وتقليل جودة المنتجات بشكل عام. وبشكل منفرد، يُعزى نحو ٤٠٪ من جميع حالات الفشل الناجمة عن التلوث في بيئات التصنيع إلى الرطوبة وحدها، وفقًا لما أفادت به رابطة مصنِّعي الأدوات الهوائية. ولذلك فإن الحفاظ على نظافة الأنظمة يكتسب أهمية بالغة لضمان كفاءة التشغيل.

صيانة نظام الترشيح: مراقبة الضغط التفاضلي واستبدال عناصر الفلتر

يُساعد مراقبة أنظمة الترشيح في منع مشكلات التلوث من الخروج عن السيطرة، وبشكلٍ رئيسي عبر نهجين مهمين. أولاً، ابدأ بفحص مقاييس فرق الضغط مرة واحدة على الأقل أسبوعيًا. وعند ملاحظة ارتفاعٍ تدريجيٍّ يبلغ حوالي ٧ إلى ١٠ رطل/بوصة مربعة (psi) عبر مرشحات التجميع (Coalescing Filters)، فهذا عادةً مؤشرٌ على انسدادها بالجسيمات واحتياجها للتدخل. أما النهج الثاني؟ فهو استبدال عناصر المرشحات بعد نحو ٢٠٠٠ ساعة من التشغيل، أو عند انخفاض الضغط إلى ما دون الحد المسموح به وفقًا لما يحدده الصانع. وتُعد مرشحات الكفاءة العالية جدًّا للجزيئات (HEPA) هي الأنسب هنا، إذ تلتقط ما يكاد يكون كل شيء حتى الجسيمات الأصغر من الميكرون، وبكفاءة تصل إلى ٩٩,٩٧٪ تقريبًا. ولا تنسَ إجراء الصيانة الدورية أيضًا: فاحرص على فحص صمامات تصريف الرطوبة كل ثلاثة أشهر، وافحص فواصل الزيت بدقة مرة واحدة سنويًا للالتزام بمعايير ISO 8573-1 الخاصة بالهواء النظيف. وبالفعل، تشهد المصانع التي تلتزم بهذه الإجراءات الروتينية عدد حالات التوقف الناجمة عن مشكلات التلوث بنسبة أقل بنحو النصف مقارنةً بتلك التي لا تتبع هذه الإجراءات.

تشخيص ومنع ارتفاع درجة حرارة الضاغط والتآكل الميكانيكي في نظام الهواء المضغوط

مؤشرات التآكل الحرجة: حلقات المكبس، والصمامات، والمحامل، وفشل التزييت

عندما ترتفع درجة حرارة الأنظمة بشكل مفرط أو تبدأ المكونات في التآكل، فإن الكفاءة تنخفض نتيجة علامات فشل واضحة جدًّا. وعادةً ما تدل حلقات المكبس التي شارفت على الانتهاء من عمرها الافتراضي على انخفاض ضغط الانضغاط وزيادة تسرب الغازات (Blow-by). أما الصمامات المسربة فهي تُسبِّب مشاكل متعددة في الضغط وتؤدي عمومًا إلى هدر الطاقة. وبالمقابل، فإن المحامل التي لا تؤدي وظيفتها على النحو الأمثل ستُولِّد اهتزازات غريبة تصل سعتها إلى حوالي ٤ مم/ثانية (جذر متوسط المربعات RMS)، وقد تصدر أحيانًا أصوات طحنٍ عالية المستوى، مما قد يؤدي في النهاية إلى مشاكل في محاذاة العمود. فماذا يحدث عند فشل نظام التشحيم؟ بالتأكيد، تزداد سرعة تآكل المكونات. كما أن تحلُّل الزيت يؤدي إلى ارتفاع درجات حرارة الاحتكاك بمقدار يتراوح بين ١٥ و٢٠ درجة فهرنهايت فوق المستويات الطبيعية. ويُمكن اكتشاف هذه المشكلات مبكرًا عبر فحص حالة الزيت بانتظام كل ٥٠٠ ساعة، مما يمنع ارتفاع درجة الحرارة إلى مستويات خطرة جدًّا. وتساعد مراقبة الاهتزازات في اكتشاف مشاكل المحامل قبل أن تتحول إلى كوارث كبيرة، وهذه الاستراتيجية الاستباقية توفر للشركات ما يقارب ١٨ ألف دولار أمريكي من التكاليف الناتجة عن إيقاف التشغيل غير المخطط له، وفقًا لتقرير شركة «Reliability Solutions» الصادر عام ٢٠٢٣. كما أن استبدال الحشيات أثناء إجراء أعمال الصيانة الروتينية يطيل عمر المعدات فعليًّا لفترة أطول بنسبة تتراوح بين ٣٠٪ و٤٠٪.

التحقق من السلامة الكهربائية ومنطق التحكم لتشغيل نظام الهواء المضغوط بشكل موثوق

يُعزى حوالي حالة واحدة من أصل أربع حالات من توقف الأنظمة الصناعية لضغط الهواء عن العمل بشكل غير متوقع إلى مشاكل كهربائية أو أعطال في منطق التحكم، وفقًا لبيانات مجموعة ARC الاستشارية. ابدأ فحص المكونات الكهربائية أولًا: تحقَّق من القواطع (Contactors) بحثًا عن علامات التقوس الكهربائي، وتأكد من سلامة الأسلاك، وتحقق من استقرار الجهد عند طرفي المحرك. كما تساعد أجهزة التصوير الحراري في اكتشاف الدوائر الكهربائية المحمَّلة زائدًا قبل أن تنفجر فعليًّا. أما فيما يتعلَّق بأنظمة التحكم، فيجب فحص وحدات التحكم المنطقية القابلة للبرمجة (PLCs) بدقةٍ للبحث عن أي أخطاء برمجية أو مستشعرات قد انحرفت عن إعدادات معايرتها. ويجب أن تُفعِّل مفاتيح الضغط عند قيمة تبلغ نحو رطلين لكل بوصة مربعة (psi) أعلى أو أقل من القيمة المُحدَّدة لها، كما يجب أن تعمل قفلات السلامة بشكلٍ صحيح عند حدوث أعطال في سيناريوهات الاختبار. ولضبط خوارزميات التحكم أهميةٌ كبيرةٌ جدًّا؛ إذ أفادت الشركات بأنها نجحت في خفض استهلاك الطاقة بنسبة تقارب ٤٠٪ فقط عبر تحسين هذه الإعدادات، بالإضافة إلى التخلُّص من ظاهرة التشغيل والإيقاف المتكرِّر للضواغط. أما بالنسبة للصيانة المستمرة، فإن إنشاء تشخيص تلقائي يراقب كمية التيار المستهلكة يُمكِّن من اكتشاف تآكل المحامل أو عدم توازن الطور في مراحل مبكرة، مما يضمن استمرارية التشغيل السلس ويمنع توقُّف الإنتاج المكلِّف.

الأسئلة الشائعة

• ما هي العلامات الشائعة لفقدان الضغط في نظام الهواء المضغوط؟
  تشمل العلامات الشائعة لفقدان الضغط قراءات ضغط منخفضة، وتشغيل الضاغط بشكل متكرر، وسماع تسريبات هوائية.
• كيف يمكن اكتشاف التسريبات الهوائية بكفاءة؟
  يمكن اكتشاف التسريبات الهوائية باستخدام اختبار الماء والصابون، والمسح بالموجات فوق الصوتية، وقياس التدفق.
• ما الأسباب المؤدية لتلوث الهواء في أنظمة الهواء المضغوط؟
  يمكن أن تسبب الملوثات مثل الرطوبة، وتسرب الزيت، وتراكم الجسيمات تلوث الهواء في أنظمة الهواء المضغوط.
• ما مدى تكرار صيانة أنظمة الترشيح؟
  يجب مراقبة أنظمة الترشيح أسبوعيًّا لقياس فرق الضغط، ويجب استبدال عناصر المرشح كل ٢٠٠٠ ساعة تقريبًا.
• ما المؤشرات الدالة على التآكل الميكانيكي في الضواغط؟
  تشمل المؤشرات تآكل حلقات المكبس، وتسريبات الصمامات، والاهتزازات غير الطبيعية، وفشل أنظمة التشحيم.
• كيف يمكن التحقق من السلامة الكهربائية في أنظمة الهواء المضغوط؟
  يمكن التحقق من السلامة الكهربائية عن طريق فحص المحاور الكهربائية (Contactors) والأسلاك والجهود الكهربائية واستخدام معدات التصوير الحراري.