مقدمة أساسية عن المشعلات

Thread Content

تم تعديل هذا المنشور آخر مرة بواسطة lyyifeng في تاريخ 30-3-2016 الساعة 11:49. يُعد جهاز الاحتراق جهازًا ميكانيكيًا كهربائيًا ذا درجة عالية من الأتمتة، ويمكن تقسيم الوظائف التي يقوم بها إلى خمسة أنظمة رئيسية: نظام توصيل الهواء، نظام الإشعال، نظام المراقبة، نظام الوقود، ونظام التحكم الكهربائي. ١. نظام التهوية: يتمثل دور نظام التهوية في إدخال هواء بسرعة وكمية معينتين إلى غرفة الاحتراق، وتشمل مكوناته الرئيسية: الهيكل، محرك المروحة، شفرات المروحة، أنابيب توجيه الهواء، جهاز التحكم في فتحات التهوية، أغلفة فتحات التهوية، وقرص التوزيع. الهيكل: هو المكون الرئيسي الذي يشكل قاعدة تثبيت أجزاء الموقد، بالإضافة إلى كونه ممرًا لدخول الهواء النقي. من حيث الشكل، يمكن تقسيمها إلى نوعين: النوع الصندوقي والنوع البندقية. يحتوي معظم المواقد من النوع الصندوقي على غلاف مصنوع من مادة البلاستيك المصبوب، كما أن قدرتها الحرارية عادةً ما تكون منخفضة. أما المواقد ذات القدرة العالية، فغالبًا ما تكون ذات هيكل منفصل، وهي عادةً من النوع البندقية. تتكون مواد الهيكل عادةً من قطع مصبوبة من سبائك خفيفة ذات قوة عالية. محرك المروحة: يوفر الطاقة اللازمة بشكل أساسي لتشغيل شفرات المروحة ومضخة الزيت عالية الضغط، كما تستخدم بعض أجهزة الاحتراق محركًا منفصلاً لتشغيل مضخة الزيت. تستخدم بعض أجهزة الاحتراق ذات القدرة المنخفضة محركات أحادية الطور، وقدرتها صغيرة نسبيًا، بينما تستخدم معظم أجهزة الاحتراق محركات ثلاثية الطور، ولا يمكن للمحرك أن يعمل بشكل صحيح إلا إذا دار في الاتجاه المحدد. دوار المروحة: يولد عن طريق الدوران السريع ضغط هواء كافٍ للتغلب على مقاومة الفرن ومقاومة المدخنة، ويضخ هواءً كافيًا إلى غرفة الاحتراق لتلبية احتياجات الاحتراق. يتكون من عجلات أسطوانية بها شفرات مائلة بزاوية معينة، وعادةً ما يكون المادة المستخدمة في تصنيعها هي سبائك الفولاذ عالية القوة وخفيفة الوزن، كما توجد منتجات مصنوعة بالحقن المائي. وجميع شفرات المراوح المؤهلة تتمتع بخصائص توازن حركي جيدة. أنبوب الهواء: يعمل على توجيه تيار الهواء وتثبيت ضغطه، كما أنه جزء من مسار دخول الهواء، وعادةً ما يكون هناك فلانجة خارجية تربطه بفتحة الفرن. تتكون موادها عادةً من فولاذ سبائكي عالي القوة ومقاوم لدرجات الحرارة العالية. جهاز التحكم في الصمام الهوائي: هو جهاز تشغيل يتحكم في دوران صمام الهواء عبر وصلات ميكانيكية. عادةً، يوجد نوعان من أجهزة التحكم: جهاز التحكم بالضغط الهيدروليكي، وجهاز التحكم بالمحرك السيرفو. النوع الأول يعمل بشكل مستقر ولا يتعرض للأعطال بسهولة، بينما النوع الثاني يوفر تحكمًا دقيقًا وتغييرًا سلسًا في كمية الهواء. لوح تنظيم فتحات الهواء: وظيفته الأساسية هي تعديل حجم ممرات الهواء الداخل للتحكم في كمية الهواء الوارد. تتكون موادها من الحقن المصبوب والسبائك؛ حيث تكون الألواح المصنوعة بطريقة الحقن المصبوب عادةً على شكل لوحة واحدة، أما الألواح المصنوعة من السبائك فهي متوفرة بأشكال مختلفة مثل اللوحة الواحدة واللوحتين واللوحات الثلاث. قرص الانتشار: يتمتع بتركيبة خاصة تسمح بتوليد تيارات هوائية دوارة، مما يساعد على خلط الهواء مع الوقود بشكل كامل، كما يعمل أيضًا على تنظيم كمية الهواء الثانوي. 2. نظام الإشعال: يتمثل دور نظام الإشعال في إشعال خليط الهواء والوقود، وأهم مكوناته هي: محول الإشعال، أقطاب الإشعال، وكابلات الجهد العالي للإشعال. محول الإشعال: هو عنصر تحويل يُنتج جهدًا عاليًا، ويكون جهد الخرج لديه عادةً: 2×5 كيلوفولت، 2×6 كيلوفولت، 2×7 كيلوفولت، أما التيار الخارج فهو عادةً بين 15 و30 مللي أمبير. القطب الكهربائي للإشعال: يحول الطاقة الكهربائية عالية الجهد إلى طاقة ضوئية وحرارية من خلال عملية التفريغ الكهربائي، وذلك لإشعال الوقود. عادةً، يوجد نوعان: النوع المتكامل والنوع المنفصل. كابلات الكهرباء عالية الجهد: وظيفتها نقل الطاقة الكهربائية. ٣. نظام المراقبة: تتمثل وظيفة نظام المراقبة في ضمان تشغيل المحرك بشكل آمن، وتشمل مكوناته الرئيسية جهاز مراقبة اللهب، وجهاز مراقبة الضغط، وجهاز قياس درجة الحرارة، وغيرها. جهاز مراقبة اللهب: يتمثل دوره الأساسي في مراقبة حالة تكوّن اللهب، وإرسال إشارات لجهاز التحكم البرمجي. هناك ثلاثة أنواع رئيسية من كاشفات اللهب: المقاومات الضوئية، وأجهزة الكشف بالأشعة فوق البنفسجية، والإلكترودات المؤينة. أ. المقاومة الضوئية: تُستخدم بشكل رئيسي في مشاعل الزيت الخفيف والثقيل، وتتمثل وظيفتها ومبدأ عملها فيما يلي: تتصل المقاومة الضوئية بمرحل لهب يحتوي على ثلاثة أطراف، حيث يتغير مقاومة المقاومة الضوئية حسب كمية الضوء الذي تتلقاه؛ فكلما زاد الضوء الوارد، انخفضت قيمة المقاومة. وعندما يكون الجهد المطبق على طرفي المقاومة الضوئية ثابتًا، يزداد التيار الكهربائي في الدائرة. وعندما يصل التيار إلى قيمة معينة، يتم تنشيط مرحل اللهب، مما يسمح للمشعل بالاستمرار في العمل. عندما لا يتلقى المقاوم الضوئي ضوءًا كافيًا، فإن ريلé اللهب لا يعمل، وبالتالي سيتوقف الموقد عن العمل. لا تصلح المقاومات الحساسة للضوء للاستخدام في مواقد الغاز، لأن اللهب الناتج عن احتراق الغاز ليس ساطعًا بما فيه الكفاية. بـ، الأقطاب المؤينة: تُستخدم بشكل أساسي في مواقد الاحتراق. يُطبق المتحكم البرمجي جهدًا كهربائيًا قدره 220 فولت على محول الإشعال؛ حيث يتم توصيل أحد السلكين الخارجين للجهد العالي بالأرض، بينما يُوصل الآخر بقطب الإشعال. ويؤدي التفريغ الكهربائي بين القطب والأرض إلى توليد شرارة كهربائية تشعل خليط الغاز والهواء. كما يزود المتحكم البرمجي قطب الأيونة بالطاقة؛ فإذا لم تتكون لهب، يتوقف تزويد القطب بالطاقة، أما إذا تكون لهب، فيتم أيونة الغاز بفعل الحرارة العالية الناتجة عنه، فيتدفق التيار الأيوني بين القطب واللهب ورأس الاحتراق. ثم يتم تحويل هذا التيار الأيوني إلى تيار مستمر، ويتدفق عبر هيكل الموقد المتصل بالأرض إلى مرحل اللهب ليعمل، مما يضمن سير عملية الاحتراق بشكل صحيح بعد ذلك. إذا حدث توصيل أرضي لقطب الكهرباء الأيوني، فإن التيار الناتج سيكون تيارًا مترددًا وليس مستمرًا، ولن يعمل مرحل اللهب، كما سيتوقف المبرمج عن العمل. علاوة على ذلك، يمر تيار الأيونة وتيار الإشعال عبر نفس دائرة التأريض. وبما أن تيار الإشعال أقوى بكثير من تيار الأيونة، فإنه إذا سار كلا التيارين في اتجاهين معاكسين، فإن تيار الأيونة سيتم منعه بواسطة تيار الإشعال، مما يؤدي إلى انقطاع التيار في الحرقة بعد تكوّن اللهب. يمكن التغلب على هذا العيب عن طريق توصيل المحول المستخدم في الإشعال بشكل معاكس، حيث يؤدي ذلك إلى تغيير اتجاه التيار المتردد في المحول بمقدار 180 درجة، وبالتالي يتغير اتجاه تيار الإشعال أيضًا بمقدار 180 درجة، مما يجعل اتجاهي التيار متطابقين، وبذلك يتم التغلب على العيب المذكور. علاوة على ذلك، فإن عدم استقرار اللهب في المنطقة المأينة قد يؤدي أيضًا إلى انقطاع التيار في الحرق، وقد يكون ذلك بسبب عدم تناسب نسبة الهواء إلى الغاز، ويمكن حل هذه المشكلة عن طريق تعديل كمية الهواء أو الغاز. كما قد يكون السبب عدم توزيع الهواء والغاز بشكل متساوٍ في رأس الاحتراق، ويمكن حل ذلك عن طريق تعديل موقع رأس الاحتراق. ج. عين الأشعة فوق البنفسجية UV: تُستخدم عادةً في مواقد الاحتراق التي تعمل بالغاز والزيت، ولا تستطيع هذه العين سوى اكتشاف الأشعة فوق البنفسجية الموجودة في اللهب (نطاق الطيف من 190 إلى 270 نانومتر). كما أن أنبوب الأشعة فوق البنفسجية لا يتفاعل مع ضوء المواد المقاومة للحرارة الموجودة داخل الفرن، أو مع الضوء العادي أو الأضواء الناتجة عن احتراق المواد داخل الفرن. يبلغ عمر أنبوب الأشعة فوق البنفسجية حوالي 10000 ساعة في درجات حرارة لا تتجاوز 50 درجة مئوية، أما درجات الحرارة المرتفعة فإنها تؤثر بشكل كبير على عمره. إذا تلقى كمية كافية من الأشعة فوق البنفسجية، فيمكنه توليد تيار كهربائي، وبعد تضخيم هذا التيار بشكل مناسب، يمكن لذلك أن يؤدي إلى إغلاق الريليه. إذا نفدت طاقة أنبوب الأشعة فوق البنفسجية، فإنه سيظل يُظهر أنه تم استقبال أشعة فوق بنفسجية، حتى في غياب هذه الأشعة. وللتغلب على هذا العيب، يقوم جهاز التحكم بتطبيق جهد مناسب على طرفي الأنبوب قبل كل تشغيل، بحيث حتى في حالة نفاد الطاقة، يظل الإشارة تُظهر عدم وجود لهب، وبالتالي يتوقف جهاز التحكم عن العمل. لفحص فعالية كاميرا الأشعة فوق البنفسجية، يتم سحبها من مكانها بعد إشعال النار لمدة دقيقة على الأقل؛ وبعد سحب كاميرا الأشعة فوق البنفسجية، لا يمكن اكتشاف الأشعة فوق البنفسجية الصادرة عن اللهب، وبالتالي يتم قطع الاتصال بالريليه المعني، مما يؤدي إلى توقف عمل جهاز الاحتراق. حتى أقل كمية من الزيت يمكن أن تعيق دخول الأشعة فوق البنفسجية إلى الأنبوب الضوئي، مما يؤدي إلى عدم قدرة المكونات الداخلية على استقبال كمية كافية من الأشعة فوق البنفسجية وبالتالي عدم قدرتها على العمل. لذلك، يجب تنظيف الأنبوب الضوئي بشكل كامل. لا يمكن لأنبوب الأشعة فوق البنفسجية أن يستشعر ضوء الشمس أو ضوء المصابيح العادية، ويمكن اختبار حساسيته باستخدام اللهب أو شرارة ناتجة عن التوصيل بين قطبي محول التوهين العادي. لضمان عمل المشعل بشكل صحيح، يجب أن يكون التيار المغناطيسي ثابتًا، ولا يجوز أن يكون أقل من التيار المطلوب من قبل جهاز التحكم البرمجي. يمكن قياس هذا التيار باستخدام جهاز قياس الميكروأمبير، ولا يجب أن يكون قيمته أقل من… أما جهاز مراقبة الضغط، فيُستخدم عادةً في مواقد الاحتراق، حيث يقوم بقياس ضغط الغاز سواء كان مرتفعًا أو منخفضًا، بالإضافة إلى قياس ضغط الهواء. أما إذا كانت الموقد تُستخدم في الغلايات البخارية، فإنه يقوم أيضًا بقياس ضغط البخار. جهاز مراقبة درجة الحرارة: يقوم بشكل أساسي بمراقبة وتنظيم درجة حرارة الغازات الناتجة عن الاحتراق، ودرجة حرارة الوقود (الزيت الثقيل)، بالإضافة إلى مراقبة وتنظيم درجة حرارة الماء في النظام والماء المستخدم كوسط لنقل الحرارة. ٤. نظام الوقود: يتمثل دور نظام الوقود في توفير الوقود اللازم لعملية الاحتراق في الموقد. يتكون نظام الوقود في محرقات الوقود من: أنابيب الوقود وموصلاتها، ومضخة الوقود، والصمامات الكهرومغناطيسية، والفوهات، وجهاز تسخين الوقود الثقيل. يتكون موقد الغاز بشكل أساسي من مرشح، ومنظم للضغط، ومجموعة صمامات كهرومغناطيسية، ومجموعة صمامات إشعال كهرومغناطيسية. أنابيب الوقود والوصلات: تُستخدم لنقل الوقود. مضخة الزيت: جهاز يولد زيتًا تحت ضغط، حيث يكون ضغط الزيت الخارج منها عادةً أعلى من 10 بار، لتلبية متطلبات الترطيب وكمية الزيت المستخدم في الرش. وتنقسم إلى نوعين: ذو خرج أنبوب واحد وذو خرج أنبوبين. بعض مضخات الزيت للمواقد متصلة بمحرك المروحة على نفس المحور، بينما يوجد لدى البعض الآخر محرك خاص لمضخة الزيت. توجد أنواع شائعة من مضخات الزيت مثل النوع J والنوع E والنوع TA، وهي مناسبة لأنظمة الزيت ذات الأنبوب الواحد والأنبوب المزدوج. تحتوي مضخات الزيت على مرشحات وصمامات تنظيم الضغط وصمامات إغلاق. يعمل الفلتر بشكل أساسي على حماية آلية النقل. يتميز فلتر مضخة النوع E بأن شبكته كبيرة الحجم، وعند انسداد الفلتر، فإن ذلك قد يؤدي إلى حدوث فراغ شديد. يجب تنظيف الفلتر بشكل دوري، وبعد تنظيفه أو استبداله، يجب التأكد من أن غطاء المضخة مغلق بإحكام. قبل تشغيل مضخة الزيت، يجب سكب الزيت من أنبوب الزيت على جانب الشفط إلى فتحة التصريف في المضخة، وإلا فقد تتعرض المضخة للتلف بسبب العمل في حالة جفاف. لا يجب أن تتجاوز قوة الشفط عند مدخل مضخة الزيت 0.4 بار، بينما يكون الضغط عند المخرج عادةً بين 10 و24 بار. أقصى ضغط تزويد الوقود لمضخات النوع J هو 20 بار، أما بالنسبة لمضخات النوع E وTA فإن أقصى ضغط تزويد الوقود لها هو 40 بار، وأقصى درجة حرارة لتزويد الوقود هي 90 درجة مئوية. صمام كهرومغناطيسي: يُستخدم للتحكم في فتح وإغلاق مسارات الزيت، وغالبًا ما يكون صمامًا ثنائيًا أو ثلاثيًا. الفوهة: وظيفتها الرئيسية هي تفتيت قطرات الزيت. المعايير الرئيسية لفوهة الحقن تشمل زاوية الحقن (30°، 45°، 60°، 80°)، وطريقة الحقن (مملوء، فارغ، نصف فارغ)، وكمية الوقود المحقون. تحت نفس الضغط، يعطي الفوهة ذات كمية الرش الأقل تأثيرًا ترطيبيًا أفضل. تشمل فوهات الزيت الشائعة الاستخدام فوهات الترطيب الميكانيكي البسيطة وفوهات الترطيب الميكانيكي ذات نظام إعادة الزيت؛ حيث تتميز الأولى ببنية بسيطة ونظام أبسط أيضًا، كما أنها أكثر موثوقية، وتُستخدم عادة في المواقد ذات الحمل المنخفض. أما الثانية، فإن بنيتها ونظامها أكثر تعقيدًا، لكن خصائص التحكم فيها جيدة، وهي مناسبة للاستخدام في الغلايات التي يتطلب حملها تعديلات واسعة النطاق باستمرار. تتكون فوهات الترطيب بالآليات البسيطة من نوعين: ذو الشق المحوري وذو الثقب المحوري، حيث يكون زاوية الترطيب أكبر في النوع الأول وحجم جزيئات الترطيب أصغر. مسخن الزيت الثقيل: جهاز خاص بموقد الزيت الثقيل، يُستخدم لتسخين الزيت الثقيل إلى درجة حرارة معينة، وذلك لتقليل لزوجته وتحسين فعالية تحويله إلى رذاذ. كما أن جهاز التحكم في درجة الحرارة مرتبط بدائرة التحكم في الموقد. المرشح: وظيفته هي منع دخول الشوائب إلى مجموعة الصمامات الكهرومغناطيسية وإلى جهاز الاحتراق. منظم الضغط: وظيفته الأساسية هي خفض الضغط وتثبيته، ويُستخدم عادةً في أنظمة توصيل الغاز ذات الضغط العالي، حيث لا يجب أن يكون الضغط عند المدخل أقل من 100 ميجابار. مجموعة الصمامات الكهرومغناطيسية: تتكون عادةً من صمام كهرومغناطيسي للأمان وصمام كهرومغناطيسي رئيسي، وهناك نوعان: مفصول ومتكامل. أما المجموعة ذات النوع المتكامل، فغالبًا ما تحتوي أيضًا على صمام لتثبيت الضغط وشبكة تصفية. عادةً ما تكون صمامات الكهرومغناطيسية الأمان من النوع الذي يفتح ويغلق بسرعة. عادةً ما يكون الصمام الكهرومغناطيسي الرئيسي من النوع ثنائي المرحلة، ويوجد منه نوعان: النوع الذي يفتح ويغلق بسرعة، والنوع الذي يفتح ويغلق ببطء. جهاز كشف تسرب الصمامات الكهرومغناطيسية: وظيفته هي التحقق من مدى إغلاق مجموعة الصمامات الكهرومغناطيسية بشكل صحيح. يُستخدم عادةً في الموقدات التي تزيد قدرتها عن 1400 كيلووات. مجموعة صمامات التشغيل الكهرومغناطيسية: تتكون عادةً من صمام كروي يدوي، ومنظم للضغط، وصمام كهرومغناطيسي. يُستخدم بشكل أساسي في الموقدات ذات القدرة العالية. من بينها: 1- صمام يدوي، 2- مرشح، 3- جهاز تنظيم الضغط، 4- مفتاح الضغط، 5- صمام كهرومغناطيسي، 6- جهاز كشف التسربات، 7- جهاز تعديل توازن ضغط الهواء والغاز، 8- فوهة، 9- جهاز تعديل فتحات التهوية، 10- مروحة تهوية، 11- صمام إشعال الغاز.
أما نظام تزويد الوقود، فهو…
أما نظام تزويد الغاز، فهو…
5- النظام الإلكتروني للتحكم: يُعتبر النظام الإلكتروني للتحكم مركز قيادة وتنسيق لجميع الأنظمة المذكورة أعلاه، والعنصر الرئيسي فيه هو جهاز التحكم البرمجي. يتم استخدام أجهزة تحكم برمجية مختلفة حسب نوع الموقد، ومن أمثلة أجهزة التحكم البرمجية: سلسلة LFL، وسلسلة LAL، وسلسلة LOA، وسلسلة LGB. الفرق الرئيسي بين هذه الأجهزة يكمن في الوقت المخصص لكل خطوة في العملية.