تنظيم الضاغط، تشغيل وإيقاف أو حمل وتفريغ أو سرعة متغيرة

نادراً ما ينتج الضاغط بالضبط الهواء الذي تستهلكه الورشة. ونظام التنظيم هو الذي يسد الفرق. وهناك ثلاث عائلات رئيسية: التشغيل والإيقاف، حيث يتوقف المحرك عند بلوغ الضغط؛ والحمل والتفريغ، حيث يواصل المحرك الدوران دون إنتاج؛ والسرعة المتغيرة، حيث يبطئ المحرك ليتبع الطلب. وتعتمد الثلاث على الشيء نفسه: نطاق ضغط واحتياطي هواء في الخزان.

يصف هذا الدليل طريقة عمل كل نمط. ولمعرفة ما إذا كانت السرعة المتغيرة مجدية في حالتك، اقرأ ضاغط بسرعة متغيرة أم ثابتة.

نقطة البداية: عتبتان للضغط

يعمل كل ضاغط منظَّم بين ضغطين:

• ضغط التوقف (أو ضغط التفريغ): عند بلوغه يتوقف الضاغط عن الإنتاج؛
• ضغط إعادة التشغيل (أو ضغط الحمل): عندما ينزل الاستهلاك بالضغط إليه، يعود إلى الإنتاج.

ويُسمى الفرق بينهما الفرق التفاضلي. يقيسه مفتاح ضغط (pressostat) في الضواغط المكبسية، وحساس ضغط موصول بوحدة التحكم في الضواغط اللولبية. ويجب أن يبقى الضغط الأدنى فوق حاجة الأدوات، مع احتساب فواقد الشبكة.

النمط 1: التشغيل والإيقاف

يبدأ المحرك عند الضغط الأدنى، ويدور بكامل قدرته حتى الضغط الأعلى، ثم يتوقف تماماً. وهذا نمط الضواغط المكبسية المركبة على خزان.

• الميزة: لا استهلاك للطاقة أثناء التوقف. بسيط ومتين.
• الحد: كل تشغيل يُجهد المحرك والتمديدات الكهربائية. وعدد مرات التشغيل المسموح بها في الساعة محدود، راجع دليل المحرك. ومع استهلاك شديد التغير، يجب أن يكون الخزان كبيراً لتباعد الدورات.

يناسب هذا النمط الاستخدام المتقطع، بضع دقائق في الساعة: وهي فكرة السلسلة E لدينا، المزودة بمفتاح ضغط وصمام أمان على الخزان.

النمط 2: الحمل والتفريغ

يُستخدم في الضواغط اللولبية ذات السرعة الثابتة. عند الضغط الأعلى يغلق صمام فتحة السحب: يواصل اللولب الدوران لكنه لا يسحب هواءً. فيعمل الضاغط بلا حمل. وعند الضغط الأدنى يُفتح الصمام من جديد: فيعود إلى الحمل.

• الميزة: لا يتوقف المحرك في كل دورة، ما يحميه ويسمح بدورات متقاربة.
• الحد: بلا حمل، يظل المحرك يستهلك جزءاً مهماً من قدرته، نحو الربع وفق رتبة مقدار شائعة، دون أن ينتج هواءً.

تجمع معظم هذه الآلات بين النمطين: بعد مدة تشغيل بلا حمل مضبوطة، توقف وحدة التحكم المحرك ثم تعيد تشغيله عند انخفاض الضغط. ويُسمى ذلك أحياناً تنظيماً مختلطاً أو مؤقتاً.

النمط 3: السرعة المتغيرة

يتحكم مغيّر تردد في سرعة المحرك بحسب الضغط المقيس. فإذا انخفض الاستهلاك أبطأ المحرك، وإذا ارتفع تسارع. ويبقى الضغط قريباً من قيمة مرجعية بدلاً من أن يتأرجح داخل فرق تفاضلي.

وللسرعة المتغيرة مجال: تحت السرعة الدنيا للمحرك لا تستطيع الآلة الإبطاء أكثر. وعندما تستهلك الورشة أقل من هذا الحد، يرتفع الضاغط إلى الضغط المضبوط ثم يتوقف، ويعاود التشغيل عندما ينخفض الضغط. وهذا ما تفعله ضواغطنا اللولبية من السلسلة S بمحرك المغناطيس الدائم ومغيّر التردد: تضبط ضغط العمل، فيرتفع الضاغط إلى هذه القيمة، ويتوقف من تلقاء نفسه، ويعاود التشغيل تلقائياً تحت العتبة المضبوطة.

الخزان يحدد إيقاع الدورات

في التشغيل والإيقاف كما في الحمل والتفريغ، الخزان هو الذي يحدد الزمن بين دورتين. والهواء الذي يعيده بين العتبتين يساوي، بلترات الهواء الحر:

الاحتياطي المفيد ≈ حجم الخزان (L) × الفرق التفاضلي (bar)

مثال، بقيم يجب تكييفها:

1. ضاغط بسرعة ثابتة يعطي 1100 l/min، وخزان 500 L، ونطاق من 7 إلى 8 bar. الاحتياطي المفيد: 500 × 1 = 500 لتر.
2. تستهلك الورشة 600 l/min. ينخفض الضغط من 8 إلى 7 bar في 500 ÷ 600 ≈ 50 ثانية.
3. يعيد الضاغط الملء بفائض 1100 − 600 = 500 l/min: فيحتاج إلى 500 ÷ 500 = دقيقة واحدة.
4. تستغرق الدورة الكاملة نحو 1.8 دقيقة، أي 33 دورة في الساعة.

أسوأ حالة هي عندما تستهلك الورشة نحو نصف تدفق الضاغط: عندها تكون الدورات أكثر تقارباً. ولتباعدها هناك وسيلتان:

• خزان أكبر: مع 1000 L ينخفض العدد إلى نحو 16 دورة في الساعة.
• فرق تفاضلي أوسع: يباعد الدورات أيضاً، لكنه يفرض الإنتاج بضغط أعلى. وكل bar إضافي يكلف نحو 7 % استهلاكاً إضافياً، وفق رتبة مقدار شائعة.

تُجري حاسبة حجم الخزان هذا الحساب لمنشأتك.

وماذا عن عدة ضواغط؟

عندما تغذي آلتان الشبكة نفسها، تُنظَّمان على التتابع: آلة أساسية تعمل باستمرار، والثانية لا تعمل إلا للذروات. وتُزاح عتباتهما حتى لا تتناوبا بلا توقف. وآلة بسرعة متغيرة للدعم، إلى جانب آلة أساسية، تتبع التغيرات دون مضاعفة فترات التشغيل بلا حمل.

النمط المناسب بحسب الاستخدام

لتقدير تكلفة التشغيل بلا حمل، استخدم حاسبة تكلفة كهرباء الضاغط. وينطلق المُهيِّئ من أدواتك ليقترح ضاغطاً وخزاناً، ويراجع فنيونا الإعدادات معك عبر طلب عرض سعر.