كيف تعمل مضخة التفريغ المضادة لعودة الزيت في معدات استعادة غاز SF6؟

كيف تعمل مضخة التفريغ المضادة لعودة الزيت في معدات استعادة غاز SF6؟

يُعدّ غاز سادس فلوريد الكبريت (SF6) غازًا عازلًا ومُطفئًا للقوس الكهربائي بالغ الأهمية، ويُستخدم على نطاق واسع في المعدات الكهربائية ذات الجهد العالي، مثل قواطع الدائرة والمحولات. مع ذلك، يُعتبر SF6 غازًا دفيئًا قويًا، لذا فإن استعادته وتنقيته وإعادة استخدامه أمرٌ ضروري لحماية البيئة وتوفير التكاليف. تُشكّل معدات استعادة SF6 الأداة الأساسية لهذه العملية، وتبرز مضخة التفريغ المانعة لعودة الزيت كعنصرٍ محوري فيها، إذ تضمن الحفاظ على مستوى عالٍ من التفريغ لاستخلاص SF6 بكفاءة مع منع تلوثه بالزيت. فيما يلي شرحٌ مُفصّل لآلية عملها ودورها وأهم الاعتبارات.

1. العملية الأساسية لمعدات استعادة غاز سادس فلوريد الكبريت: لماذا تُعد مضخة التفريغ ضرورية؟

قبل الخوض في آلية عمل مضخة التفريغ المضادة لعودة الزيت، من الضروري فهم استعادة SF6 سير العمل. يتضمن نظام استعادة SF6 النموذجي أربع مراحل: الشفط، والتجفيف، والضغط، والتخزين.

عند استخلاص غاز سادس فلوريد الكبريت (SF6) من المعدات الكهربائية، تتمثل الخطوة الأولى في تهيئة بيئة منخفضة الضغط داخل الجهاز المستهدف (مثل قاطع الدائرة). وهنا يأتي دور مضخة التفريغ: فهي تسحب الهواء والرطوبة والغازات المتبقية من المعدات وخط أنابيب الاستخلاص. إذا لم يتمكن النظام من الوصول إلى مستوى تفريغ عالٍ (عادةً أقل من 50 باسكال)، فسيختلط الهواء والرطوبة مع غاز سادس فلوريد الكبريت أثناء الاستخلاص، مما يقلل من نقائه، ويؤدي إلى تآكل المعدات، بل ويؤثر على أدائها العازل.
على الرغم من فعالية مضخات التفريغ العادية المغلقة بالزيت في توليد الفراغ، إلا أنها تعاني من عيب خطير: فعند توقف المضخة أو تذبذب ضغط النظام، قد يتدفق الزيت الموجود في نظام تزييت المضخة عائدًا إلى خط أنابيب الاسترجاع أو إلى المعدات الكهربائية المستهدفة. يؤدي هذا 'الزيت العائد' إلى تلوث غاز سادس فلوريد الكبريت (SF6) وإتلاف المكونات الحساسة. تعالج مضخة التفريغ المضادة لعودة الزيت هذه المشكلة بتصميمها المتخصص، مما يجعلها ضرورية لاسترجاع غاز سادس فلوريد الكبريت.

2. مبدأ عمل مضخة التفريغ المضادة لعودة الزيت

مضخة التفريغ المانعة لعودة الزيت هي نسخة مطورة من مضخة التفريغ الدوارة التقليدية ذات الريشة المغلقة بالزيت، مزودة بآليات إضافية لمنع عودة الزيت. ويمكن تقسيم تشغيلها إلى ثلاث مراحل رئيسية، تتضمن كل منها نظام حماية لمنع عودة الزيت.

المرحلة الأولى: إنشاء فراغ (استخراج الهواء)

على غرار مضخات الريش الدوارة القياسية، يستخدم نموذج منع عودة الزيت دوارًا مزودًا بريش منزلقة داخل حجرة أسطوانية. ومع دوران الدوار (بواسطة محرك كهربائي)، تنزلق الريش إلى الخارج بفعل قوة الطرد المركزي، مما يُنشئ 'حجرات عمل' محكمة الإغلاق بين الدوار وجدار الحجرة.

عندما تتوافق حجرة العمل مع منفذ الإدخال (المتصل بخط أنابيب استعادة SF6)، يتمدد حجم الحجرة، مما يؤدي إلى سحب الهواء والرطوبة وSF6 المتبقي من المعدات المستهدفة.

مع استمرار دوران الدوّار، تبتعد حجرة التشغيل عن المدخل، ويتقلص حجمها. يؤدي ذلك إلى ضغط الغاز الموجود بداخلها حتى تتطابق الحجرة مع منفذ المخرج (المتصل بوحدة معالجة الغاز)، مما يدفع الغاز المضغوط خارج المضخة.

خلال هذه المرحلة، يقوم نظام الزيت في المضخة بتزييت الدوار والريش، وسد الفجوات (للحفاظ على إحكام الفراغ)، وتبريد المكونات - تمامًا مثل المضخات العادية المغلقة بالزيت.

المرحلة الثانية: آليات الحماية من عودة الزيت

يكمن الفرق الرئيسي بين مضخة منع ارتداد الزيت والمضخة القياسية في آليات الحماية المدمجة فيها ضد ارتداد الزيت. وتُفعّل هذه الآليات في حالتين حرجتين: عند توقف المضخة، وعند انخفاض ضغط النظام بشكل غير متوقع.

(1) صمام عدم الرجوع (صمام أحادي الاتجاه)

يتم تركيب صمام عدم رجوع عالي الدقة بين منفذ دخول المضخة وخط أنابيب الاستعادة. يسمح هذا الصمام بتدفق الغاز إلى المضخة فقط (من خط الأنابيب إلى حجرة المضخة) ويمنع التدفق العكسي.

عند تشغيل المضخة: يؤدي الضغط السلبي داخل حجرة المضخة إلى فتح صمام الفحص، مما يتيح استخراج الغاز.

عند توقف المضخة: يصبح الضغط في خط أنابيب الاستعادة (أو المعدات المستهدفة) أعلى من ضغط حجرة المضخة. يدفع فرق الضغط هذا صمام الفحص إلى الإغلاق فورًا، مانعًا الزيت الموجود في المضخة من التدفق عائدًا إلى خط الأنابيب.

(2) فاصل الزيت وغرفة موازنة الضغط

تتضمن العديد من مضخات منع عودة الزيت فاصل زيت عند منفذ المخرج. يفصل هذا المكون رذاذ الزيت عن الغاز المستنفد ويعيد الزيت إلى حوض الزيت في المضخة، مما يقلل من فقدان الزيت ويمنع دخوله إلى وحدة معالجة الغاز.

تُضيف بعض الطرازات المتقدمة حجرة موازنة ضغط بين حوض الزيت ومدخل الزيت. في حال انخفاض ضغط النظام فجأة (مثلاً، بسبب تسرب في خط الأنابيب)، تعمل حجرة الموازنة على تنظيم ضغط الزيت، مانعةً بذلك دخول الزيت إلى المدخل بفعل الضغط السلبي.

المرحلة 3: صيانة الفراغ المستمر

في عملية استعادة غاز سادس فلوريد الكبريت، غالبًا ما تحتاج المضخة إلى العمل بشكل متواصل لساعات للحفاظ على مستوى فراغ عالٍ ومستقر. ويضمن تصميم منع عودة الزيت استمرارية عمل المضخة حتى أثناء العمليات الطويلة.

يبقى صمام الفحص محكم الإغلاق (لا يوجد تسرب للزيت).

يظل مستوى الزيت في حوض الزيت مستقرًا (بفضل فاصل الزيت)، مما يضمن أداءً متسقًا في التشحيم والتسريب.

يمكن إعادة تشغيل المضخة بأمان دون عودة الزيت - وهو أمر بالغ الأهمية لاستعادة دفعات من الأجهزة الكهربائية المتعددة.

3. لماذا يُعد تصميم منع عودة الزيت أمرًا بالغ الأهمية لاستعادة غاز سادس فلوريد الكبريت (SF6)

يخضع غاز سادس فلوريد الكبريت (SF6) لمتطلبات نقاء صارمة: فحتى الكميات الضئيلة من الزيت قد تقلل من قدرته على العزل وتسبب تآكل المعدات الكهربائية. بدون مضخة تفريغ مضادة لعودة الزيت:

سيؤدي التلوث النفطي إلى جعل غاز SF6 المستعاد غير قابل للاستخدام، مما يزيد من تكاليف الاستبدال.

قد يؤدي وجود الزيت في المعدات المستهدفة (مثل قواطع الدائرة) إلى تلف المكونات الداخلية، مما يؤدي إلى إصلاحات مكلفة.

سيؤدي انسداد مرشح التجفيف في نظام الاسترداد بالزيت إلى تقليل الكفاءة وتقصير عمر الخدمة.

تعمل مضخة منع عودة الزيت بشكل مباشر على معالجة هذه المخاطر، مما يضمن أن استعادة SF6 تلبي معايير الصناعة (مثل IEC 60480) من حيث النقاء والسلامة.

4. نصائح الصيانة اليومية لمضخات التفريغ المضادة لعودة الزيت

للحفاظ على عمل المضخة بكفاءة في معدات استعادة غاز SF6اتبع خطوات الصيانة التالية:

• افحص مستوى الزيت بانتظام: حافظ على مستوى الزيت بين علامتي 'الحد الأدنى' و'الحد الأقصى' على زجاجة مستوى الزيت. استخدم فقط زيت مضخة التفريغ الموصى به من قبل الشركة المصنعة (لا تخلط أنواعًا مختلفة من الزيوت).
• قم بتغيير الزيت بشكل دوري: قم بتغيير الزيت كل 500 ساعة من التشغيل أو إذا أصبح لون الزيت داكنًا (ملوثًا بالرطوبة أو الشوائب).
• افحص صمام الفحص: كل ستة أشهر، قم بتفكيك صمام الفحص وتنظيفه للتأكد من إحكام إغلاقه. استبدل الحلقات أو الصمامات البالية فوراً.
• تنظيف فاصل الزيت: قم بإزالة وتنظيف عنصر فلتر فاصل الزيت كل ثلاثة أشهر لمنع تسرب رذاذ الزيت.
• اختبار إحكام الفراغ: بعد الصيانة، قم بتشغيل المضخة لمدة 30 دقيقة واستخدم مقياس الفراغ للتحقق من وصولها إلى مستوى الفراغ المطلوب (≤50 باسكال لاستعادة SF6).

تُعدّ مضخة التفريغ المانعة لعودة الزيت عنصرًا أساسيًا في معدات استعادة غاز سادس فلوريد الكبريت (SF6). فمن خلال الجمع بين كفاءة سحب الهواء لمضخات الريش الدوارة التقليدية وصمامات الفحص وفواصل الزيت وغرف موازنة الضغط، فإنها تمنع تلوث الزيت مع الحفاظ على مستوى تفريغ عالٍ ومستقر. وهي مناسبة لشركات الكهرباء و التعامل مع SF6 إن فهم مبدأ عمل الجهاز وإجراء الصيانة الدورية من قبل المختصين هو المفتاح لضمان استعادة غاز SF6 بكفاءة وأمان وبطريقة صديقة للبيئة.