التطبيقات العميقة لضواغط الهواء اللولبية في التعدين
I. قيمة التطبيق الأساسية في سيناريوهات التعدين والحفر
باعتبارها "قلب الطاقة" في حقول التعدين والحفر، فإن ضواغط الهواء اللولبية تتولى المهمة الأساسية المتمثلة في قيادة معدات الحفر، والأدوات الهوائية، ونقل الوسائط. وتحدد خصائصها التقنية بشكل مباشر الكفاءة التشغيلية والسلامة، وتتجلى على وجه التحديد في:
1. ضمان استقرار إمدادات الهواء في عمليات الحفر
في سيناريوهات التنقيب عن النفط، توفر ضواغط الهواء اللولبية هواءًا مضغوطًا مستمرًا لمضخات الطين، وأنظمة الدفع العلوي، والانزلاقات الهوائية. بأخذ حقل تاريم النفطي في الصين كمثال، بعد اعتماد علامة تجارية معينة من الضاغط اللولبي، تجاوزت أعماق الحفر 8000 متر، وزادت سرعة استجابة الأداة الهوائية بنسبة 40%، وانخفض معدل لقم الحفر العالقة بسبب ضغط الهواء غير المستقر بنسبة 65%. هذا النموذج، من خلال تقنية التحكم الذكي في الحلقة المغلقة للضغط، يتحكم في تقلبات ضغط الخرج ضمن ±0.01MPa، مما يضمن استقرار عزم دوران لقمة الحفر.
2. إدارة الطاقة بكفاءة في التعدين
في تعدين المعادن، تعمل ضواغط الهواء اللولبية على تشغيل مثقاب الصخور ومعدات الشحن وأنظمة التهوية. بعد نشر 10 ضواغط لولبية متغيرة التردد ذات مغناطيس دائم بقدرة 160 كيلووات، حققت إحدى شركات تعدين النحاس نسبة شاملة لكفاءة الطاقة (COP) تبلغ 3.5، مما يوفر أكثر من 5 مليون كيلووات ساعة من الكهرباء سنويًا. تقوم "خوارزمية الجدولة التعاونية متعددة الآلات" الفريدة من نوعها بضبط عدد ضواغط التشغيل ديناميكيًا استنادًا إلى كثافة العمليات تحت الأرض، مما يقلل من خسائر عدم التحميل من 35% من النماذج التقليدية إلى 8%.
3. التحول الأخضر لتكنولوجيا استعادة الحرارة المهدرة
من خلال معالجة خصائص استهلاك الطاقة العالية في صناعة التعدين، يمكن لنظام استرداد الحرارة المهدرة بضاغط الهواء اللولبي أن يقلل درجة حرارة العادم من 85 درجة مئوية إلى 40 درجة مئوية، بينما ينتج في نفس الوقت ماء ساخن بدرجة 85 درجة مئوية لاستحمام عمال المناجم ومضاد تجمد رأس البئر. وبعد تطبيق هذه التكنولوجيا، تمكن منجم فحم هيشانغزوي من توفير 2000 طن من الفحم القياسي سنويًا وخفض انبعاثات ثاني أكسيد الكربون بمقدار 5200 طن.
ثانيا. نقاط الألم النموذجية والحلول النظامية في التصنيع
نقطة الألم 1: ضعف استقرار إمدادات الهواء مما يؤدي إلى انقطاع الإنتاج
مظهر المشكلة: يصل تقلب ضغط الخرج لضواغط الهواء المكبسية التقليدية إلى ±0.2MPa، مما يتسبب في حدوث أخطاء تكرارية لمعدات اختبار الهواء تتجاوز 0.5%. شهدت إحدى شركات قطع غيار السيارات زيادة بنسبة 18% في معدل تجريد البراغي وخسائر سنوية تجاوزت 3 ملايين يوان نتيجة لذلك.
حل:
تصميم مستشعر الضغط: يستخدم الضاغط اللولبي مستشعرًا أساسيًا واحتياطيًا للمعايرة في الوقت الفعلي، مع تقلبات الضغط ≥ ±0.008MPa. بعد التطبيق من قبل الشركة المصنعة للأداة، انخفض خطأ التكرار لمعدات اختبار الهواء من 0.3% إلى 0.03%.
تقنية تنظيم السعة الذكية: يتم تحقيق تنظيم السرعة بدون خطوات بنسبة 0%-100% من خلال ربط محول التردد وصمام السحب.
نقطة الألم 2: الإدارة غير الفعالة لكفاءة الطاقة تؤدي إلى ارتفاع التكاليف
مظاهر المشكلة: الضواغط اللولبية ذات التردد الثابت لديها فقد يصل إلى 45% في حالة عدم التحميل. تعمل محطات المعالجة الصينية التقليدية التي تستخدم نماذج بقدرة 110 كيلووات على إهدار ما يزيد عن 180 ألف يوان من تكاليف الكهرباء سنويًا أثناء التشغيل بدون حمل. استهلاك الطاقة للمعدات الأقدم من 5 سنوات أعلى بنسبة 22% من استهلاك الأجهزة الأحدث، وتؤدي تقلبات الضغط إلى زيادة معدلات خردة المنتج بنسبة 15%.
حل:
المحرك المتزامن ذو المغناطيس الدائم: بعد اعتماد هذه التكنولوجيا، تحسنت كفاءة طاقة الحمل الجزئي للضاغط اللولبي بنسبة 32%. توفر الشركة 2.4 مليون كيلووات ساعة من الكهرباء سنويًا، أي ما يعادل تقليل انبعاثات ثاني أكسيد الكربون بمقدار 1,920 طنًا.
يعمل نظام استرداد الحرارة + الهواء المضغوط ثنائي الإخراج على تحويل حرارة العادم المهدرة إلى بخار تبلغ درجة حرارته 95 درجة مئوية، مما يحل محل 4.2 مليون يوان من تكاليف وقود الغلايات سنويًا، مع تقليل استهلاك طاقة وحدة الهواء المضغوط بنسبة 18%.
