استكشاف أعطال المحركات الكهربائية ومحولات التردد المتغيرة في تطبيقات المصاعد

دليل ميداني عملي لفنيي المصاعد

بقلم جيف كولينز

تعتمد أنظمة المصاعد الحديثة بشكل كبير على المحركات الكهربائية، ومحركات التردد المتغير، وأنظمة التحكم المتطورة لتوفير تشغيل سلس وموثوق وفعال من حيث استهلاك الطاقة. ورغم أن هذه التقنيات قد حسّنت بشكل كبير من جودة الرحلة وكفاءة التشغيل، إلا أنها أضافت تحديات جديدة في تشخيص الأعطال لفنيي صيانة المصاعد.

بالنسبة لفنيي المصاعد، يُعدّ فهم التفاعل بين المحركات، وأنظمة القيادة، وجودة الطاقة، والأنظمة الميكانيكية، ومنطق التحكم أمرًا بالغ الأهمية لتقليل وقت التوقف ومنع تكرار الأعطال. تعمل شركات مثل "رينون إلكتريك موتورز آند ريبير" بشكل وثيق مع مقاولي المصاعد في جميع أنحاء كندا وخارجها لتشخيص وإصلاح كل شيء بدءًا من مجموعات المحركات والمولدات القديمة، والآلات ذات التروس أو بدونها، وصولًا إلى أنظمة الجر الحديثة التي يتم التحكم فيها بواسطة محركات المغناطيس الدائم.

لقد تغيرت غرفة آلات المصاعد الحديثة

كانت عمليات تشخيص أعطال المصاعد التقليدية تركز في الغالب على الموصلات، والمرحلات، والفرامل، والتآكل الميكانيكي. أما أنظمة المصاعد الحديثة فتضيف طبقات من الإلكترونيات، بما في ذلك:

• محركات التردد المتغيرة والمحركات التجديدية
• أجهزة التشفير وأنظمة التغذية الراجعة
• الإلكترونيات الحساسة للتوافقيات مثل مفاعلات الخط والحمل
• غالباً ما يكون التبديل بتقنية تعديل عرض النبضة (PWM) عالي التردد مسؤولاً عن ظاهرة "الأشباح في الجهاز".
• عناصر تحكم شبكية
• تشمل تبعيات جودة الطاقة عدم توازن الطور، وانخفاضات الجهد، وارتفاعات الجهد، والانقطاعات.

والنتيجة هي أن العديد من "المشاكل الحركية" هي في الواقع:

• مشاكل متعلقة بالقيادة
• مشاكل جودة الطاقة
• أوجه القصور في التأريض
• تحمل التلف الحالي
• برمجة غير سليمة
• أعطال التبريد أو الأعطال البيئية

وبالمثل، فإن العديد من "أعطال المحركات" هي في الواقع مشاكل ميكانيكية مخفية وراء أعراض إلكترونية. ويتطلب التشخيص الناجح النظر إلى النظام بأكمله بدلاً من مكونات معزولة.

أعراض شائعة في محركات المصاعد ووحدات التردد المتغير

1. أعطال مزعجة في محول التردد المتغير

تشمل الأعطال الشائعة ما يلي:

• التيار الزائد
• خطأ أرضي
• زيادة الجهد على ناقل التيار المستمر
• الحرارة الزائدة
• فقدان المشفر
• عدم توازن طور الخرج
• تيار الوضع المشترك الزائد

أسباب شائعة:

• عازل المحرك البالي
• توصيلات المحرك غير المحكمة
• معلمات تسارع غير صحيحة
• مشاكل في توقيت الفرامل
• جهد الموجة المنعكسة المفرط
• التجليد الميكانيكي في الآلة
• مشاكل التجديد أثناء التباطؤ
• ممارسات التأريض السيئة
• حامل جهاز التشفير مفكوك أو مكسور
• انسداد أو تلف المراوح والمشتت الحراري
• مشكلة/صيانة مصدر الطاقة؛ يوصي معظم المصنّعين بالصيانة كل خمس إلى سبع سنوات

يمكن أن تتسبب الموصلات البالية في حدوث مشاكل في الطور الواحد وجودة الجهد في المحركات ومجموعات المولدات الصغيرة.

تشير شركة رينو إلكتريك إلى أن العديد من أعطال محركات التردد المتغير لا تُعزى إلى أعطال إلكترونية كارثية، بل إلى مشاكل متعلقة بالصيانة تتفاقم بمرور الوقت نتيجة إهمال الفحص والاختبار. نصيحة احترافية: يمكن غالبًا معرفة حالة محركك من خلال فحص المكثفات بحثًا عن علامات انتفاخ، أو تسرب سائل إلكتروليتي أبيض/طباشيري (أحيانًا بني)، أو غيرها من علامات الإجهاد. تؤدي المكثفات المُجهدة إلى جهد ناقل غير صحيح، ومشاكل في التجديد، وعدم استقرار جهد المحرك. ابحث عن مراوح النفخ والمراوح بحثًا عن أي اتساخ أو انسداد.

2. أعطال محامل المحرك المبكرة

إحدى أكثر المشكلات التي يتم تجاهلها في تطبيقات المصاعد هي تلف المحامل الناتج عن جهد العمود الناتج عن محرك التردد المتغير وتيارات الوضع المشترك.

يمكن أن يؤدي التبديل عالي التردد داخل محركات التردد المتغير إلى حدوث عملية تصنيع بالتفريغ الكهربائي (EDM) داخل المحامل، مما ينتج عنه:

• محامل متجمدة
• تأليب
• أنماط العزف على الفلوت * أنين أو هدير مسموع

تشمل الأعراض غالبًا ما يلي:

• زيادة الاهتزاز
• الضوضاء عند سرعات معينة
• استبدال المحامل بشكل متكرر
• عدم استقرار جهاز التشفير

لقد سبق أن كتبنا، مُسلطين الضوء على أهمية معالجة أضرار جهد العمود وتيار المحامل في أنظمة محركات التردد المتغير (VFD) من خلال أساليب التخفيف مثل خانقات الوضع المشترك وتقنيات التأريض السليمة. نصيحة احترافية: العديد من حالات الفصل المفاجئ غير المبررة التي تتطلب إعادة ضبط فقط دون وجود أي مشكلة واضحة أخرى، سببها تيار الوضع المشترك وممارسات التأريض غير السليمة. تحقق من وجود حماية مناسبة، وأحزمة تأريض عالية الجودة، وتأريض محكم وسليم للمبنى لتجنب حالات الفصل المفاجئ وارتفاعات الجهد في محركاتك.

3. ارتفاع درجة حرارة المحرك

يمكن أن تتعرض محركات المصاعد (التيار المتردد والتيار المستمر)، سواء كانت تعمل على محولات التردد المتغيرة أو مجموعات المولدات المغناطيسية أو بادئات التشغيل الناعمة، لارتفاع درجة الحرارة أثناء التشغيل عند أو أقل من سرعة لوحة الاسم.

عرض	سبب كهربائي محتمل	سبب ميكانيكي محتمل
رحلة التيار الزائد	لفات قصيرة	محامل محكمة
ارتفاع درجة حرارة المحرك	التوافقيات	سحب الفرامل
عطل في جهاز التشفير	تدخل الضوضاء	ارتخاء الوصلة
اهتزاز	عدم التوازن الكهربائي	أدلة الأسطوانة
أعطال التجديد	ضبط القيادة	القصور الذاتي للحمل الزائد

تشمل الأسباب الشائعة ما يلي:

• انخفاض تدفق هواء التبريد عند السرعة المنخفضة
• التسخين التوافقي
• عدم توازن الجهد
• الجهد غير صحيح
• تردد الموجة الحاملة غير صحيح
• التحميل الزائد الناتج عن احتكاك الفرامل/التوقيت
• عدد مرات بدء التشغيل المفرطة في الساعة

يُعدّ التصوير الحراري بالأشعة تحت الحمراء وتحليل الملفات أدوات قيّمة لتحديد المشكلات الحرارية الناشئة قبل حدوث تلف العزل. نصيحة احترافية: عادةً ما يُعطي فحص الجهد باستخدام جهاز قياس متعدد قراءةً لمتوسط ​​الجذر التربيعي (RMS) فقط. ستجد غالبًا أن قيمة RMS تختلف اختلافًا كبيرًا عن قيمة ذروة الجهد الحقيقية؛ لذا نوصي بشدة باستخدام أجهزة قياس جودة الطاقة مثل جهاز مراقبة الجهد أو محلل جودة الطاقة.

فهم الفرق بين المشاكل الكهربائية والميكانيكية

من الأخطاء الشائعة في تشخيص الأعطال افتراض أن كل عطل كهربائي. يدرك فنيو المصاعد ذوو الخبرة أن أنظمة المصاعد متكاملة للغاية. قد يبدو تآكل البكرة أو عدم محاذاة الفرامل أو مشكلة في علبة التروس وكأنها مشكلة كهربائية. نصيحة احترافية: تحقق من محاذاة البكرة، واحتكاك ماسك الحبل، وروابط البكرات التي قد تكون عالقة في الزنبرك، أو تحقق من إعداد المحرك والجهد الكهربائي بشكل صحيح؛ فعمومًا، المحرك "بسيط" ويستجيب فقط لما يراه.

أهمية الصيانة التنبؤية

يُعدّ التحوّل من الإصلاح التفاعلي إلى الصيانة التنبؤية أحد أبرز التغييرات في هذا القطاع. فبدلاً من انتظار تعطل الآلة، تستخدم الصيانة التنبؤية تقنيات مثل:

• تحليل الاهتزازات * تحليل بصمة تيار المحرك
• تحليل اللفائف
• التصوير الحراري بالأشعة تحت الحمراء * التشحيم الذكي القائم على الموجات فوق الصوتية
• المراقبة عبر الإنترنت

تُستخدم هذه التقنيات لتحديد الأعطال الناشئة مبكراً. وهذا أمر بالغ الأهمية في المصاعد حيث يؤثر توقفها عن العمل على:

• رضا المستأجر
• عمليات البناء
• التوافق مع إمكانية الوصول
• القدرة على الاستجابة للطوارئ

تستخدم العديد من الأنظمة حاليًا تحليل التوقيع الحالي (CSA) المدعوم بالذكاء الاصطناعي لتوفير رؤى معمقة حول حالة المحركات والأنظمة. سيؤدي دمج تحليل التوقيع الحالي للمحركات مع بيانات أنابيب التضخيم الضوئي (PMT) إلى الكشف عن العديد من المشكلات الشائعة المرتبطة بالمحركات وأنظمة القيادة قبل حدوث أي عطل كارثي بوقت طويل. نصيحة احترافية: لا يوجد حل واحد يناسب جميع احتياجات مراقبة الآلات. من المرجح أن يتطلب الأمر اتباع نهج هجين للاستفادة الكاملة من هذه التقنيات. حتى هذه التقنيات نفسها تتطلب خبراء لتدريبها على "التنبؤ" بالأعطال. يُعد فهم ما تراه وتسمعه جزءًا أساسيًا من عملية استكشاف أعطال الأنظمة وإصلاحها بفعالية.

آلية حل المشكلات لفنيي المصاعد

الخطوة الأولى - ابدأ بالتاريخ

قبل لمس المعدات:

• هل حدثت هذه المشكلة من قبل؟
• هل بدأ ذلك بعد التحديث؟
• هل تم استبدال محرك أو وحدة تحكم مؤخرًا؟
• هل ظهرت المشكلة بشكل موسمي؟
• هل تعتمد الأعطال على الحمل؟

تعود العديد من مشاكل المصاعد المتقطعة إلى:

• إصلاحات سابقة غير سليمة
• استنساخ المعلمات بشكل غير صحيح
• ممارسات التأريض السيئة
• التلوث البيئي

الخطوة الثانية - التحقق من جودة الطاقة

يمكن أن يؤدي ضعف التيار الكهربائي الوارد إلى ما يلي:

• أعطال ناقل التيار المستمر
• عدم استقرار القيادة
• الانهاك
• رحلات مزعجة

تحقق من وجود:

• عدم توازن الجهد
• محطات فضفاضة
• أسطح التلامس
• التوافقيات
• مشاكل التأريض
• خسارة المرحلة
• اضطرابات المرافق

حتى اختلال توازن الجهد البسيط يمكن أن يزيد بشكل كبير من سخونة المحرك ويقلل من عمره.

الخطوة 3 - فحص النظام الميكانيكي

لا تقم أبدًا بإصلاح أعطال محرك التردد المتغير دون فحصه:

• عملية الفرامل
• حالة علبة التروس
• تآكل البكرة
• شد الحبل
• حالة المحمل
• التوافق
• تهوئة

غالباً ما تظهر المقاومة الميكانيكية إلكترونياً أولاً.

! يمكن أن تصبح ملفات المجال في آلات التيار المستمر هشة وتحترق بمرور الوقت، وعادة ما يكون ذلك بسبب زيادة الجهد أو ضعف دوران الهواء في غرفة الآلة.

الخطوة الرابعة - تحليل المحرك

قد تشمل الاختبارات المتقدمة ما يلي:

• اختبار ميجر
• مقارنة الارتفاع المفاجئ
• مقاومة اللف
• تحليل توقيع التيار الحركي
• تحليل قضيب الدوار
• اختبار التفريغ الجزئي

تستخدم ورش صيانة المحركات الموثوقة تحليل ملفات المحرك - سواءً داخل الورشة أو في الموقع - لتقييم سلامة العزل وتحديد الأعطال في مراحلها المبكرة قبل حدوث انقطاع التيار. نصيحة احترافية: يُظهر جهاز الميغر فقط ما إذا كان المحرك لا يتصل بالأرض، وليس وجود تماس كهربائي بين الأطوار. قد يجتاز محركك اختبار الميغر ولكنه قد لا يعمل تحت الحمل. هنا يأتي دور اختبار زيادة التيار، أو استخدام جهاز ميغر أكثر دقة مثل MTR-105 المصمم خصيصًا لاختبار المحركات.

الخطوة 5 - مراجعة معلمات محرك الأقراص

لا تزال برمجة محركات التردد المتغير غير الصحيحة مصدراً رئيسياً للمشاكل.

تشمل الإعدادات الحرجة ما يلي:

• تيار المحرك
• منحدرات التسارع/التباطؤ
• الحدود الحالية
• تغيير حجم المُشفِّر

إليكم النص المستخرج من الصورة، وقد تم تنسيقه ليكون أكثر وضوحاً:

• تردد الموجة الحاملة
• منطق الفرامل
• إعدادات تعزيز عزم الدوران
• ضبط الجهد المناسب للمجالات والمحرك في آلات التيار المستمر
• دوائر إطلاق البوابات

تُعدّ النسخ الاحتياطية للمعلمات ضرورية أثناء مشاريع التحديث. نصيحة احترافية: يُمكن أن يُنقذ فحص الجهد الكهربائي الصحيح المحرك قبل احتراق العازل. ابحث عن علامات تشقق أو هشاشة الملفات أو توليد حرارة زائدة لتوجيه جهودك في تشخيص الأعطال.

المراقبة عبر الإنترنت تُغير صيانة المصاعد

يشهد قطاع صناعة المصاعد اعتماداً متزايداً لأنظمة مراقبة الحالة عبر الإنترنت.

يمكن لتقنيات المراقبة الحديثة أن:

• الكشف المبكر عن عيوب المحامل
• نمو اهتزاز الاتجاه
• مراقبة تدهور اللفائف
• تحديد اختلال التوازن الطوري
• توقع الأعطال قبل الإغلاق

يتضمن برنامج الصيانة التنبؤية الجيد تقنيات مثل:

• تضخيم الحركة
• تحليل الاهتزاز
• التشحيم بالموجات فوق الصوتية
• تحليل اللفائف
• الفحص بالأشعة تحت الحمراء

يتجه مستقبل صيانة المصاعد نحو ما يلي:

• المراقبة المستمرة
• التشخيص بمساعدة الذكاء الاصطناعي
• التحليلات التنبؤية
• استكشاف الأخطاء وإصلاحها عن بعد
• صيانة حالة بناء

كما تُظهر الأبحاث الأكاديمية بشكل متزايد نتائج قوية باستخدام نماذج التعلم الآلي للتنبؤ بأعطال المحركات الكهربائية وتصنيفها.

الأخطاء الشائعة في تشخيص أعطال محركات المصاعد ومحولات التردد المتغيرة

استبدال الأجزاء دون تحديد السبب الجذري

من أكثر الأخطاء شيوعًا وتكلفةً استبدال المحركات أو وحدات التحكم أو المكونات دون فهم سبب العطل في المقام الأول. قد يكون عطل محول التردد المتغير ناتجًا عن ضعف التأريض، أو مشاكل في جودة الطاقة الواردة، أو تلف عزل المحرك، أو مشاكل في التحميل الميكانيكي. وبدون تحليل دقيق للأسباب الجذرية، يصبح تكرار الأعطال أمرًا شبه حتمي.

تجاهل المساهمين الميكانيكيين

لا تنشأ جميع المشاكل الكهربائية من مصدر كهربائي. فالمشاكل الميكانيكية، مثل تآكل المحامل، واحتكاك الفرامل، وعدم محاذاة البكرات، وعدم توازن شد الحبل، ومشاكل علبة التروس، أو الاهتزاز المفرط، قد تُسبب إشارات كهربائية غير طبيعية تُشبه أعطال المحرك أو نظام القيادة. ويتطلب التشخيص الفعال للأعطال النظر إلى نظام المصعد كوحدة كهروميكانيكية متكاملة، بدلاً من اعتباره مكونات منفصلة.

ممارسات التأريض والحماية غير السليمة

يُعدّ التأريض غير السليم، وتوجيه الكابلات، والحماية غير المناسبة من الأسباب الرئيسية للأعطال المتكررة وعدم موثوقية تشغيل أنظمة المصاعد الحديثة. غالبًا ما تُعزى أخطاء التغذية الراجعة للمشفّر، وأعطال الاتصال، والرحلات المتقطعة، وسلوك المحرك غير المنتظم إلى التشويش الكهربائي، أو التوصيل غير السليم، أو ممارسات إنهاء الحماية غير الصحيحة. يمكن للتشويش عالي التردد الناتج عن محركات التردد المتغير أن يتداخل بسهولة مع دوائر التحكم الحساسة عند إهمال ممارسات التركيب.

تخطي الصيانة الوقائية

تتطور العديد من أعطال محركات التردد المتغير والمحركات الكهربائية تدريجيًا مع مرور الوقت. ويمكن أن يؤدي تراكم الغبار، وتلوث مسارات التبريد، وارتخاء أطراف التوصيل، وتلف المكثفات، وتسرب الرطوبة، وانسداد التهوية إلى تقصير عمر المعدات بشكل ملحوظ. لذا، تظل عمليات الفحص الدوري، والمسح الحراري، والتنظيف، والتحقق من عزم الدوران، ومراقبة الحالة ضرورية لضمان الموثوقية على المدى الطويل وتقليل وقت التوقف.

بافتراض أن المعدات الجديدة تقضي على المشاكل القائمة

لا يؤدي التحديث تلقائيًا إلى حل مشكلات النظام الأساسية. فالمحركات الجديدة لا تزال تتطلب تشغيلًا سليمًا، وضبطًا دقيقًا للمعايير، ومراعاة التوافقيات، والتحقق من التأريض، وتنسيقًا فعالًا للفرامل، وتحليلًا للأحمال. إن تركيب تقنية جديدة على نظام ميكانيكي قائم دون معالجة أوجه القصور الأساسية قد يؤدي ببساطة إلى نقل المشكلات القديمة إلى المعدات الجديدة.

تجاهل قضايا جودة الطاقة

يمكن أن يؤثر عدم توازن الجهد، والتوافقيات، والارتفاعات المفاجئة في الجهد، وضعف الطاقة الكهربائية، وتكوينات المحولات والمفاعلات غير المناسبة سلبًا على كلٍ من المحركات ومحولات التردد المتغيرة. تنشأ العديد من الأعطال المتقطعة قبل وصول التيار الكهربائي إلى معدات المصعد نفسها. يكتسب تحليل جودة الطاقة أهمية متزايدة مع ازدياد الأحمال الكهربائية في المباني، وتزايد استخدام مولدات الطاقة الاحتياطية، والمعدات الموفرة للطاقة. يجب الانتباه جيدًا لعدم توازن الأطوار؛ فليس من النادر رؤية مبانٍ ذات طور واحد مُحمّل بحمل زائد يؤدي إلى انقطاع أحد الأطوار الثلاثة.

عدم تتبع حالة المعدات ومراقبتها

قد يؤدي الاعتماد على لقطة واحدة فقط في وقت محدد إلى إغفال المشكلات المتفاقمة. لذا، فإن تحليل اتجاهات الاهتزاز ودرجة الحرارة وخصائص التيار وحالة العزل وسجل أعطال المحركات يمكّن الفنيين من تحديد التدهور قبل حدوث أعطال كارثية. وتُعدّ تقنيات الصيانة التنبؤية من أهم الأدوات لتقليل حالات الانقطاع غير المخطط لها وإطالة عمر المعدات.

الاعتماد فقط على رموز الأعطال

تُعدّ رموز الأعطال مجرد نقاط انطلاق وليست تشخيصات نهائية. قد يشير تعطل المحرك إلى زيادة التيار أو الجهد أو فقدان المشفر، ولكن قد يكون السبب الأساسي ميكانيكيًا.

مشاكل في التوصيل، أو مشاكل في التجديد، أو ضعف التأريض، أو عدم استقرار الطاقة الواردة. يتطلب حل المشاكل بنجاح الجمع بين سجل الأعطال والاختبارات الميدانية العملية، والفهم التشغيلي والخبرة.

بالنسبة للعديد من المنشآت، يُعدّ النهج الأمثل هو استراتيجية هجينة تجمع بين تقنيات المراقبة الحديثة وخبراء تشخيص الأعطال ذوي الخبرة. فالأدوات المتقدمة قادرة على تحديد الاتجاهات والشذوذات مبكراً، إلا أن تفسير هذه النتائج بشكل صحيح لا يزال يتطلب فنيين ذوي خبرة يفهمون السلوك الكهربائي والميكانيكي لأنظمة المصاعد. هذا المزيج يُسهم في تقليل الأعطال المتكررة، وتحسين وقت التشغيل، وتجنب استبدال المكونات غير الضروري.

الخلاصة

تجمع أنظمة المصاعد اليوم بين الهندسة الكهربائية والإلكترونيات والميكانيكا والبرمجيات وجودة الطاقة في جهاز واحد متكامل بإحكام. ويتطلب التشخيص الفعال للأعطال فهم كيفية تفاعل جميع هذه الأنظمة.

لم يعد أفضل فنيي المصاعد مجرد ميكانيكيين أو كهربائيين، بل أصبحوا خبراء في تشخيص أعطال الأنظمة. ولا تزال العديد من ورش الصيانة تدعم قطاع المصاعد من خلال:

• إصلاح المحركات والمولدات
• تشخيص وإصلاح محركات الأقراص
• برامج الصيانة التنبؤية
• تحليل اللفائف
• إصلاح البكرات وعلب التروس
• دعم الخدمة الميدانية
• حلول المعدات القديمة
• تقنيات المراقبة عبر الإنترنت

مع استمرار تطور أنظمة المصاعد، سيكون الحرفيون الذين يتبنون التشخيص والصيانة التنبؤية واستكشاف الأخطاء وإصلاحها على مستوى النظام هم الأقدر على تقليل وقت التوقف وتحسين الموثوقية وحل المشكلات الصعبة التي يعجز الآخرون عن حلها.