کاربرد الکتروموتور در صنعت دریایی | الکتروموتور دریایی
کاربرد الکتروموتور در صنعت دریایی
برای آشنایی با کاربرد الکتروموتور در صنعت دریایی، ابتدا باید بدانیم که اصلاً الکتروموتور دریایی چیست و چه کاربردهایی دارد؟
در واقع الکتروموتور دریایی (Marine electric motor)، به الکتروموتورهای مخصوصی گفته می‌شود که برای کار در محیط‌های مرطوب ساخته شده‌اند. این موتورها علاوه بر کاربردهای دریایی مانند کشتی‌ها، در تمام کاربردهایی که وجود آب، سایر سیالات و رطوبت بالا وجود دارد، به کار برده می‌شوند. تفاوت طراحی این موتورها با موتورهای معمولی در عایق‌های سیم‌پیچ‌های روتور و استاتور و توانایی مقاومت در برابر نفوذ آب به داخل بدنه است.
در واقع الکتروموتور دریایی از قدیم در صنعت کشتی رانی مورد استفاده قرار می گرفت. باید توجه داشت که سیستم های به کار رفته در الکتروموتور دریایی به صورتی طراحی شده اند که می توانند در شرایط محیطی نامناسب به خوبی کار کنند و دچار زدگی و یا خوردگی نشوند.
الکتروموتور دریایی در دسته بندی موتورهای القایی قرار دارد و عموماً از آلومینیوم و یا چدن بوده و قدرت خروجی که برای این محصول در نظر گرفته می شود تا ۱۲۰۰ کیلووات است. فرکانس موجود در حدود۵۰ هرتز و ولتاژ نامی ۳۸۰ ولت است. روتور ها در وضعیت قفسه های سنجابی هستند و جنس بدنه نیز چدن است.
اگر الکتروموتور دریایی به طور دقیق و منظم بازبینی شود و شرایط کاری برای این دستگاه سنگین در نظر گرفته نشود استهلاک آن بسیار کم خواهد بود.
اما کاربرد الکتروموتور در صنعت دریایی برای کشتی های غول پیکر در شرایط جوی مختلف هم می تواند جوابگو باشد. در نظر داشته باشید که این نوع موتورها در برابر رطوبت، نمک موجود در آّب و همینطور نوسانات دمایی که وجود دارد مقاومت بسیار زیادی دارد.
عملکرد الکتروموتور دریایی
کاربرد الکتروموتور در صنعت دریایی بسیار گسترده است، در اصل وظیفه الکتروموتور دریایی در محیط‌هایی مانند خط ساحلی، دریا و ساحل است. سکوهای نفتی وابسته به پمپ‌ها هستند تا به وسیله دوران میله پمپ، نفت را استخراج کرده و به مخازن انتقال دهند.
مخزن‌ها و کشتی‌ها نیز به پمپ‌هایی مجهز شده‌اند که آب وارد‌شده اضافی را خارج کرده، سیالات را منتقل کرده و تهویه موتور و عرشه را فراهم کنند. همچنین، در صورت نیاز به هوای فشرده در کاربردهای دریایی نیز از الکتروموتورها استفاده می‌شود. الکتروموتورها در بندرها نیز کاربردهای زیادی برای انتقال سیال از کشتی‌ها دارند.
ویژگی اساسی که باید در الکتروموتور دریایی وجود داشته باشد، توانایی آنها برای کار در محیط دریایی است. قابلیت اعتمادپذیری در این الکتروموتورها مهمترین پارامتر برای کارکرد تجهیزات و امنیت کارکنان است.
الکتروموتور دریایی باید در محیط‌هایی که رطوبت بالایی وجود دارد، کار کند. ورود آب به داخل الکتروموتور نه‌تنها باعث خرابی قطعات الکتریکی می‌شود، بلکه باعث آسیب به فلزات در اثر خوردگی نیز خواهد شد. این مسئله از طریق انتخاب جنس مناسب برای جلوگیری از اکسید شدن برطرف می‌شود.
قطعات داخلی موتور به وسیله یک محفظه‌ی ضدآب محافظت می‌شوند. همچنین این محفظه، در خنک‌کاری قطعات داخلی نیز کمک می‌کند اما با توجه به میزان بار الکتروموتور و گرمای تولیدشده، ممکن است نیاز به فن خارجی هم وجود داشته باشد تا میزان انتقال گرما در اطراف محفظه‌ی ضدآب، افزایش یابد. علاوه بر محفظه، یاتاقان‌ها نیز دارای آب‌بندی هستند تا از ورود آب از کناره‌های شفت، جلوگیری شود.
محیط‌های پایین عرشه دارای تهویه کمی بوده و در این محیط ها از الکتروموتورهایی که در دمای بالا مقاوم هستند مانند الکتروموتورهای ضد انفجار، استفاده می شود. الکتروموتورهایی که در محیط سرد زمستانی کار می‌کنند باید یخ‌زدایی شده و در شرایط مجاز تعریف‌شده کار کنند.
الکتروموتور دریایی باید ارتعاش کمی داشته باشد و متعادل نصب شود، زیرا با هر حرکت کشتی به دلیل امواج در راستای طولی و عرضی که منجر به جابجایی در محورهای مختلف می‌شود، نیروی اضافی به روتور الکتروموتور وارد می‌شود، به همین دلیل احتمال آسیب به یک الکتروموتور نامتعادل بیشتر است.
همچنین الکتروموتور دریایی در قایق‌ها، کشتی‌های باری بزرگ، سکوها، جرثقیل‌های شناور و سایر وسایل نقلیه‌ی دریایی نیز استفاده می‌شوند. یک ویژگی مهم این سامانه‌ها، توانایی بهینه کردن بار روتور اصلی برای استفاده از موتور دیزل، توربین گازی و سایر انواع ژنراتورها است، بدین وسیله بازده به حداکثر رسیده و مصرف سوخت به حداقل می رسد.
کاربرد الکتروموتور دریایی
همانطور که از نام این الکتروموتور مشخص است، کاربرد الکتروموتور در صنعت دریایی است. به طور کلی از موتور دریایی برای کابین کشتی ها، شناور های روی سطح آب، پمپ های راهبری کشتی ها، صنایع کشتی سازی و همینطور وینچ های کشتی رانی و تهویه ها استفاده می شود. الکتروموتور دریایی در تجهیزات تهویه کشتی ها و همینطور برای شناورهای سطحی مورد استفاده قرار می گیرد. طراحی آنها برای کار در محیط‌های مرطوب انجام شده و وسایل حمل‌ونقل دریایی، بیشترین استفاده از آنها را دارند. که شامل موارد زیر می‌شود:
- محرک فن‌های تهویه
- محرک پمپ‌های اطفای حریق
- محرک پمپ‌های روغن‌کاری
- محرک پمپ‌های خنک‌کاری
- محرک دنده فرمان
- محرک کمپرسورها
- موتورهای سیستم محرکه‌ی کشتی‌ها
انواع الکتروموتور دریایی
همانطور که از نام آنها مشخص است، این موتورها، مخصوص استفاده در کشتی های شناور روی سطح دریا طراحی شده اند. بر این اساس با توجه به این موضوع که روی عرشه یا زیر آن قرار می گیرند، به دو دسته کلی تقسیم بندی می شوند. اما این دسته بندی ها با توجه به نحوه آب بندی آن هاست که البته در مورد دسته ای که زیر عرشه قرار می گیرند، از اهمیت بیشتری هم برخوردار می شود. علاوه بر دسته بندی ذکر شده، الکتروموتور های دریایی را به دو دسته دیگر نیز بر اساس میزان سرعت شان تقسیم بندی می نمایند که عبارتند از:
-
مدل کم سرعت
-
مدل پر سرعت یا با سرعت متوسط
ویژگی های الکتروموتور دریایی
-
عایق‌بندی سیم‌پیچ‌ها:
جنس عایق‌ها و سیم‌پیچ‌های عایق باید در مقابل رطوبت، اتمسفر دریا و بخار روغن‌ها باید مقاوم باشند. تمام سیم‌پیچ‌های قالبی برای موتورهای متناوب، آرمیچر‌های مونتاژشده و سیم‌پیچ آرمیچر مستقیم با درگاه باز باید از فشار خلأ که با سیستم عایق اپوکسی بدون حلال آغشته شده، استفاده کنند.
برای موتورهای متناوب، تمام استاتورهایی که سیم‌پیچ نامنظم داشته یا دارای سیم‌پیچ عایق‌شده هستند، باید از فشار خلأ با سیستم عایق اپوکسی استفاده کرد یا سیم‌پیچ باید به‌صورت کامل درون محفظه قرار گرفته باشد. در موتورهایی که به‌طور کامل درون محفظه قرار می‌گیرند، می‌توان از عایق معمولی انتظار عملکرد مناسبی داشت.
اگر موتورهایی که در مقابل قطرات یا آب‌وهوا محافظت می‌شوند انتخاب شوند، توصیه می‌شود که عایق از نوع سیستم‌های آب‌بندی باشد. تمام سیم‌پیچ‌های موتورهای DC باید با مواد شیمیایی عایق، آغشته شوند تا بتوانند در مقابل آب و روغن، مقاوم باشند.
-
دمای محیط موتور:
موتورهایی که برای کاربردهای اصلی و نزدیک سیستم‌های تولیدکننده‌ی گرما زیاد مانند محرک اصلی استفاده می‌شوند، باید برای کار در دمای محیط حداکثر 50 درجه‌ی سلسیوس یا دمای مورد انتظار طراحی شوند. موتورهایی که برای ماشین‌های ابزار استفاده می‌شوند و همچنین در مواردی که دمای محیط از 40 درجه‌ی سلسیوس بیشتر نمی شود، می‌توان دمای محیط 40 درجه‌ی سلسیوس انتخاب کرد.
محیط‌هایی که معمولاً دما از 50 درجه‌ی سلسیوس بیشتر نمی شود، به‌عنوان موارد خاص به‌حساب آمده و برای دمای 65 درجه‌ی سلسیوس طراحی می شوند.
-
محدودیت‌های افزایش دما:
توصیه می‌شود که الکتروموتورهای متناوب و مستقیم، افزایش دمای طراحی 80 درجه‌ی سلسیوس در دمای محیط 40 درجه‌ی سلسیوس داشته باشند و حداقل با کلاس استاندارد مناسب برای عایق ساخته شوند تا بهینه‌ترین تعادل بین هزینه‌ی اولیه و طول عمر به دست آید. دمای هرکدام از بخش‌های الکتروموتورهای متناوب و مستقیم نباید از مقدارهای مشخص‌شده که در استانداردها ذکر شده‌اند، تجاوز کند.
-
بازده:
توصیه می‌شود که طراح تجهیزات از موتورهایی با بازده بالاتر استفاده کنند. برای توان نامی و سرعت مشخص، بازده، تابع میزان بار است و میزان بازده در بار کامل با افزایش توان و سرعت، افزایش می‌یابد. افزایش بازده، معادل با کاهش لغزش (تفاوت میان سرعت سنکرون و سرعت بار کامل یک موتور القایی تقسیم بر سرعت سنکرون) است. موتورهایی که لغزش بالایی دارند معمولاً در کاربردهایی که شامل پالس و بار با اینرسی بالا هستند، بازده پایین‌تری دارند.
نصب الکتروموتور دریایی
الکتروموتورهایی که در هوای آزاد قرار دارند یا در محلی قرار دارند که ممکن است در معرض دریا، پاشش سیالات یا هرگونه شرایط سخت رطوبتی قرار گیرند، باید ضدآب بوده یا توسط یک محفظه‌ی ضدآب محافظت شوند. چنین محفظه‌هایی باید به‌گونه‌ای طراحی شوند که از بالا رفتن دمای داخلی از مقدار نامی، جلوگیری کنند.
الکتروموتور دریایی نیز باید در محلی قرار گیرد که توسط آب‌هایی که به آن پاشیده می‌شود، آسیب نبیند و درصورتی‌که چنین محلی غیرقابل‌دسترس باشد، باید موتور به‌صورت شناور بوده یا یک محافظ ضدآب به‌صورت دیواره در اطراف آن به همراه تجهیزاتی برای خارج کردن آب قرار داده شود.
موتورهای افقی در صورت امکان باید در جلو و عقب کشتی نصب شوند. اگر نصب موتور باید به‌صورت عمودی یا در عرض کشتی باشد، استفاده از یاتاقان‌هایی که برای موقعیت‌های ذکرشده مناسب هستند، ضروری است.
تمامی موتورها به‌غیراز موتورهای شناور، آب‌بندی‌شده یا مخصوص محل‌های خطرناک باید به‌گونه‌ای طراحی شوند که آماده‌ی خارج کردن روتور، قطعات استاتور و یاتاقان‌ها بوده و امکان نگهداری و بررسی یاتاقان‌ها به‌راحتی فراهم باشد.
نگهداری و تعمیر الکتروموتور دریایی
در راستای بررسی کاربرد الکتروموتور در صنعت دریایی، باید به نگهداری این تجهیزات مهم هم توجه داشت. اکثر موتورهایی که در کشتی قرار دارند، به یک پمپ، کمپرسور یا ماشین دیگری متصل هستند. مانند سایر تجهیزات مکانیکی، موتورهای الکتریکی نیز دارای ساعات کاری مشخصی هستند که پس از گذراندن این زمان، باید بازبینی شوند تا از عملکرد درست آنها اطمینان حاصل شود. همچنین اگر هر یک از مشخصات الکتروموتور مانند ولتاژ، جریان و مقاومت عایق‌ها عملکردی غیرعادی داشته باشند یا اینکه موتور به دلیل آب‌گرفتگی یا نشتی با آب تماس پیدا کند، نیاز به تعمیرات اساسی وجود خواهد داشت.
در ساختمان موتور الکتریکی، فاصله‌ی بین روتور و استاتور که با هوا پر شده، بسیار کم است. در صورتی که انحرافی در شفت ایجاد شود، روتور شروع به تماس با استاتور خواهد کرد. در این شرایط، ارتعاش موتور به‌شدت افزایش یافته و ممکن است پس از مقداری سایش، اتصال کوتاه برقرار شده و سیم‌پیچ‌ها بسوزند.
همچنین میزان ساعات کاری روتور و طول عمر یاتاقان‌ها باید محاسبه شوند و در صورت گذشت زمانی مشخص، یاتاقان‌ها باید تعویض شوند، چون این قطعات به دلیل اصطکاک موجود در هنگام کار، آسیب‌پذیرترین عضو یک الکتروموتور محسوب می شوند.
بررسی عایق سیم‌پیچ استاتور هم بسیار مهم است. برای این کار، مولتی‌متر را در حالت مقاومت قرار داده و یک سر آن را به سیم‌پیچ و سر دیگر آن را به زمین متصل کنید تا میزان مقاومت را اندازه بگیرید.
قبل از باز کردن قطعات و اتصالات الکتریکی موتور، نشانه‌گذاری برای اتصال دوباره‌ی صحیح، نکته‌ی مهمی است. این کار می‌تواند روند مونتاژ را آسانتر کرده و از اشتباهات احتمالی جلوگیری کند. همچنین جهت دوران موتور را بررسی کرده و آن را یادداشت کنید. نحوه‌ی قرارگیری و اتصال موتور به بار می‌تواند که به صورت عمودی یا افقی است هم باید در نظر گرفته شود. قرارگیری افقی می‌تواند از دو نوع لولایی و پایه‌ای باشد که نصب نوع لولایی باید با نهایت دقت انجام شود.
باز کردن الکتروموتور به دو صورت انجام می‌شود.
روش اول، باز کردن در محل است که اکثراً برای موتورهای بسیار بزرگی که به‌صورت عمودی به بار متصل شده‌اند به کار می‌رود و شامل مراحل زیر است:
-
- جدا کردن موتور از محل نصب با استفاده از زنجیر و قلاب
- باز کردن اتصال بار و خار
- باز کردن مهره‌ها در حین ثابت نگه داشتن آن
- باز کردن موتور از سمت بالا (قسمتی که فن خنک‌کاری در آن قرار دارد.)
- جدا کردن روتور با استفاده از زنجیر و قلاب و باز کردن سیم‌پیچ استاتور
روش دوم، باز کردن الکتروموتور در محلی به غیر از مکان استفاده است که شامل مراحل زیر است:
-
- جدا کردن الکتروموتور و نگه داشتن آن به‌صورت افقی
- باز کردن موتور از هر یک از قسمت‌ها
- اگر اندازه‌ی موتور کوچک است، باید روتور آن جدا شود.
- اگر اندازه‌ی موتور بزرگ است، روتور باید درون موتور نگه داشته شده و یاتاقان‌ها با ابزار مناسب باز شوند.
مزایا و معایب الکتروموتور دریایی
مزایای آن:
- پوشش متنوعی از ولتاژها
- دارای استهلاک پایین، مگر در کاربری های سنگین و بی رویه
- کیفیت، مقاومت، راندمان و ایمنی بالا
- ضد لرزش
- امکان دسترسی ساده به قطعات موتور جهت تعمیر یا تعویض
معایب آن:
- اهمیت موجود بودن قطعات و لوازم یدکی آنها در کشتی در صورت نیاز به تعمیر
- خراب شدن کل موتور در صورت بروز مشکل در عملکرد کلی آن
- بالا بودن قیمت الکتروموتور دریایی با توجه به ویژگی های منحصر به فرد آن
خرید الکتروموتور دریایی
- داشتن پوشش حفاظتی مقاوم و مناسب با نیاز مورد نظر (B یا F)
- ساختار کاملا مستحکم
- توجه به مهر و موم شدن و روغن کاری آن ها
- استفاده از گریس به جای روغن برای ضد آب شدن موتور
- دارای عایق مناسب
- دارای خاصیت ضد انفجاری
جمع بندی
با توجه به پیشرفت تکنولوژی و استفاده از دریاها و اقیانوس ها برای جابجایی و حمل و نقل و بسیاری از خدمات دیگر، از تجهیزات بسیاری در صنعت دریایی استفاده می شود. یکی از مهمترین این تجهیزات موتورهای الکتریکی هستند، اما با توجه به این موضوع که آب، رسانا ترین سیال است، برای این منظور باید از تجهیزاتی متناسب با این محیط ها استفاده گردد که یکی از آنها، نوعی موتور با نام الکتروموتور دریایی می باشد.
بنابراین بررسی کاربرد الکتروموتور در صنعت دریایی و همینطور ویژگیها و مشخصات آنها، کاربران را به انتخاب صحیح یک دستگاه مناسب هدایت می کند، تا بدین ترتیب یک سیستم کاری خوب داشته باشند. همچنین مراقبت های لازم که بسیار مهم هستند تا از بروز هزینه ای جانبی و اختلال در کار جلوگیری شود.