طرق الكشف عن تسرب الهواء المضغوط

في معظم المنشآت الصناعية، يمثل الهواء المضغوط ما بين 20 إلى 30% من إجمالي استهلاك الكهرباء. ويتسرب ما يصل إلى 30% من هذا الهواء عبر التسريبات قبل وصوله إلى نقطة الاستخدام.

ونتيجةً لذلك، يُعدّ الكشف عن تسربات الهواء المضغوط من أسرع مشاريع تحسين الطاقة وأكثرها جدوىً لمديري المصانع. ولا يعتمد برنامج الكشف الفعال عن التسربات على أداة واحدة أو حدثٍ لمرة واحدة، بل هو مزيج من الأساليب، لكلٍّ منها غرضٌ مختلف.

لماذا غالباً ما تمر التسريبات دون اكتشاف؟

تُعدّ تسريبات الهواء المضغوط غير مرئية في الغالب، ويمكن أن تحدث في أي مكان في منشأة الإنتاج. في بيئة المصنع المزدحمة، يُخفي ضجيج الآلات حتى التسريبات الكبيرة. قد تحدث التسريبات الشائعة أيضًا عند الوصلات والصمامات والتجهيزات والوصلات وخراطيم المياه. ومع ذلك، يكاد يكون من المستحيل اكتشاف هذه التسريبات بدون المعدات المناسبة.

قد يؤدي تسرب واحد بحجم 1/8 بوصة عند ضغط 100 رطل لكل بوصة مربعة إلى هدر ما يُقدّر بـ 25 قدمًا مكعبًا في الدقيقة من الهواء المضغوط، أي ما يُقارب 2500 دولار سنويًا. وبدون برنامج كشف رسمي، لا يلاحظ معظم المشغلين المشكلة إلا عند انخفاض ضغط النظام أو ارتفاع فواتير الطاقة.

لمحة عامة عن طرق الكشف عن تسرب الهواء

للكشف عن تسربات الهواء، تُستخدم طرق كشف متنوعة في التطبيقات الصناعية. ويعتمد اختيار هذه الطرق على متطلبات الدقة، والبيئة، ونوع النظام المراد اختباره.

يُعدّ الكشف بالموجات فوق الصوتية الطريقة الأكثر شيوعًا في معظم المنشآت. فعندما يتسرب الهواء عبر فتحة صغيرة، يُصدر صوتًا عالي التردد. ويلتقط جهاز الكشف بالموجات فوق الصوتية المحمول هذا الصوت بسهولة، حتى في المصانع الصاخبة. ولا يتطلب إيقاف التشغيل، ويمكنه تحديد مكان التسرب بدقة متناهية، وصولًا إلى وصلة أو مفصل محدد.

يُعدّ اختبار فقاعات الصابون أبسط الطرق. ضع الماء والصابون على الوصلات أو الصمامات أو أي نقطة تسريب، وسيظهر أي تسريب على شكل فقاعات. لا يتطلب هذا الاختبار أي معدات خاصة، وهو فعال في الأماكن التي يسهل الوصول إليها. أما عيبه الرئيسي فهو اعتماده على التطبيق اليدوي والفحص البصري، مما يعني أنه لا يمكن أتمتته أو استخدامه للمراقبة المستمرة.

يُجرى اختبار انخفاض الضغط على مستوى النظام أو المنطقة. حيث يتم أولاً عزل جزء من الأنابيب وضغطه، ثم يُرصد الضغط بمرور الوقت. إذا انخفض الضغط بسرعة، فهذا يشير إلى وجود تسريب كبير في ذلك الجزء. تساعد هذه الطريقة في تحديد المناطق التي بها أكبر تسريبات في النظام، مما يُمكّن فرق الصيانة من التركيز على تلك المناطق بدلاً من فحص النظام بأكمله.

تستطيع تقنية التصوير الحراري بالأشعة تحت الحمراء الكشف عن التسريبات من خلال تغير درجة الحرارة الناتج عن تمدد الهواء المضغوط عند نقطة التسريب. وهي مفيدة لمسح مساحات واسعة بسرعة، لكنها ليست حساسة جدًا للتسريبات الصغيرة. في معظم الحالات، تُستخدم كأداة فحص أو مساعدة وليست طريقة أساسية للكشف.

يعمل اختبار الغاز المتتبع عن طريق إدخال غاز قابل للكشف، عادة ما يكون الهيليوم، في نظام الهواء المضغوط واستخدام مسبار حساس للعثور على مكان تسربه.

يتميز هذا الجهاز بدقة عالية، وهو مفيد بشكل خاص للأنابيب المخفية أو التي يصعب الوصول إليها. ومع ذلك، ونظرًا لكونه أكثر تعقيدًا وتكلفة، فإنه يُستخدم عادةً في الأنظمة الحساسة أو المتخصصة بدلاً من استخدامه في التصنيع العام.

دور عدادات تدفق الهواء المضغوط

تركز الطرق المذكورة أعلاه على اكتشاف التسريبات الفردية. أما عدادات التدفق فتؤدي غرضاً مختلفاً ولكنه لا يقل أهمية.

بدلاً من تحديد مكان تسرب الهواء، تقيس هذه الأجهزة كمية الهواء المفقودة إجمالاً. وهذا يجعلها مفيدة لفهم أداء النظام ككل، ومقارنة مناطق مختلفة من المصنع، والتأكد مما إذا كانت أعمال الصيانة قد خفضت الاستهلاك بالفعل.

يُعد اختبار خط الأساس عند إيقاف التشغيل أحد أكثر التطبيقات فعالية. فعندما يكون المصنع متوقفًا عن الإنتاج وتُطفأ جميع معدات الاستخدام النهائي، فإن أي تدفق يسجله العداد يُمثل تسربًا. وهذا يعني أن المنشأة التي تُسجل 200 قدم مكعب قياسي في الدقيقة عند وضع الخمول تُدرك فورًا حجم مشكلتها، ولديها رقم يُمكنها تحويله مباشرةً إلى تكلفة الطاقة السنوية.

ما هو مقياس تدفق الهواء المضغوط؟

يقيس مقياس تدفق الهواء المضغوط معدل تدفق الهواء الحجمي أو الكتلي عبر نظام التوزيع، وعادةً ما يُقاس بوحدة القدم المكعب القياسي في الدقيقة ( SCFM ). ويمكنه تحويل الهواء المضغوط من تكلفة غير مرئية إلى مورد قابل للقياس والإدارة.

أنواع عدادات تدفق الهواء المضغوط

تُعدّ مقاييس التدفق الحراري الكتلي النوع الأكثر شيوعًا والموصى به لأنظمة الهواء المضغوط. تعمل هذه المقاييس عن طريق قياس كمية الحرارة التي يحملها الهواء المتحرك بعيدًا عن مستشعر ساخن، حتى أن التدفق الضئيل جدًا يُنتج قراءة قابلة للقياس.

كما تُستخدم عدادات التدفق الدوامية وعدادات الموجات فوق الصوتية المثبتة على نطاق واسع، حيث توفر نماذج التثبيت على الأنابيب ميزة التركيب دون قطع الأنابيب، مما يجعلها مثالية لعمليات التدقيق المؤقتة على الأنظمة القائمة.

كيفية استخدام عدادات التدفق في إدارة التسرب

تُركّب عدادات التدفق عادةً عند مخرج الضاغط وعند نقاط التوزيع الرئيسية. وهذا يسمح للفرق بتقسيم النظام إلى مناطق وتحديد المناطق المسؤولة عن أعلى نسبة فقد قبل البدء بأي فحص تفصيلي للتسرب.

بعد إجراء الإصلاحات، يمكن تكرار اختبار الإيقاف نفسه. أي انخفاض في تدفق الهواء في وضع الخمول يُعد دليلاً فورياً وقابلاً للقياس على التحسن. على سبيل المثال، يشير انخفاض التدفق من 90 قدم مكعب قياسي في الدقيقة إلى 25 قدم مكعب قياسي في الدقيقة في منطقة واحدة إلى التخلص من تسرب مقداره 65 قدم مكعب قياسي في الدقيقة.

إنشاء برنامج مستمر للكشف عن تسرب الهواء المضغوط

إن أكثر برامج الكشف عن التسرب فعالية لا تعتمد على طريقة واحدة، بل على الجمع بين عدة أدوات في سير عمل منظم.

ابدأ بقياس خط الأساس باستخدام مقياس التدفق لتحديد إجمالي التسرب وتحديد المناطق الأكثر تضررًا. ثم استخدم الكشف بالموجات فوق الصوتية لتحديد مواقع التسربات المحددة داخل تلك المناطق. بعد إجراء الإصلاحات، قم بإجراء اختبار الصابون أو فحص انخفاض الضغط للتأكد من إحكام إغلاق كل وصلة. أخيرًا، تحقق من انخفاض التسرب فعليًا وفقًا لقراءة مقياس التدفق.

يُعدّ الكشف عن التسريبات عملية مستمرة، إذ تتطور التسريبات باستمرار مع تآكل المعدات. ويساعد تشغيل البرنامج كل ثلاثة أشهر على الحفاظ على وفورات ثابتة. وإذا زاد تدفق الهواء خلال فترات التوقف، فهذا يعني عادةً وجود تسريبات جديدة، وغالبًا قبل ملاحظة انخفاض الضغط أو ارتفاع تكاليف الطاقة.