كيف يعمل نظام التحكم في ونش الحفارة؟

يحقق المشغلون تحكمًا دقيقًا وآمنًا في رافعة الحفارة من خلال التكامل المتقدم لأنظمة التحكم المنطقي القابلة للبرمجة (PLC) وأجهزة الاستشعار والأنظمة الهيدروليكية. كما تُعزز المراقبة الفورية والصيانة التنبؤية والأتمتة الكفاءة والسلامة.

النقاط الرئيسية

• تستخدم أنظمة التحكم في رافعة الحفارة أجهزة التحكم المنطقية القابلة للبرمجة وأجهزة الاستشعارالمكونات الهيدروليكية أو الكهربائيةلتوفير عملية دقيقة وآمنة وفعالة.
• يمكن للمشغلين التحكم في الرافعات يدويًا أو عن بعد من خلال لوحات سهلة الاستخدام وأجهزة تحكم عن بعد لاسلكية، مما يحسن السلامة والمرونة.
• تعمل الأتمتة المتقدمة والمراقبة في الوقت الفعلي على تقليل الخطأ البشري،تعزيز السلامةوتعزيز الإنتاجية أثناء عمليات التجريف.

مكونات نظام التحكم في ونش الحفارة

لوحات التحكم والواجهات

يتفاعل المشغلون مع أنظمة ونش الحفارات من خلال مجموعة متنوعة من لوحات التحكم والواجهات. توفر هذه الواجهات وصولاً مركزيًا إلى عناصر التحكم التشغيلية والمراقبة وميزات السلامة. يوضح الجدول التالي الأنواع الرئيسية للوحات التحكم ووظائفها المختلفة:

نصيحة: غالبًا ما تتضمن لوحات التحكم الحديثة شاشات تعمل باللمس وأجهزة تحكم عن بعد لاسلكية، مما يتيح للمشغلين إدارة عمليات الرافعة من مواقع متعددة لتحسين السلامة والمرونة.

وحدات التحكم المنطقية القابلة للبرمجة (PLCs)

تُعدّ وحدات التحكم المنطقية القابلة للبرمجة (PLCs) بمثابة العقل المدبر لنظام التحكم في ونش الحفارة. فهي تراقب باستمرار الضغوط الهيدروليكية وتتحكم في سرعات الونش للحفاظ على شد الكابلات بشكل صحيح. يستخدم المشغلون شاشات لمس ووحدات تحكم يدوية للتبديل بين الوضعين اليدوي والآلي. يتضمن منطق وحدة التحكم المنطقية القابلة للبرمجة (PLCs) أقفال أمان، وحدود ضغط، وإنذارات، ووظائف احتياطية للطوارئ. تتيح هذه الميزات فكّ فرامل الونش بسرعة وتعديل أوضاع الإرساء في الحالات الخطرة. كما تُحسّن وحدات التحكم المنطقية القابلة للبرمجة (PLCs) سرعات تأرجح الونش بناءً على معايير الإنتاج، وتنسيق عمليات الونش مع أنظمة الحفر الأخرى مثل التحكم في السلم وعمق القاطع. تدعم المراقبة عن بُعد وتسجيل البيانات الإشراف التشغيلي وإعداد التقارير. يضمن دمج وحدات التحكم المنطقية القابلة للبرمجة (PLCs) أتمتةً فعالة وآمنة ومُحسّنة لعمليات ونش الحفارة.

أجهزة الاستشعار وأجهزة التغذية الراجعة

تلعب أجهزة الاستشعار والتغذية الراجعة دورًا حاسمًا في مراقبة الحمل والموضع على رافعات الحفارات. توفر هذه المكونات بيانات آنية لنظام التحكم، مما يعزز الدقة والسلامة.

• تستخدم أنظمة البطاطس الهيدروليكية أسطوانات هيدروليكية ووحدات طاقة لتحديد موضع البطاطس بدقة وإدارة الحمل.
• تعمل أجهزة استشعار الحمل المدمجة في النظام الهيدروليكي على مراقبة قوى التثبيت.
• تعمل أجهزة ردود الفعل على تحديد المواقع، مثل أجهزة الترميز ومستشعرات الإزاحة، على تمكين الدقة على مستوى المليمتر في وضع البطاطس.
• تتبع واجهات التحكم الرقمية المعلمات التشغيلية مثل توزيع حمولة التثبيت، والضغط الهيدروليكي، ودرجة الحرارة، وعمق اختراق التربة، ومقاومة التربة.
• تعتمد أنظمة تحديد الحمل والتحكم في السرعة المتغيرة على أجهزة استشعار لاكتشاف الحمل الزائد وضبط التشغيل.

تُقدّم المُرمِّزات المُثبَّتة على محركات الونش معلوماتٍ آنية عن السرعة والموضع، مما يُتيح لنظام القيادة التحكّم الدقيق في تشغيل محركات الونش. يستقبل جهاز التحكم المنطقي القابل للبرمجة (PLC) إشارات المُرمِّز ويستخدم خوارزمياتٍ مثلثية لحساب معلومات العمق، مما يُحسّن دقة التشغيل. تضمن مُحركات التردد المتغير (VFDs) المُدمجة مع أجهزة التغذية الراجعة رفعًا سلسًا لأذرع السحب، مما يُعزّز الإنتاجية. تُختبر إجراءات التحكم في الفرامل عزم الدوران قبل تحرير الفرامل، مما يمنع التحرير العرضي ويضمن التعامل الآمن مع الحمولة.

المحركات والمحركات

تُحوّل المُشغّلات والمحركات الطاقة إلى حركة ميكانيكية، مُشغّلةً بذلك ونش الحفارة. تُحوّل الأسطوانات والمحركات الهيدروليكية الضغط الهيدروليكي إلى حركة خطية أو دورانية. تُزوّد ​​المضخات الهيدروليكية النظام بأكمله بالطاقة، بينما تُنظّم صمامات التحكم الضغط والتدفق والاتجاه. يُلخّص الجدول التالي المكونات الرئيسية وخصائص أدائها:

تتميز المحركات الهيدروليكية بتوفير عزم دوران دقيق عند السرعات المنخفضة، وهو أمر ضروري لأعمال الحفر الشاقة. أما المحركات الكهربائية، فتتميز باستهلاك منخفض للطاقة، وضوضاء منخفضة، ومنع تسرب السوائل الهيدروليكية، مما يعزز السلامة البيئية ويخفف من تعقيد الصيانة.

أنواع الرافعات الهيدروليكية والكهربائية

تستخدم أنظمة رافعات الحفارات كلاً من الرافعات الهيدروليكية والكهربائية، ولكلٍّ منها نظام تحكم متكامل وخصائص تشغيلية فريدة. يقارن الجدول أدناه بين هذين النوعين:

تتميز الرافعات الهيدروليكية بقوة عالية ومرونة عالية، مما يجعلها مناسبة لأعمال الحفر الشاقة. فهي تتكيف بسرعة مع مختلف البيئات، وتوفر تشغيلًا سهلًا لرفع وخفض المواد. أما الرافعات الكهربائية، فتتميز بقوة متوسطة، وهي مثالية للتطبيقات الخفيفة، مع إمكانية التشغيل عن بُعد لتعزيز سلامة المشغل. يدعم كلا النوعين التحكم عن بُعد، مما يسمح للمشغلين بإدارة عمليات الرافعة من مسافة آمنة.

ملاحظة: تعتبر الصيانة الدورية، بما في ذلك عمليات التفتيش والتشحيم واستبدال المكونات، ضرورية لضمان موثوقية وسلامة أنظمة الرافعة الهيدروليكية والكهربائية على المدى الطويل.

تشغيل ونش الحفارة وأتمتته

طرق التحكم اليدوية والآلية

يدير المشغلون أنظمة رافعات الجرافات باستخدام أساليب التحكم اليدوية والآلية. يعتمد التشغيل اليدوي على أزرار تحكم موجودة في لوحات تحكم عن بُعد، مما يتيح وظائف مثل التوجيه للأمام، والرجوع للخلف، والتوقف، والرفع، والخفض، والتجاوز اليدوي. تشمل أساليب التحكم الآلي أنظمة تحديد المواقع عن بُعد، والتي تُمكّن المشغلين من التحكم في الرافعات من الشاطئ باستخدام لوحات التحكم الرئيسية. يضمن دمج الإمكانيات اليدوية والآلية في لوحة التحكم دقة ومرونة التشغيل.

• توفر عناصر التحكم بالضغط اليدوي على الأزرار ردود فعل لمسية وتسمح بالتدخل المباشر.
• تستخدم الأنظمة الآلية نظام التحكم عن بعد، مما يدعم التشغيل الفعال والآمن عن بعد.
• تجمع لوحات التحكم بين كلا النهجين، مما يمنح المشغلين القدرة على التبديل بين الوضعين اليدوي والآلي حسب الحاجة.

ويستفيد المشغلون من المرونة في اختيار الطريقة الأكثر ملاءمة بناءً على المتطلبات التشغيلية والظروف البيئية.

التشغيل عن بعد والمحلي

تدعم أنظمة التحكم في ونشات الحفارات التشغيل عن بُعد والمحلي. ويعتمد التشغيل عن بُعد على تقنيات مثل وحدات الإدخال/الإخراج عن بُعد، والاتصالات الميدانية الآمنة ذاتيًا، وأنظمة ناقل المجال المرنة. تُمكّن هذه التقنيات من أتمتة لامركزية وتحكم موثوق في البيئات الخطرة أو النائية. كما تُحافظ وسائل الحماية المادية، بما في ذلك واقيات خزانة التحكم، على مستوى عالٍ من أمان المعلومات وتمنع الوصول غير المصرح به.

يتيح التشغيل المحلي للمشغلين التفاعل مباشرةً مع لوحات التحكم على متن السفينة. تُعزز الأنظمة عن بُعد السلامة من خلال تمكين المشغلين من التحكم في الرافعات من موقع آمن، مما يقلل من التعرض للضوضاء والحرارة والتسربات الهيدروليكية. تضمن خزائن التحكم المدمجة وقنوات الاتصال الآمنة نقل إشارات متينًا وموثوقًا.

يمكن للمشغلين الانتقال بسلاسة بين التشغيل المحلي والبعيد، مما يؤدي إلى تحسين سير العمل والحفاظ على معايير السلامة.

حلقات التغذية الراجعة والمراقبة في الوقت الفعلي

تلعب حلقات التغذية الراجعة دورًا حيويًا في المراقبة الفورية لأداء رافعة الجرافة. تتتبع هذه الأنظمة معايير مهمة، مثل سرعة المضخة، وضغط المخرج، وكثافة الملاط، وسرعة التدفق، وعزم دوران رأس القاطع، وعدد دورات المحرك في الدقيقة، ودقة الموقع، عبر نظام تحديد المواقع العالمي (GPS). تستخدم حلقات التغذية الراجعة الآلية هذه البيانات لتقليل مخاطر التحميل الزائد للمضخة، وتحسين تركيز المواد الصلبة، ومنع انسداد خطوط الأنابيب.

يعتمد المشغلون على البيانات اللحظية من خلايا الحمل، وأجهزة استشعار شد خطوط التشغيل، وأجهزة الإنذار المرتبطة بنقاط الضبط العالية أو المنخفضة. تُسهّل وحدات التحكم المنطقية القابلة للبرمجة (PLC) وواجهات الآلة البشرية (HMI) التسجيل المستمر للبيانات لأغراض التحليل التاريخي والاتجاهي. تتيح إمكانيات المراقبة من خارج الموقع للمشرفين الإشراف على العمليات عن بُعد. كما تُعزز البيانات البيئية، بما في ذلك جودة المياه، وبيانات التيارات، وارتفاع الأمواج، والظروف الجوية، الامتثال والسلامة التشغيلية.

نصيحة: تضمن حلقات المراقبة والتغذية الراجعة في الوقت الفعلي إنتاجًا متسقًا وتحسين كفاءة الطاقة ومساعدة المشغلين على الاستجابة بسرعة للظروف المتغيرة.

ميزات السلامة وإجراءات الطوارئ

تتضمن أنظمة ونش الحفارات الحديثة آليات أمان متطورة لحماية المشغلين والمعدات. تقلل أنظمة الحماية التلقائية من الحمل الزائد، والتوقف في حالات الطوارئ، ومنع التشابك من التعرض للظروف الخطرة. كما أن ميزات الأتمتة، مثل لفّ الحبال آليًا والتحكم الدقيق في الشد، تقلل من التدخل اليدوي والأخطاء البشرية.

تستخدم الرافعات الهيدروليكية صمامات تحكم تناسبية، وتغذية راجعة مغلقة، ووحدات تحكم منطقية قابلة للبرمجة لتعزيز التحكم التشغيلي والكفاءة. تُمكّن تقنيات الاستشعار، إلى جانب اتصال إنترنت الأشياء، من إجراء صيانة تنبؤية، مما يُقلل من وقت التوقف ويُحسّن السلامة. يُمكن للمشغلين تفعيل بروتوكولات الأمان ضد الأعطال والتجاوزات اليدوية للحفاظ على الاستمرارية في حالة فقدان الإشارة أو حدوث أحداث غير متوقعة.

يُحسّن الانتقال من وضع التحكم اليدوي إلى الآلي السلامة والكفاءة بشكل ملحوظ. يشعر المُشغّلون بتعب أقل، ويحافظون على دقة التحكم، ويتجنبون التعرّض المباشر للبيئات الخطرة.

التسلسل التشغيلي النموذجي

تتبع التسلسل التشغيلي لرافعة الحفارة عملية منظمة لضمان السلامة والكفاءة:

1. قم بتشغيل المحرك واتركه يعمل ببطء حتى تصل درجة حرارة الماء ودرجة حرارة الزيت وضغط الزيت إلى المستويات المحددة.
2. قم بتشغيل مفتاح مصدر الطاقة الموجود على خزانة التحكم قبل تنشيط مضخة الرمل.
3. قم بخفض رافعة السلم والسلم وأنبوب الشفط لغمر رأس القاطع؛ ثم ابدأ تشغيل مضخة التنظيف.
4. قم بتشغيل علبة التروس ومضخة الرمل باستخداممفتاح لوحة التحكمقم بزيادة سرعة المحرك تدريجيًا إلى عدد الدورات في الدقيقة المحدد.
5. بمجرد سحب المياه ووظيفة أنبوب التصريف بشكل صحيح، قم بتنشيط رأس القطع للإنتاج باستخدام الحركة الجانبية.
6. أثناء التشغيل، قم بمراقبة حالة المحرك عن طريق التحقق من وجود روائح غير عادية، أو ضوضاء، أو قراءات الأجهزة، أو تسربات الزيت الهيدروليكي، أو تسربات مياه التبريد، والاهتزازات.
7. لإيقاف الإنتاج، ارفع رافعة السلم لرفع رأس القاطع من طبقة الرمل.
8. استمرار ضخ المياه لطرد الرواسب من خط الأنابيب.
9. قم بتخفيض سرعة المحرك لإيقاف مضخة الرمل.
10. ارفع سلم الحفارة فوق مستوى الماء وقم بتأمينه بإجراءات السلامة.
11. قبل المغادرة، قم بفحص وإغلاق صمامات قاع البحر والصمامات الأخرى، وفصل الطاقة، وإغلاق النوافذ والأبواب.

ينسق المشغلون مع الأنظمة الآلية باستخدام واجهات موحدة توفر بيانات وتنبيهات وسجلات آنية. تتيح أجهزة التحكم عن بُعد اللاسلكية تحديد المواقع بدقة وحركة سلسة للبارجة. يحافظ المنطق التكيفي وردود فعل المستشعر على أفضل معايير الرافعات والتجريف تلقائيًا. توفر واجهات المستخدم البشرية (HMI) المريحة بيئات تحكم بديهية، بينما تضمن بروتوكولات الأمان من الأعطال والتجاوزات اليدوية السلامة التشغيلية والاستمرارية.

تعالج استراتيجيات الأتمتة التحديات التشغيلية باستخدام التحكم المتزامن متعدد المحركات، ووحدات التحكم الضبابية PI، وخوارزميات التسوية الديناميكية. تعزز هذه الأساليب المتانة، وتحافظ على استقرار الحركة خلال المراحل المعقدة، وتضمن السلامة من خلال الرفض الفعال للاضطرابات وإدارة الحمل الزائد.

ملاحظة: يجب على المشغلين أن يظلوا يقظين أثناء كل مرحلة من مراحل التسلسل التشغيلي، باستخدام أدوات التحكم اليدوية والآلية للحفاظ على السلامة والإنتاجية.

يحقق المشغلون كفاءة وأمانًا أكبر باستخدام أنظمة التحكم في رافعة Dredger التي تجمع بين الأتمتة والمراقبة في الوقت الفعلي والواجهات سهلة الاستخدام.

• يعمل التحكم التلقائي في سرعة التأرجح، وتتبع نظام تحديد المواقع العالمي (GPS)، وأجهزة التحكم المنطقية القابلة للبرمجة على تعزيز الدقة والسلامة.
• تساهم الرقمنة والتشخيص عن بعد في تقليل الأخطاء البشرية وزيادة الإنتاجية وتقليل المخاطر التشغيلية.

التعليمات

كيف يعمل PLC على تحسين سلامة ونش الحفارة؟

يراقب جهاز التحكم المنطقي القابل للبرمجة (PLC) معلمات النظام، ويفرض أقفال الأمان، ويُفعّل عمليات التوقف في حالات الطوارئ. يعتمد المشغّلون على أجهزة التحكم المنطقي القابل للبرمجة (PLC) لمنع التحميل الزائد وضمان السلامة والموثوقية.عملية الرافعة.

هل يمكن للمشغلين التحكم في الرافعة عن بعد؟

نعم. يستخدم المشغلون أجهزة تحكم عن بُعد لاسلكية أو لوحات أرضية للتحكم.جهاز التحكم عن بعدتعمل هذه الميزة على زيادة السلامة والمرونة أثناء عمليات التجريف.

ما هي الصيانة التي يحتاجها نظام التحكم في ونش الحفارة؟

يُجري المُشغِّلون عمليات فحص وتزييت وفحص للمستشعرات بشكل دوري. ويستبدلون المكونات البالية عند الحاجة. تضمن الصيانة الدورية أداءً موثوقًا وتُطيل عمر المعدات.