ทำไมการหมุนกลับทางของมอเตอร์จึงสร้างความเสียหายต่อเครื่องเติมอากาศใต้ถังหมัก

ในกระบวนการหมักแบบใช้ออกซิเจนระดับอุตสาหกรรม การติดตั้งเครื่องจักรใต้อ่างอย่างถูกต้องทางกลไกไม่เพียงส่งผลต่อประสิทธิภาพของกระบวนการเท่านั้น แต่ยังส่งผลต่ออายุการใช้งานทางกายภาพของเครื่องจักรอีกด้วย ในขณะที่เครื่องกวนแบบขับเคลื่อนจากด้านบนมาตรฐานอาจสูญเสียประสิทธิภาพการผสมเพียงเล็กน้อยเมื่อหมุนกลับทาง แต่เครื่องเติมอากาศใต้ถังหมักที่ออกแบบอย่างแม่นยำต้องเผชิญกับผลกระทบที่รุนแรงกว่ามาก สำหรับหน่วยที่ใช้แรงเฉือนสูง เช่น ซีรีส์ BOAO DAWT การเดินมอเตอร์ในทิศทางย้อนกลับจะรบกวนพลศาสตร์ของไหลภายในอย่างสมบูรณ์ เสี่ยงต่อความเสียหายทางกลไกทันที และอาจนำไปสู่การปนเปื้อนของแบตช์ที่ต้องเสียค่าใช้จ่ายสูง การทำความเข้าใจความเสี่ยงทางกลไกของทิศทางมอเตอร์ช่วยให้แน่ใจว่าความผิดพลาดในการเดินสายไฟระหว่างการปรับปรุงหรือการบำรุงรักษาจะไม่กลายเป็นความเสียหายร้ายแรงที่มีค่าใช้จ่ายสูง

พลศาสตร์ของไหลของการหมุนกลับทาง

เครื่องเติมอากาศใต้ถังหมักทำงานบนหลักการโรเตอร์-สเตเตอร์ที่เป็นเอกลักษณ์ซึ่งทำหน้าที่พร้อมกันทั้งเป็นปั๊มแรงเหวี่ยงความเร็วสูงและตัวเหนี่ยวนำสุญญากาศ โรเตอร์รูปดาวมีใบพัดที่มีลักษณะเฉพาะซึ่งออกแบบมาเพื่อดันของเหลวออกด้านนอกและสร้างบริเวณความดันต่ำที่แกนกลาง เมื่อมองจากตำแหน่งมอเตอร์ลงไปที่เครื่อง ระบบถูกออกแบบให้หมุนในทิศทางตามเข็มนาฬิกาอย่างเคร่งครัด การขึ้นกับทิศทางนี้เชื่อมโยงกับมุมอุทกพลศาสตร์ของใบพัดและช่องจ่ายของสเตเตอร์ด้านนอก

เมื่อมอเตอร์ถูกเดินสายย้อนกลับโดยไม่ได้ตั้งใจ ซึ่งมักเกิดขึ้นระหว่างการต่อสายไฟใหม่ในกล่องเทอร์มินอลหรือการกำหนดค่าตัวแปรความถี่ พฤติกรรมทางกายภาพของของไหลจะเปลี่ยนไปโดยสิ้นเชิง ความล้มเหลวหลักประการแรกคือการสูญเสียผลสุญญากาศแบบดูดตัวเอง สุญญากาศที่จำเป็นในการดึงอากาศในบรรยากาศลงมาผ่านท่อรับอาศัยการที่ของเหลวถูกเหวี่ยงออกด้านนอกโดยขอบ trailing ของโรเตอร์ดาว ในทิศทางย้อนกลับ รูปทรงของใบพัดไม่สามารถสร้างแรงดันลบที่ต้องการได้ แทนที่จะดูดอากาศในบรรยากาศ ระบบจะหยุดชะงัก ป้องกันการเหนี่ยวนำอากาศและทำให้การเพาะเลี้ยงการหมักขาดออกซิเจน

ความล้มเหลวทางพลศาสตร์ของไหลประการที่สองคือการไหลย้อนกลับและการอุดตันตามมา แทนที่จะดึงน้ำซุปผ่านทางเข้า central ที่กำหนดไว้และขับออกผ่านช่องสเตเตอร์ โรเตอร์ที่หมุนกลับทางจะพยายามดึงของเหลวกลับผ่านเส้นทางจ่ายแคบๆ ในน้ำซุปที่มีเส้นใยสูงหรือการหมักที่มีของแข็งสูง การย้อนกลับนี้จะบังคับให้วัตถุดิบเข้าสู่ช่องว่างแคบๆ ที่ไม่เคยถูกออกแบบให้ไหลผ่าน ช่องว่างขนาดเล็กจะสะสมของแข็งอย่างรวดเร็ว นำไปสู่การอุดตันทันทีและการล็อกของชุดประกอบทางกลไกภายใน

ความเครียดทางกลไกและความเสี่ยงต่อโครงสร้าง

ความเสี่ยงของการหมุนกลับทางขยายออกไปไกลเกินกว่าผลผลิตของกระบวนการที่ต่ำ มันทำให้เกิดความเครียดทางกลไกอย่างรุนแรงซึ่งสามารถทำลายความสมบูรณ์ของโครงสร้างของชิ้นส่วนเครื่องเติมอากาศได้ภายในไม่กี่นาทีของการทำงานต่อเนื่อง

ประการแรก การหมุนกลับทางทำให้เกิดแรงขับในแนวแกนและความเครียดของตลับลูกปืนอย่างรุนแรง ใบพัดของเครื่องเติมอากาศได้รับการบาลานซ์เพื่อรับน้ำหนักทางอุทกพลศาสตร์ที่คาดเดาได้ในทิศทางตามเข็มนาฬิกา การหมุนกลับทางจะเปลี่ยนเวกเตอร์แรงขับทางไฮดรอลิกไปตามเพลาขับ น้ำหนักในแนวแกนที่ไม่คาดคิดนี้จะสร้างแรงกดมหาศาลต่อตลับลูกปืนของมอเตอร์ ทำให้เกิดความร้อนสูงเกินไป การสั่นสะเทือนของโครงสร้าง และความล้มเหลวก่อนเวลาอันควรของตลับลูกปืน มอเตอร์ต้องทำงานหนักขึ้นอย่างมากเพื่อต่อต้านระบบไฮดรอลิกที่หยุดชะงัก ซึ่งทำให้อุณหภูมิภายในของขดลวดเพิ่มสูงขึ้นและอาจทำให้ฉนวนไฟฟ้าเสียหายได้

ประการที่สอง ความร้อนจากแรงเสียดทานทำให้ซีลกลไกแตก หน่วยที่ติดตั้งด้านล่างอาศัยการไหลอย่างต่อเนื่องและมีทิศทางของน้ำซุปการหมักเพื่อทำให้ช่องว่างระหว่างโรเตอร์-สเตเตอร์และซีลกลไกหลักเย็นลง เมื่อการไหลหยุดชะงักระหว่างการทำงานย้อนกลับ ความร้อนจากแรงเสียดทานเฉพาะที่จะเพิ่มสูงขึ้นภายในไม่กี่วินาที การขยายตัวเนื่องจากความร้อนอย่างรวดเร็วนี้สามารถทำให้ชิ้นส่วนสแตนเลสเกรด 304 หรือ 316L งอและแตกบนพื้นผิวที่มีความแม่นยำของซีลกลไก เมื่อพื้นผิวซีลเสียหาย สิ่งกีดขวางที่ปลอดเชื้อจะสูญหายไป ทำให้น้ำซุปสามารถรั่วเข้าไปในปลอกเพลาและอาจเข้าไปในตัวเรือนมอเตอร์ได้

ประการที่สาม การเคลื่อนย้ายของอีลาสโตเมอร์ทำลายความสมบูรณ์ของความปลอดเชื้อ องค์ประกอบการซีลภายในไม่ว่าจะเป็น EPDM ซิลิโคน หรือ Viton ถูกติดตั้งอยู่ในร่องที่กลึงขึ้นซึ่งออกแบบมาเพื่อรองรับแรงดันออกด้านนอกที่เป็นบวก รูปแบบการไหลย้อนกลับจะสร้างกระเป๋าแรงดันลบเฉพาะที่ ซึ่งดึงซีลอีลาสโตเมอร์เหล่านี้ออกจากตำแหน่ง เมื่อซีลถูกเคลื่อนย้าย มันจะถูกทำลายทันทีโดยใบพัดโรเตอร์ที่หมุน ทำให้ชิ้นส่วนยางหลุดเข้าไปในแบตช์ ทำลายความสมบูรณ์ของความปลอดเชื้อ และบังคับให้หยุดการหมักทั้งหมดทันที

ผลกระทบทางการเงินต่อการดำเนินงานของโรงงาน

เวลาหยุดทำงานที่เกิดจากการหมุนของมอเตอร์ที่ไม่ได้รับการตรวจสอบอาจส่งผลกระทบอย่างรุนแรงต่อผลกำไรของโรงงาน เมื่อต้องหยุดการหมักเนื่องจากซีลเสียหายหรือขาดออกซิเจน ต้นทุนรวมถึงไม่เพียงแต่วัตถุดิบและสื่อที่สูญเสียไป แต่ยังรวมถึงสาธารณูปโภคที่ใช้ในการฆ่าเชื้อและการจัดเตรียม

นอกจากนี้ การซ่อมแซมเครื่องเติมอากาศใต้ถังหมักที่เสียหายต้องระบายถังทั้งหมด ทำการเข้าพื้นที่อับ และถอดชุดประกอบโรเตอร์-สเตเตอร์เพื่อเปลี่ยนซีลกลไกและอีลาสโตเมอร์ที่บิดเบี้ยว ซึ่งอาจทำให้ถังผลิตหยุดทำงานเป็นเวลาหลายวัน ทำให้เกิดคอขวดในการจัดตารางงานทั่วทั้งโรงงานผลิต

ระเบียบปฏิบัติการตรวจสอบสำหรับทีมวิศวกร

การป้องกันความเสียหายทางกลไกต้องมีระเบียบปฏิบัติการตรวจสอบที่เข้มงวดก่อนที่ถังหมักจะถูกปิดผนึกถาวรหรือเติมด้วยสื่อที่มีราคาแพง วิศวกรโรงงานควรใช้ประตูตรวจสอบสามประการระหว่างการ commissioning และหลังการบำรุงรักษาทางไฟฟ้าใดๆ

ขั้นตอนแรกคือ dry jog test ก่อนที่จะเติมน้ำซุปหรือน้ำลงในถัง และก่อนที่จะเชื่อมต่อท่อรับอากาศถาวร ทีมไฟฟ้าต้องทำการ jog test สั้นๆ ควรจ่ายไฟให้มอเตอร์น้อยกว่าหนึ่งวินาที ซึ่งเพียงพอที่จะสังเกตการเคลื่อนไหวเริ่มต้นของเพลาหรือพัดลมระบายความร้อน ช่างเทคนิคต้องตรวจสอบว่าการหมุนตรงกับลูกศรตามเข็มนาฬิกาที่ระบุบนตัวเครื่อง หากการหมุนเป็นทวนเข็มนาฬิกา ต้องสลับสองเฟสของสายไฟสามเฟสที่เข้ามาที่แผงสตาร์ทมอเตอร์

ขั้นตอนที่สองคือการตรวจสอบกระแสไฟฟ้าระหว่างการเดินเครื่อง หากเครื่องจมอยู่ใต้น้ำแล้วและไม่สามารถตรวจสอบเพลาหรือพัดลมด้วยสายตาได้โดยตรง วิศวกรสามารถตรวจสอบการดึงกระแสของมอเตอร์โดยใช้แอมมิเตอร์ระหว่างการทดสอบด้วยน้ำเปล่า เครื่องเติมอากาศที่หมุนกลับทางซึ่งทำงานต้านระบบไฮดรอลิกที่หยุดชะงักมักจะดึงกระแสสูงผิดปกติหรือผันผวนอย่างรุนแรงเมื่อเทียบกับค่าแอมแปร์ที่เสถียรและพิกัดของระบบที่หมุนถูกต้อง หากการดึงกระแสเกินค่ากระแสโหลดเต็มพิกัดบนแผ่นป้ายชื่อขณะทำงานในน้ำ ควรตรวจสอบทิศทางการหมุนเป็นตัวแปรแรก

ขั้นตอนที่สามคือการตรวจสอบความดันแตกต่างบนท่อรับ สำหรับระบบที่ติดตั้งเกจวัดท่อรับอากาศหรือมาตรวัดการไหล เครื่องเติมอากาศที่หมุนตามเข็มนาฬิกาอย่างถูกต้องจะแสดงความดันลดลงที่ชัดเจนและเสถียรเมื่อสร้างสุญญากาศแบบดูดตัวเอง ตามด้วยการรับอากาศในบรรยากาศอย่างสม่ำเสมอ หากท่อรับอากาศไม่แสดงความดันลดลง แสดงความดันบวกที่ไม่สม่ำเสมอ หรือของเหลวเริ่มดันกลับขึ้นไปในคอลัมน์อากาศ แสดงว่ามอเตอร์กำลังหมุนย้อนกลับ

การจัดการอุปกรณ์ในระยะยาว

การรวมขั้นตอนการตรวจสอบตามเข็มนาฬิกาที่บังคับในทุกระเบียบปฏิบัติการเริ่มต้นระบบจะช่วยขจัดความเครียดทางกลไกและความล้มเหลวของกระบวนการที่เกิดจากการหมุนย้อนกลับของเครื่องเติมอากาศโดยไม่ได้ตั้งใจ การปกป้องสินทรัพย์ปลายทาง B-end ที่สำคัญเหล่านี้ต้องปฏิบัติต่อการหมุนของมอเตอร์ไม่ใช่เป็นรายละเอียดการติดตั้งเล็กน้อย แต่เป็นพารามิเตอร์กระบวนการที่สำคัญที่ปกป้องทั้งการลงทุนในอุปกรณ์และผลผลิตทางชีวภาพสุดท้าย ผู้จัดการฝ่ายบำรุงรักษาควรรวมใบรับรองการตรวจสอบการหมุนที่ลงนามแล้วในบันทึกแบตช์ก่อนเริ่มการกำหนดสูตรสื่อใดๆ เพื่อให้แน่ใจว่ามีการปฏิบัติตามอย่างสมบูรณ์และอายุการใช้งานของอุปกรณ์ยาวนาน