كاسر هيدروليكي لتوفير الطاقة والحد من الانبعاثات: التقنيات الجديدة والممارسات الصناعية

تخفيض الطاقة والانبعاثات هو مشكلة نظامية، وليست مشكلة منتج

تركز التقارير الصناعية حول توفير الطاقة والحد من الانبعاثات في كاسرات الهيدروليك على وحدة الكسّار نفسها: تصاميم صمامات ترددية منخفضة الطاقة، ووحدات استعادة الطاقة (الخزانات المكثِّفة)، وتخفيض متطلبات التدفق الهيدروليكي لتحقيق عدد لحظي مماثل للضربات في الدقيقة (BPM). وهذه التحسينات حقيقية ويمكن قياسها بدقة. فعلى سبيل المثال، تتطلب كاسرة هيدروليكية حديثة من الفئة المتوسطة تدفقاً هيدروليكيًّا من جهاز الحمل (الناقل) أقل بنسبة ١٥–٢٠٪ لتحقيق نفس عدد اللحظات في الدقيقة (BPM) الذي كانت تحققه نظيرتها من عشر سنوات مضت، ويعود هذا التخفيض أساسًا إلى تحسُّن كفاءة توقيت عمل الصمامات. لكن كاسرة الهيدروليك ليست أكبر مستهلك للطاقة في النظام الذي تنتمي إليه — فالمحرك الديزل الخاص بجهاز الحمل هو الأكبر استهلاكًا. فمحرك حفّارة وزنها ٢٠ طنًا ويُنتِج قوة ١٢٠ كيلوواط يستهلك ١٥–٢٠٪ من هذه القوة بسبب عدم كفاءة الدائرة الهيدروليكية قبل وصول الزيت إلى الكاسّار. وبالتالي فإن تخفيض متطلبات التدفق الخاصة بالكاسّار بنسبة ١٥٪ يُحقِّق أثرًا طاقيًّا مطلقًا أصغر من أثر الحفاظ على نظافة زيت الهيدروليك الخاص بجهاز الحمل بما يكفي للحفاظ على كفاءة الدائرة. كما أن خفض الانبعاثات الناتج عن الانتقال إلى نموذج كاسّار جديد عالي الكفاءة يكون عادةً أصغر من العقوبة الانبعاثية الناجمة عن تشغيل كاسّار قائم باستخدام زيت هيدروليك ملوَّث تجاوز درجة لزوجته المثلى.

التقنيات التي تحظى بأكبر استثمار في مجال التطوير من أجل خفض الانبعاثات واستهلاك الطاقة هي: التوافق مع المركبات الكهربائية (EV)، والتوافق مع السوائل الهيدروليكية القابلة للتحلل الحيوي، وتصاميم الغلاف المُخفِّضة للضوضاء. ويُعَدُّ التوافق مع الزيوت الهيدروليكية القابلة للتحلل الحيوي التقنية الوحيدة التي تؤثر مباشرةً على مواصفات الحشوات: فحشوات الزيت المعدني القياسية (مثل NBR وFKM) تؤدي أداءً جيدًا عمومًا مع السوائل الهيدروليكية القابلة للتحلل الحيوي المستخلصة من الإسترات النباتية، لكن مركبات حشوات البولي يوريثان المستخدمة في بعض التصاميم القديمة قد تتورم أو تتفكك عند ملامستها للسوائل الهيدروليكية الاصطناعية المستخلصة من الإسترات. أما مركبات الحشوات HOVOO وHOUFU فهي مُصمَّمة خصيصًا لتكون متوافقة مع الفئات الرئيسية من السوائل الهيدروليكية القابلة للتحلل الحيوي المستخدمة في التطبيقات الأوروبية والأسترالية الخاضعة لتصاريح بيئية — أي الإسترات وغليكولات البولي ألكيلين — إضافةً إلى استخدامها القياسي مع زيت المحركات المعدني.

مُجمِّعات استعادة الطاقة — وهي تصاميم ذات مُجمِّعين تُخزِّن طاقة ارتداد المكبس وتُطلِقها في الحركة التنازلية التالية — تُعَدُّ أكبر مكسبٍ من حيث الكفاءة على مستوى المُكسِّر دون الحاجة إلى إعادة تصميم دائرة الحامل. ويصل تحسين الكفاءة إلى ٨–١٥٪ أثناء كسر الصخور الصلبة المستمر، بينما يكون أقل في الأعمال الخفيفة المتقطِّعة. ويتعرَّض غشاء المُجمِّع في تصميم استعادة الطاقة لمعدل دورات ثني أعلى مما هو عليه في التصميم القياسي؛ ولذلك تُحدَّد مجموعات أغشية HOVOO المصنوعة من مادة FKM، والتي تحتفظ بنسبة مرونة تزيد عن ٩٥٪ بعد مليوني دورة ثني، لتطبيقات المُجمِّعات الخاصة باستعادة الطاقة.

الممارسة التي توفر طاقةً أكثر من أي ترقية لمكوِّن فردي

نقاء الزيت هو أكثر ممارسة فعّالة واحدة لتوفير الطاقة والحد من الانبعاثات المتاحة لأي مشغِّل لأساطيل المكابس الهيدروليكية. إن تلوث الزيت الهيدروليكي بـ ٥ ملغ/لتر من الجسيمات يؤدي إلى تسرب داخلي في الدوائر بنسبة ٣–٨٪ في تجميعات صمامات المكابس النموذجية. ويمثل هذا التسرب زيتًا يتم ضخه دون أن يُحوَّل إلى شغل مكبسي — أي أنه طاقة هدرية يجب على محرك الحامل إنتاجها، وتظهر على شكل استهلاك وقود دون أن يقابله أداء تكسيري مكافئ. ويمكن تحقيق معيار نظافة ISO ١٨/١٦/١٣ في معظم بيئات البناء باستخدام تغييرات مرشحات منتظمة ووصلات خراطيم محكمة الإغلاق؛ وباستمرار الالتزام بهذا المعيار في أسطول مكوَّن من عشر وحدات، يُوفَّر وقودٌ سنويًّا أكثر مما يوفَّره ترقية كل وحدة إلى طراز الجيل التالي من المكابس ذات التدفق المنخفض. وتكلفة المرشح لا تمثِّل سوى جزء بسيط من التوفير في الوقود. أما الانضباط المطلوب للحفاظ على نظافة النظام فهو أصعب في الاستمرار من شراء أي معدات، وهو الممارسة التي تميِّز الأساطيل ذات استهلاك الوقود المنخفض عن تلك ذات الاستهلاك المرتفع، رغم تشغيلها ظاهريًّا لنفس المعدات.