وتشكل المطاحن الكهرمائية مكوناً أساسياً لمحطة الطاقة الكهرمائية، يرتبط أداؤها ونوعيتها ارتباطاً مباشراً بكفاءة تشغيل المحطة واستقرارها. وبالتالي، فإن اختيار المواد المناسبة وتحليل أدائها هما من العناصر الرئيسية في عملية إنتاج المطاحن الكهرومائية. ستبحث هذه الورقة مبادئ انتقاء المواد المطورة من الماء والكهرباء وطرق تحليل الأداء.
أولاً -اختيار المواد
وتشمل طائفة واسعة من المواد المطورة التي تعمل بالطاقة الكهرومائية الكربون، والصلب السبائك، والصلب غير القابل للصدأ، وما إلى ذلك. وتختلف المواد من حيث الخصائص الميكانيكية، ومقاومة التآكل، والقدرة على التحمل. وعند اختيار المواد، ينبغي مراعاة العوامل التالية مجتمعة:
التحمل: تحتاج المواد إلى قدر أكبر من التحمل بسبب الاحتكاك بين المعادن المائية والطرقية وما إلى ذلك أثناء تشغيلها.
مقاومة للتآكل: المواد الكيميائية الموجودة في البيئة المائية تؤدي إلى تآكل المواد المطورة، مما يتطلب أن تكون المواد أكثر مقاومة للتآكل.
القوة والقدرة على الصمود: تتحمل المواد الكهرومائية، إلى جانب الحمل الهيدروليكي، قوى خارجية مختلفة، مما يتطلب قوة وصلابة أعلى من المواد.
الاقتصاد: رهنا باشتراطات الأداء، ينبغي اختيار المواد بتكلفة معقولة لخفض تكاليف الإنتاج.
ثانياً -تحليل الأداء
ولضمان أن المواد المختارة تلبي الطلب الفعلي على المطاحن الكهرمائية، يلزم تحليل أدائها. وفيما يلي بعض الطرائق الشائعة لتحليل الأداء:
اختبار الاختراق: يتيح اختبار الاختراق معرفة مستوى صلابة المادة وتساقها. وتشمل أساليب الاختبار الشائعة للتصلب تصلب البروبنتيل والروس والويندوز.
اختبار التمدد: يحدد اختبار التمدد مؤشرات مثل مقاومة الشد، قوة الإذعان، طول المادة. وتتيح هذه المؤشرات تقييم أداء المواد عند التعرض لعوامل خارجية.
اختبار الصدم: يمكن اختبار الصدم أن يقيس قدرة المادة على الصمود في مواجهة حمولة الصدمة.
اختبار المقاومة للتآكل: المحاكاة التآكل للمواد في بيئة الاستخدام الفعلي من خلال التشريب والرذاذ وما إلى ذلك، وذلك لتقييم مدى مقاومة المواد للتآكل.
تحليل الطور الذهبي: يستخدم المجهر الطور الذهبي لدراسة نسيج المادة لمعرفة حجم الحبيبات البلورية، وتوزيع المكونات، والعيوب التي تشكل الأساس لتقييم الأداء الميكانيكي للمادة.
ثالثاً -التصميم التجريبي
وعند تصميم التجربة، ينبغي تحديد البرامج التجريبية والعمليات التجريبية وطرق تجهيز البيانات. وفيما يلي بعض الخطوات الرئيسية:
تحديد الغرض التجريبي: قبل البدء في التجربة، يجب تحديد الغرض حتى يتسنى تحديد الهدف للمنهجية التجريبية ومؤشرات التقييم.
تصميم البرامج التجريبية: وضع برامج تجريبية مفصلة عن طريق اختيار مواد الاختبار المناسبة، ومعدات الاختبار، وظروف الاختبار، وفقاً للغرض.
الإجراء التجريبي: ترتيب ترتيب وتوقيت معقول، في إطار البرنامج التجريبي، لضمان دقة وموثوقية البيانات التجريبية.
تجهيز البيانات: تجهيز وتحليل البيانات التجريبية باستخدام منهجية إحصائية لاستخلاص معلومات قيّمة من أجل تقييم أداء المواد.
رابعاً -تحليل النتائج
ومن خلال تحليل النتائج التجريبية، يمكن استخلاص خصائص أداء المواد المطورة كهرومائية ومبادئ الاختيار. وفيما يلي تحليل لبعض مؤشرات الأداء الرئيسية:
صلابة: التصلب مؤشر هام لقياس صمود المواد. وعند تحليل نتائج اختبار صلابة، ينبغي إيلاء الاهتمام لمستوى صلابة المواد وتجانسها لضمان قابليتها للتحلل في الاستخدام الفعلي.
التمدد: من خلال مقارنة البيانات المستقاة من اختبارات التمدد، يمكن فهم الاختلافات في قوة المواد وصلابتها. وعند تحليل التمدد الأداء، ينبغي إيلاء الاهتمام لمؤشرات مقاومة الشد، وشدة الإذعان، ومدة المواد لتقييم أدائها في إطار القوة الخارجية.
القدرة على التحمل بالصدمات: تعكس القدرة على التحمل قدرة المادة على تحمل حمولات الصدمات. ومن خلال تحليل نتائج اختبارات الصدمات، يمكن تقييم مدى صلابة المادة وصغلتها، وبالتالي تحديد مأمونيتها في التطبيق العملي.
مقاومة التآكل: من خلال اختبارات مقاومة التآكل، يمكن فهم معدل التآكل ونوع التآكل في المواد في ظروف بيئية مختلفة. وعند تحليل مقاومة المواد للتآكل، ينبغي إيلاء الاهتمام لمستوى مقاومة المواد للتآكل ومتطلبات بيئة الاستخدام لضمان أن تكون مقاومة للتآكل عند الاستخدام الفعلي.
التحليل الطور الذهبي: من خلال تحليل نتائج المراقبة المجهرية للطور، يمكن فهم حجم الحبيبات المتبلرة وتوزيع المكونات والعيوب. وتساعد هذه المعلومات على تقييم الخصائص الميكانيكية للمواد وحالة المعالجة الحرارية، وتوفر الأساس لاختيار المواد في التطبيقات العملية.
خامساً -الاستنتاجات
يناقش هذا البحث طرق انتقاء وتحليل أداء المواد المطورة في مجال الطاقة الكهرومائية. ومن خلال فهم مزايا وعيوب المواد والطلب العملي على تطبيقها، يمكن بصورة معقولة اختيار المواد المناسبة لإنتاج الطاقة الكهرومائية وفي الوقت نفسه، يمكن إجراء تقييم شامل لمؤشرات الأداء في المواد من خلال المنهجية التجريبية وتحليل الأداء، لضمان وفائها بمتطلبات التطبيق الفعلية. ومن خلال البحث في هذه الورقة، يمكن أن تساعد في تحسين كفاءة الإنتاج وتحسين جودة المنتجات في مجال توليد الطاقة الكهرمائية، وتوفر ضمانات قوية لتشغيل محطات الطاقة الكهرمائية على نحو آمن ومستقر.
