إن زيادة سرعة الطاحونة بشكل مناسب لها غير خطي التأثير على الإنتاج واستهلاك الطاقة — يوجد “نطاق سرعة أمثل”. قبل الوصول إلى هذه النقطة الحرجة، تؤدي زيادة السرعة إلى نتائج إيجابية على صعيدي الإنتاج وكفاءة الطاقة. وبمجرد تجاوز هذه النقطة الحرجة، ينعكس هذا التأثير. ويمكن تحليل الآثار المحددة من الجوانب الثلاثة التالية:

أولاً: التأثير الإيجابي لزيادة السرعة على الإنتاج (تأثير زيادة الإنتاج)

1. يزيد من طاقة التكسير التأثيرية لوسائل الطحن

• مع زيادة السرعة، ترتفع وسائط الطحن إلى ارتفاع أكبر، مما يؤدي إلى زيادة كبيرة في سرعة التصادم و الطاقة الحركية الناتجة عن التصادم (E∝v2).
• بالنسبة للمواد ذات أحجام الجسيمات الأكبر في مرحلة التغذية أو ذات الصلابة الأعلى، فإن زيادة قوة الصدم تعزز بشكل فعال “الكسر الأولي”، مما يقلل من مدة بقاء المادة في حجرة الطحن الخشن، وبالتالي يزيد من معدل الإنتاجية.

2. يزيد “عدد التصادمات” في الوحدة الزمنية

• سرعة المطحنة n كلما زادت السرعة، انخفض الوقت اللازم لإكمال دورة واحدة للغلاف. ومع نفس كمية المواد المعالجة، يزداد العدد الإجمالي للصدمات في الوحدة الزمنية، كما تتحسن كفاءة الطحن في حجرة الطحن الدقيق.

3. يزيد من سرعة تدفق المواد ويقلل من “الطحن الزائد”

• تؤدي السرعة الأعلى إلى زيادة مجال القوة الطردية المركزية داخل المطحنة، مما يسهم في تسريع عملية تفريغ الجسيمات الدقيقة عبر الحجاب الحاجز وألواح شبكة التفريغ.
• وبشكل خاص بالنسبة للمطاحن ذات الدائرة المغلقة، فإن زيادة السرعة يمكن أن ترفع الحمل الدائري بشكل مناسب، مما يسمح لمصنف الهواء باستخلاص الجسيمات الدقيقة المؤهلة بكفاءة أكبر، وبالتالي زيادة إنتاج المنتج النهائي.

الخلاصة: في نطاق 65%–80% من السرعة الحرجة, ، ويمكن أن تؤدي الزيادة المناسبة في السرعة عمومًا إلى زيادة في الإنتاج تبلغ 5%–15% (حسب حجم المصنع وخصائص المواد).

ثانياً: تأثير زيادة السرعة على استهلاك الطاقة في عملية الطحن (المفاضلة بين الانخفاض والزيادة)

1. قد ينخفض استهلاك الطاقة النوعي في البداية ثم يرتفع (منحنى على شكل حرف U)

• المرحلة الإيجابية: عندما يزداد الناتج مع زيادة السرعة، فإن الزيادة في الطاقة المدخلة إلى المحرك تكون أقل من الزيادة في الإنتاج، إذن ينخفض استهلاك الطاقة النوعي (كيلوواط·ساعة/طن). هذه هي الحالة المثالية.
• النقطة الحرجة: عندما تتجاوز السرعة القيمة المثلى، يتوقف نمو الإنتاج عن الارتفاع، لكن استهلاك الطاقة في المحرك (خاصةً العمل غير الفعال المتمثل في التغلب على قوة الطرد المركزي ومقاومة الهواء والاحتكاك) يستمر في الارتفاع بسرعة، ويبدأ استهلاك الطاقة النوعي في الزيادة بدلاً من النقصان.

2. التغير في نسبة الطاقة “بدون حمل” للمطحنة

• تعتبر الطاقة التي تستهلكها المطحنة في حالة عدم التحميل (المستخدمة للتغلب على احتكاك المحامل، والقصور الذاتي للغلاف، وما إلى ذلك) مستقلة إلى حد كبير عن الإنتاج. فكلما ارتفع الإنتاج، انخفضت حصة هذه الطاقة الثابتة لكل طن من المنتج، وبالتالي ينخفض استهلاك الطاقة النوعي بشكل طبيعي.
• ومع ذلك، عند السرعات المفرطة،, تزداد قوة الطرد المركزي المؤثرة على وسائط الطحن بشكل حاد, ، تنخفض الحركة النسبية بين الطبقة الخارجية للوسط والبطانات، وتزداد سماكة “طبقة الانزلاق”. وتُحوَّل كمية كبيرة من الطاقة إلى حرارة الاحتكاك بدلاً من عمل التكسير، ويتدهور استهلاك الطاقة لكل وحدة من عمل التكسير الفعلي تدهورًا حادًا.

ثالثًا: العواقب السلبية لزيادة السرعة بشكل مفرط (عند تجاوز “السرعة المثلى”)

1. تنخفض كفاءة الطحن انخفاضًا حادًا (في حالة الطرد المركزي)

• عندما تقترب السرعة من السرعة الحرجة (ψ→100%)، تبدأ الطبقة الخارجية من وسائط الطحن في “الالتصاق” بالغلاف والدوران معه،, فقدان قدرتها على السقوط. ولا يبقى سوى الضغط والتآكل، وتهبط كفاءة التكسير انخفاضاً حاداً. وفي هذه المرحلة، يكاد المطحنة لا تقوم بتكسير المواد، وينخفض الإنتاج انخفاضاً كبيراً.

2. زيادة التآكل في البطانات ووسائل الطحن

• كلما زادت السرعة، زادت السرعة النسبية وتواتر التصادم بين وسائط الطحن والبطانات، مما يؤدي إلى ارتفاع استهلاك البطانات ووسائط الطحن بشكل أسي. وهذا لا يؤدي فقط إلى زيادة تكاليف الصيانة، بل يؤدي أيضًا بشكل غير مباشر إلى ارتفاع إجمالي استهلاك الطاقة التشغيلية (بسبب خسائر الإنتاج الناجمة عن توقفات الصيانة واستبدال قطع الغيار).

3. زيادة اهتزاز المطحنة والحمل الميكانيكي

• عند السرعات العالية، يمكن أن تتسبب الأحمال غير المتوازنة في حدوث اهتزازات شديدة في الهيكل ونظام النقل، مما يؤدي إلى تلف مبكر ناتج عن الإجهاد في المكونات الرئيسية مثل المحامل الرئيسية وتروس المخفض، وبالتالي تقصير عمر المعدات.

رابعاً: كيفية تحديد السرعة “المناسبة” (العتبة المرجعية)

تختلف السرعة المثلى باختلاف المطاحن، و معدل الدوران (ψ) يُستخدم عادةً كمؤشر:

إرشادات عملية:

• تعمل معظم مصانع الأسمنت الكبيرة في نطاق يتراوح بين ψ = 70% ~ 78%.
• إذا كانت إحدى المطاحن تعمل بسرعة ψ<68% منذ فترة طويلة، جرب زيادة طفيفة في السرعة (2%–5%) ومراقبة التغيرات الفعلية في الناتج واستهلاك الطاقة. وإذا تجاوزت الزيادة في الناتج الزيادة في الطاقة، فإن الزيادة في السرعة تكون فعالة.
• إذا لم يتغير الناتج بشكل ملحوظ بعد زيادة السرعة، لكن تيار المحرك زاد بشكل ملحوظ، فمن المرجح أن الطاحونة قد اقتربت من النقطة المثلى أو تجاوزتها، وينبغي إعادة السرعة إلى ما كانت عليه.

خامساً: الملخص: خاتمة موجزة

يمكن أن تؤدي زيادة سرعة المطحنة بشكل مناسب ضمن نطاق السرعة الحرجة 65%–76% إلى تحقيق “زيادة الإنتاج” و“انخفاض الاستهلاك” (انخفاض استهلاك الطاقة النوعي) في آن واحد. وبمجرد تجاوز الحد الحرج الذي يتراوح بين 76% و80%، يتوقف تأثير زيادة الإنتاج عن التحسن، بينما يرتفع استهلاك الطاقة ومعدل التآكل بشكل ملحوظ، مما يجعل هذا التغيير في النهاية يؤدي إلى نتائج عكسية.

بالنسبة للإنتاج الفعلي، فإن أفضل طريقة هي: بناءً على سرعة التشغيل الحالية، قم بزيادة السرعة بمقدار 2%–3% في كل مرة، وقم بالتشغيل بشكل مستقر لمدة 24 ساعة، ثم قارن بين بيانات المخرجات واستهلاك الطاقة. من خلال طريقة “الضبط الدقيق خطوة بخطوة” هذه، يمكن تحديد السرعة المثلى المخصصة للمطحنة بدلاً من الاقتداء بالقيم النظرية دون تمحيص.