EN
Топлината от промишлените отработени газове може да изглежда като безплатно гориво върху технологична схема, но след измерване на температурата, дебита и работните часове се оказва силно променлива. Един Генератор с постоянен магнет пмг може да помогне на топлинно-електрическа система да преобразува променливото механично входно усилие в полезна електрическа енергия, но само когато генераторът е съвместим с разширителя, системата за управление и работния цикъл на обекта. Полезното въпрос е не дали генераторът с постоянни магнити PMG има благоприятен номинален коефициент на ефективност. Въпросът е дали неговото електрическо поведение подобрява нетното производство при реалните условия, на които проектът ще бъде изложен.
От инженерна гледна точка отправната точка е профилът на натоварването. Отпадното топлинно съдържание обикновено се предава на работна течност, която задвижва турбина или експандер, който от своя страна задвижва генератор. При промишлени приложения с отпадни газове самата температура на източника не е достатъчна: масовият разход, налягането, съставът, замърсяването, събитията на заобикаляне и производственият график всички оказват влияние върху вала мощност, достигаща до генератора. Затова постоянните магнитни генератори (PMG) трябва да се избират като част от преобразователна верига, а не като изолиран електрически компонент.
Започнете с топлинния източник, а не с номиналната мощност на генератора
Промяната, която променя спецификацията, е осъзнаването, че максималният изход на генератора има значение само ако потокът от отпадъчни газове може да осигури съответстваща вала мощност за значими работни часове. При проучването на обекта трябва да се регистрират температурите на входа и изхода, потокът на газа, допустимото падане на налягането, граничните стойности за приближение на топлообменника, рисковете от замърсявания и сезонните или партидните технологични вариации. Тези входни данни определят обхвата на скоростта и въртящия момент на експандера; този обхват определя какви параметри трябва да приема постояннотоковият магнитен генератор (PMG).
Например, стабилен високотемпературен изпускателен поток може да поддържа относително тесен работен диапазон. Печна линия с циклично производство може да изисква значително по-широк диапазон и по-внимателна логика за стартиране/спиране. Когато се вземат предвид температурата на околната среда и условията за охлаждане, номиналната мощност на постояннотоков генератор с постоянни магнити (PMG) може да изглежда доста различно от непрекъснатата мощност, около която проектът трябва да планира. Това не е слабост на машината; това е напомняне, че електрическото размеряване трябва да следва наличния топлинен ресурс.
Защо топологията PMG може да подобри ефективността на преобразуването
Постояннотоков генератор с постоянни магнити (PMG) използва магнити на ротора вместо отделно възбуждано роторно поле. Отстраняването на загубите от възбуждане на ротора може да подпомогне ефективното преобразуване, особено при променлива скорост на вала и товар. По-точно, това може да намали един източник на електрически загуби; проектът все още трябва да управлява загубите в статора, загубите в преобразувателя, загубите в лагерите, нуждата от охлаждане и загубите в турбината или експандера.
Това различие има значение при възстановяване на топлината от отпадъците. Когато възстановената топлина намалее, разширителят може да се отклони от проектната си точка. Добре подбран генератор с постоянни магнити (PMG), комбиниран с подходяща силова електроника, позволява работа с променлива скорост вместо да принуждава механичната система да работи само на една скорост, синхронизирана с мрежата. Следователно управлението може да адаптира изхода с променлива честота за локалната шина, системата за съхранение или интерфейса с мрежата, като едновременно поддържа въртящия се агрегат в рамките на допустимите граници по момент и температура.
- Намалена нужда от възбуждане: Генераторът с постоянни магнити (PMG) не изисква отделен източник за възбуждане на ротора.
- Съвместимост с променлива скорост: Генераторът и преобразувателят могат да бъдат проектирани според използваемия диапазон на скорости на разширителя.
- Бързо реагиращо регулиране на напрежението: Преобразувателят може да регулира доставяното напрежение и честота дори при промяна на механичната скорост.
- По-ниска механична сложност при някои конфигурации: директното свързване може да намали зависимостта от скоростно увеличаваща скоростна кутия, когато въртящият момент и скоростта са подходящи.
Съгласувайте скорост, въртящ момент, напрежение и капацитет на преобразувателя като една система
Основната проектна задача е да се съпостави кривата на въртящия момент и скоростта на разширителя с картата на ефективността на постояннотоковия генератор (PMG) и работния диапазон на преобразувателя. Използването на прекалено голям генератор може да го остави да работи с лека натовареност в продължение на дълги периоди. Използването на прекалено малък генератор може да предизвика топлинен стрес, ограничение на въртящия момент или чести прекъсвания на производството, когато има налична отпадъчна топлина. Нито един от тези резултати не представлява оптимизация.
Помолете инженерния екип да оценят заедно следните точки:
- Механичен обем: минимална, нормална и максимална скорост на вала; преходно ускорение; торзионно поведение; и защита срещу надвишаване на скоростта.
- Електрически обем: номинален и пиков въртящ момент, повишаване на температурата на намотките, клас на изолация, диапазон на напрежението и допустимият ток.
- Силова електроника: топология на изправител/инвертор, хармонична производителност, размери на DC-връзката, задължения спрямо мрежовите кодове, където е уместно, и логика за работа при аварии.
- Паразитни натоварвания: помпи, вентилатори, охладително оборудване, системи за управление и загуби в трансформаторите, които намаляват нетната експортирана мощност.
A Генератор с постоянен магнет пмг не може да компенсира разширител, който е лошо съчетан с източника на топлина, но може да запази по-голяма полезна изходна мощност, когато механичният вход е променлив и системите за управление са проектирани с оглед на тази променливост.
Използвайте логика за управление, за да защитите както изхода, така и срока на експлоатация на оборудването.
Ефективността на рекуперацията на топлинна енергия често се губи по време на преходни режими, а не при стационарна работа. Загряването при стартиране, прекъсвания в производствения процес, промени в състава на газа и замърсяване на топлообменниците могат бързо да променят входната мощност на вала. Стратегията за управление на постояннотоковия генератор с постоянни магнити (PMG) следователно трябва да включва ограничения за скорост и въртящ момент, мониторинг на температурата на генератора, защита на постояннотоковата шина (DC-bus) и прагове за контролирано изключване.
Екипите могат да бъдат изкушени да използват всяка киловат-мощност по време на кратък високотемпературен режим. На практика обаче стабилна експлоатационна политика може да осигури по-голяма годишна стойност, ако избягва многократно термично циклиране, изключвания на преобразувателите или непланово поддръжане. Спецификацията за постояннотоков генератор с постоянни магнити (PMG) трябва ясно да посочва непрекъснат и преривист режим на работа, както и конфигурацията на охлаждането и допустимите околни условия.
Не бива да се смесва PMG с постояннотоков двигател с постоянни магнити (PMSM).
Постоянномагнитният двигател PMSM и постоянномагнитният генератор PMG споделят принципите на магнитните машини, но техните проекти са различни. PMSM потребява електрическа енергия, за да създаде механично движение; генераторът преобразува механичната мощност на вала в електрическа мощност. В проект за топлинна енергия от отработени газове постоянномагнитният двигател PMSM може да се използва в допълнителни помпи, вентилатори или компресори. Координирането на тези допълнителни натоварвания с постоянномагнитния генератор PMG е полезно, тъй като допълнителните устройства определят нетната електрическа мощност на проекта, а не само неговата брутна генерация.
Практична последователност за пускане в експлоатация
Пускането в експлоатация трябва да потвърди енергийния път от газовия поток до доставената електрическа енергия. Първо, проверете измерванията на топлинния източник при представителни производствени условия. След това потвърдете скоростта на разширителя, въртящия момент, вибрациите и стабилността на управлението. След това изпробвайте постояннотоковия генератор с постоянни магнити (PMG) при ступенчести натоварвания, като записвате температурата на намотките, поведението на преобразователя и качеството на изхода. Накрая изчислете нетната мощност след изваждане на загубите от помощните системи, а не само мощността на клемите на генератора.
За проектните екипи полезната поръчка не е просто „високоефективен PMG“. Това е документирана работна област: предположения за източника на топлина, диапазон на скоростта на вала, моментна характеристика, изисквания към напрежението и преобразователя, условия за охлаждане, функции за защита, критерии за приемане при изпитания и отговорности по интерфейсите. Доставчик с възможности за проектиране на двигатели и генератори с постоянните магнити може да помогне при прегледа на тези входни данни, но крайната производителност трябва да бъде потвърдена спрямо действителните технологични данни от обекта.
Заключение: оптимизирайте работния диапазон, а не един-единствен каталожен номер
Постояннотоковият генератор с постоянни магнити (PMG) може да подобри електрическата част на проект за използване на топлинна енергия от промишлени отработени газове, като избягва загубите от възбуждане на ротора и работи ефективно с преобразуватели за променлива скорост. Най-добрите резултати се постигат, когато постояннотоковият генератор с постоянни магнити (PMG), разширителят, преобразователят, системата за охлаждане и помощните системи се третират като една интегрирана управлявана система. Първо характеризирайте топлинния източник, второ изберете работния диапазон и трето оценявайте успеха по стабилността на нетната мощност през реалния цикъл на работа.
Предимството на персонализираните решения на ENNENG
Няма две индустриални обекти с еднакви пространствени или механични ограничения. eNNENG се отличава, защото не предлагаме само стандартни продукти от каталога; ние се специализираме в доставката на персонализирани постояннотокови двигатели с постоянни магнити персонализирани постояннотокови двигатели с постоянни магнити персонализирани постояннотокови двигатели с постоянни магнити, адаптирани към вашето конкретно приложение.
Подкрепени от нашата елитна научноизследователска и развойна група, която включва инженери от Националния инженерен център по редки земни постоянни магнити, и подкрепени от десетки патента, ние персонализираме решения за високо напрежение (6 kV/10 kV) и ниско напрежение (380 V/660 V/1140 V), за да съответстват на вашата съществуваща инфраструктура. От съоръжения за пречистване на вода и нефтени кладенци до взривозащитни минни среди – ние осигуряваме оптимална производителност там, където универсалните двигатели не успяват.
Ако оценявате търговски постоянни магнитни двигатели за продан и имате нужда от инженерно проектирано задвижване, което гарантира ефективност и дълготрайност, ENNENG е вашият доверен партньор. Свържете се с ENNENG днес .Поговорете с нашия технически инженерен екип, за да получите персонализирано предложение за задвижване.
- Уотсап: +86 18562780228
- Имейл: [email protected]
- Телефон: +86 532 66000559
