Защо данните от реалните експлоатационни условия са решаващи за комплексната оценка на разходите при сравнение между PMSM и асинхронен двигател

Оценката на разходите PMSM срещу асинхронен двигател обикновено започва с две оферти. Това е разбираемо, но рядко е достатъчно, за да се вземе обосновано инвестиционно решение. Постоянномагнитният синхронен двигател може да има по-високи разходи за закупуване и интегриране със системата за управление, докато асинхронният двигател може да изглежда по-евтин за закупуване и по-лесен за подмяна. Икономическият резултат се променя, когато двигателят работи при променлива натовареност, често стартира и спира, работи при висока температура или прашни условия или причинява загуби в производството при недостъпност.

От гледна точка на набавките правилният въпрос не е „Кой двигател струва по-малко?“, а „Коя опция струва по-малко за този режим на работа, монтаж и модел на обслужване?“. Тази разлика прави данните за измерени работни условия решаващи.

Защо сравнението на табелки не може да разреши въпроса за разликата в разходите между постояннотоковия синхронен двигател и индукционния двигател

Мощността, номиналната скорост и номиналният к.п.д., посочени на табелката, описват определена работна точка. Те не показват как се държи помпа, вентилатор, компресор, конвейер или смесител по време на реална смяна. Много процеси прекарват значително време при товар под номиналния, имат променлива нужда от въртящ момент или включват периоди на бездействие, които не се отразяват в сравнението на оферти.

Ръководството на Министерството на енергетиката на САЩ относно натоварването на двигатели обяснява, че частичното натоварване може да се изчисли въз основа на измервания на входната мощност, тока или скоростта. То също отбелязва, че к.п.д. на двигателя може значително да намалее при ниско натоварване, макар точната крива да зависи от конкретния двигател. Затова въпросът за разликата в разходите между постояннотоковия синхронен двигател и индукционния двигател не може да се реши чрез просто изваждане на две каталожни стойности за к.п.д. Полезното сравнение е тегловна годишна енергийна модел, базирана на измерени интервали на натоварване.

Вярно е, че постояннотоковият синхронен двигател с постоянни магнити (PMSM) може да предложи значителни предимства по отношение на ефективността в някои приложения с променлива натовареност. Това обаче не го прави автоматичен победител. Ако двигателят работи близо до стабилна номинална натовареност в продължение на ограничено време, а съществува съвместима индукционна задвижваща система и спиранията са евтини, по-високите първоначални разходи може да не се възстановят в рамките на изисквания от купувача срок.

Съберете данни за експлоатацията преди определяне на цената на замяната

За убедителна PMSM срещу асинхронен двигател – разходи моделна оценка съберете данни от съществуващата задвижвана система, а не разчитайте единствено на оценка от един оператор. Продължителността на регистрирането – от една до четири седмици – често е по-полезна от идеализираната табелка, тъй като отразява реалните колебания в производството.

• Електрически вход: регистрирайте трите фазни напрежения, токове, действителната мощност в kW, коефициента на мощност и хармониците там, където е инсталиран преобразувател.
• Механична работа: регистрирайте скоростта на вала, приблизителния момент, потока, налягането, производителността или друга технологична променлива, която показва промените в натовареността.
• Време за всяко състояние: отделни интервали за производство, рециркулация, резервен режим, стартиране и пикови натоварвания.
• Околна среда: отбележете температурата на околната среда, надморската височина, присъствието на прах, влага, вентилацията на корпуса и ограниченията за охлаждане.
• История на надеждността: документирайте събитията, свързани с ремонти, проблеми с лагерите или изолацията, наличността на резервни електродвигатели, времето за трудови операции и последиците за производството.
• Архитектура на управлението: определете инсталирания честотен преобразувател (VFD), начина на управление, дължината на кабела, филтрите, необходимостта от байпас и всякаква работа по съвместимост.

IEC 60034-2-1 установява методи за определяне на загубите и ефективността чрез изпитания. При поръчките изисквайте от доставчиците да посочват основата за изпитанията и работните точки, върху които са получени данните за ефективност. Доказателства за сравнение „точно като“ имат по-голямо значение от единична показателна стойност, получена при различни натоварвания или режими на управление.

Създайте модела за жизнения цикъл въз основа на измерените интервали

Практично PMSM срещу асинхронен двигател – разходи изчислението съдържа пет блока разходи. Първоначалният блок включва електродвигател, честотен преобразувател (VFD) или системи за управление, съединител или промени в монтирането, пускане в експлоатация и евентуални прекъсвания на производството, необходими за инсталиране. Енергийният блок използва всеки измерен интервал на работа, неговата продължителност в часове, тарифата за електрическа енергия и приложимия коефициент на ефективност за всеки комплект „електродвигател–преобразувател“. Блокът за поддръжка включва планови работи, вероятни коригиращи работи, резервни части и достъп за обслужване. Блокът за рискове оценява разходите, свързани с непланово спиране. Накрая, ако организацията използва пълен модел на жизнения цикъл на активите, включете предположения относно отстраняването или остатъчната стойност.

За всеки интервал изчислете входната енергия като разделите необходимата изходна мощност на вала на съответната ефективност на мотора и инвертора, след това умножете резултата по часовете на интервала и тарифата. Сумирайте стойностите за отделните интервали, вместо да прилагате едно годишно число за ефективност. Този подход показва дали предложеното предимство на постояннотоковия синхронен мотор (PMSM) се проявява по време на многото часове, които действително имат значение, или само около точка на натоварване, която процесът рядко достига.

Полезна таблица за чувствителност трябва да варира годишните часове на работа, цената на енергията, процентното време под половината натоварване, разходите за инсталация и очакваните разходи от простои. Ако заключението се промени след малка корекция на едно от допусканията, проектът изисква по-точни полеви данни преди одобрение. Това не е провал на модела; това е моделът, който определя най-ценния измервателен параметър.

Където решението за модернизация може да генерира печалба или загуба

Проектът за модернизиране на асинхронен двигател с постояннотоков двигател с постоянни магнити (PMSM) не е просто покупка на двигател. Механичната съвместимост може да изисква проверка на размера на рамката, размерите на вала, фланеца, подравняването на съединителя, твърдостта на основната плоча и разстоянието до предпазната ограда. Електрическата съвместимост може да изисква алгоритъм за управление на честотен преобразувател (VFD), способен да управлява PMSM, параметрична пусконаладка, подходящи кабели и филтриране, както и потвърждение на защитните настройки. Това са реални проектни разходи, а не второстепенни елементи.

Едновременно с това е грешка да се третира замяната на асинхронен двигател като безплатна само защото двигателят сам по себе си е познат. Повторните премотки, използването на прекалено големи двигатели, лошата работа при частична натовареност, повреди, свързани с прегряване, или неефективно регулиране могат да породят повтарящи се разходи. Решението трябва да сравнява и двата варианта в техните инсталирани работни състояния.

При вземане на решение за избор между синхронен двигател с постоянните магнити (PMSM) и асинхронен двигател в отдалечено или труднодостъпно за поддръжка приложение, простоите и достъпът за поддръжка могат да имат по-голямо тегло от енергийното изчисление. В завод с наличен резервен елемент и кратък прозорец за ремонт тези разходи може да са скромни. При процес с ограничено време за спиране те могат да доминират. Нито един от двата резултата не е универсален; действителните експлоатационни условия определят теглото.

Матрица за вземане на решения, която снабдяването и инженерството могат да използват заедно

Когато постояннотоковият синхронен двигател (PMSM) или асинхронният двигател са икономически обоснован избор.

PMSM често заслужава внимателно проучване, когато измерените регистри показват много интервали с високи часове при променлива натовареност, управлението може да бъде правилно интегрирано и моделираната икономия на енергия или подобрение в надеждността надвишава допълнителната инсталирана цена с разумна граница на чувствителност. Асинхронният двигател може да остане обоснован избор, когато режимът на работа е лек, постоянен и предсказуем; капиталът е ограничен; промените за съвместимост са несъразмерни; или полевите данни не подкрепят възстановима допълнителна цена.

Най-надеждният извод относно разликата в разходите между постояннотоковия синхронен двигател с постоянни магнити (PMSM) и асинхронния двигател е следователно условен, а не рекламен. Започнете с действителната мощност в kW, профила на натоварването, работните часове, околната среда, изискванията към управлението и степента на подложност на поддръжка. След това сравнете двете пълни системи „двигател–преобразовател“ при тези условия. Приложният консултационен подход на Enneng може да помогне на покупателите да структурират експлоатационните данни и да оценяват техническите характеристики на двигателя спрямо реалния профил на натоварване, а не само спрямо обобщена номинална стойност.

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