Γιατί οι κινητήρες PMSM για βιομηχανικούς ανεμιστήρες μειώνουν την περιττή κατανάλωση ενέργειας από τις παραδοσιακές ανεμιστηρικές μεταδόσεις

Εμπειρία λειτουργίας από δύο τοποθεσίες αναβάθμισης ανεμιστήρων

Όταν ένας ψυκτικός πύργος σε χημικό εργοστάσιο μετρήθηκε ώρα προς ώρα, το έκπληκτο δεν ήταν ο κινητήρας αλλά η πτερυγωτή ρυθμιστική βαλβίδα: οι λεπίδες συνέχιζαν να περιστρέφονται με πλήρη ταχύτητα, ενώ μια παράκαμψη με φύλλα αποστράγγιζε το μισό αέρα προς τα πίσω, οπότε ο κινητήρας κατανάλωνε κιλοβάτ κοντά στην ονομαστική του ισχύ για να μετακινήσει αέρα που η διαδικασία απέρριπτε. Μια ξεχωριστή εξαγωγή γραμμής βαφής αποκάλυψε την ίδια ιστορία με μια θρόμπλα — η παροχή αέρα μειώθηκε όταν η θρόμπλα έκλεισε, αλλά η ισχύς του ανεμιστήρα σχεδόν δεν άλλαξε, επειδή η ταχύτητα των λεπίδων δεν άλλαξε ποτέ. Κανένα από τα δύο προβλήματα δεν βρισκόταν στη μηχανή· και τα δύο βρίσκονταν στη μέθοδο ελέγχου. Ακολούθησε μια μελέτη για τους ανεμιστήρες βιομηχανικής χρήσης με κινητήρες PMSM, ξεκινώντας από το προφίλ λειτουργίας: καταγράφοντας πόσο αέρα χρειαζόταν πραγματικά κάθε εγκατάσταση κάθε ώρα, και στη συνέχεια μετρώντας πόση ισχύ κατανάλωνε ο ανεμιστήρας για να τον παρέχει. Μόνο μετά από αυτήν τη βασική μέτρηση προσδιορίστηκε το μέγεθος της εναλλακτικής λύσης με κινητήρες PMSM για βιομηχανικούς ανεμιστήρες, και μόνο τότε η γραμμή των κιλοβάτ άρχισε να ακολουθεί το φορτίο αντί να το αγνοεί.

Ο Κρυφός Κίνδυνος Στον Έλεγχο Ανεμιστήρων Σταθερής Ταχύτητας

Οι εγκαταστάσεις συχνά αγοράζουν έναν αποδοτικό κινητήρα και σταματούν εκεί, αφήνοντας μια μηχανική περιοριστική διάταξη στον αγωγό για να ρυθμίσουν την παροχή. Αυτός ο περιορισμός αναγκάζει τον ανεμιστήρα να συνεχίζει να αντιμετωπίζει μεγαλύτερη αντίσταση του συστήματος στις ίδιες στροφές, οπότε ο μετρητής συνεχίζει να καταγράφει βατς πλήρους ταχύτητας ενώ η χρήσιμη παροχή μειώνεται. Ένας κινητήρας PMSM για βιομηχανικούς ανεμιστήρες, σχεδιασμένος για λειτουργία με κινητήρια μονάδα μεταβλητής συχνότητας, αλλάζει αυτόν τον κανόνα: η ταχύτητα των πτερυγίων μειώνεται σύμφωνα με τη ζήτηση αντί να παραμένει σταθερή. ENNENG προμηθεύει τέτοιες μονάδες, ώστε η εγκατάσταση να μπορεί να αποσύρει τον διακόπτη ροής (damper) και τη διαδρομή διαρροής που δημιούργησε. Ένας κινητήρας PMSM για βιομηχανικούς ανεμιστήρες που λειτουργεί με την κινητήρια μονάδα μετατρέπει αυτόν τον σταθερό λογαριασμό ενέργειας σε έναν που ακολουθεί το φορτίο. Αυτό που απομένει είναι η ζήτηση της διαδικασίας και ο κινητήρας που την εξυπηρετεί απευθείας. Διατηρήστε τον περιορισμό και η εγκατάσταση κληρονομεί ένα στοιχείο ελέγχου που αναφέρει τη θέση αντί της ροής, έναν λογαριασμό ενέργειας που παραμένει σταθερός καθ’ όλη τη διάρκεια κάθε ώρας μερικού φορτίου και μια παράκαμψη που διαρρέει εξαερισμένο αέρα σε όλη τη βάρδια.

Τεχνική βάση: Νόμοι ανεμιστήρων και απώλειες σε κατάσταση μερικού φορτίου

Η απόδοση των ανεμιστήρων ακολουθεί σταθερούς φυσικούς νόμους: η παροχή κλιμακώνεται με την ταχύτητα, η πίεση με το τετράγωνο της ταχύτητας και η ισχύς με τον κύβο της ταχύτητας. Ένας κινητήρας PMSM για βιομηχανικούς ανεμιστήρες εκμεταλλεύεται αυτό επιβραδύνοντας τον τροχό ώστε να ταιριάζει στη ζήτηση, οπότε μια μείωση της παροχής κατά 30 τοις εκατό μπορεί να μειώσει την κατανάλωση ισχύος κατά περίπου δύο τρίτα. ENNENG κινητήρες ανεμιστήρων με μόνιμους μαγνήτες επιτυγχάνουν χρήσιμη ροπή σε χαμηλές στροφές, οπότε ο μετατροπέας δεν χρειάζεται τροχαλία ή ιμάντα για να φτάσει το επιθυμητό λειτουργικό σημείο. Σε έναν βρόχο ψύξης κέντρου δεδομένων, η μετάβαση από μια αποσβενόμενη ρυθμιζόμενη σταθερής ταχύτητας σε έλεγχο ταχύτητας σε 70 τοις εκατό της παροχής μετέφερε τον ανεμιστήρα από περίπου 92 τοις εκατό της ονομαστικής κατανάλωσης σε περίπου 34 τοις εκατό — μια μείωση που κανένα αποσβεστικό δεν μπορεί να προκαλέσει, επειδή το αποσβεστικό απλώς προσθέτει αντίσταση ενώ η πτερωτή συνεχίζει να περιστρέφεται. Ένας κινητήρας PMSM για βιομηχανικούς ανεμιστήρες μειώνει επίσης το δίκτυο αγωγών, καθώς δεν υπάρχει ανάγκη για υποδοχή ενεργού στοιχείου ή διαδρομή παράκαμψης, οπότε το μόνο που απομένει μεταξύ ελεγκτή και πτερωτής είναι ο δίσκος. Ένας κινητήρας PMSM για βιομηχανικούς ανεμιστήρες επομένως δικαιολογεί τη θέση του με ό,τι αφαιρεί από τη γραμμή ενέργειας, όχι με υψηλότερη ονομαστική ισχύ.

Ανάγνωση της εξοικονόμησης από το προφίλ καθήκοντος

Οι τοποθεσίες που επωφελήθηκαν περισσότερο ήταν εκείνες που κατέγραψαν πρώτες την πραγματική ωριαία ροή τους, διότι ο νόμος του κύβου ανταμείβει ακριβώς τις ώρες χαμηλού φόρτου που οι περισσότερες εγκαταστάσεις αγνοούν. Στον κύκλο ψύξης, οι νυχτερινές ώρες και οι περίοδοι με ήπιο καιρό αποτέλεσαν το μεγαλύτερο μερίδιο της ετήσιας εξοικονόμησης, όχι η κορυφαία ημέρα σχεδιασμού. Ένας κινητήρας PMSM για βιομηχανικούς ανεμιστήρες καθιστά αυτήν την εξοικονόμηση ορατή στον μετρητή, καθώς η ταχύτητα και η ισχύς είναι τώρα συνδεδεμένες αντί να είναι αποσυνδεδεμένες μέσω πλάκας.

Εξουσιοδοτημένες αναφορές για ανεμιστήρα με έλεγχο ταχύτητας

Κάθε πρόταση που βασίζεται στην εξοικονόμηση ενέργειας πρέπει να περιλαμβάνει αναφορές που θα γίνουν αποδεκτές από έναν αξιολογητή. Οι προδιαγραφές AMCA 201 και AMCA 204 διέπουν τον τρόπο δοκιμής ενός κινητήρα PMSM για βιομηχανικούς ανεμιστήρες και τον τρόπο ταξινόμησης της απόδοσής του, συνεπώς η καμπύλη που χρησιμοποιείται για τη διαστασιολόγηση είναι εκείνη που θα αναπαρήγαγε ένα εργαστήριο. Η προδιαγραφή ISO 5801 καλύπτει τις δοκιμές απόδοσης βιομηχανικών ανεμιστήρων και τα σχετικά ζητήματα όταν η λειτουργία αποκλίνει από το σημείο ονομαστικής ισχύος. Η προδιαγραφή IEC 60034-30-1 καθορίζει τις κλάσεις απόδοσης IE, ενώ η προδιαγραφή IEC 61800-9-2 αξιολογεί τον μετατροπέα ως προς τον οικολογικό σχεδιασμό, συνεπώς οι απώλειες του μετατροπέα λαμβάνονται υπόψη αντί να αγνοούνται. Η προδιαγραφή ISO 50001 απαιτεί η εξοικονόμηση να στηρίζεται σε μετρημένα δεδομένα, τα οποία παρέχει ένας καταγραφέας ροής και ισχύος. Ένα εγχειρίδιο για κινητήρα PMSM για βιομηχανικούς ανεμιστήρες που παραπέμπει σε αυτές τις προδιαγραφές εγκρίνεται από τη χρηματοοικονομική διεύθυνση, διότι οι αριθμοί προέρχονται από μια μεθοδολογία, όχι από μια δήλωση.

Πρακτική Διαστασιολόγηση Βάσει του Προφίλ Λειτουργίας

Η διαστασιολόγηση πρέπει να ξεκινά από το προφίλ λειτουργίας, όχι από τη μέγιστη ονομαστική ισχύ, επειδή οι περισσότερες εγκαταστάσεις εξαερισμού λειτουργούν κάτω από τη σχεδιαστική τους ισχύ για το μεγαλύτερο μέρος των ωρών λειτουργίας. Ένας κινητήρας PMSM για βιομηχανικούς ανεμιστήρες, διαστασιολογημένος σύμφωνα με αυτό το προφίλ και όχι σύμφωνα με τη μέγιστη τιμή του καταλόγου, αποφεύγει την πληρωμή για ταχύτητα που η πτερωτή δεν χρησιμοποιεί ποτέ. ENNENG μπορεί να ταιριάζει τον αριθμό των πόλων και την ισχύ κίνησης με την καμπύλη ροής ανά ώρα, και η είσοδος πρέπει να ελεγχθεί έναντι του σχεδίου αγωγού πριν από οποιαδήποτε κατασκευή. Η σύνδεση απαιτεί ακόμα ευθύν αξονα και καθαρή επιφάνεια στον δίσκο του άξονα, αλλά δεν υπάρχει ενεργοποιητής φλαπ ή διαδρομή παράκαμψης για ευθυγράμμιση. Για τον πρώτο μήνα, παρακολουθείστε εβδομαδιαίως τη θερμοκρασία των εδράνων — μια άμεση μηχανή εμφανίζει ένα ελάττωμα ως θερμότητα νωρίτερα από ό,τι μια περιορισμένη το κρύβει. Το εξοικονομούμενο ρεύμα μερικής φόρτισης που προσφέρει ένας κινητήρας PMSM για βιομηχανικούς ανεμιστήρες πρέπει να αναφέρεται ρητά στην προσφορά, ώστε το κέρδος σύμφωνα με τον νόμο του κύβου να εμφανίζεται στο χαρτί αντί να παραμένει μόνο στην πωλητική παρουσίαση. Η επιλογή ενός κινητήρα PMSM για βιομηχανικούς ανεμιστήρες με βάση το πραγματικό προφίλ μειώνει επίσης τη λίστα ανταλλακτικών, επειδή δεν υπάρχει πλέον φλαπ ή ενεργοποιητής για αποθήκευση. Διατηρήστε το αρχείο ροής δίπλα στο σχέδιο συντήρησης και επανασφίξτε τα βολτς της βάσης μετά τις πρώτες 200 ώρες λειτουργίας.

Ενεργοποίηση του μετατροπέα και του αισθητήρα

Η εκκίνηση ενός κινητήρα PMSM για βιομηχανικούς ανεμιστήρες είναι λιγότερο θέμα λαμαρίνας και περισσότερο θέμα του βρόχου ελέγχου. Βαθμονομήστε τον αισθητήρα ροής χρησιμοποιώντας το χρονοδιάγραμμα στο πακέτο εκκίνησης της ENNENG, και στη συνέχεια καταγράψτε την τάση της ταχύτητας, ώστε οποιαδήποτε παρέκκλιση να εμφανίζεται νωρίς, αντί να περιμένετε μέχρι την αποτυχία. Στις εγκαταστάσεις όπου ο κινητήρας λειτουργεί ως ελεγχόμενη συσκευή, το τσεκλίστ των φλαπ εγκαταλείπεται συνήθως εντελώς, δεδομένου ότι τα μόνα στοιχεία που απαιτούν συντήρηση είναι οι εδράνοι και ο μετατροπέας. Οι περισσότερες ομάδες ολοκληρώνουν το έργο σε μία μόνο βάρδια χωρίς ειδικό, και μετά από 200 ώρες λειτουργίας, μία επαναρύθμιση της ροπής σύσφιξης σε συνδυασμό με έναν έλεγχο ταλάντωσης σύμφωνα με το πρότυπο ISO 10816 επιτρέπει στον ανεμιστήρα να εισέλθει σε μία σταθερή λειτουργική ρουτίνα που η τοπική ομάδα μπορεί να διαχειριστεί ανεξάρτητα.

Επικοινωνήστε με την ENNENG

Ξεκινήστε ένα έργο PMSM για βιομηχανικούς ανεμιστήρες με το προφίλ λειτουργίας, όχι με αριθμό καταλόγου: μοιραστείτε με τη μηχανική ομάδα την ωριαία απαίτηση ροής και τις διαστάσεις του αγωγού. Η ENNENG επιστρέφει μία πρόταση που συνδυάζει τον κινητήρα με έναν μεταβλητής ταχύτητας μετατροπέα και απαλείφει το φλαπ από τη διάταξη.

• Whatsapp:+86 18562780228
• Ηλεκτρονικό ταχυδρομείο: [email protected]
• Τηλέφωνο: +86 532 66000559

Συχνές Ερωτήσεις

Ε: Γιατί η μείωση της ταχύτητας του ανεμιστήρα εξοικονομεί τόσο πολύ ενέργεια;

Α: Η ισχύς του ανεμιστήρα αυξάνεται με τον κύβο της ταχύτητας, οπότε μια μέτρια μείωση των στροφών ελαττώνει σημαντικά την κατανάλωση. Ένας κινητήρας PMSM για βιομηχανικούς ανεμιστήρες επιτρέπει στον τροχό να επιβραδύνει προκειμένου να ταιριάζει στη ζήτηση, μειώνοντας τη ροή στο 70 τοις εκατό και την καταναλισκόμενη ισχύ σε περίπου το 34 τοις εκατό της ονομαστικής. Ένας διακόπτης ροής (damper) δεν μπορεί να το κάνει αυτό, επειδή προσθέτει μόνο αντίσταση ενώ η πτερωτή συνεχίζει να περιστρέφεται με πλήρη ταχύτητα και ο μετρητής συνεχίζει να μετρά.

Ε: Θα λειτουργήσει ένας κινητήρας PMSM για βιομηχανικούς ανεμιστήρες με ένα υφιστάμενο μετατροπέα συχνότητας μεταβλητής (VFD);

Α: Σε πολλές περιπτώσεις ναι, εφόσον ο μετατροπέας υποστηρίζει έλεγχο μόνιμων μαγνητών και η ονομαστική του ισχύς ταιριάζει με αυτήν του κινητήρα. Η ENNENG παρέχει ένα αρχείο ρύθμισης (tuning file), ώστε η εγκατάσταση να φορτώνει τις σωστές παραμέτρους πριν από την εκκίνηση· το μόνο επιπλέον στοιχείο που απαιτείται είναι ένας αισθητήρας ροής για ανάδραση. Επιβεβαιώστε τον τύπο του μετατροπέα κατά την προσφορά, διότι παλαιότερες μονάδες χωρίς ανάδραση (open-loop) ενδέχεται να χρειάζονται αντικατάσταση για να επιτευχθούν οι εξοικονομήσεις.

Ε: Ποια δεδομένα πρέπει να συλλέξει μια εγκατάσταση πριν από την αλλαγή;

Α: Καταγράψτε ώρα προς ώρα τη ζήτηση αερορροής και την αντίστοιχη κατανάλωση ισχύος του ανεμιστήρα για μερικές αντιπροσωπευτικές εβδομάδες, στη συνέχεια συγκρίνετε αυτό το προφίλ με την προτεινόμενη καμπύλη ελέγχου ταχύτητας. Ένας κινητήρας PMSM για βιομηχανικούς ανεμιστήρες αποδίδει ακόμη και σε περιόδους χαμηλής χρήσης, συνεπώς το προφίλ λειτουργίας — όχι η ονομαστική ισχύς — πρέπει να καθορίζει την επιχειρηματική αιτιολόγηση. Ένας απλός καταγραφέας ροής και ισχύος παρέχει τα στοιχεία «πριν» και «μετά» που απαιτούνται από τη χρηματοοικονομική αξιολόγηση.