راهنمای موتور محرک مستقیم برج خنک‌کننده

در مردادماه به سطح فنِ برج خنک‌کنندهٔ با جریان تحریک‌شده در یک واحد پتروشیمی سینوپک یا نیروگاه خدماتی شرکت لینگلونگ تایر بالا بروید؛ نقاط ضعف مکانیکی بلافاصله آشکار می‌شوند. یک موتور پرسرعت در خارج از جریان هوا قرار دارد و یک شفت میانی شناورِ دو متری را از طریق اتصال‌دهنده‌های انعطاف‌پذیر دیسکی به یک گیربکس شیب‌دار زاویه‌دار که در بخار گرم غوطه‌ور است، می‌چرخاند. هر بار که دمای آب کندانسور تغییر کرده و کنترل‌کننده سرعت فن را افزایش یا کاهش می‌دهد، ضربهٔ پیچشی از طریق سرپیچ‌ها، اتصال‌دهنده‌ها و دندانه‌های گیربکس منتقل شده تا اینکه خستگی فلزی یا روغن آلوده به آب، ایست‌اجباری با بالابر را ضروری سازد.

جایگزینی آن زنجیر چندقطعه‌ای با یک موتور محرک مستقیم برج خنک‌کننده موتور بدون گیربکس با روتور آهنربای دائمی کم‌سرعت و گشتاوربالا را دقیقاً زیر محور فن قرار می‌دهد. ENNENG مهندسان این ماشین‌های مغناطیس دائمی دربسته را در بازهٔ توانی یکپارچهٔ ۵ کیلووات تا ۵ مگاوات و بازهٔ ولتاژ ۱۱۰ ولت تا ۶۹۰ ولت طراحی می‌کنند، همراه با ژنراتورهای توربین بادی محور عمودی ۱ تا ۱۰ کیلووات (واحدهای ۳، ۵ و ۱۰ کیلووات). با حذف کاهندهٔ زاویهٔ راست و شفت طولانی انتقال نیرو، این چیدمان دقیقاً همان اتصالات مکانیکی را از بین می‌برد که در آن‌ها خستگی خمشی و پیچشی دوره‌ای تجمع می‌یابد. رانش مستقیم برج خنک‌کننده این چیدمان دقیقاً همان اتصالات مکانیکی را از بین می‌برد که در آن‌ها خستگی خمشی و پیچشی دوره‌ای تجمع می‌یابد.

An ENNENG cooling tower direct drive motor retrofitted onto a petrochemical counterflow cooling cell eliminated right-angle gearbox oil leaks and cut seasonal fan electricity use by up to 40%.

چرا تعدیل دوره‌ای پره‌ها بر سیستم‌های دندهٔ مرسوم برتر است

در برج خنک‌کننده، دسترسی مداوم به طور معمول به معنای بار ثابت نیست. دماهای نقطه شبنم بین روز و شب نوسان دارد، بارهای حرارتی فرآیند تغییر می‌کنند و درایوهای فرکانس متغیر (VFD) به‌طور مداوم دور پره‌ها را تنظیم می‌کنند.

ازدیاد پیچشی، لرزش شفت میانی و خوردگی صفحهٔ مرطوب

در سلول پنکه‌ای مجهز به گیربکس، هر تغییر سرعت یا راه‌اندازی مجدد، موج گشتاوری را در طول شفت محرک کامپوزیتی یا فولادی منتقل می‌کند. حتی کوچک‌ترین عدم هم‌ترازی زاویه‌ای بین موتور خارجی و گیربکس مرکزی، در هر دور چرخش، بسته اتصال را خم می‌کند. در طول یک فصل ۸۰۰۰ ساعته با سرعت ۱۵۰۰ دور بر دقیقه، خستگی ناشی از ارتعاش (فروتینگ) باعث ایجاد ترک در دیسک‌های اتصال و ضربه‌زدن به یاتاقان‌های دنده‌های کوچک می‌شود. بدتر از این، هنگامی که پنکه کند می‌شود و سپس دوباره سرعت می‌گیرد، بازخورد دنده‌ها (گیربکس) اجازه می‌دهد پره‌های با اینرسی بالا آزادانه حرکت کرده و به دنده‌های کوچک برخورد کنند. جایگزینی با یک موتور محرک مستقیم برج خنک‌کننده این سیستم میانی جرم-فنر را حذف می‌کند.

کوتاه‌کردن مسیر انتقال بار با طراحی مغناطیس دائمی با تعداد قطب بالا

به جای چرخش با سرعت ۱۵۰۰ دور بر دقیقه و کاهش سرعت از طریق دنده‌های مخروطی، یک ENNENG موتور بدون گیربکس تعداد زیادی قطب مغناطیس دائمی NdFeB (نئودیمیوم-آهن-بورون) را روی روتور قرار می‌دهد تا شفت به‌صورت ذاتی با سرعت پنکه بچرخد — معمولاً بین ۸۰ تا ۲۲۰ دور بر دقیقه. هاب پنکه مستقیماً روی موتور محرک مستقیم محور:

• فرسایش تماسی دندانه‌های دنده صفر: با عدم وجود دنده‌های شیب‌دار در جریان هوا، پدیده‌های فرسایش نقطه‌ای، ترک‌خوردگی سطحی، نشت روغن و تعویض فصلی روغن از برنامه‌ریزی حذف می‌شوند.

• بدون محور شناور یا کار محافظتی: حذف محور میانی (جک‌شاфт) و اتصال‌دهنده‌ها، انحراف تراز را از بین می‌برد و محافظت از محور بر اساس استاندارد OSHA 1910.219 را روی صفحهٔ بالایی (دک) ساده‌تر می‌سازد.

• بازرسی‌های ارتعاشی هدفمند: اگر پره‌ای رسوب جمع کند، تکنسین‌ها تعادل پنکه و بولت‌های نصب را در محدوده‌های استانداردهای ISO 10816 و ISO 20816 بررسی می‌کنند، نه اینکه اتصال‌دهنده‌ها و چرخ‌دنده‌های کوچک را جداگانه تحلیل کنند.

ضریب سیستم محرک برج	برج خنک‌کننده اِنِنگ، رانش مستقیم	موتور معمولی + محور + گیربکس
مسیر گشتاور	موتور محرک مستقیم متصل به مرکز پنکه	موتور سرعت‌بالا + محور میانی (جک‌شاфт) + کاهش‌دهنده
نقاط خستگی چرخه‌ای	اتصال تک‌رُتور به هاب؛ بدون بازگشت	انعطاف‌پذیری اتصال، سایش شیار کلیدی، ضربه دندانه‌ها
تخریب حرارتی و تلفات رُتور	بدون تلفات مسی رُتور؛ خنک‌کننده‌ای با دمای ۲۰ کلوین (کمتر از ۶۰ کلوین)	گرمای القاشده در رُتور + تلفات ناشی از هم‌زدن روغن
کارایی در بار جزئی	کلاس کارایی IE5 (استاندارد IEC 60034-30-1)؛ کارایی ثابت در بازهٔ ۲۵ تا ۱۲۰ درصد؛ ضریب توان ۰٫۹۵ تا ۱٫۰	کاهش کارایی هنگام تنظیم سرعت توسط درایو فرکانس متغیر (VFD)
توان و ولتاژ	۵ کیلووات تا ۵ مگاوات / ۱۱۰ ولت تا ۶۹۰ ولت (برای توربین‌های بادی: ۱ کیلووات تا ۱۰ کیلووات؛ ۳، ۵ و ۱۰ کیلووات)	قالب‌های حجیم به‌همراه تنفس‌کننده‌های روغن خارجی

مقاومت حرارتی و تنظیم درایو فرکانس متغیر (VFD) در کارکرد طولانی با چرخه‌های تکراری

حذف گیربکس مشکل خستگی انتقال مکانیکی را حل می‌کند، اما تنش حرارتی و الکتریکی درون دسته‌ای مرطوب از فن‌ها همچنان نیازمند مهندسی دقیق است.

A sealed IP65 Cooling Tower Direct Drive system operating at a tire plant condenser tower removed two-meter jackshaft alignment failures and held fan-deck noise below 55 dB.

۱. کارکرد خنک‌کنندهٔ ۲۰ کلوین در طول منحنی‌های بار جزئی فن

از آنجا که توان فن با توان سوم سرعت رابطه دارد، فن برج خنک‌کننده‌ای که با ۶۰ درصد سرعت کار می‌کند، کمتر از یک چهارم توان کیلووات در حالت بار کامل مصرف می‌کند. موتورهای القایی استاندارد در بارهای پایین‌تر از ۵۰ درصد، به‌سرعت بازده و ضریب توان خود را از دست می‌دهند. یک موتور اننِنگ موتور محرک مستقیم برج خنک‌کننده بازدهی تخت استاندارد IEC 60034-30-1 سطح IE5 را از ۲۵ تا ۱۲۰ درصد بار (+۲ تا ۵ درصد بازده اسمی بالاتر) و ضریب توانی بین ۰٫۹۵ تا ۱٫۰ حفظ می‌کند و جریان خط را بیش از ۱۰ درصد کاهش می‌دهد. از آنجا که روتور مغناطیس دائمی جریان مُثبِت‌کننده‌ای نمی‌کشد، تلفات مسی روتور صفر است و افزایش دمای سیم‌پیچی ۲۰ کلوین پایین‌تر از واحدهای القایی (کمتر از ۶۰ کلوین) باقی می‌ماند. تحت شرایط کار چرخه‌ای IEC 60034-1، کارکرد ۲۰ کلوین خنک‌تر، پیرشدن عایق را کند کرده و تنفس مداوم بخار آب را متوقف می‌کند. در پروژه‌های بازسازی انجام‌شده در معدن طلا شاندونگ، تایر لینگلونگ و سینوپک، درایوهای اننِنگ مصرف توان ماشین‌آلات را کاهش داده‌اند. ۷ تا ۴۰ درصد و جریان الکتریسیتهٔ متغیر تا 50%.

۲. برنامه‌ریزی شیب‌های درایو فرکانس متغیر و فرکانس‌های رد شده برای متوقف کردن تشدید پره‌ها

نصب یک رانش مستقیم برج خنک‌کننده واحد دقیقاً زیر پره‌های فن FRP چندمتری به این معناست که درایو فرکانس متغیر باید مانند یک دَمپِر عمل کند. گام‌های ناگهانی جریان، ریشه‌های پره را خم می‌کنند. تیم‌های راه‌اندازی باید شیب‌های نرم S-شکل را برنامه‌ریزی کنند و با استفاده از تنظیمات فرکانس‌های رد شدهٔ درایو فرکانس متغیر، محدوده‌های دوربرقی (RPM) موجب تشدید را قفل کنند. برای محافظت از سیم‌پیچ‌های استاتور در برابر پالس‌های ولتاژی ناشی از مدولاسیون عرض پالس (PWM) روی کابل‌های بلند برج، سیم‌پیچ‌ها باید الزامات دی‌الکتریک بخش ۳۱ استاندارد ANSI/NEMA MG 1 و قوانین اتصال به زمین NFPA 70 را رعایت کنند و همزمان سطح صوت را زیر ۵۵ دسی‌بل نگه دارند.

فهرست بازرسی راه‌اندازی در محل برای بازسازی برج‌ها

با حمايت متخصصان مرکز ملی مهندسی آهنرباهای دائمی عناصر کمیاب و ده‌ها اختراع ثبت‌شده، انننگ هر موتور محرک مستقیم برج خنک‌کننده و موتور محرک مستقیم را به‌صورت سفارشی برای محدوده‌های ولتاژ ۱۱۰ ولت تا ۶۹۰ ولت (۳۸۰ ولت/۶۶۰ ولت/۱۱۴۰ ولت) و رده‌های ۶ کیلوولت و ۱۰ کیلوولت طراحی می‌کند—که یک تا دو اندازهٔ قاب کوچک‌تر ساخته می‌شوند تا مسدودیت جریان هوا کاهش یابد. پیش از خدمات فصلی، تیم‌های نگهداری باید سه مورد را تأیید کنند:

• هم‌مرکزی هاب و زاویهٔ پیچ: بررسی انحراف حلقه‌های راهنما، تنظیم گشتاور پیچ‌ها و تأیید زوایای پره برای جلوگیری از بار جانبی ناشی از عدم تعادل موتور بدون گیربکس میله‌های برشی استوانه‌ای.

• آب‌بندی در برابر رطوبت: تأیید وجود آب‌بندی‌های لابیرینتی با درجه حفاظت IP65، جعبه‌های ترمینال آب‌بندی‌شده و هیترهای ضد شکل‌گیری میعان در معرض دودهای مرطوب.

• نگهداری برنامه‌ریزی‌شده: روغن‌کاری بلبرینگ‌های عایق‌شده طبق برنامه و شست‌وشوی رسوب از بالشتک‌های خنک‌کننده در زمان تمیزکردن حوضچه، تا افزایش دما کمتر از ۶۰ کلوین باقی بماند.

A low-speed Gearless Motor paired with an S-curve VFD on an industrial process cooling tower eliminated start-up blade shock and reduced variable-flow power draw by up to 50%.

با مهندسان شرکت ENNENG صحبت کنید

ارتباط با پشتیبانی فنی ENNENG برای دریافت راه‌حلی سفارشی‌سازی‌شده، اطلاعاتی از قبیل قطر پنکه و دور مورد نظر (RPM) را ارائه دهید. موتور محرک مستقیم برج خنک‌کننده سفارشی:

واتس‌اپ: +۸۶ ۱۸۵۶۲۷۸۰۲۲۸
پست الکترونیکی: [email protected]
تلفن: +86 532 66000559

پرسش‌های متداول

پ: موتور مستقیم‌ران با سرعت متغیر در برج‌های خنک‌کننده چگونه از خستگی مکانیکی در مقایسه با سیستم رانش پنکه با گیربکس جلوگیری می‌کند؟

الف: موتور محرک مستقیم برج خنک‌کننده، هاب پنکه را مستقیماً به روتور آهنربای دائمی کم‌سرعت متصل می‌کند و از این‌رو گیربکس مخروطی زاویه‌ی راست، شفت شناور بلند و اتصال‌دهنده‌های انعطاف‌پذیر حذف می‌شوند. حذف این اجزای میانی، پدیده‌های فرسایش دندانه‌ی چرخ‌دنده، لرزش اتصال‌دهنده‌ها، سایش جای کلیدی و امولسیون روغن و آب را در تغییرات فراوان سرعت فصلی جلوگیری می‌کند و ارتعاش را در محدوده‌ی استاندارد ISO 20816 نگه می‌دارد.

سوال: چرا سیستم محرک مستقیم برج خنک‌کننده در شیفت‌های شب و زمستان برق بیشتری صرفه‌جویی می‌کند؟

الف: با کاهش دمای محیط، درایوهای تنظیم سرعت متغیر (VFD) سرعت پنکه‌های برج خنک‌کننده را کاهش داده و آن‌ها را در بار جزئی کار می‌اندازند؛ در این حالت موتورهای القایی معمولی با افت شدید بازده و ضریب توان مواجه می‌شوند. موتور محرک مستقیم برج خنک‌کننده‌ی ENNENG در محدوده‌ی بار ۲۵ تا ۱۲۰ درصد بازدهی IE5 را حفظ می‌کند و ضریب توان آن از ۰٫۹۵ تا ۱٫۰ متغیر است؛ این امر جریان خط را بیش از ۱۰ درصد کاهش داده و دمای کارکرد را ۲۰ کلوین پایین‌تر نگه می‌دارد.

سوال: ENNENG چه گزینه‌هایی برای توان، ولتاژ و حفاظت را برای صفحه‌های برج خنک‌کننده‌ی مرطوب سفارشی می‌سازد؟

الف: ENNENG هر موتور پیش‌رانی مستقیم و ژنراتور صنعتی را در بازهٔ توان یکسان ۵ کیلووات تا ۵ مگاوات و بازهٔ ولتاژ کاری ۱۱۰ ولت تا ۶۹۰ ولت، و همچنین ژنراتورهای توربین بادی محور عمودی ۱ کیلووات تا ۱۰ کیلووات را که بر واحدهای ۳ کیلوواتی، ۵ کیلوواتی و ۱۰ کیلوواتی متمرکزند، سفارشی‌سازی می‌کند. موتورهای برجی دارای محافظت درجهٔ IP65 در برابر رطوبت، پوشش‌های مقاوم در برابر خوردگی و عایق‌بندی سیم‌پیچی مناسب کار با اینورتر به‌موجب استاندارد ANSI/NEMA MG 1 بخش ۳۱ هستند.

چگونه موتور مستقیم محرک برج خنک‌کننده عملکرد ضدخستگی را در حالت کارکرد چرخه‌ای مداوم طولانی‌مدت بهبود می‌بخشد؟