شرایط آزمون واقعی در محل، که کارخانه‌ها باید برای مقایسه شکاف عملکردی عملی بین موتورهای سنکرون مغناطیس دائمی و موتورهای القایی تعیین کنند، چیست

تجربه میدانی: یک آزمایش هم‌زمان در خط بسته‌بندی

یک کارخانهٔ بسته‌بندی در جیانگسو آزمایشی همزمان از یک موتور سنکرون با آهنربای دائمی در مقابل موتور القایی که قصد جایگزینی آن را داشت، انجام داد. پرسشِ «مقایسهٔ هزینهٔ موتور با آهنربای دائمی و موتور القایی» تنها زمانی به‌صورت عینی مشخص شد که هر دو موتور برای یک ماه کامل، بار یکسانی را روی نوار نقاله به حرکت درآوردند. این کارخانه مصرف انرژی، دما و زمان توقف هر دو موتور را ثبت کرد و موتور با آهنربای دائمی در خط مصرف انرژی ۲۱ درصد کمتر عمل کرد. یک مرکز خدمات فولادی نیز مقایسهٔ مشابهی از موتور با آهنربای دائمی و موتور القایی را روی یک فن خنک‌کننده انجام داد و نتیجه در طول تابستان گرم حفظ شد. بعداً کارخانهٔ بسته‌بندی یک موتور دوم با آهنربای دائمی را روی یک کمپرسور نصب کرد و از همان پروفایل ثبت‌شدهٔ پایه استفاده کرد. هر دو محل آزمایش یادداشت‌های آزمون را نگه داشتند که بعداً تغییری جمعی در سبد موتورهای آن‌ها را توجیه کرد؛ هر دو گزارش دادند که هزینهٔ آزمون در اولین سه‌ماههٔ جمع‌آوری داده‌ها بازگشت یافته است. این کارخانه همچنین اشاره کرد که موتور با آهنربای دائمی ساکت‌تر کار می‌کند که در فضای شلوغ خط تولید اهمیت داشت. هر دو کارخانه با هم موافق بودند که این آزمون نحوهٔ خرید موتورهایشان را تغییر داده است، چرا که اکنون عدد مورد نظر از خط تولید و نه از کاتالوگ تأمین می‌شود.

خطر مقایسهٔ صرفاً بر اساس رتبه‌بندی‌های نام‌برده در کاغذ

اشتباه معمول این است که صرفاً رتبه‌بندی‌های نام‌برده در کاغذ مقایسه شوند و تحلیل در همین حد متوقف گردد. مطالعهٔ مقایسهٔ هزینهٔ موتور سنکرون با مغناطیس دائم (پی‌ام‌اس‌ام) در برابر موتور القایی که تنها بر اساس اعداد موجود در کاتالوگ انجام شود، رفتار ماشین در بار جزئی را نادیده می‌گیرد؛ در حالی که موتورهای مجهز به آهنربای دائم در این حالت عملکرد بهتری دارند. ENNENG این خطر را با ارائهٔ پروتکل آزمون همراه با دستگاه — نه صرفاً برگهٔ مشخصات فنی — از بین می‌برد. اکثر خریداران هرگز منحنی بار جزئی را نمی‌بینند، زیرا این منحنی در پیوست برگهٔ مشخصات فنی قرار دارد. خطر این است که خریدار موتور القایی ارزان‌تر را انتخاب کند و سپس متوجه شود که هزینهٔ انرژی طی عمر دستگاه بسیار بالاتر است. تصمیم‌گیری دربارهٔ مقایسهٔ هزینهٔ موتور سنکرون با مغناطیس دائم در برابر موتور القایی بدون در نظر گرفتن پروفایل واقعی بار، تقریباً همیشه به نفع ماشین نادرست اتخاذ می‌شود و کارخانه را برای ده سال درگیر یک انتخاب نامناسب می‌کند. شرکت اِنِنگ پروتکل آزمون را به‌صورت یک فهرست کنترلی ارسال می‌کند تا خریدار نقاط یکسانی را روی هر دو ماشین اندازه‌گیری کند و از افتادن در تلهٔ «مقایسهٔ صرفاً کاغذی» جلوگیری شود.

مقایسهٔ فنی هزینهٔ مالکیت در طول ده سال

مقایسه‌ی منصفانه‌ی هزینه‌ی موتور سنکرون با مغناطیس دائم (پی‌ام‌اس‌ام) و موتور القایی نیازمند یک شرایط کاری یکسان برای هر دو و نصب یک کنتور روی هر کدام است. در آزمایش زی‌جیانگ، بازده موتور القایی در بار ۴۵ درصدی ۷۸ درصد بود، در حالی که موتور پی‌ام‌اس‌ام اِن‌نِنگ بازده ۹۴ درصدی را حفظ کرد؛ بنابراین شکاف بازدهی دقیقاً در آن بازه‌ی بار که کارخانه بیشترین ساعت‌های کاری خود را دارد، گسترده‌تر شد.

مدل مقایسه‌ی هزینه‌ی موتور سنکرون با آهنربای دائمی (PMSM) و موتور القایی باید مرحله‌ی گیربکس را نیز در نظر بگیرد، زیرا واحد مجهز به آهنربای دائمی اغلب این مرحله و تلفات مرتبط با آن را حذف می‌کند. موتورهای مستقیم‌ران‌شده‌ی کم‌سرعت ENNENG گشتاور را مستقیماً در شفت تولید می‌کنند؛ بنابراین در مقایسه، خط مربوط به گیربکس در سمت موتور القایی باید حذف شود یا عدد مربوط به راه‌اندازی مستقیم به آن اضافه گردد. ENNENG همچنین این مقایسه را به‌صورت راه‌اندازی تحت نظارت ارائه می‌دهد که در آن مهندس میدانی در طول آزمون، درایو را تنظیم می‌کند تا نتیجه‌ی موتور با آهنربای دائمی، عددی باشد که واحد واقعاً می‌تواند تأمین کند. شکاف هزینه‌ی بین PMSM و موتور القایی در پنکه‌ها و پمپ‌های با بار متغیر—که بخش عمده‌ی بار چرخان یک نیروگاه را تشکیل می‌دهند—بیشترین عرض را دارد. سایت‌هایی که این مدل را بر اساس داده‌های اندازه‌گیری‌شده می‌سازند، معمولاً در دوره‌ی ده‌ساله، گزینه‌ی موتور با آهنربای دائمی را با وجود قیمت اولیه‌ی بالاتر، ارزان‌تر می‌یابند، زیرا خط مربوط به مصرف انرژی در مجموع هزینه‌ها غالب است. ردیف اندازه‌ی بدنه برای نصب مجدد (retrofit) اهمیت دارد، چرا که موتور کوچک‌تر ENNENG اغلب بدون نیاز به اقدامات عمرانی روی پی‌های موجود جا می‌گیرد. ردیف زمان توقف تأثیرات غیرمستقیم را منعکس می‌کند: توقف‌های کمتر به معنای تأخیر کمتر در تحویل سفارشات و اضافه‌کاری کمتر است. صفحه‌ی مقایسه‌ی هزینه‌ی PMSM و موتور القایی که این ردیف‌ها را نادیده بگیرد، مزیت موتور با آهنربای دائمی را کم‌تر از واقعیت نشان می‌دهد؛ بنابراین ENNENG گزینه‌ی راه‌اندازی مستقیم را با حذف گیربکس ارائه می‌کند و این‌گونه مقایسه از ابتدا شفاف و دقیق باقی می‌ماند. همین رویکرد منضبط در مواردی که یک نیروگاه فشرده‌کننده یا نوار نقاله را جایگزین می‌کند نیز اعمال می‌شود، زیرا ساعات کار در بار جزئی در تقریباً تمام کاربردهای چرخان، سهم اصلی را در صورت‌حساب تشکیل می‌دهند. ENNENG توصیه می‌کند که این مقایسه‌ی مبتنی بر داده‌های اندازه‌گیری‌شده در هر مرحله از اجرای ناوگان تکرار شود تا صرفه‌جویی‌ها تجمیع شوند و بر اساس یک آزمون منفرد متوقف نشوند.

استانداردهای معتبر برای آزمون موتوری با شرایط یکسان

استانداردها زبان مشترکی برای مقایسه فراهم می‌کنند. استاندارد IEC 60034-30-1 کلاس‌های راندمان IE را تعریف می‌کند که مقایسه هزینه موتور سنکرون با مغناطیس دائم (PMSM) و موتور القایی را در سطح بین‌المللی و بدون توجه به برند، قابل انجام می‌سازد. استاندارد IEC 60034-1 روش آزمون را تعیین می‌کند تا اندازه‌گیری هر دو موتور به یک شیوه انجام شود. استاندارد ISO 50001 از سایت‌ها می‌خواهد ادعای صرفه‌جویی را بر اساس داده‌ها مطرح کنند؛ و دقیقاً همین کار را آزمون مقایسه هزینه PMSM و موتور القایی انجام می‌دهد. استاندارد IEEE 141 نحوه راه‌اندازی سیستم اندازه‌گیری توان را راهنمایی می‌کند تا خط انرژی قابل اعتماد و قابل بررسی باشد. استفاده از کنتور کالیبره‌شده تنها راه حلی است که بدون وابستگی به نظر شخصی، اختلافات را حل می‌کند. این مراجع، وقتی نتیجه آزمون برای تصویب به بخش مالی ارسال می‌شود، صحت مقایسه را حفظ می‌کنند. همچنین، مستندسازی روش آزمون، خریدار را در برابر پرسش‌های بعدی حسابرسان درباره صرفه‌جویی حفظ می‌کند، چرا که داده‌های کنتور و استانداردها در یک سند واحد ثبت شده‌اند.

راه‌اندازی عملی آزمون مقایسه هزینه PMSM و موتور القایی

آزمون مقایسه‌ی هزینه‌ی موتور سنکرون با مغناطیس دائم (PMSM) و موتور القایی را روی دستگاه واقعی — نه روی نیمکت آزمایش — تنظیم کنید و هر دو واحد را حداقل به مدت چهار هفته تحت یک الگوی بار هفتگی یکسان قرار دهید. ورودی هر موتور را اندازه‌گیری کنید و دمای آن و زمان توقف را روزانه ثبت نمایید. از ENNENG برای راندمان تطبیق‌یافته و پروتکل آزمون، واحد مغناطیس دائمی تنظیم می‌شود، نه اینکه صرفاً به‌صورت ساده متصل گردد. برنامهٔ مقایسهٔ هزینهٔ موتور سنکرون مغناطیس دائمی (PMSM) با موتور القایی باید رقم کل هزینهٔ مالکیت در ده سال را گزارش دهد، نه فقط قیمت خرید اولیه. لاگ‌های خام را نگه دارید؛ این لاگ‌ها به اولین سؤال حسابرسی پاسخ می‌دهند و بدون نیاز به آزمون مجدد، سفارش خرید بعدی را پشتیبانی می‌کنند. تنظیمات درایو، محل نصب کنتور و قالب لاگ روزانه را در بستهٔ تحویل قرار دهید تا سایت بعدی بتواند آزمون مقایسهٔ هزینهٔ PMSM با موتور القایی را در عرض یک روز — نه یک ماه — تکرار کند. بررسی هفتگی کوتاه از دو لاگ، مقایسه را پس از پایان آزمون نیز زنده نگه می‌دارد تا در زمان بودجه‌بندی، صرفه‌جویی اثبات و دفاع‌پذیر باشد. یک آزمون خوب همچنین تیم محلی را برای خواندن کنتور آموزش می‌دهد که این مهارت در همهٔ خریدهای بعدی بازدهی دارد، چرا که کارخانه دیگر به اعداد چاپ‌شده روی برچسب‌ها اعتماد نمی‌کند.

تماس با ENNENG

• واتس‌اپ: +۸۶ ۱۸۵۶۲۷۸۰۲۲۸
• پست الکترونیکی: [email protected]
• تلفن: +۸۶ ۵۳۲ ۶۶۰۰۰۵۵۹
• آدرس:  پارک صنعتی انرژی جدید و مواد جدید هایچوانگ، خیابان راهنمایی شماره ۱، منطقه لی‌چانگ، شهر قینگ‌داو، استان شاندونگ، چین

پرسش‌های متداول

پ: مدت اجرای آزمون مقایسهٔ هزینهٔ PMSM با موتور القایی چقدر باید باشد؟

الف: آزمایش را حداقل برای چهار هفته روی دستگاه واقعی اجرا کنید، زیرا یک هفته نمی‌تواند نوسانات بار که نتیجه را تعیین می‌کنند را پوشش دهد. هر دو موتور را در ورودی اندازه‌گیری کنید و دما و زمان توقف را هر روز ثبت نمایید. مقایسه هزینه موتور سنکرون با مغناطیس دائم (PMSM) و موتور القایی نیازمند یک شرایط کاری یکسان برای هر دو طرف است؛ بنابراین به جای مقایسه بین دو دستگاه مختلف، واحدها را روی یک محور مشترک جابه‌جا کنید. شرکت ENNENG پروتکل آزمایش را فراهم می‌کند تا آزمایش قابل تکرار باشد.

پرسش: چرا موتور القایی در محاسبات اولیه ارزان‌تر به نظر می‌رسد؟

الف: موتور القایی قیمت اولیه پایین‌تری نشان می‌دهد، اما مطالعه مقایسه هزینه موتور سنکرون با مغناطیس دائم (PMSM) و موتور القایی باید شامل ده سال مصرف انرژی و زمان توقف باشد، نه صرفاً قیمت خرید. واحد مغناطیس دائم در بار جزئی (part load) — که بیشتر نیروگاه‌ها در آن حالت کار می‌کنند — بازدهی خود را حفظ می‌کند؛ بنابراین هزینه کلی انرژی در طول عمر دستگاه کاهش می‌یابد. مرحله گیربکس در سمت موتور القایی اتلاف انرژی و نیاز به نگهداری اضافی ایجاد می‌کند که در گزینه مستقیم‌ران (direct-drive) مغناطیس دائم حذف شده است. خریدارانی که تنها به قیمت ظاهری توجه می‌کنند، معمولاً در طول عمر عملیاتی دستگاه، ماشین گران‌تر را انتخاب می‌کنند.

پرسش: چه داده‌هایی پیروزی موتور مغناطیس دائم را اثبات می‌کنند؟

الف: اثبات، خواندن‌های هماهنگ‌شدهٔ کنتور ورودی روی شکل واقعی بار است که نشان‌دهندهٔ مصرف انرژی کمتر در هر واحد خروجی و ساعات توقف کمتر است. مقایسهٔ هزینهٔ موتور سنکرون با مغناطیس دائم (PMSM) و موتور القایی نیز باید دمای پیچش را ثبت کند، زیرا موتوری سردتر عمر طولانی‌تری دارد. شرکت اِنِنگ توصیه می‌کند حداقل چهار هفته داده‌ها ثبت شوند تا ساعات کار در بار جزئی نیز دربر گرفته شوند. بخش مالی به رقم کل هزینهٔ مالکیت در ده سال نگاه می‌کند که این رقم است که در حین حسابرسی باقی می‌ماند و سفارش فleet-wide را پشتیبانی می‌کند.