Miksi PMSM teollisuuspuhaltimissa parantaa tehdasverkon sähkönsyöttöjärjestelmän tehokerrointa

Kun tehdas arvioi tuulettimien energiankäyttöä, keskustelu pysähtyy usein moottorin hyötysuhteeseen. Tämä jättää huomiotta toisen sähköjärjestelmän kysymyksen: kuinka suurta virtaa syöttö on kytkettävä työn tukemiseksi? PMSM-teollisuustuulettimille voidaan parantaa tätä kuvaa, koska pysyvän magneetin synkronimoottori ei tarvitse roottorin magneetointivirtaa samalla tavalla kuin induktiomoottori. Käytännöllinen vastaus on kuitenkin tarkempi kuin ”PMSM tarkoittaa parempaa tehokerrointa”. Tehtaassa havaitaan moottorin, taajuusmuuttajan (VFD), ohjausasetusten, tuulettimen käyttöjakson ja harmonisen ympäristön yhdistetty käyttäytyminen.

Insinöörille, joka vertaa pysyväismagneettista moottoripakettia (PMSM) induktioventtiilipakettiin, käytännöllinen tavoite ei ole nimikilvessä ilmoitettu väite. Tavoitteena on pienempi tarpeeton virta, vakaa venttiilin ohjaus ja mitattu parannus laitoksen todellisissa käyttöolosuhteissa.

Aloita siitä, miten tehokerroin muuttuu venttiilijärjestelmässä

Tehokerroin kuvaa, kuinka tehokkaasti näennäisteho muunnetaan hyödylliseksi todelliseksi tehoksi. Perinteisessä vaihtovirtamoottorijärjestelmässä reaktiivinen teho tukee pyörivän magneettikentän muodostumista, joka tarvitaan vääntömomentin tuottamiseen. Se vie kapasiteettia muuntajista, kaapeleista, kytkinlaitteistoista ja generaattoreista, vaikka se ei suoraan pyöritäkään venttiiliä. Alhaisempi tehokerroin nostaa siksi virran annetun kilowattivaatimuksen ollessa sama, mikä lisää johtimen tappioita ja kuluttaa jakelukapasiteettia.

Induktio­moottori luo roottorinsa magneettikentän magnetointivirran avulla. A PMSM-teollisuuspuhaltimilla käyttää pysyviä magneetteja roottorissa, joten se voi vähentää magnetointikomponenttia moottorin napojen kohdalla. Sovitulla virran säädöllä statorin virta voidaan saada suuntautumaan tiukemmin vääntöä tuottavan akselin suuntaisesti. Tämä on sähköinen mekanismi, joka mahdollistaa tehokerroinhyödyn.

On tärkeä rajaus: moottorin napojen tehokerroin ei ole automaattisesti tehdasrakennuksen syöttöpisteen tehokerroin. Jos tuuletin on VFD-ohjattu, ajuriin syötetyn tasasuuntaimen, tasasuuntausvälipiirin, pääjohtoreaktorin, passiivisen tai aktiivisen harmonisen suodatuksen sekä muun tehdasrakennuksen kuorman vaikutuksesta riippuu, minkä arvon hyötyverkon mittari näyttää.

Miksi hyöty on usein merkittävä teollisuustuulenteille

Tuuletimet ovat vahvoja ehdokkaita, koska ilmavirran tarve vaihtelee usein. Sen sijaan, että säädettäisiin ilmanvaihtoa säätöpeltien avulla moottorin pyöriessä vakionopeudella, taajuusmuuttaja (VFD) voi vähentää tuulettimen nopeutta vastaamaan ilmanvaihdon, jäähdytyksen tai prosessin tarvetta. Tuulettimien yhdenmukaisuuslait kertovat, että virtaus muuttuu suunnilleen nopeuden mukaisesti, paine suunnilleen nopeuden neliön mukaisesti ja akselin teho suunnilleen nopeuden kuution mukaisesti. Siksi pieni nopeuden alennus voi merkittävästi vähentää todellista tehonkulutusta.

Tuo alhaisemman kuorman toiminta-alue on juuri se, jossa moottorin valinta on tärkeää. Pysyväismagneettiset koneet voivat säilyttää hyvän hyötysuhteen ja ohjattavuuden laajalla nopeusalueella, kun moottori ja taajuusmuuttaja on valittu oikein yhdessä. A PMSM-teollisuuspuhaltimilla voi siksi vähentää sekä kW-kulutusta että induktiomoottorin aiheuttamaa loistehovirtakuormitusta. Nämä kaksi etua liittyvät toisiinsa, mutta ne eivät ole samoja: alhaisempi kW ei todista parempaa tehokerrointa, eikä parempi tehokerroin itsessään todista alhaisempaa kWh-kulutusta.

Moottorin tehokerroin verrattuna ajuriin syötetyn tehon tehokertoimeen

Tämä eroilu estää monia pettymyksiä aiheuttavia jälkiasennusodotuksia. Tulostepuolella taajuusmuuttaja (VFD) tarjoaa ohjatun aaltomuodon pysyväismagneettiselle moottorille (PMSM). Syötepuolessa standardi kuusipulssinen tasasuuntaaja voi ottaa ei-sinisimuotoista virtaa. Siirtotehokerroin voi olla korkea, kun taas todellinen tehokerroin pienenee virran harmonisen vääristymän vuoksi.

Siksi tehtaan tulisi tarkistaa vähintään neljä arvoa ennen ja jälkeen jälkiasennuksen:

• Tehollinen teho (kW): tuuletinjärjestelmän kuluttama hyödyllinen sähköteho.
• Loisteho (kVAr): osa, joka liittyy magneettikentän tukemiseen ja muihin loistehoon liittyviin ilmiöihin.
• Näennäisteho (kVA): kuorma, jonka järjestelmä aiheuttaa syöttölaitteisiin.
• Todellinen tehokerroin ja virran kokonaisharmoninen vääristymä (THD): mitattuna taajuusmuuttajan (VFD) syötteessä tai kyseisessä jakelupaneelissa.

Jos tehtaassa on kondensaattoripankkeja, niiden ohjain vaatii myös tarkastusta. VFD-rikas järjestelmä saattaa vaatia sovittamattomia reaktoreita, harmoniikka-suodattimia tai aktiivista etupäätä mittauksien ja tehtaan sähkön laatumäärittelyjen mukaan. Kondensaattorien lisääminen ilman resonanssin ja harmoniikkojen tarkistusta ei ole turvallinen korvaus asianmukaiselle moottorin syöttöön liittyvälle arvioinnille.

Missä PMSM-tuuletinuudistus voi parantaa tehtaan kapasiteettia

Harkitse tuuletuspankkia, joka vaihtelee alhaisesta, keskitasoisesta ja korkeasta kuormituksesta. Induktiomoottorilla, säätöluukulla ja huonolla osakuormitusolosuhteella järjestelmä saattaa ottaa enemmän virtaa kuin ilmavirtavaatimus oikeuttaa. Ohjausstrategian korvaaminen VFD:llä ohjatulla PMSM-moottorilla teollisiin tuulensiin mahdollistaa järjestelmän nopeuden alentamisen, kun prosessi sen sallii. Alhaisempi vääntömomenttivaatimus vähentää kW:tä, kun taas moottorin herätysominaisuudet voivat vähentää reaktiivista komponenttia moottorin puolella.

Tulos voi tuoda hyötyä ylävirtalaitteiden kapasiteetin kuormituksen vähentämisessä. Alhaisempi virta pienentää I²R-tappioita syöttöjohtoissa ja saattaa auttaa välttämään muuntajan tai generaattorin kuormitusta, joka perustuu kVA:n eikä pelkästään kW:n arvoihin. Hyöty on kuitenkin laskettava mitatuista aikaväleistä, ei pääteltävä moottorin nimellisarvoista.

Viisi tarkistusta ennen PMSM-tuuletinpakettien valintaa

• Kartoita todellinen käyttösykli. Kirjaa tallennukseen tuulettimen nopeus, paine, ilmavirta (epäsuora mittaus), kW ja käyttötunnit. Tuuletin, joka toimii lähes yhdessä kiinteässä pisteessä, ei välttämättä oikeuta samaa suunnitteluratkaisua kuin tuuletin, jonka päivittäinen vaihtelu on laaja.
• Varmista VFD-yhteensopivuus. Taajuusmuuttajan on tuettava PMSM-moottorien ohjausta, ja käynnistysparametrit on määritettävä valmistajan toimittaman moottoritiedon perusteella. Sensoriton ja enkooderipohjainen ohjaus vaativat eri lähestymistapoja käynnistyksessä ja alhaisilla nopeuksilla.
• Määritä mittauspiste. Ilmoita, onko hyväksyntäkriteeri moottorin puolen tehokerroin, taajuusmuuttajan syöttöpuolen todellinen tehokerroin, MCC-syöttölinjan tehokerroin vai laitoksen pääsyöttölinjan tehokerroin. Nämä arvot eivät ole keskenään vaihdettavissa.
• Tarkista harmoniset yliaallot ja olemassa oleva korjausvarusteisto. Mittaa virran kokonaisharmoninen vääristymä (THD) ja tarkista kondensaattoriryhmien kytkentä, reaktorit sekä muuntajien kuormitus ennen uudelleenvarustuksen lopullista suunnittelua.
• Tarkista mekaanisen tuuletimen soveltuvuus. Vääntömomentin ja kierrosnopeuden vaatimukset, hitaus, laakerit, kiinnitys ja ilmavirtasuorituskyky täytyy vastata uutta käyttöaluetta. Korkean hyötysuhteen moottori ei voi korjata väärin valittua tuuletinta tai rajoittavaa kanavistoa.

Käytännöllinen varmistussuunnitelma

Pyydä toimittajaa tai integraattoria määrittämään perustaso ja hyväksyntätesti. Kerää kolme edustavaa käyttöpistettä yhden täysnopeuden kuvan sijaan. Jokaisessa pisteessä tallenna jännite, virta, kW, kVAr, kVA, todellinen tehokerroin, virran kokonaisvärähtely (THD), tuulettimen nopeus ja prosessitila. Vertaa vastaavia ilmavirta- tai paineolosuhteita ja tarkista tiedot tehdasalueen sähkönlaatuingenöörin kanssa.

Kansainvälisissä hankkeissa tehokkuusluokkia ja testimenetelmiä on tarkistettava sovellettavien markkinavaatimusten mukaisesti. IEC TS 60034-30-2 tarjoaa asiaankuuluvan vaihtovirtamoottorien tehokkuusluokkien viitekehyksen muuttuvalla nopeudella, mutta se ei korvaa paikallisesti suoritettua sähkötekniikkaa koskevaa tutkimusta. Samoin korkea tehokkuusluokka ei takaa, että moottorin ohjaimen syöttö täyttää tietyn sähköverkon tehokerroin- tai yläharmonisten rajoitusten.

Kun PMSM ei ole ainoa ratkaisu

Teollisuuspuhaltimien PMSM-moottori ei ole automaattisesti oikea päivitys jokaiseen puhaltimeen. Jos puhallin toimii jatkuvasti vakioasennossa, sopivankokoinen korkean hyötysuhteen induktiomootorimallisto voi olla yksinkertaisempi taloudellinen vaihtoehto. Jos jakelujärjestelmän pääongelma on harmonisen vääristymän aiheuttaminen useista olemassa olevista moottorinohjaimista, yhden moottorin lähtöpuolen käyttäytymisen parantaminen ei ratkaise laitostasolla olevaa ongelmaa yksin.

Jos arvioit kaupallisesti saatavia pysyväismagneettisia moottoreita ja tarvitset suunnitellun ajuriratkaisun, joka takaa tehokkuuden ja pitkän käyttöiän, ENNENG on luotettava kumppanisi. Ota yhteyttä ENNENG:iin tänään .Puhu teknisen insinöörityömme kanssa saadaksesi mukautetun ajuriratkaisun ehdotuksen.

• WhatsApp:+86 18562780228
• Sähköposti:  [email protected]
• Puhelin:  +86 532 66000559