Miért mutat jobb teljesítményt a permanens mágneses generátor az alacsony sebességű hulladékhő-energiatermelési alkalmazási helyzetekben

A fémipari olvasztóüzemekben, üveggyártó kemencékben és vegyipari feldolgozó komplexumokban folyamatosan nagy mennyiségű alacsony minőségű lefúvató gőz, meleg technológiai víz és kéménygáz kerül a légkörbe. Az üzemek energiamenedzserei gyakran csalódottan tapasztalják a kilowatt-kibocsátás alacsony szintjét, amikor szerves Rankine-ciklusos (ORC) expanzorokat, csavaros expanzorokat vagy alacsony nyomású gőzturbinákat használnak a hőhulladék elektromos energiává alakítására, és hagyományos, villamosan gerjesztett szinkron- vagy aszinkrongenerátorokat alkalmaznak. Amikor az előtérben lévő kemence terhelése ingadozik, és az expanzor tengelysebessége csökken, a hagyományos generációs egységek jelentős hatásfok-csökkenést, gerjesztő túlmelegedést és mechanikus fokozó fogaskerék-hibákat szenvednek.

Az alacsony hőmérsékletű hulladékhő-visszanyerési körök természetes módon kis nyomáskülönbségek mellett működnek, így alacsony forgási sebességet és változó nyomatékot eredményeznek a turbina kimeneti tengelyén. Ebben a üzemmódban egy hagyományos négypólusú generátor kényszerített üzemeltetése mind egy sebesség-növelő fogaskerekes hajtóművet, mind folyamatos külső gerjesztőáramot igényel – ezek parasztikus terhelések, amelyek jelentős részét elviszik a visszanyert hőenergiának. Az ENNENG által fejlesztett Végződő kényszerű generátor megoldás teljesen kiküszöböli a rotor gerjesztési veszteségeit, és közvetlenül csatlakoztatható alacsony fordulatszámú expanziós gépekhez egy egységes 5 kW–5 MW teljesítménytartományban és 110 V–690 V feszültségtartományban.

Műszaki kiemelések: Az alacsony fordulatszámú hulladékhő-technológiai korlátok leküzdése

Parasztikus gerjesztőáram-felvétel és sebesség-növelő fogaskerekes hajtómű-veszteségek a régi típusú moduláris rendszerekben

A hagyományos, elektromosan gerjesztett szinkrongenerátorok réz gerjesztőtekercseket használnak a forgórész magján, amelyeket vagy szenes kefékkel és csúszógyűrűkkel, vagy egy segéd, kefeszegény gerjesztőarmatúrával táplálnak. A kivezetési feszültség létrehozásához alacsony forgási sebességnél az automatikus feszültségszabályozó (AVR) nagy egyenáramot kényszerít a forgórész tekercseiben, hogy fenntartsa a légrepeszi mágneses fluxust. Ez a folyamatos gerjesztőáram jelentős forgórész-rézveszteséget (I2R) okoz, emeli a belső forgórész-hőmérsékletet, és a generátor bruttó villamos teljesítményének 3–8 százalékát fogyasztja. Továbbá, mivel a szokásos négypólusú generátoroknak 1500 fordulat/perc vagy 1800 fordulat/perc sebességgel kell forogniuk, a lassan forgó gőzcsavar-bővítőhöz való csatlakoztatásukhoz sebességnövelő fogaskerékrendszerre van szükség, amely további 3–6 százalék mechanikai teljesítményt veszít el a nagysebességű fogaskerék-érintkezési súrlódás és az olajverdítés miatt.

A permanens mágneses generátor kefeszegény, öngerjesztő forgórész-architektúrája

Egy ENNENG Végződő kényszerű generátor a tekercselt réz forgórésztekercsek, a csúszógyűrűk és a külső egyenáramú gerjesztők helyett nagy koercitivitású állandómágneseket használ, amelyeket pontosan rögzítenek a forgórész szerkezetében:

• Nulla forgórész-gerjesztési rézveszteség: Mivel a mágneses mezőt a forgórész mágnesei állandóan létrehozzák, az állandómágneses generátor azonmód feszültséget indukál a statorkivezetéseken a tengelyforgás kezdetétől fogva anélkül, hogy bármilyen gerjesztőteljesítményt felvenne.
• Közvetlen, fogaskerekes nélküli expanziós csatlakozás: A többpólusú statorkonstrukció és a forgórész geometriája lehetővé teszi, hogy az állandómágneses generátor közvetlenül illeszkedjen a csavaros expanziós berendezések és a sugárirányú befolyású turbinák természetes alacsony fordulatszámához, így kiküszöböli a fokozó fogaskerekes hajtásokat és az olajozó egységeket.
• Kiemelkedő részterheléses átalakítási hatásfok: Amikor a felső fokozatú kazán vagy kemence kilépő gázának hőmérséklete csökken a gyártóüzem csúcsidőn kívüli műszakai során, a rögzített gerjesztési veszteségek hiánya lehetővé teszi az állandómágneses generátornak, hogy magas nettó villamos teljesítményt szolgáltasson változó fordulatszámok mellett is.

Az ENNENG állandómágneses generátorrendszerek kulcselőnyei

Széles skálázhatóság 5 kW–5 MW és 110 V–690 V hálózatokon

Az ipari hulladékhőáramok különféle termodinamikai profiljainak kezelésére az ENNENG állandómágneses generátorcsaládját egységes, 5 kW–5 MW teljesítménytartományra és egységes, 110 V–690 V feszültségtartományra tervezi. Legyen szó akár egy hűtővíz-körből visszanyert 50 kW-ról, akár egy petrokémiai katalitikus krakkoló füstgázturbinából visszanyert 3 MW-ról, az állandómágneses generátor folyamatos, 24/7 üzemelés mellett is magas teljesítménytényezőt és alacsonyabb belső tekercshőmérsékletet biztosít. Az ipari hővisszanyerésen túl az ENNENG ugyanezt az alacsonysebességű állandómágneses generációs fizikát alkalmazza függőleges tengelyű szélgenerátor-rendszerekre 1 kW–10 kW teljesítménytartományban, elsősorban a 3 kW, 5 kW és 10 kW modelljeire összpontosítva elosztott ipari mikrohálózatok számára.

Megfelel az IEC 60034-1, az IEC 60034-2-1 és az IEC 60071 szabványoknak

Az ipari hulladékhőből történő villamosenergia-termelésre szolgáló berendezéseknek, amelyeket gyári elosztóhálózatokhoz csatlakoztatnak, meg kell felelniük a szigorú nemzetközi elektrotechnikai szabványoknak. Minden ENNENG állandómágneses generátor tervezése és tesztelése az IEC 60034-1 szabványnak megfelelően történik a hőmérsékleti osztályozás és folyamatos üzemi teljesítmény tekintetében, valamint az IEC 60034-2-1 szabványnak megfelelő módszerekkel határozzák meg a veszteségeket és ellenőrzik a konverziós hatásfokot. Ezen felül a statorkörtek szigetelési rendszereit az IEC 60071 és az ANSI/IEEE hálózati csatlakoztatási irányelvek szerint koordinálják, hogy ellenálljanak a folyamatos üzemeltetésnek aktív előtöltő (AFE) egyenirányítók és hálózatra kapcsolódó inverterek mellett, így biztosítva az alacsony összes harmonikus torzítást (THD) és stabil feszültségellátást a 110 V–690 V-os gyári hálózatokban.

Ipari alkalmazási forgatókönyvek és műszaki karbantartási útmutató

1. Telített gőzű csavarbővítők és ORC turbinaszerelvények

Kémiai gyárakban és acélkohászati szinterelő berendezésekben a kisnyomású telített gőzterjesztők gyakran nedves gőz kétfázisú áramlásának és a tengelyfordulatszám ingadozásának vannak kitéve 300 és 900 percenkénti fordulat között. Az ENNENG állandó mágneses generátor közvetlen csatlakoztatása a terjesztő tengelyéhez kiküszöböli a nagysebességű fogaskerék-fogak fáradását, amelyet a folyadékcsapódás okoz, és maximalizálja a folyamatos kilowatt-visszanyerést a gyári hálózatba.

2. Gyakorlatias kiválasztási, ellenőrzési és karbantartási protokollok

A hulladékhő-energia hasznosítási projektekben a kilowattóra-visszanyerés és az üzemelési idő maximalizálása strukturált mérnöki gyakorlatokat igényel:

• Illessze a terjesztő fordulatszám–nyomaték-görbéit: Adja meg az állandó mágneses generátor pólusszámát és névleges feszültségét (az egységes 110–690 V tartományon belül) úgy, hogy pontosan illeszkedjen a terjesztő legjobb termikus hatásfokhoz tartozó fordulatszámhoz, ne pedig úgy, hogy a turbina kényszerítve alkalmazkodjon egy rögzített hálózati frekvenciához.
• Integráljon szinusz alakú inverter-szűrést: A maradandó mágneses generátor és a kétirányú váltakozó áram–egyenáram–váltakozó áram frekvenciaváltó csatlakoztatásakor telepítsen dV/dt- vagy szinuszharmonikus szűrőket a forgórész felületén keletkező magasfrekvenciás kapcsolási örvényáramok minimalizálására.
• Ellenőrizze a tengely hőszigetelő akadályait: Mivel a hulladékhőből nyert gőzterjesztők magas hőmérsékleten működnek, negyedéves ellenőrzések során győződjön meg arról, hogy a hőszigetelő csatlakozások és a csapágyház tömítései megakadályozzák a hővezetés útján történő hőátvitelt a maradandó mágneses generátor hajtómű-végének csapágyába.
• Kövesse a tekercselés RTD-hőmérséklet-trendjeit: Rögzítse a beépített PT100 ellenállás-hőmérséklet-érzékelő (RTD) értékeket a gyári SCADA rendszeren keresztül annak ellenőrzésére, hogy a háromfázisú terhelés kiegyensúlyozott, és a hűtőlevegő áramlása akadálytalan.

Az ENNENG testreszabási előnye

A hulladékhőt hasznosító turbina hajtóművek tengelyflange méretei, axiális hőtágulási arányai és hűtőközeg-elérhetősége széles körben változnak. Az ENNENG minden állandómágneses generátort egyedi módon tervez, levegőhűtéses (IC411) vagy vízköpenyes hűtéses (IC71W) burkolattal, testreszabott pólusszámmal és 110 V–690 V feszültségtartományra, valamint 5 kW–5 MW teljesítményre optimalizált feszültségtekercseléssel, hogy tökéletesen illeszkedjen az OEM-gyártók turbinaegységeihez mechanikai átalakítás nélkül.

Lépjen kapcsolatba az ENNENG-gel még ma.

Vigyázzon a Az ENNENG villamosenergia-termelési mérnöki csapata egyedi állandómágneses generátoros megoldási javaslat összeállításához a hulladékhő-visszanyerési projektje számára.

• WhatsApp:+86 18562780228
• E-mail: [email protected]
• Telefon: +86 532 66000559

GYIK

K: Miért teljesít jobban az állandómágneses generátor az elektromos gerjesztésű generátoroknál alacsony fordulatszámú hulladékhő-rendszerekben?

A:Az elektromosan gerjesztett szinkrongenerátorok folyamatos egyenáramot igényelnek a forgórész tekercseiben a mágneses tér létrehozásához, ami jelentős rézmelegedést okoz, és csökkenti a nettó hatásfokot, ha a hulladékhő-áramlás csökken. Az ENNENG állandómágneses generátora nagy energiasűrűségű állandómágneseket használ öngerjesztésre, így kiküszöböli a forgórész rézveszteségeit és a szelepeket, miközben magas átalakítási hatásfokot nyújt közvetlenül alacsony táguló tengelyfordulatszámokon fogaskerék nélkül.

K: Milyen teljesítmény- és feszültségtartományokat kínál az ENNENG ipari villamosenergia-termelési projektekhez?

A:Az ENNENG ipari állandómágneses generátorokat gyárt 5 kW–5 MW egységes teljesítménytartományban és 110 V–690 V egységes feszültségtartományban, így zavartalanul integrálhatók kis csavaros tágulókkal egészen több megawattos ORC-turbinákig. Emellett az ENNENG függőleges tengelyű szélturbinarendszereket is gyárt 1 kW–10 kW névleges teljesítménytartományban, elsősorban 3 kW, 5 kW és 10 kW-os egységekre specializálódva hibrid megújulóenergia-központok számára.

K: Hogyan kapcsolódik egy fogaskerekes állandó mágneses generátor egy rögzített frekvenciájú, 50 Hz-os vagy 60 Hz-os gyári hálózathoz?

A:Mivel egy alacsony sebességű állandó mágneses generátor a hulladékhő-kibővítő változó sebességén forog, változó frekvenciájú váltakozó áramú kimenete egy ipari AC-DC-AC teljesítményelektronikai konverteren halad át. A megfelelő egyenirányító és hálózatra csatlakoztató inverter pontosan szinkronizálja az áramot a létesítmény 50 Hz-es vagy 60 Hz-es buszvezetékéhez a 110 V–690 V feszültségtartományban, így a turbina mindig a legjobb termikus hatásfokhoz tartozó sebességen foroghat.