Miért a PMSM ipari ventilátorokhoz – megszünteti az energiaelhaozást, amelyet a köztes fogaskerék-hajtási szerkezetek okoznak

Amikor egy ipari ventilátor felújítását értékelik, gyakran a motor adattáblája kapja a legtöbb figyelmet. Ez érthető, de elrejtheti a nagyobb rendszerkérdést: mennyi elektromos energia jut el az impellerhez az összes köztes alkatrész után? Egy PMSM ipari ventilátorokhoz javíthatja ezt a láncot úgy, hogy használható, alacsony fordulatszámú nyomatékot szolgáltat közvetlenül a ventilátornak, ahelyett, hogy a motor kimenetét egy fogaskerék-hajtóműbe vagy más köztes átviteli fokozatba irányítaná.

Ez nem azt jelenti, hogy minden fogaskerék-hajtású ventilátor elfogadhatatlan mennyiségű energiát pazarol, vagy hogy minden felújításnak közvetlen hajtásúvá kell válnia. A lényeg az, hogy egy fogaskerék-hajtóműnek saját hatásfoka van, valamint kenőanyag-igénye, tömítései, csapágyai, igazítási követelményei és egy fordulatszám-aránya, amely esetleg már nem felel meg a tényleges üzemi ciklusnak. Ha a ventilátort közvetlenül a szükséges fordulatszámon és nyomatékkal lehet hajtani, akkor ezeket az átalakítási veszteségeket és karbantartási függőségeket ki lehet tervezni a rendszerből.

Az energiapazarlás a teljes meghajtórendszerrel kezdődik

Egy fogaskerekes ventilátorhajtás több, mint egy indukciós motor és egy impeller. Az elektromos bemeneti teljesítmény a motornál tengelyteljesítménnyé alakul, átjut csatlakozókon és fogaskerekeken, majd végül a ventilátorhoz jut el. Minden interfészben fellép súrlódás, légellenállás, csapágyterhelés, kenőanyag-kavarodás vagy igazításérzékenység. Az összhatásfok az egyes komponensek hatásfokainak szorzata, ezért egy jó minőségű motor nem tudja teljes mértékben helyreállítani azt az energiát, amely a szivattyú utáni szakaszban veszik el.

Ez akkor a legfontosabb, amikor egy hajtóművet eredetileg úgy szereltek be, hogy kiegyenlítsék a magas motorfordulatszámot a alacsonyabb impeller-fordulatszámmal. A fordulatszám-csökkentés megoldja a mechanikai illesztési problémát, de egyben állandó veszteségú útvonalat is létrehoz, amikor a ventilátor működik. Az ipari ventilátorokhoz használt PMSM motor megváltoztatja a tervezési döntést: a motort úgy választhatják ki, hogy a szükséges nyomatékot olyan fordulatszámon állítsa elő, amely sokkal közelebb van az impeller szükséges üzemi pontjához.

Hogyan távolítja el a PMSM közvetlen hajtású ventilátor a veszteségutat

A permanens mágneses motor (PMSM) a forgórész mágneseit használja a mágneses mező létrehozásához, nem pedig a forgórész áramára támaszkodik. Megfelelő vezérlővel széles sebesség-tartományon belül szabályozott nyomatékot biztosít. A közvetlen hajtású ventilátorban a motor tengelye közvetlenül kapcsolódik a lapátkerékhez vagy a központi részhez, így nincs szükség sebességcsökkentő fogaskerék-házas egységre a motorsebesség ventilátorsebességgé alakításához.

• Nincs fogaskerék-illesztési veszteség: a nyomaték nem halad át fogazott fogakon és kenőanyag-rétegeken a ventilátor eléréséig.
• Kevesebb forgó kapcsolódási felület: a fogaskerék-hajtómű eltávolításával a hajtóműszakaszhoz tartozó csapágyak, tömítések, tengelykapcsolók és igazítási ellenőrzések is elhagyhatók.
• Jobb fordulatszám-illesztés: a vezérlő parancsolhatja a levegőrendszer számára szükséges ventilátor-fordulatszámot, ahelyett, hogy mechanikai csökkentést alkalmazna, majd a légáramlást korlátozná.
• Alacsonyabb karbantartási kockázat: nincs fogaskerék-olaj-állapot, olajszivárgás vagy fogaskerék-kopás minta, amit figyelni kell.
• Ez nem jelenti azt, hogy a motor maga veszteségmentessé válna. A rézveszteség, az vasveszteség, a csapágyak, a hűtés és a vezérlő továbbra is lényegesek. A hasznosabb mérnöki állítás szűkebb: az ipari ventilátorokhoz használt PMSM-motorok kiküszöbölhetnek egy köztes mechanikai veszteségmechanizmust, miközben lehetővé teszik egy olyan motor-vezérlő csomag kialakítását, amely pontosan illeszkedik a tényleges ventilátor terheléshez.

Miért növeli az értéket a fordulatszám-szabályozás

Az ipari szellőzési igény gyakran változó. A geometriailag hasonló ventilátorüzem esetén a jól ismert hasonlósági összefüggések szerint a légáramlás kb. arányos a fordulatszámmal, a nyomás a fordulatszám négyzetével, az energiafelvétel pedig a fordulatszám köbével. Tervezési célokra egy félig forgó ventilátor ideális energiavizsgálata szerint kb. 12,5 %-a a teljes fordulatszámú üzem energiavizsgálatának. A valós rendszereket ellenőrizni kell a ventilátor-jelleggörbéjük, a rendszer ellenállása, a vezérlés és a minimális szellőzési követelmények alapján, de az összefüggés iránya fontos.

A fix sebességű fogaskerékrendszerben az üzemeltetők gyakran csappantyúkat vagy más korlátozó eszközöket használnak a levegőáramlás szabályozására. A motor és a fogadóhajtómű továbbra is magasabb fordulatszámon foroghat, mint amit a folyamat igényel. Egy ipari ventilátorokhoz alkalmazott közvetlen meghajtású PMSM-motor és egy megfelelő változósebességű vezérlő a felesleges levegőáramlás forrását célozza meg: csökkentik a forgási sebességet, ha a kereslet csökken. A közvetlen meghajtási útvonal megakadályozza, hogy a fogadóhajtómű saját részét elnyelje az energiából, miközben a ventilátor részterhelésen üzemel.

A közvetlen hajtás egy rendszerszintű döntés, nem pedig egyszerűen egy motorcsere

Könnyű a közvetlen hajtást motorcserének tekinteni. A gyakorlatban azonban ennél többről van szó. A gyakorlatban az impeller tehetetlensége, a szükséges indítónyomaték, az üzemi sebesség, a munkaciklus, a rögzítési felület és a vezérlő hangolása határozza meg, hogy a átalakítás jól fog működni-e. Egy olyan ventilátor, amelyhez nagy indulási nyomaték szükséges, gyakori indításokra van szükség, vagy hosszú ideig alacsony sebességen üzemel, megfelelő méretű motort és hőmérsékleti tervezést igényel.

A környezeti feltételek is számítanak. A por- vagy páratartalom elleni magasabb fokú behatolásvédettség lehet megfelelő választás, de a burkolat típusának megváltoztatása befolyásolhatja a hőelvezetést. A motor teljesítményértékét rögzített számként kezelni megfelelő az elsődleges összehasonlításhoz; azonban amint figyelembe vesszük a környezeti hőmérsékletet, a szellőzést és a folyamatos alacsony sebességű nyomatékot, a használható üzemi tartomány eltolódhat. Kérjen nyomaték-sebesség görbét és hőmérsékleti korlátozásokat a tényleges üzemhelyi körülményekre vonatkozóan, ne csak egy névleges hatásfok-értéket.

Ott, ahol a köztes fogaskerekek valószínűleg legrosszabbul illeszkednek

A fogaskerék nélküli megoldás különösen érdemes megvizsgálni akkor, ha egy ventilátor sok órát üzemel, jelentős ideig nem teljes légáramlással működik, vagy olyan környezetben üzemel, ahol a fogaskerék-szerviz zavaró. Nagy keringtető ventilátorok, elszívó rendszerek és folyamat-ventilációs egységek mindegyike illeszkedhet ebbe a mintába. Az üzemeltető csapat számára fontos lehet a kevesebb kenési munka és az alacsonyabb mechanikai alkatrész-szám; a mérnököt érdekli a nyomatéktartalék és a harmonikusok; a beszerzési osztályt a teljes életciklus-költség. Egy hasznos felülvizsgálatnak mindhárom szempontot figyelembe kell vennie.

Vannak olyan esetek, amikor a fogaskerék továbbra is indokolt marad. A meglévő tengelygeometria, szokatlan sebességviszonyok, súlyos ütőterhelés vagy egy olyan átalakítási költségvetés, amely nem fedezheti a vezérlők és a mechanikai újraforgatás költségét, előnyösebbé teheti a megtartását. A fogaskerekek nem feltétlenül rossz megoldást jelentenek. A teljes hajtásláncot – motort, vezérlőt, átvitelt, ventilátort, vezérléseket, karbantartást és leállási kockázatot – össze kell hasonlítani a közvetlen hajtásos alternatívával.

Az ENNENG testreszabási előnye

Nincs két ipari létesítmény azonos térbeli vagy mechanikai korlátozásokkal. eNNENG kiemelkedik, mert nem csupán katalógus szerinti, készleten lévő termékeket szállítunk; specializálódásunk a szállítása egy egyedi állandómágneses motor az Ön konkrét alkalmazásához igazítva.

Kiváló kutatás-fejlesztési csapatunk – amelyet a Nemzeti Ritkaföldfém-Állandó Mágnes Mérnöki Központ mérnökei alkotnak – és több tucat szabadalom támogatja munkánkat; egyedi, magasfeszültségű (6 kV/10 kV) és alacsonyfeszültségű (380 V/660 V/1140 V) megoldásokat kínálunk, amelyek illeszkednek meglévő infrastruktúrájához. Víztisztító létesítményektől és olajfúrógomboktól kezdve robbanásbiztos bányakörnyezetekig optimális teljesítményt nyújtunk olyan helyeken, ahol az általános célú motorok nem képesek megfelelni.

Ha kereskedelmi állandómágneses motorokat értékel és szüksége van egy mérnöki szinten kidolgozott meghajtó megoldásra, amely hatékonyságot és hosszú élettartamot garantál, az ENNENG megbízható partnere. Lépjen kapcsolatba az ENNENG-gel még ma .Beszéljen műszaki mérnöki csapatunkkal egy egyedi meghajtó ajánlat elkészítéséért.

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

A lényeg

A PMSM alkalmazásának gyakorlati indoklása ipari ventilátorokhoz nem az általános állítás, hogy a permanens mágnesek jobbak. Ez egy meghajtási láncra vonatkozó érv. Amikor egy PMSM és vezérlő közvetlenül képes szolgáltatni a lapátkerék szükséges alacsony fordulatszámú nyomatékát, akkor egy köztes fogaskerék-hajtás többé nem kell, hogy energiát nyeljen el, karbantartási munkát igényeljen vagy korlátozza a fordulatszám-szabályozást. Először ellenőrizze a ventilátor jelleggörbéjét, a nyomaték-fordulatszám-igényt, a környezeti feltételeket és a felújítás mechanikai lehetőségeit. Ha a rendszer támogatja a közvetlen hajtást, az energiahatékonysági előny abból származik, hogy a termelés pontosan illeszkedik az igényhez, miközben eltávolítunk egy mechanikai veszteségútját, amelyre a ventilátornak többé nincs szüksége.