Kā pastāvīgā magnēta ģenerators (PMG) uzlabo enerģijas pārveidošanas efektivitāti atkritumu siltuma atgūšanas projektos

Atkritumu siltuma atgūšanas projektā ģeneratoru bieži uzskata par pēdējo komponentu ķēdē: siltuma avots, siltummainis, izplešanās ierīce, ģenerators, elektrotīkls vai slodze. Šāda pieeja neievēro svarīgu inženierzinātnisku aspektu. Elektriskā mašīna ietekmē to, cik liela daļa no izplešanās ierīces noderīgās vārpstas darba patiešām nonāk barošanas līnijā. Pastāvīgā magnēta ģenerators (PMG) var uzlabot šo pēdējo pārveidošanas posmu, izvairoties no rotoru eksitācijas zudumiem, labi reaģējot uz ārēji mainīgo ātrumu un saglabājot praktisku efektivitāti, ja termiskais resurss neatbilst stabiliem projektēšanas apstākļiem.

Tas nenozīmē, ka pastāvīgā magnēta ģenerators (PMG) ir vispārējs līdzeklis vāja atlikum­siltuma gadījumam. Siltuma kvalitāte, temperatūras starpība, siltummaina veiktspēja, izplešanās ierīces izvēle, jaudas elektronika un papildu slodzes joprojām nosaka projekta maksimālo iespēju. Tomēr tur, kur siltuma–mehāniskās pārveidošanas posms ir tehniski iespējams, pastāvīgā magnēta ģenerators (PMG) sniedz projekta komandām efektīvāku veidu, kā aizsargāt neto elektroenerģijas ražošanu.

Sāciet ar pilno siltuma–elektrības pārveidošanas ķēdi

Rūpnieciskais atlikum­siltums ir būtisks potenciāls, tomēr tas nav vienlīdz izmantojams. ASV Enerģētikas departamenta novērtējums norāda, ka aptuveni 20 % līdz 50 % no rūpnieciskajos procesos patērētās enerģijas galu beigās tiek izvadīta kā atlikum­siltums, bet liela daļa šī siltuma ir zem 232 °C. Zemas pakāpes siltuma plūsmas ir īpaši grūti izmantojamas, jo mazāka temperatūras starpība samazina izplešanās ierīces spēju iegūt noderīgo darbu.

Tāpēc ģeneratoru vajadzētu novērtēt kā sistēmas līdzsvara daļu, nevis kā atsevišķu uzlīmes efektivitātes skaitli. Būtiskais jautājums ir: pēc siltuma zudumiem, sūkšanas jaudas, izplešanās ierīces zudumiem, rektifikācijas vai invertēšanas, kabeļu zudumiem un vadības patēriņa, cik stabila elektriskā jauda paliek pāri? Pastāvīgā magnēta ģenerators (PMG) ir vērtīgs tad, ja tas samazina izvairāmos elektriskos zudumus visā darbības diapazonā, kuru objekts faktiski piedzīvos.

Kāpēc pastāvīgā magnēta ģenerators (PMG) maina elektrisko zudumu ainu

Nav rotoram nepieciešamās magnētiskā lauka eksitācijas jaudas

Parastā apvītā lauka ģeneratorā tiek izmantota elektriskā jauda, lai izveidotu rotoram magnētisko lauku. PMG vietā izmanto pastāvīgos magnētus. Tas noņem nepārtraukto lauka eksitācijas prasību un saistītos rotorā esošo tinumu zudumus. Ieguvums ir vienkāršs: lielāka daļa mehāniskā momenta, ko piegādā turbīna vai cits primārais dzinējs, var tikt pārvērsta izvadē, nevis patērēta, lai uzturētu magnētisko lauku.

Šīs priekšrocības lielums ir atkarīgs no mašīnas konstrukcijas un ekspluatācijas režīma, tāpēc to nevajadzētu norādīt kā fiksētu procentuālo lielumu. Tomēr mehānisms ir svarīgs atlikum­siltuma izmantošanā, jo kopējā enerģijas ražošana bieži ir ierobežota ar ierobežotu un mainīgu termisko resursu. Kad katrs palīgdarba slodzes elements ir būtisks, eksitācijas apakšsistēmas izvēle vienkāršo zaudējumu aprēķinu.

Efektīva darbība mainīgā ātrumā un slodzē

Atlikum­siltuma uzvedība reti līdzinās laboratorijas siltuma avotam. Dūmu plūsma mainās atkarībā no ražošanas grafika, temperatūras svārstās ieslēgšanas laikā, un apkājējās vides apstākļi ietekmē kondensācijas iekārtas. Tā rezultātā organiskā Rankina cikla vai līdzīgas atlikum­siltuma izmantošanas sistēmas var darboties zem projektētā izvades jaudas nozīmīgus laika posmus. Labi pielāgots pastāvīgo magnētu ģenerators (PMG) var uzturēt augstu efektivitāti mainīgā ātrumā, ja tas ir savienots ar piemērotiem vienfāzes vai trīsfāžu pārveidotājiem un invertoriem.

To bieži tiek aprakstīts pārāk vispārīgi kā „PMG ir efektīvākas.“ Precīzāk, praktiskā priekšrocība var būt vislielākā, kad darbības profils paredz laiku ārpus nominālās slodzes. Tāpēc izvēles uzdevums ir salīdzināt efektivitātes kartes pie paredzētajām momenta un ātruma vērtībām, nevis vienkārši salīdzināt divu datu lapu augstākās galvenās efektivitātes vērtības.

Tiešā savienošana var samazināt mehāniskās saskarnes

Daudzas atgūšanas sistēmas izmanto augsta ātruma izplešanās turbinu. Ja izvēlēto ģeneratoru var tieši pielāgot vārpstas ātrumam, dizains var izvairīties no ātrumkārba izmantošanas vai samazināt mehānisko sarežģītību starp izplešanās turbinu un ģeneratoru. Mazāks saskarņu skaits var nozīmēt mazāku berzes, eļļošanas prasību, izlīdzināšanas jutības un mehānisko zudumu skaitu. Tiešā savienošana nav automātiski pareiza: to jāpārbauda pret ātruma, bultu, rotora dinamikas, ekspluatācijas un elektriskās frekvences prasībām. Tā ir vienkārši sistēmas iespēja, ko vērts novērtēt agrīnā projektēšanas stadijā.

Tur, kur efektivitātes ieguvums ir visnozīmīgākais

Pastāvīgā magnēta ģenerators (PMG) parasti ir visvairāk pievilcīgs risinājums, ja projektam ir mainīgs termiskais ievads, augsts ekspluatācijas stundu skaits, ierobežots vietas apjoms palīgierīcēm vai skaidra nepieciešamība minimizēt kopējo parazitāro patēriņu. Tipiskas lietojumprogrammas ietver izplūdes gāzu siltuma atgūšanu no dzinējiem un turbīnām, tehnoloģiskā procesa siltumu no krāsnīm vai kausētavām un attālinātas vai sadalītas enerģijas vietas, kur atgūtā jauda kompensē vietējās slodzes.

Komandām, kas arī novērtē Pastāvīgo magnētu motors (PMSM) sūknos, ventilatoros vai tehnoloģiskajos piedziņas mehānismos, piemēro tādu pašu sistēmisku disciplīnu. Augstas efektivitātes piedziņas mehānisms var samazināt elektroenerģijas pieprasījumu rūpnīcā, kamēr PMG pārvērš atgūto vārpstas jaudu lietojamā elektrībā. Tas ir dažādi mašīnu veidi ar dažādām funkcijām, taču abiem jānotiek novērtējums, pamatojoties uz faktisko slodzes profilu, nevis tikai uz to nominālajām vērtībām.

Praktiska atlases darbplūsma atkritumu siltuma projektiem

• Raksturojiet siltuma avotu. Ierakstiet temperatūru, plūsmu, mainīgumu, piesārņojumus, ekspluatācijas stundas un plānotās ražošanas izmaiņas. Tas nosaka, vai pieejamais siltums var uzticami darbināt atgūšanas ciklu.
• Izveidojiet neto izejas modeli. Iekļaujiet siltuma pārnesei raksturīgās zudumu, izplešanās iekārtas veiktspēju, ģeneratora efektivitāti vairākās darba punktos, pārveidotāja zudumus, dzesēšanas vai sūknēšanas slodzes, kā arī transformatora vai kabeļu zudumus. Modelējiet gada enerģiju, ne tikai maksimālo jaudu kW.
• Saskaņojiet ātrumu, momentu un spriegumu. Apstipriniet izplešanās iekārtas vārpstas ātruma diapazonu un pārejas uzvedību, pēc tam atbilstoši izvēlieties pastāvīgo magnētu ģeneratoru (PMG) polus, tinumus, izolācijas klasi, dzesēšanas shēmu un jaudas elektronikas topoloģiju.
• Pārbaudiet daļējās slodzes karti. Prasiet efektivitātes informāciju paredzētajos darba punktos. Augsta nominālā efektivitāte var nebūt visaugstākā gada iznākuma nodrošinātāja, ja siltuma avots tur sistēmu zemākā vērtībā salīdzinājumā ar nominālo jaudu.
• Plāno integrāciju un aizsardzību. Pirms aprīkojuma galīgās izvēles noteikt korekcijas, invertora vadības, tīkla savienojuma vai slodzes pārvaldības prasības, pārātruma aizsardzību, avāriju apstrādi, zemēšanu un harmonisko svārstību ierobežojumus.
• Nodot ekspluatācijā, salīdzinot ar mērītajiem apstākļiem. Salīdzināt faktiskās temperatūras, vārpstas rotācijas ātrumu, elektrisko izvadi un palīgdzinēju patēriņu ar projektēto modeli. Tas atklāj, vai zudumi rodas ģeneratorā, termiskajā sistēmā, vadības sistēmā vai vietnes savienojumā.

Biežāk pieļautās kļūdas, kas samazina atgūto enerģiju

Ko jautāt PMG piegādātājam pirms saistīšanās

Prasiet ne tikai nominālo jaudas rādītāju. Noderīga tehniska diskusija aptver nepārtrauktā un pārejošā ātruma diapazonu, momenta līkni, efektivitātes karti, dzesēšanas metodi, izolācijas un korpusa prasības, bultskrūvju izkārtojumu, pieļaujamās apkārtējās vides nosacījumus, vienfāža vai trīsfāža pārveidotāja savietojamību un aizsardzības stratēģiju. Tajā arī jānosaka, kurš ir atbildīgs par integrācijas robežu starp izplešanās ierīci, ģeneratoru un vadības sistēmu.

Pielāgotiem projektiem iekšējās dizaina un tinuma izstrādes iespējas var padarīt šo sarunu tiešāku, jo tinuma konfigurāciju, spriegumu un mehāniskās saskarnes var pārbaudīt attiecībā uz konkrēto lietojumprogrammu, nevis piespiest iekļaut tās vispārīgā kataloga rāmī. Inženierijas mērķis nav iegūt lielāko iespējamo PMG jaudas vērtību, bet gan panākt prognozējamu kopējo kWh daudzumu visā vietnes reālajā termiskajā ekspluatācijas ciklā.

Ja Jūs novērtējat komerciālos pastāvīgo magnētu elektromotorus pārdošanai un nepieciešams inženieru izstrādāts piedziņas risinājums, kas garantē efektivitāti un ilgmūžību, ENNENG ir Jūsu uzticamais partneris. Sazinieties ar ENNENG jau šodien .Piesakieties mūsu tehniskās inženierijas komandai, lai saņemtu pielāgotu piedziņas priekšlikumu.

• Whatsapp:+86 18562780228
• E-pasts:  [email protected]
• Tālrunis:  +86 532 66000559