W zakładach produkcyjnych karoserii samochodowych, na liniach wytwarzania pojemników szklanych oraz w zautomatyzowanych fabrykach elektroniki sprężarki powietrza śrubowe często pracują w trybie pełnego obciążenia przez cały czas (24 godziny na dobę, 7 dni w tygodniu), zapewniając nieprzerwaną ciśnieniową energię pneumatyczną. Wewnątrz zwartej, dźwiękoszczelnej osłony sprężarki temperatura otaczającego silnik napędowy powietrza zwykle wzrasta powyżej 45 °C do 55 °C z powodu ciepła promieniowanego przez głowicę sprężania i zbiornik separacji oleju. W tych ekstremalnych warunkach termicznych zespoły konserwacyjne zakładów, eksploatujące tradycyjne silniki asynchroniczne lub słabo zaprojektowane silniki z magnesami trwałymi, często walczą z wyłączeniami falownika spowodowanymi przegrzaniem, degradacją smaru łożysk, kruchością lakieru stojana oraz nieodwracalną demagnetyzacją magnesów wirnika.
Kompresja powietrza to z natury proces termodynamiczny wymagający dużego zużycia ciepła: kompresja powietrza atmosferycznego do 0,8 MPa lub 1,0 MPa generuje intensywne ciepło związane z kompresją, a wymuszanie na silniku napędowym pracy ciągłej przy obciążeniu 100% pozostawia zero czasu przerwy poza cyklem, niezbędnego do odprowadzania ciepła. Jeśli silnik cierpi na wysokie wewnętrzne straty miedziowe wirnika, harmoniczne nagrzewanie prądami wirowymi lub niewystarczającą wentylację osłony, skumulowane nagrzewanie szybko przekracza dopuszczalne temperatury uzwojeń. Silników PMSM do sprężarek powietrza od ENNENG eliminuje rezystancyjne nagrzewanie wirnika i wykorzystuje inżynierię cieplną o wysokiej koercji, gwarantując chłodną, bezawaryjną stabilność podczas długotrwałej, ciągłej pracy przy pełnym obciążeniu.
Główne aspekty techniczne: pierwotne przyczyny niestabilności termicznej w napędach sprężarek pracujących w trybie ciągłym
Straty w klatce wirnika, harmoniczne przełączania falowników oraz cyrkulacja ciepła w obszarze osłony
Gdy tradycyjny silnik indukcyjny z klatką wiewiórkową napędza końcówkę śrubową sprężarki przy 100-procentowym obciążeniu ciągłym, prądy elektryczne indukowane w prętach wirnika generują ciągłe ciepło rezystancyjne (I2R). Ponieważ wirnik jest zawieszony w szczelinie powietrznej stojana, większość tego ciepła z wirnika musi przewodzić przez wał do łożysk lub promieniować przez szczelinę powietrzną do uzwojeń stojana. Dodatkowo w śrubowych sprężarkach o zmiennej prędkości niestacjonarne harmoniczne prądu PWM pochodzące z przemiennika częstotliwości indukują na powierzchni wirnika wirowe prądy powierzchniowe o wysokiej częstotliwości (efekt naskórkowy). W gorącym szafie sprężarki to skumulowane ciepło stojana i wirnika przekracza progowe wartości termiczne standardowych silników podczas letnich szczytów obciążenia.
Brak strat miedziowych w wirniku oraz architektura magnesów UH/SH odpornych na wysokie temperatury
ENNENG Silników PMSM do sprężarek powietrza zapobiega nietypowemu przegrzewaniu podczas 24/7 pracy przy pełnym obciążeniu dzięki trzem podstawowym cechom inżynierii elektromagnetycznej i termicznej:
-
Zero strat miedziowych na wzbudzenie wirnika: Ponieważ pole magnetyczne wirnika jest trwale tworzone przez magnesy z metali ziem rzadkich bez prądu indukowanego, straty miedziowe wirnika (I²R) są zredukowane do zera – obniżając wzrost temperatury w warunkach pełnego obciążenia o 15 K–25 K w porównaniu z silnikami sprężarkowymi asynchronicznymi.
-
Magnesy NdFeB o wysokiej koercji wewnętrznej (klasy UH/SH/EH): ENNENG wykorzystuje magnesy stałe z dyfuzją granic ziaren zawierającą ciężkie metale ziem rzadkich, które są przystosowane do pracy przy temperaturach wewnętrznych sięgających 180 °C–200 °C bez ryzyka demagnetyzacji termicznej.
-
Układ wirnika wewnętrznego z niskimi harmonicznymi i ułamkowymi szczelinami oraz kształtem litery V: Umieszczanie magnesów trwałych głęboko w rdzeniach wirnika wykonanych z laminowanej stali krzemowej (konstrukcja IPM) chroni magnesy przed wysokoczęstotliwościowymi harmonicznymi nośnej falownika (VFD) i zmniejsza nagrzewanie rdzenia prądami wirowymi.
Główne zalety systemów sprężarek powietrza ENNENG z silnikami PMSM
Chłodzenie wymuszone powietrzem (IC416) oraz chłodzenie cieczą/olejem (IC71W) w zakresie napięć 110 V–690 V
Aby pokonać wysokie temperatury otoczenia w warunkach ciągłej pracy przy pełnym obciążeniu, inżynierowie firmy ENNENG zaprojektowali serię silników PMSM do sprężarek powietrza z zastosowaniem specyficznych dla danej aplikacji architektur chłodzenia w jednolitym zakresie napięć od 110 V do 690 V. W przypadku pakietów sprężarek śrubowych chłodzonych powietrzem wentylatory niezależne o wymuszonym przepływie powietrza typu IC416 zapewniają stały i intensywny przepływ chłodzącego powietrza przez szeroko rozmieszczone żebra obudowy niezależnie od prędkości obrotowej silnika. Dla skrajnie kompaktowych lub trudnych warunków eksploatacyjnych (np. na stacjach sprężarek) firma ENNENG oferuje hermetyczne, chłodzone wodą lub olejem sprężarkowym obudowy typu IC71W, które bezpośrednio odprowadzają ciepło ze stojana do obiegu wymiennika ciepła sprężarki, utrzymując wzrost temperatury uzwojeń na bezpiecznym poziomie poniżej 60 K. Oprócz silników do sprężarek przemysłowych firma ENNENG produkuje również generatory z magnesami trwałymi w jednolitym zakresie mocy od 5 kW do 5 MW (110 V–690 V) oraz pionowe turbiny wiatrowe o mocy od 1 kW do 10 kW (z naciskiem na modele 3 kW, 5 kW i 10 kW).
Zgodne z normami IEC 60034-1 (tryb pracy S1, klasa H), ISO 1217 oraz IEC TS 60034-30-2
Silniki napędowe przemysłowych sprężarek powietrza muszą spełniać rygorystyczne międzynarodowe normy wytrzymałości cieplnej i wydajności zestawu. Każdy silnik PMSM firmy ENNENG przeznaczony do sprężarek powietrza ma znamionowy tryb pracy ciągłej S1 zgodny z normą IEC 60034-1 — oznacza to, że silnik osiąga stabilną równowagę cieplną przy obciążeniu znamionowym 100% (oraz nadmiernym obciążeniem w zakresie współczynnika roboczego 1,15 lub 1,20) w sposób nieograniczony w czasie, bez przekraczania dopuszczalnych wzrostów temperatury dla klasy B lub klasy F, przy jednoczesnym zastosowaniu izolacji klasy H (180 °C) z impregnacją pod próżnią i pod ciśnieniem (VPI), zapewniającej znaczny zapas bezpieczeństwa cieplnego. Ponadto utrzymanie wysokiej sprawności IE5 zgodnie z normą IEC TS 60034-30-2 bezpośrednio poprawia ogólną jednostkową konsumpcję energii (kW/m³/min) zestawu sprężarki śrubowej podczas badań zgodnych z załącznikami C i E normy ISO 1217.
Scenariusze zastosowań przemysłowych oraz przewodnik konserwacji inżynierskiej
1. Sprężarki powietrza śrubowe z olejem i bezolejowe, działające 24/7
W tkaczowniach przemysłowych z użyciem strumieni powietrza oraz w zakładach produkujących butelki szklane sprężarki śrubowe obrotowe pracują w sposób ciągły przy obciążeniu od 95% do 100% nawet podczas fal upałów letnich o temperaturze 40°C. Zainstalowanie na ramie sprężarkowej modelu ENNENG IC71W lub IC416 Air Compressor PMSM eliminuje wyłączenia w południe spowodowane wysoką temperaturą i zapewnia stałe ciśnienie powietrza w całym zakładzie.
2. Praktyczne protokoły doboru, inspekcji i konserwacji
Aby wyeliminować ryzyko nadmiernego nagrzewania się podczas długotrwałej pracy sprężarek PMSM w pełnym obciążeniu, należy zastosować następujące protokoły inżynieryjne i konserwacyjne:
-
Dobrać współczynnik zapasu mocy silnika zgodnie z maksymalnym ciśnieniem tłocznym: Upewnić się, że wartość ciągłego momentu obrotowego sprężarki PMSM obejmuje maksymalne ciśnienie rozładowania/wyłączenia sprężarki (wraz z marginesem zapasu 1,15), dzięki czemu prąd w pełnym obciążeniu nigdy nie przekracza wartości znamionowej podanej na tabliczce znamionowej.
-
Monitorować wbudowane czujniki temperatury stojana typu PT100 lub PTC: Zainstaluj trzy przewodowe detektory temperatury oporowe PT100 lub termistory PTC wbudowane bezpośrednio w końcówkach uzwojenia stojana i podłączone do sterownika PLC sprężarki, aby wyzwalać wcześniejsze ostrzeżenia alarmowe przy temperaturze 130 °C, znacznie przed osiągnięciem granicy izolacji wynoszącej 155 °C/180 °C.
-
Synchronizacja częstotliwości nośnej przemiennika częstotliwości (VFD) i indukcyjności: Ustaw częstotliwość przełączania przemiennika częstotliwości (VFD) sprężarki w optymalnym zakresie 4–8 kHz, zalecanym dla silnika PMSM sprężarki powietrza, w celu zminimalizowania nagrzewania się żelaza stojana i prądów wirowych wirnika w wysokich częstotliwościach.
-
Czyszczenie filtrów ssawnych osłony i kanałów chłodzenia co miesiąc: Co miesiąc sprawdzaj maty filtrów ssawnych szafy sprężarki oraz siatki dmuchawy IC416, aby zapobiec ograniczeniu wymiany ciepła konwekcyjnego przez obudowę silnika spowodowanemu mgłą olejową i pyłem warsztatowym.
Zalety dostosowania ENNENG
Producenci wirnikowych głowic sprężarkowych wymagają nadzwyczaj zwartych, bezpośrednio sprzężonych konstrukcji silników minimalizujących złożoność wyważania wałów i powierzchnię zabudowy. ENNENG dostosowuje swoje silniki PMSM do sprężarek powietrza w jednolitym zakresie napięć 110–690 V — oferując zintegrowane, bezkluczkowe, stożkowe sprzęgła wałowe montowane bezpośrednio na wał wirnika śrubowego, obudowy chłodzone olejem lub powietrzem oraz wstępnie skalibrowane charakterystyki sterowania falownikami.
Skontaktuj się z ENNENG już dziś.
Zasięgnij informacji w Zespół inżynierów napędów sprężarek ENNENG do dobrania termicznie wzmocnionego silnika PMSM do sprężarek powietrza z wirnikiem śrubowym przeznaczonych do pracy ciągłej.
Często zadawane pytania
D: Dlaczego silnik PMSM do sprężarek powietrza firmy ENNENG pracuje znacznie chłodniej niż standardowy silnik indukcyjny przy pełnym obciążeniu przez 24 godziny na dobę?
A:Konwencjonalny silnik indukcyjny asynchroniczny generuje intensywne ciepło oporowe miedzi w swojej klatce wirnika przy pełnym obciążeniu. Silnik synchroniczny z magnesami trwałymi (PMSM) do sprężarek powietrza firmy ENNENG wykorzystuje wysokogatunkowe magnesy trwałe na wirniku, całkowicie eliminując straty miedziowe związane z wzbudzeniem wirnika. W połączeniu z izolacją klasy H z impregnacją pod próżnią (VPI) oraz chłodzeniem typu IC416 lub IC71W zapewnia on niższy wzrost temperatury o 15 K–25 K w trybie ciągłym S1.
Pytanie: Jak firma ENNENG zapobiega demagnetyzacji magnesów trwałych w gorących szafach sprężarek powietrza?
A:Wysokie temperatury oraz harmoniczne prądy falownika mogą spowodować demagnetyzację niskogatunkowych magnesów. Firma ENNENG konstruuje swoje silniki PMSM do sprężarek powietrza z zastosowaniem wirnika z wewnętrznymi magnesami trwałymi (IPM) oraz magnesów NdFeB o wysokiej koercji klasy UH/SH, przystosowanych do temperatur do 180°C–200°C, a także wbudowanych czujników temperatury PT100 chroniących wirnik podczas ciągłej pracy przy pełnym obciążeniu.
Pytanie: Jakie zakresy napięcia i mocy generowane obsługuje firma ENNENG wraz z silnikami do sprężarek powietrza?
A:ENNENG produkuje serię sprężarek powietrza z silnikami PMSM oraz silniki przemysłowe w jednolitym zakresie napięć 110 V–690 V, aby dopasować je do sieci zasilających na całym świecie. Oprócz napędów sprężarek ENNENG wytwarza generatory z magnesami trwałymi w jednolitym zakresie mocy 5 kW–5 MW oraz turbiny wiatrowe o pionowej osi obrotu o mocy od 1 kW do 10 kW (z naciskiem na modele 3 kW, 5 kW i 10 kW).
EN
