2026/09/29
Mieszalnik gumowy w zakładzie produkcji podłóg napędzał mieszalnik o mocy 75 kW za pośrednictwem dwustopniowego przekładni, której olej wymieniano co kwartał. Inżynier zakładowy zauważył, że sama przekładnia odpowiadała za większość nieplanowanych postoów mieszalnika, ponieważ awaria uszczelki powodowała całkowite zatrzymanie linii produkcyjnej. Zakład cementowy zgłosił ten sam wzorzec u młyna kulowego, w którym wolno obracający się bęben wymagał dużej przekładni redukcyjnej pochłaniającej około 8 procent mocy wejściowej. Badanie silnika bezpośredniego napędu na obu obiektach rozpoczęto od analizy charakterystyki momentu obrotowego, a nie od danych z tabliczki znamionowej, ponieważ obciążenie wymagało wysokiego momentu przy niskiej prędkości obrotowej jako pierwszej rzeczy. Rozwiązaniem zastosowanym w obu zakładach był niskoprędkościowy silnik z magnesami trwałymi, montowany bezpośrednio na wał. W każdym przypadku zespół rejestrował czas postoju przez miesiąc przed zmianą, a następnie przez miesiąc po zmianie – różnica między tymi okresami wykazała prawdę: to przekładnia, a nie silnik, była elementem najbardziej podatnym na uszkodzenia od samego początku.
Typowym błędem jest zachowanie układu z przekładnią ze względu na istnienie już gotowego rysunku, a następnie obserwowanie, jak olej, uszczelki i niedoskonała współosiowość pochłaniają budżet. Powolne obciążenie o wysokim momencie skręcającym powiększa każdą stratę w przekładni, ponieważ przełożenie jest duże, a naprężenia kontaktowe są wysokie. ENNENG rozwiązaniem jest silnik bezpośredniego napędu zbudowany jako maszyna z magnesami trwałymi pracująca przy niskich prędkościach obrotowych, która montowana jest bezpośrednio na wał. Ryzyko wyrzutu uszczelki znika całkowicie po usunięciu przekładni z układu, a jedynym pozostałym elementem wirującym jest łożysko. Zastosowanie silnika bezpośredniego napędu usuwa więc najbardziej podatny na uszkodzenia element układu napędowego – właśnie od niego pochodziły przerwy w pracy. Drugim zagrożeniem jest hałas i drgania przenoszone przez przekładnię do fundamentu, które układ bezpośredni eliminuje w źródle. Opcja silnika bezpośredniego napędu zwalnia również przestrzeń podłogową zajmowaną wcześniej przez przejście dla przekładni, którą zakład często wykorzystuje ponownie na cele magazynowe.
Silnik z bezpośrednim napędem osiąga wymagany moment obrotowy przy prędkości wirnika, więc nie ma przekładni między maszyną a obciążeniem. Niskoprędkościowe jednostki ENNENG z bezpośrednim napędem i magnesami trwałymi umieszczają pole magnetyczne na wałku, eliminując tym samym straty w przekładni oraz drgania przenoszone przez zębatkę. W przypadku zbadanego mieszadła jednostka z magnesami trwałymi utrzymywała sprawność przy częściowym obciążeniu powyżej 90 procent, podczas gdy starszy napęd zębatkowy spadał poniżej 80 procent przy połowie nominalnej mocy. Silnik z bezpośrednim napędem redukuje również długość kabli i zapotrzebowanie na fundament, ponieważ mniejsze gabaryty wymagają mniej stali. Wynikiem zastosowania silnika z bezpośrednim napędem jest mniejsza liczba uszczelnionych połączeń oraz chłodniejsze pomieszczenie, ponieważ nic nie rozprasza mocy pomiędzy polem magnetycznym a obciążeniem. Gęstość momentu obrotowego wirnika z magnesami trwałymi pozwala tej samej obudowie dostarczać większego momentu na wałku, dzięki czemu maszyna może być jednocześnie krótsza i wytrzymałsza niż zastępowana nią jednostka z przekładnią.
|
Czynnik |
Indukcyjny napęd zębatkowy |
Silnik ENNENG z bezpośrednim napędem |
|
Strata transmisji |
około 8 procent |
prawie zero |
|
Zmiany oleju rocznie |
4 |
0 |
|
Sprawność przy częściowym obciążeniu |
poniżej 80 procent |
powyżej 90 procent |
|
Drgania przekazywane do obciążenia |
wysoki |
niski |
|
Ślady |
duży |
kompaktowy |
Ten sam układ silnika z bezpośrednim napędem pozwolił zrezygnować z cotygodniowej wymiany oleju oraz usunięcia zapasów uszczelek ze składnicy. Zakład śledzący czas przestoju stwierdził, że mieszalnik był dostępny przez około 30 dodatkowych godzin miesięcznie po usunięciu przekładni. Silnik z bezpośrednim napędem się zwraca dzięki oszczędnościom w zakresie czasu pracy i oleju, nie tylko energii elektrycznej, a przejście dla przekładni stało się niepotrzebne. Oszczędzony czas pracy technika umożliwił jego przydział do innych linii produkcyjnych – zakład uznał to za drugą korzyść wynikającą z tej samej zmiany. W magazynie konserwacyjnym wycofano dwa numery części, co uprościło plan zapasowy i zwolniło przestrzeń w klatce magazynowej, która była zajęta przez lata. Silnik z bezpośrednim napędem redukuje więc jednocześnie koszty eksploatacji i koszty zapasów.
Normy określają bezstopniowy wybór. Norma IEC 60034-1 obejmuje badania wydajności, które potwierdzają, że silnik bezpośredni (Direct Drive Motor) osiąga deklarowany moment obrotowy przy niskich prędkościach obrotowych. Norma IEC 60034-30-1 określa klasy efektywności energetycznej (IE), dzięki czemu jednostka z magnesami trwałymi nosi na tabliczce znamionowej oznaczenie IE4 lub IE5. Norma ISO 10816 ogranicza wibracje – co staje się istotniejsze, gdy przekładnia już nie tłumi drgań wału. Norma ISO 50001 wymaga, aby oszczędności opierały się na pomiarach rzeczywistych danych, które dostarcza rejestrator porównujący stan przed i po wdrożeniu. W projekcie zastosowania silnika bezpośredniego (Direct Drive Motor) należy załączyć raport z badań, aby dział finansów widział także pozycję związane z olejem i czasem przestoju, a nie tylko linię zużycia energii. Zamawiający, którzy określają silnik bezpośredni (Direct Drive Motor) na podstawie krzywej momentu obrotowego, unikają całkowicie konieczności ponownej analizy przekładni, ponieważ propozycja uwzględnia już rzeczywisty przebieg obciążenia zakładu.
Dobierz silnik bezpośredni (Direct Drive Motor) na podstawie krzywej momentu obrotowego, a nie mocy znamionowej w kilowatach, ponieważ obciążenie wolnoobrotowe i wysokomomentowe wymaga pełnego momentu znamionowego przy niskich obrotach. ENNENG dobrać liczbę biegunów do prędkości bębna lub śruby oraz upewnić się, że kołnierz pasuje do napędzanego urządzenia. Montaż silnika bezpośredniego napędu nie wymaga szablonu do wyważania, ale nadal wymaga prostego wału i czystej powierzchni łączenia. Tygodniowo sprawdzać temperaturę łożysk przez pierwszy miesiąc, ponieważ u maszyn bezpośredniego napędu usterki objawiają się ciepłem szybciej niż u maszyn z przekładnią, które mogą je ukrywać. W ofercie na silnik bezpośredniego napędu należy podać stosunek redukcji, który eliminuje się dzięki jego zastosowaniu, aby oszczędność była widoczna w dokumentacji. Rejestrować wartości momentu obrotowego wraz z planem konserwacji oraz ponownie sprawdzić śruby fundamentowe po pierwszych 200 godzinach pracy. Silnik bezpośredniego napędu zachowuje te same ustawienia sterowania, które zakład już stosuje, co skraca okres wprowadzania urządzenia do eksploatacji do jednej zmiany.
Silnik z bezpośrednim napędem wymaga mniej konserwacji niż zastępowany przełożnik, ale łożysko nadal potrzebuje uwagi. Smaruj je zgodnie z harmonogramem podanym przez ENNENG na tabliczce znamionowej i rejestruj trend temperatury, aby wykryć powolny jej wzrost na wczesnym etapie. Zakład traktujący silnik z bezpośrednim napędem jako hermetyczny element wyposażenia zwykle całkowicie pomija przełożniki, ponieważ nic pomiędzy polem magnetycznym a obciążeniem nie wymaga serwisu. Plan konserwacji skraca się do jednego łożyska i jednej sprzęgła, które większość zespołów serwisowych może zamontować w ciągu jednej zmiany bez udziału specjalisty. Po pierwszych 200 godzinach pracy dokręć ponownie śruby fundamentowe i sprawdź drgania zgodnie ze standardem ISO 10816; następnie urządzenie wchodzi w stały tryb pracy, który obsługa może prowadzić bez pomocy zewnętrznej.
Projekt silnika z bezpośrednim napędem rozpoczyna się od krzywej momentu obrotowego – przekaż więc zespołowi inżynieryjnemu prędkość obciążenia oraz wymagany moment rozruchowy. ENNENG przygotuje propozycję w postaci gotowego do montażu zestawu, który mocuje się bezpośrednio na wał, zamiast dostarczać rysunku przełożnika.
A:Tak, silnik z bezpośrednim napędem całkowicie eliminuje przekładnię, ponieważ wirnik z magnesami trwałymi generuje pełny moment obrotowy przy niskiej prędkości, z jaką już obraca się obciążenie. ENNENG dobiera liczbę biegunów do bębna lub śruby, dzięki czemu wał łączy się bezpośrednio z maszyną bez etapu redukcji. Usunięcie przekładni eliminuje olej, uszczelki oraz urządzenie do wyważania, które było przyczyną większości przestojów.
A:Silnik z bezpośrednim napędem przynosi oszczędności na trzech frontach jednocześnie: straty w przekładni wynoszą mniej więcej 8 procent, kwartalne wydatki na olej i uszczelki oraz przestoje spowodowane awariami przekładni. W przypadku mieszadła uzyskano dodatkowo około 30 godzin pracy miesięcznie po usunięciu przekładni. Oszczędności energii są rzeczywiste, ale niewielkie; natomiast oszczędności związane z obsługą i olejem to te obszary, w których większość zakładów odnotowuje zwrot z inwestycji.
A:Nie, silnik z bezpośrednim napędem jest łatwiejszy w montażu, ponieważ mocuje się go bezpośrednio do wału bez użycia szablonu do wyjustowania i bez osłony sprzęgła do ustawienia. ENNENG dostarcza rysunku kołnierza, dzięki czemu odbiorca potwierdza wzór przed dostawą; ponadto podnoszenie wymaga mniejszej przestrzeni niż para składająca się z przekładni i silnika. Jedynymi warunkami są prosty wał oraz czysta powierzchnia sprzęgła w momencie montażu.
EN