Jakie są najbardziej typowe scenariusze zastosowania silników prądu stałego z magnesami trwałymi (PMSM) w nowoczesnej transformacji przemysłu ciężkiego

Przejdź przez hutę stali, podziemną kopalnię złota lub zakład mieszający opony podczas audytu energetycznego – największe żądłoce energii ukrywają się na wierzchu. Odśrodkowe pompy cierniowe pracujące przy przewężonych zaworach wyjściowych, wentylatory wydechowe pieców ograniczane przewężającymi przepustnicami na ssaniu, sprężarki śrubowe przełączające się cyklicznie między trybem obciążenia i odciążenia oraz wolnoobrotowe mieszalniki napędzane przez przeciekające wielostopniowe przekładnie zużywają budżet energetyczny zmiany w mgnieniu oka. Standardowe silniki indukcyjne nie radzą sobie w tych miejscach, ponieważ poślizg wirnika, ciepło wytwarzane w miedzi wirnika przez prądy wirowe oraz gwałtowny spadek sprawności poniżej 50% obciążenia zamieniają godziny pracy częściowej w marnotrawstwo energii elektrycznej.

Inżynierowie zakładowi modernizujący linie ciężkie w przedsiębiorstwach Sinopec, Shandong Gold Mine oraz Linglong Tire eliminują te wąskie gardła, łącząc napędy falownikowe (VFD) z PMSM z magnesami trwałymi .ENNENG projektuje i wytwarza te maszyny wirujące z magnesami trwałymi w jednolitym zakresie mocy od 5 kW do 5 MW oraz w zakresie napięć od 110 V do 690 V, a także generatory turbin wiatrowych o pionowej osi obrotu o mocy od 1 kW do 10 kW (jednostki o mocy 3 kW, 5 kW i 10 kW). Ponieważ wysokiej klasy magnesy NdFeB (neodymowo-żelazowo-borowe) wbudowane w wirnik zapewniają pole magnetyczne bez konieczności pobierania prądu wzbudzenia z sieci, straty miedziowe w wirniku spadają do zera, a napęd synchronizuje się z częstotliwością stojana.

Maszyny robocze o zmiennej momentowej: sprężarki, pompy i wentylatory ssące

Najkrótszy okres zwrotu inwestycji w modernizacjach przemysłu ciężkiego występuje zwykle w przypadku urządzeń przemieszczających ciecze i powietrze, gdzie zapotrzebowanie zmienia się godzinę po godzinie.

1. Sprężarki śrubowe i sieci powietrza przemysłowego

Sprężone powietrze stanowi od 15% do 30% rachunku za media w fabryce, jednak sieci powietrza warsztatowego przez połowę dnia pracują poniżej maksymalnego zapotrzebowania. Tradycyjne silniki indukcyjne napędzające sprężarki z zaworem ślizgowym lub trybem załączania/wyłączania pobierają duży prąd bierny nawet wtedy, gdy zużycie powietrza spada. Połączenie dostosowanego falownika z ENNENG Wysokosprawny silnik PMSM pozwala sprężarkowi dynamicznie śledzić ciśnienie powietrza w zakładzie. Ponieważ brak strat miedziowych w wirniku utrzymuje wzrost temperatury silnika o 20 K niższy niż w jednostkach indukcyjnych – pozostając poniżej 60 K podczas ciągłych zmian – silnik wytrzymuje częste zmiany prędkości bez uszkadzania izolacji stojana. W zweryfikowanych modernizacjach zestawy sprężarek z regulowaną częstotliwością PMSM z magnesami trwałymi zmniejszają zużycie energii elektrycznej nawet o 50%jednocześnie eliminując szczytowe prądy rozruchowe przy bezpośrednim załączeniu.

2. Pompy szlamowe, obiegi chłodzące i wentylatory ssące piecowe

W przypadku pomp odśrodkowych i przemysłowych dmuchaw prawo podobieństwa działa na korzyść operatora: zmniejszenie prędkości wału o 20 % redukuje zapotrzebowanie mocy niemal o połowę, a zapotrzebowanie na przepływ powietrza na poziomie 50 % wymaga jedynie około jednej ósmej mocy przy pełnym obciążeniu. Problem polega na tym, że standardowe silniki indukcyjne szybko tracą sprawność i współczynnik mocy po obniżeniu prędkości przez przemiennik częstotliwości do zakresu obciążenia 30–60 %. Silnik ENNENG Silnik synchroniczny z magnesami trwałymi i PMSM z magnesami trwałymi utrzymuje płaską wydajność klasy IE5 (zgodnie z normami IEC 60034-30-1 i IEC TS 60034-30-2) w zakresie obciążenia od 25% do 120% wartości znamionowej, osiągając o 2–5% wyższą wydajność przy obciążeniu znamionowym oraz jeszcze większą przewagę przy częściowym obciążeniu. Utrzymanie współczynnika mocy w zakresie 0,95–1,0 (w porównaniu do 0,86 w przypadku silników indukcyjnych) zmniejsza prąd sieciowy o ponad 10%, zwalniając moc transformatora i umożliwiając zakładom zrezygnowanie z zaworów regulacyjnych.

Linie o stałym momencie obrotowym i ciężkie linie mechaniczne: mieszalniki i taśmy transportowe

Tam, gdzie systemy fluidowe dążą do oszczędności mocy proporcjonalnych do sześcianu prędkości, ciężkie linie obsługi materiałów i mieszania wymagają surowego momentu obrotowego na wałku przy niskich prędkościach obrotowych oraz odporności mechanicznej.

1. Wewnętrzne mieszalniki gumowe, wytłaczarki i walcownice

Linie do mieszania gumy w przemyśle oponowym opierały się tradycyjnie na silnikach prądu stałego lub wysokoprędkościowych silnikach indukcyjnych przykręcanych do wielostopniowych reduktorów prędkości. Te skrzynie biegów zużywają energię na tarcie oleju, przeciekają smarem i wymagają prac związanych z wyważaniem. Dzięki umieszczeniu większej liczby biegunów magnesów trwałych na wirniku firma ENNENG opracowała niskoprędkościowy, wysokomomentowy Bezpośredni napęd z silnikiem z magnesami trwałymi działający naturalnie z prędkością jednocyfrową w obrotach na minutę i połączony bezpośrednio z wałem mieszalnika lub wytłaczarki bez użycia reduktora. W liniach produkcyjnych opon komercyjnych w firmie Linglong Tire zastąpienie napędów z reduktorami napędem ENNENG PMSM z magnesami trwałymi przyniosło potwierdzone oszczędności energii elektrycznej w wysokości 7% do 40% przy jednoczesnym wyeliminowaniu przestojów spowodowanych awariami reduktorów.

2. Taśmy transportujące rudę w kopalniach, podajniki zawiesin i ciężko obciążane wciągarki

W podziemnych galeriach kopalnianych lub pylnych tunelach do przetwarzania klinkieru cementowego miejsce jest ograniczone, a montaż zamiennego reduktora trwa dni. Ponieważ Silnik synchroniczny z magnesami trwałymi eliminuje nagrzewanie wirnika i działa o 20 K chłodniej; inżynierowie ENNENG projektują silnik o jednym lub dwóch rozmiarach ramy mniejszym niż jednostka asynchroniczna o tej samej mocy znamionowej wyrażonej w kilowatach. Bezpośrednie połączenie usuwa wały pośrednie, sprzęgła oraz problemy związane z ochroną zgodną z normą OSHA 1910.219, jednocześnie ograniczając poziom hałasu poniżej 55 dB oraz wibracje w granicach norm ISO 10816 i ISO 20816. Zamknięta pętla sterowania przemiennikami częstotliwości (VFD) zgodna z wymaganiami ANSI/NEMA MG 1 Część 31 oraz przepisami NFPA 70 zapewnia łagodne, krzywoliniowe (typu S) uruchamianie obciążonych przenośników.

Lista kontrolna wstępnej analizy pola przed określeniem zakresu konwersji

Wspierany przez specjalistów z Narodowego Centrum Inżynierii Magnesów Trwało-Magnetycznych opartych na rzadkich ziemach oraz dziesiątki patentów, ENNENG dostosowuje każdy PMSM z magnesami trwałymi i Silnik synchroniczny z magnesami trwałymi w zakresie napięć niskich (110 V–690 V, 380 V/660 V/1140 V) oraz wysokich (6 kV/10 kV). Przed zatwierdzeniem modernizacji kierownicy techniczni powinni zweryfikować trzy szczegóły:

• Rejestruj cykle pracy w zmianach: Oddziel maszyny o stałym momencie obrotowym (przenośniki, mieszalniki) od obciążeń o zmiennym momencie obrotowym (pompy, wentylatory) i zapisz pobór mocy w kW.

• Dopasuj napęd i przewody: Połącz PMSM z magnesami trwałymi z wymiarowanym napędem VFD, sprawdzić filtrowanie EMC oraz potwierdzić izolację zgodną z normą ANSI/NEMA MG 1, część 31.

• Zablokowanie obsługi w terenie: Określić uszczelnienie IP55/IP65 dla wilgotnych lub pylnych stref, regularnie smarować łożyska izolowane i czyścić żebra chłodzące, aby utrzymać wzrost temperatury poniżej 60 K.

Rozmowa z inżynierami firmy ENNENG

Skontaktuj się z Wsparcie techniczne firmy ENNENG zespołu z logami lub kartami katalogowymi silników, aby uzyskać spersonalizowaną PMSM z magnesami trwałymi propozycję modernizacji:

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

Często zadawane pytania

Pytanie: W których maszynach przemysłowych ciężkich najkrótszy jest okres zwrotu inwestycji po wymianie na silnik synchroniczny z magnesami trwałymi (PMSM)?

A:Urządzenia przemysłowe o wysokim rocznym czasie pracy oraz cyklach obciążenia zmiennego lub o dużym momencie obrotowym zapewniają najkrótszy okres zwrotu kapitału. Śrubowe sprężarki powietrza osiągają do 50% potwierdzonych oszczędności energii elektrycznej dzięki dynamicznemu dopasowaniu prędkości za pomocą napędu VFD, podczas gdy wolnoobrotowe mieszalniki gumy z napędem bezpośrednim oraz taśmy transportowe górnicze oszczędzają od 7% do 40% mocy i eliminują kosztowną konserwację mechanicznych przekładni.

Pytanie: Dlaczego silnik synchroniczny z magnesami trwałymi (PM) przewyższa standardowe silniki indukcyjne w pompach i wentylatorach pracujących przy częściowym obciążeniu?

A:Standardowe silniki indukcyjne tracą wydajność i współczynnik mocy gwałtownie, gdy falowniki zmniejszają prędkość pomp lub wentylatorów poniżej 50% obciążenia. Silnik synchroniczny z magnesami trwałymi firmy ENNENG eliminuje straty miedzi w wirniku, utrzymując stały poziom wydajności IE5 w zakresie obciążenia od 25% do 120% oraz współczynnik mocy od 0,95 do 1,0, co redukuje prąd sieciowy o ponad 10%.

P: Jakie opcje mocy, napięcia i montażu może dostosować firma ENNENG do modernizacji w przemyśle ciężkim?

A:Firma ENNENG dostosowuje silniki z magnesami trwałymi (PMSM) oraz komplety generatorów przemysłowych w jednolitym zakresie mocy od 5 kW do 5 MW i zakresie napięć roboczych od 110 V do 690 V (w tym opcje 380 V/660 V/1140 V oraz 6 kV/10 kV), a także generatory turbin wiatrowych o pionowej osi o mocy od 1 kW do 10 kW, skupiając się na modelach 3 kW, 5 kW i 10 kW. Uniwersalne korpusy wg norm IEC/NEMA oraz kołnierze bezpośredniego napędu pasują do istniejących fundamentów zakładów.