Dlaczego silniki o sprawności IE4 i IE5 są powszechnie stosowane na rynkach modernizacji oszczędzających energię w pompach, wentylatorach i kompresorach

Weź pod uwagę logi centrów sterowania silnikami w dowolnej rafinerii, kopalni lub fabryce opon – trzy maszyny zużywają ponad 60 % rachunku za energię elektryczną: pompy odśrodkowe, wentylatory ssące i sprężarki powietrza. Większość starszych zespołów była nadmiernie wymiarowana dziesiątki lat temu i przez całe swoje życie pracuje w warunkach przesłoniętych zaworów, zwężonych przepustnic lub cykli załączania/wyłączania. Standardowe silniki indukcyjne o sprawności IE2 i IE3 tracą kilowatogodziny w tych pomieszczeniach, ponieważ ciągły prąd indukowany w wirniku generuje znaczne ciepło miedziane, a sprawność i współczynnik mocy gwałtownie spadają przy obciążeniu poniżej połowy nominalnego.

Zastąpienie zużytych napędów indukcyjnych przez Silnika o sprawności IE4/IE5 stało się najpopularniejszym ulepszeniem wdrożonym w firmach Sinopec, Shandong Gold Mine oraz Linglong Tire, ponieważ jednocześnie redukuje straty silnika i marnowanie energii spowodowane przepływem ograniczonym. ENNENG projektuje i buduje wirujące urządzenia z magnesami trwałymi w jednolitym zakresie mocy od 5 kW do 5 MW oraz napięcia od 110 V do 690 V, a także generatory turbin wiatrowych o pionowej osi o mocy od 1 kW do 10 kW (głównie 3 kW, 5 kW i 10 kW). Poprzez wbudowanie wysokiej klasy magnesów trwałych NdFeB (neodymowo-żelazowo-borowych) w wirnik, firma ENNENG Rozwiązanie silnikowe oszczędzające energię eliminuje prąd wzbudzenia wirnika i poślizg, zapewniając synchroniczne dopasowanie do wyjścia napędu o zmiennej częstotliwości (VFD) w całym zakresie obciążenia – od 25 % do 100 % mocy nominalnej.

Dlaczego modernizacje systemów przepływu cieczy i powietrza przynoszą szybszy zwrot inwestycji niż inne ulepszenia

An Silnika o sprawności IE4/IE5 leżenie na półce magazynowej nie przynosi żadnych oszczędności, ale zamocowanie tego rozwiązania na pompie lub sprężarce pracującej 7500 godzin rocznie przekształca każdy procent redukcji strat w narastający przepływ gotówkowy.

Brak strat miedziowych w wirniku oraz dynamiczny rozwój regulacji unijnych/międzynarodowych IEC

Zgodnie z normami IEC 60034-30-1 oraz IEC TS 60034-30-2, klasa IE4 oznacza nadzwyczajną wydajność energetyczną (Super Premium Efficiency), a klasa IE5 – wydajność ultra-nadzwyczajną (Ultra-Premium Efficiency). Rozporządzenie UE w sprawie projektowania ekoproduktów 2019/1781 wymusza stosowanie silników klasy IE4 o mocy od 75 do 200 kW; zakupujący na całym świecie traktują klasy IE4 i IE5 jako podstawowe specyfikacje dla modernizacji. W silniku asynchronicznym prąd musi być ciągle indukowany przez szczelinę powietrzną do prętów wirnika. Silnik synchroniczny z magnetem stałym posiada własny stały strumień magnetyczny na wirniku, co redukuje straty miedziowe wirnika do zera. Takie rozwiązanie zwiększa nominalną sprawność o 2–5% w porównaniu do jednostek indukcyjnych i obniża wzrost temperatury w trakcie pracy o 20 K – pozostając poniżej 60 K przy ciągłej eksploatacji.

Wykorzystanie oszczędności wynikających z prawa sześciennego przy zmniejszonym obciążeniu

Pompy, wentylatory i sprężarki rzadko pracują cały czas przy pełnym przepływie. W przypadku pomp i wentylatorów odśrodkowych prawo podobieństwa oznacza, że zmniejszenie prędkości obrotowej o 20% skraca zapotrzebowanie mocy wałowej niemal o połowę. Problemem standardowych silników indukcyjnych jest gwałtowny spadek ich sprawności i współczynnika mocy, gdy napęd zmiennoprądowy (VFD) obniża ich obciążenie poniżej 50%. ENNENG Silnika o sprawności IE4/IE5 charakteryzuje się płaskim plateau sprawności od 25 % do 120 % obciążenia znamionowego oraz utrzymuje współczynnik mocy w zakresie od 0,95 do 1,0 (w porównaniu do 0,86 w przypadku silników indukcyjnych). Zmniejszenie prądu sieciowego o ponad 10 % powoduje ochłodzenie transformatorów i kabli oraz eliminuje potrzebę stosowania baterii kondensatorów.

Dopasowanie silnika do pomp, wentylatorów i sprężarek na miejscu

Prawdziwy Rozwiązanie silnikowe oszczędzające energię skupia się nie na tabliczce znamionowej silnika, lecz na poprawie sposobu dostarczania momentu obrotowego do wirnika pompy, piasty wentylatora lub śrubowego zespołu sprężarkowego.

Pompy i wentylatory: otwieranie zaworów i rezygnacja z reduktorów wentylatorowych

W pomieszczeniach do pompowania wody i chemicznych stosowanie Silnika o sprawności IE4/IE5 z przemiennikiem częstotliwości pozwala operatorom otwierać zawory ograniczające przepływ na wyjściu i regulować przepływ poprzez zmianę prędkości obrotowej (RPM), utrzymując pompę w pobliżu punktu optymalnej sprawności (BEP) oraz zapobiegając uszkodzeniom uszczelek spowodowanym uderzeniem hydraulicznym. W wieżach chłodniczych i wentylatorach ssących pieców zwiększenie liczby biegunów wirnika z magnesami trwałymi umożliwia pracy ENNENG Motor z napędem o zmiennej częstotliwości w zakresie prędkości obrotowej wentylatora (80–220 RPM) bez konieczności stosowania przekładni lub wału pośredniego, co pozwala bezpośrednio sprzęgać silnik z piastą. Usunięcie reduktora eliminuje wycieki oleju, zużycie sprzęgieł oraz konieczność konserwacji osłon wałów zgodnie z normą OSHA 1910.219, przy jednoczesnym zachowaniu drgań w granicach norm ISO 10816 i ISO 20816 oraz poziomu hałasu poniżej 55 dB.

Sprężarki powietrza: zapobieganie odpowietrzaniu podczas trybu luzu i zmniejszanie powierzchni zabudowy

Skrzewiarki śrubowe o stałej prędkości zużywają od 30% do 35% mocy przy pełnym obciążeniu podczas pracy w trybie luzu między ustalonymi wartościami ciśnienia. Zastosowanie modernizacji sprężarki za pomocą ENNENG Silnika o sprawności IE4/IE5 a dostosowany falownik dopasowuje prędkość silnika dynamicznie do rzeczywistego zapotrzebowania na powietrze, zapewniając łagodne uruchomienia oraz potwierdzone oszczędności energii elektrycznej do 50%— podczas gdy modernizacje maszyn ciężkich w liniach produkcji opon gumowych pozwalają zaoszczędzić 7% do 40% . Ponieważ brak strat w wirniku zwiększa gęstość mocy, ENNENG konstruuje każdy silnik o jeden lub dwa rozmiary ramy mniejszy niż odpowiedni silnik indukcyjny, co ułatwia montaż w ciasnych szafach sprężarek i na zestawach pompowych. Uzwojenia stojana spełniają normy dielektryczne ANSI/NEMA MG 1 część 31 dla modulacji szerokości impulsu (PWM) oraz przepisy uziemienia NFPA 70.

Sześciopunktowa kontrolna lista sprawdzania przed zamówieniem silnika do modernizacji

Wspierany przez inżynierów Narodowego Centrum Inżynierii Magnesów Stałych opartych na rzadkich ziemach oraz dziesiątki patentów, ENNENG dostosowuje każdy Silnika o sprawności IE4/IE5 i Rozwiązanie silnikowe oszczędzające energię w zakresie napięć od 110 V do 690 V (380 V/660 V/1140 V) oraz w wersjach wysokonapięciowych 6 kV/10 kV. Przed zamocowaniem nowego silnika do istniejącego zestawu projektanci powinni zweryfikować trzy parametry polowe:

• Sprawdzenie rzeczywistego przepływu i rejestrów poboru mocy (kW): Zmierz bazowy prąd, położenie zaworów lub przesłon oraz cykle pracy w poszczególnych zmianach zamiast dobierać wymiary na podstawie starej, nadmiernie dużej tabliczki znamionowej.

• Weryfikacja dopasowania ramy i falownika: Potwierdź wymiary montażowe zgodne z normami IEC/NEMA, wysokość wału, ochronę łożysk izolowanych oraz filtrowanie harmonicznych falowników w zakresie docelowej prędkości obrotowej.

• Zachowaj staranną kontrolę chłodzenia i wyważenia: Określ stopień ochrony IP55/IP65 przed myciem pod ciśnieniem lub pyłem, dokonaj precyzyjnego wyjustowania wałów sprzężonych za pomocą lasera oraz usuwaj kurz z płaszczyzn chłodzących podczas przestojów, aby utrzymać wzrost temperatury poniżej 60 K.

Rozmowa z inżynierami firmy ENNENG

Skontaktuj się z Wsparcie techniczne firmy ENNENG współpracuj z rejestratorami pracy pomp, wentylatorów lub sprężarek, aby uzyskać spersonalizowane Silnika o sprawności IE4/IE5 obliczenia modernizacji:

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

Często zadawane pytania

Pytanie: Dlaczego silnik o sprawności IE4/IE5 jest preferowany przy modernizacji pomp, wentylatorów i sprężarek?

A:Pompy, wentylatory i sprężarki pracują tysiące godzin rocznie przy zmiennych obciążeniach, co powoduje spadek sprawności i współczynnika mocy standardowych silników indukcyjnych. Silnik ENNENG o sprawności IE4/IE5 eliminuje straty miedziowe w wirniku, zapewniając stałą sprawność w zakresie obciążenia od 25% do 120%, redukuje prąd pobierany z sieci o ponad 10% oraz umożliwia oszczędności energii elektrycznej sięgające 50% w przypadku sprężarek powietrza o zmiennej prędkości obrotowej.

Pytanie: Co czyni kompleksowe rozwiązanie silnika oszczędzającego energię bardziej skutecznym niż sam wymiany silnika?

A:Kompleksowe rozwiązanie silnika oszczędzającego energię składa się z silnika z magnesami trwałymi klasy IE5 oraz falownika do regulacji prędkości i bezpośredniego sprzęgania, co pozwala operatorom otwierać zawory przepustowe pomp, usuwać przegrody wentylatorów oraz wyeliminować mechaniczne skrzynie biegów. Takie podejście na poziomie systemu umożliwia wykorzystanie redukcji mocy zgodnie z prawem sześciennym zależności przepływu od prędkości obrotowej, przy jednoczesnym obniżeniu temperatury o 20 K (poniżej 60 K) i ograniczeniu poziomu hałasu do mniej niż 55 dB.

P: Jakie moc i napięcia mogą być dostosowane przez ENNENG w ramach projektów modernizacji przemysłowych?

A:ENNENG dostosowuje pakiety silników o sprawności IE4/IE5 oraz generatorów przemysłowych w jednolitym zakresie mocy od 5 kW do 5 MW i zakresie napięć roboczych od 110 V do 690 V (dodatkowo opcje 380 V/660 V/1140 V oraz 6 kV/10 kV), a także generatory turbin wiatrowych o pionowej osi w zakresie od 1 kW do 10 kW, skupiając się na jednostkach o mocy 3 kW, 5 kW i 10 kW. Kompaktowe obudowy pasują bezpośrednio do istniejących montażowych wymiarów IEC i NEMA.