На автомобильных штамповочных заводах, линиях выдувания стеклянной тары и в автоматизированных электронных фабриках винтовые воздушные компрессоры часто работают в режиме 100 % полной нагрузки непрерывно (24 часа в сутки, 7 дней в неделю), обеспечивая бесперебойное пневматическое давление. Внутри компактного звукоизолирующего кожуха компрессора температура окружающего воздуха вокруг приводного двигателя регулярно повышается до 45–55 °C из-за теплового излучения от воздушного блока сжатия и масляного сепаратора. В этих экстремальных тепловых условиях технические службы предприятий, эксплуатирующие традиционные асинхронные двигатели или плохо спроектированные двигатели с постоянными магнитами, зачастую сталкиваются с аварийными отключениями инверторов из-за перегрева, деградацией смазки подшипников, хрупкостью изоляционного лака статора и необратимой демагнитизацией роторных магнитов.
Сжатие воздуха — это принципиально теплонапряжённый термодинамический процесс: сжатие атмосферного воздуха до 0,8 МПа или 1,0 МПа порождает интенсивное тепло сжатия, а принудительная работа приводного двигателя на 100 % нагрузки оставляет нулевое время простоя для теплоотвода. Если двигатель страдает от высоких потерь в медных обмотках ротора, гармонических вихретоковых потерь или недостаточной вентиляции кожуха, накопление тепла быстро приводит температуру обмоток за пределы безопасных значений. Интеграция термически оптимизированного Воздушные компрессоры с ПМДП от ENNENG устраняет резистивный нагрев ротора и использует инженерные решения с высокой коэрцитивной силой для обеспечения прохладной, стабильной работы без аварийных отключений при длительном непрерывном режиме полной нагрузки.
Технические особенности: корневые причины теплового разгона в компрессорных приводах непрерывного действия
Потери в клетке ротора, гармоники переключения ПЧ и рециркуляция тепла в кожухе
Когда традиционный асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором приводит в действие воздушный блок винтового компрессора при непрерывной нагрузке 100 %, индуцированные электрические токи внутри стержней ротора генерируют постоянное резистивное тепло (I²R). Поскольку ротор подвешен внутри воздушного зазора статора, большая часть этого тепла ротора должна передаваться по валу в подшипники или излучаться через воздушный зазор в обмотки статора. Кроме того, в винтовых компрессорах с регулируемой скоростью вращения несинусоидальные гармоники ШИМ-токов от преобразователя частоты вызывают вихревые токи поверхностного эффекта высокой частоты на поверхности ротора. Внутри нагретого шкафа компрессора совокупное тепло статора и ротора заставляет стандартные двигатели превышать пороги тепловой перегрузки во время летних пиковых смен.
Нулевые потери в медном роторе и архитектура магнитов UH/SH для высоких температур
ENNENG Воздушные компрессоры с ПМДП предотвращает аномальный перегрев при круглосуточной работе под полной нагрузкой благодаря трём фундаментальным особенностям электромагнитной и тепловой инженерии:
-
Нулевые потери меди в цепи возбуждения ротора: Поскольку магнитное поле ротора создаётся постоянно действующими редкоземельными магнитами без индуцированного тока, потери меди в роторе на I²R снижаются до нуля — повышение температуры при полной нагрузке уменьшается на 15 К–25 К по сравнению с асинхронными компрессорными двигателями.
-
Неодим-железо-борные магниты с высокой внутренней коэрцитивной силой (классы UH/SH/EH): ENNENG использует постоянные магниты с диффузией тяжёлых редкоземельных элементов по границам зёрен, рассчитанные на эксплуатацию при внутренних рабочих температурах до 180–200 °C без термического размагничивания.
-
Роторная конструкция с дробным числом пазов и V-образной внутренней конфигурацией, обеспечивающая низкий уровень гармоник: Размещение постоянных магнитов глубоко внутри ламинированных роторных сердечников из кремнистой стали (конструкция IPM) защищает магниты от высокочастотных гармоник несущей частоты преобразователей частоты (VFD) и снижает вихретоковые потери в стали.
Ключевые преимущества систем PMSM для воздушных компрессоров ENNENG
Охлаждение принудительным воздухом (стандарт IC416) и жидкостью/маслом (стандарт IC71W) в диапазоне напряжений 110–690 В
Для борьбы с высокими температурами окружающей среды под кожухом при непрерывной работе на полной нагрузке инженеры компании ENNENG разработали серию воздушных компрессоров с двигателями постоянного тока с постоянными магнитами (PMSM), оснащённых специализированными системами охлаждения, унифицированными по диапазону напряжений 110–690 В. Для винтовых компрессоров с воздушным охлаждением применяются независимые принудительные вентиляторы охлаждения класса IC416, обеспечивающие постоянный и интенсивный поток охлаждающего воздуха через рёбра корпуса с большим шагом вне зависимости от частоты вращения двигателя. Для сверхкомпактных установок или компрессорных агрегатов, эксплуатируемых в агрессивных условиях, ENNENG предлагает полностью закрытые корпуса с водяным охлаждением или охлаждением маслом компрессора (класс IC71W), которые непосредственно отводят тепло от статора в контур теплообменника компрессора, обеспечивая повышение температуры обмоток безопасно ниже 60 К. Помимо промышленных двигателей для компрессоров, ENNENG производит генераторы с постоянными магнитами в унифицированном диапазоне мощности от 5 кВт до 5 МВт (110–690 В) и вертикальные ветрогенераторы мощностью от 1 кВт до 10 кВт (с акцентом на модели 3 кВт, 5 кВт и 10 кВт).
Соответствует стандартам IEC 60034-1 (режим S1, класс H), ISO 1217 и IEC TS 60034-30-2
Промышленные двигатели для привода воздушных компрессоров должны соответствовать строгим международным требованиям к теплостойкости и совокупной производительности. Каждый двигатель ENNENG для воздушных компрессоров с постоянными магнитами (PMSM) рассчитан на непрерывную работу в режиме S1 по стандарту IEC 60034-1 — то есть двигатель достигает устойчивого теплового равновесия при 100 % номинальной нагрузке (и перегрузке с коэффициентом эксплуатационной способности 1,15 или 1,20) неограниченно долго, не превышая предельно допустимого повышения температуры классов B или F, при этом применяется изоляция класса H (180 °C) с вакуумно-давлением пропиткой (VPI), обеспечивающая значительный запас по теплостойкости. Кроме того, поддержание высокого КПД уровня IE5 в соответствии со стандартом IEC TS 60034-30-2 напрямую снижает удельное энергопотребление (кВт/м³/мин) компрессорной установки с винтовым ротором при испытаниях по приложениям C и E стандарта ISO 1217.
Сценарии промышленного применения и руководство по техническому обслуживанию
1. Воздушные компрессоры с винтовым ротором маслонаполненные и безмасляные, работающие круглосуточно
На текстильных предприятиях с воздушно-струйными ткацкими станками и заводах по производству стеклянных бутылок винтовые роторные компрессоры работают непрерывно при нагрузке 95–100 % даже во время летних жарких волн с температурой до 40 °C. Установка на компрессорную установку постоянного тока с синхронным двигателем ENNENG IC71W или IC416 позволяет исключить аварийные остановки в послеобеденные часы из-за перегрева и поддерживать стабильное давление сжатого воздуха на предприятии.
2. Практические протоколы подбора, проверки и технического обслуживания
Для предотвращения рисков аномального перегрева при длительной работе воздушных компрессоров с синхронными двигателями постоянного тока на полной нагрузке необходимо применять следующие инженерные и технические протоколы:
-
Подбор коэффициента запаса мощности двигателя по максимальному давлению нагнетания: Убедитесь, что номинальный непрерывный крутящий момент воздушного компрессора с синхронным двигателем постоянного тока обеспечивает работу при максимальном давлении разгрузки/отключения компрессора (с учётом запаса по коэффициенту запаса мощности 1,15), чтобы ток при полной нагрузке никогда не превышал значение тока, указанное на табличке.
-
Контроль встроенных термодатчиков статора PT100 / PTC: Установка тройных проводных термосопротивлений PT100 или термисторов PTC непосредственно в концевые обмотки статора и подключение их к ПЛК компрессора для срабатывания предупредительной сигнализации при температуре 130 °C, что значительно ниже предельных значений изоляции — 155 °C и 180 °C.
-
Синхронизация несущей частоты ЧРП и индуктивности: Установка несущей частоты переключения ЧРП компрессора в оптимальный диапазон 4–8 кГц, рекомендованный для ПМДС воздушного компрессора, с целью минимизации высокочастотного нагрева статорного железа и вихревых токов в роторе.
-
Ежемесячная очистка фильтров воздухозаборника и охлаждающих каналов: Ежемесячный осмотр фильтрующих матов на воздухозаборе шкафа компрессора и сеток вентилятора IC416 для предотвращения попадания масляного тумана и производственной пыли, которые могут ограничивать конвективный теплообмен по поверхности корпуса двигателя.
Преимущество индивидуальной настройки ENNENG
Производителям роторных винтовых компрессоров требуются сверхкомпактные двигатели с прямым приводом, минимизирующие сложность центровки валов и занимаемую площадь кожуха. Компания ENNENG разрабатывает серию постоянных магнитов для воздушных компрессоров (PMSM) по единому диапазону напряжений 110–690 В — с интегрированными бесшпоночными коническими муфтами, устанавливаемыми непосредственно на вал мужского винтового ротора, с корпусами масляного или воздушного охлаждения и предварительно откалиброванными кривыми управления частотными преобразователями (VFD).
Свяжитесь с ENNENG уже сегодня.
См. рекомендации Инженерная группа ENNENG по приводам компрессоров для подбора термически усиленного двигателя PMSM для воздушных компрессоров в вашей линейке винтовых компрессоров непрерывного действия.
-
WhatsApp:+86 18562780228
-
Электронная почта: [email protected]
-
Телефон: +86 532 66000559
Часто задаваемые вопросы
В: Почему двигатель PMSM для воздушных компрессоров ENNENG работает значительно холоднее стандартного асинхронного двигателя при круглосуточной работе под полной нагрузкой?
A:Обычный асинхронный индукционный двигатель выделяет значительное количество тепла за счёт активного сопротивления меди внутри клетки ротора при работе на полной нагрузке. Постоянный ток в двигателе-компрессоре ENNENG PMSM создаётся за счёт высокомощных постоянных магнитов на роторе, что полностью устраняет потери в меди обмотки возбуждения ротора. В сочетании с изоляцией класса H по технологии VPI и системой охлаждения IC416 или IC71W повышение температуры остаётся на 15–25 К ниже при непрерывном режиме работы S1.
В: Как ENNENG предотвращает размагничивание постоянных магнитов внутри горячих шкафов воздушных компрессоров?
A:Высокие температуры и гармонические токи преобразователя могут вызвать размагничивание магнитов низкого качества. Двигатель-компрессор ENNENG PMSM выполнен с ротором внутреннего расположения постоянных магнитов (IPM) и оснащён высокоудерживающими неодим-железо-борными магнитами марок UH/SH, рассчитанными на эксплуатацию при температурах до 180–200 °C; дополнительно в ротор встроены термодатчики PT100, обеспечивающие его защиту при непрерывной работе на полной нагрузке.
В: Какие диапазоны напряжения и мощности генерации поддерживает ENNENG совместно с двигателями воздушных компрессоров?
A:Компания ENNENG производит серию воздушных компрессоров с двигателями постоянного тока и промышленные электродвигатели в едином диапазоне напряжений 110–690 В для совместимости с промышленными электросетями по всему миру. Помимо приводов для компрессоров, ENNENG выпускает генераторы с постоянными магнитами в едином диапазоне мощности от 5 кВт до 5 МВт, а также вертикальные ветрогенераторы мощностью от 1 кВт до 10 кВт (с акцентом на модели мощностью 3 кВт, 5 кВт и 10 кВт).
EN
