Teplo, ktoré sa predtým vypúšťalo cez komín
Cementáreň spaľovala palivo v peci a približne pätnásť percent tejto energie sa stratilo vo forme horúceho kúreného plynu. Tím navrhol organický Rankinov cyklus na čiastočné získanie tejto energie, avšak turbína sa otáčala pri nízkej a meniacej sa rýchlosti, čo bežné generátory zvládali zle. Preto sa vybral permanentný magnetický generátor (PMG), pretože jeho rozsah otáčok a účinnosť boli vhodné pre tento zdroj. Získaný elektrický výkon teraz čiastočne pokrýva spotrebu elektriny z verejnej siete a projekt sa vrátil rýchlejšie, ako pôvodne odhadli.
Príležitosť využitia odpadového tepla
Mnoho procesov uvoľňuje využiteľné teplo: pece, peci, výfukové plyny z motorov, dokonca aj teplá odpadová voda. Trvalý magnetický generátor (PMG) spárovaný s turbínou alebo expanznou jednotkou premieňa túto tepelnú energiu na elektrinu priamo na mieste jej vzniku. Získavanie tepla na mieste predchádza stratám spojeným s jeho prepravou a uhlíková bilancia sa zlepšuje s každým zachyteným kilowatthodinou. Zdroj je bezplatný; náklady vznikajú len na vybavenie na jeho využitie.
Prečo sa PMG hodí pre turbínu
Rýchlosť expanznej jednotky sa mení v závislosti od dychu zdroja tepla počas procesu. Trvalý magnetický generátor (PMG) udržiava vysokú účinnosť v celom tom rozsahu, na rozdiel od stroja so stálymi pólovými kľukami, ktorého účinnosť klesá mimo návrhového bodu. Jeho bezkeďová konštrukcia je tiež vhodnejšia pre horúci a prachom zaneptaný strojový priestor ako jednotka so škrabacími kruhmi, ktorá vyžaduje neustálu údržbu. Výber vhodného generátora pre daný zdroj rozhodol o návrate investície do projektu, pretože nesprávne spárovaný stroj by práve to teplo, ktoré mal zachytiť, naprázdno spotreboval.
Ako PMG efektívne premieňa nízkopotenciálne teplo
Účinnosť vyplýva z konštrukcie stroja a spôsobu jeho riadenia, nie z jediného triku, a obe tieto vlastnosti musia platiť v celom rozsahu prevádzkových podmienok.
Vysoká účinnosť pri premenných otáčkach
Štandard IEC 60034-30-1 určuje triedy účinnosti, ktoré môže trvalým magnetom poháňaný generátor (PMG) dosiahnuť na hriadeli. Keďže neexistujú straty v rotorovom vinutí, jednotka udržiava účinnosť blízku jej maximálnej hodnote aj pri kolísaní otáčok turbíny. Zdroj, ktorý nikdy nedrží stále rovnaké otáčky, presne využíva túto plochú charakteristiku účinnosti – preto cementáreň vybrala tento typ generátora namiesto konvenčného vinutého dizajnu, ktorý dosahuje maximálnu účinnosť len pri jednej rýchlosti.
Bez kefiek a s nízkou údržbou
Trvalým magnetom poháňaný generátor (PMG) nemá žiadne kľúčové kruhy ani kefky, čím sa vyhýba opotrebovaniu a riziku iskrenia, ktoré tieto komponenty predstavujú. V horúcej a prachovej hale to znamená menej výpadkov kvôli údržbe komutátora a žiadny uhlíkový prach v blízkosti vinutí. Nižšia údržba tiež znamená, že závod na využívanie odpadového tepla môže pracovať viac hodín ročne, čím sa zvyšuje celkové ročné množstvo vyrobeného elektrického energie. Menej výpadkov sa priamo prekladá na vyšší počet obnovených kilowatthodín zaznamenaných na meracom zariadení.
Zvyškové teplo sa zvyšuje a znížuje spolu s výrobou, preto generátor len zriedka pracuje pri plnom výkone. Trvalý magnetický generátor (PMG) udržiava rešpektovateľnú účinnosť aj výrazne pod menovitým výkonom, čo je v skutočnosti rozsah, v ktorom sa zariadenie najčastejšie nachádza. Práve táto výkonnosť pri čiastkovom zaťažení rozhoduje o tom, či sa projekt vráti alebo iba „beží bez účinku“. Zariadenie, ktorého výkon prudko klesne pri polovičnom zaťažení, by zničilo maržu, ktorú ostatné komponenty systému usilovne vytvorili.
Riziko pri výrobe zvyškového tepla
Získavanie tepla znie jednoducho; v praxi však existujú spôsoby, ako nepripravený návrh sklamať, a väčšina z nich súvisí s tým, že slovo „premenlivé“ sa objaví tam, kde plán predpokladal „stálosť“.
Nestabilný zdroj a tepelné namáhanie
Teplotný tok môže kolísať spolu s hlavným procesom, čím sa zaťažuje stroj aj sieťové pripojenie. Trvalý magnetický generátor (PMG), ktorý napája sieť, musí spĺňať normy IEEE 1547 a IEC 61000 týkajúce sa kvality elektrickej energie a schopnosti prežiť poruchy. Vynechanie týchto kontrol hrozí vypnutím sieťového pripojenia a stratou získanej energie v najmenej vhodnom okamihu. Horúce vstupy a turbulentný tok navyše spôsobujú teplotné zaťaženie a vibrácie rámu, preto trvalý magnetický generátor (PMG) špecifikovaný podľa vibrácií podľa normy ISO 10816 a s vhodnou tepelnou triedou zostáva spoľahlivý počas týchto cyklov.
Návrh, výber a údržba
Aj dobrý koncept potrebuje správnu jednotku a správnu starostlivosť, aby dlhodobo fungoval, pretože reťazec na získavanie energie je tak silný, ako jeho najslabší monitorovaný článok.
Ako špecifikovať generátor
Prispôsobte PMG rozsahu otáčok turbíny, očakávanému tepelnému vstupu a cieľovému napätiu. Trvalý magnetický generátor (PMG) by mal byť dimenzovaný tak, aby jeho efektívny rozsah pokrýval normálny tepelný tok, nie iba špičkový deň. Skontrolujte predpis pre pripojenie do siete čo najskôr, pretože dodržiavanie tohto predpisu ovplyvňuje konvertor, nie len stroj. Jednotka dimenzovaná len pre najlepší hodinový výkon bude podhodnotená počas dlhšej, menej ideálnej časti prevádzkového rozsahu.
Monitorovanie a Údržba
Sledujte teplotu vinutia, vibrácie a trend výstupu, aby ste zaznamenali odchýlku ešte pred poruchou. Trvalý magnetický generátor (PMG) na monitorovanej trase odhalí chybu chladenia alebo tendenciu ložiska včas. Pravidelné kontroly konvertora a tepelného okruhu chránia celý systém na získavanie energie. Tieto údaje tiež podporujú energetické vykazovanie projektu, čo je dôležité, keď sa úspory musia obhajovať pred finančnými oddeleniami alebo audítormi.
Trvalý magnetický generátor (PMG) sa tiež dobre spáruje s tepelným úložiskom alebo vyrovnávacou nádržou, pretože vyrovnanie tepelného príkonu stabilizuje turbínu a umožňuje stroju častejšie pracovať v jeho najefektívnejšom režime. Zariadenie na zotavenie tepla, ktoré ovláda zdroj, ovláda aj vlastnú účinnosť. Tento systémový pohľad je tým, čo oddeľuje pilotný projekt, ktorý pôsobí dojmom, od komerčnej elektrárne, ktorá prináša zisk.
Trvalý magnetický generátor (PMG) sa má špecifikovať s ohľadom na najhorší prípad poklesu tepla, nie len na návrhový bod, pretože reálne technologické procesy kolíšu – občas klesajú a občas stúpajú. Jednotka dimenzovaná len pre ideálny prevádzkový režim je v ostatných časoch neefektívna. Zahrnutie bezpečnostného rozpätia na strane nízkych výkonov chráni celkový ročný výsledok viac ako úspora nákladov pri maximálnom výkone a zároveň udržiava stabilitu zotavenia tepla, keď sa hostiteľský proces správa nepredvídateľne.
Často kladené otázky
Na čo sa používa trvalý magnetický generátor?
Premieňa mechanické otáčanie z turbíny alebo expandéra na elektrickú energiu pomocou rotoru s trvalými magnetmi namiesto vinutého rotora. Generátor s trvalými magnetmi (PMG) je vhodný na získavanie odpadového tepla, pretože udržiava vysokú účinnosť pri premenných otáčkach. Bežné kombinácie zahŕňajú organický Rankinov cyklus a expandéry výfukových plynov z motora. Tento stroj sa vyberá v prípadoch, keď rýchlosť zdroja nie je stála – čo platí pre väčšinu priemyselných tepelných prúdov.
Prečo ho spájať s odpadovým teplom?
Odpadové teplo je bezplatná energia, ktorá už opúšťa proces, takže jej získavanie kompenzuje spotrebu elektrickej energie zo siete s minimálnym dodatočným spotrebovaním paliva. Generátor s trvalými magnetmi (PMG) premieňa toto teplo na elektrickú energiu v blízkosti zdroja a tým sa vyhýba stratám pri prenose. Uhlíková a nákladová bilancia sa zlepšuje s každým získaným kilowatthodinou. Projekty sa rýchlejšie vrátia, ak by sa teplo inak strácalo cez komín alebo výfukový otvor.
Vyrába sa s premennou rýchlosťou?
Áno. Pretože neexistuje stratový vinutie rotora, permanentný magnetický generátor (PMG) udržiava vysokú účinnosť aj pri zmenách rýchlosti turbíny spôsobených zmenami teploty zdroja. Táto plochá krivka sa zhoduje so zdrojom, ktorý „dýcha“ v súlade s výrobou. Stroje s pevnými pólovými nábojmi sa odchyľujú od svojho návrhového bodu a stratia rezervu na obnovu energie. Tolerancia rýchlosti je hlavným dôvodom, prečo elektrárne tento typ generátora vyberajú pre tepelné zdroje, ktoré nikdy nemajú stálu otáčkovú rýchlosť.
Ktoré sieťové normy sa uplatňujú?
Normy IEEE 1547 a IEC 61000 pokrývajú pripojenie do siete, kvalitu dodávanej energie a schopnosť prežiť poruchy pre permanentný magnetický generátor (PMG), ktorý napája sieť. Splnenie týchto noriem zabraňuje neplánovaným vypnutiam, ktoré by v najhoršom čase odpojili obnovovanú energiu. Potvrďte si čo najskôr miestnu normu, pretože jej požiadavky ovplyvňujú návrh meniča. Ak tieto kontroly preskočíte, riskujete neúspešné uvedenie do prevádzky a projekt, ktorý sa točí, ale nemôže energiu do siete odovzdať.
Ako sa udržiava?
Sledujte teplotu vinutia, vibrácie a výstupný trend, aby ste zaznamenali posun pred výpadkom. Trvalý magnetický generátor (PMG) na sledovanej trase odhaľuje problémy s chladením alebo ložiskami v ranom štádiu. Bezštetková konštrukcia tiež zníži rutinnú údržbu v porovnaní so strojom so štetkami. Pravidelné kontroly meniča a tepelného okruhu chránia celý vlak. Údaje podporujú aj správy o spotrebe energie, čo udržiava úspory viditeľné pre manažment.
Stojí to za investíciu?
Ak je k dispozícii stály prúd odpadového tepla, obnovenej energie sa dá využiť na kompenzáciu významnej časti odoberanej elektrickej energie zo siete. Trvalý magnetický generátor (PMG) sa osvedčuje počas rokov prevádzky a vysokou účinnosťou aj pri čiastkovom zaťažení. Návratnosť investície závisí od dostupnosti tepla a ceny elektriny. Jednoduchý model z procesných údajov ukáže, či projekt prekonáva návratnostný prah, a väčšina cementárenských a oceľárenských lokalít ho prekonáva s pohodlím.
EN
