วิธีคำนวณระยะเวลาคืนทุนสำหรับโครงการปรับปรุงระบบขับเคลื่อนโดยตรงของหอหล่อเย็นเพื่อประหยัดพลังงาน

ข้อเท็จจริงด้านเศรษฐกิจและการดำเนินงานของระบบขับเคลื่อนหอระบายความร้อน

หอระบายความร้อนเป็นอุปกรณ์กำจัดความร้อนที่จำเป็นอย่างยิ่งในโรงกลั่นน้ำมัน ศูนย์ข้อมูล และสถานีผลิตไฟฟ้า ในโรงงานแปรรูปปิโตรเคมีแห่งหนึ่งซึ่งใช้งานเซลล์ระบายความร้อนแบบดูดอากาศจำนวนสิบสองเซลล์ ปัญหาการรั่วของซีลเกียร์บ๊อกซ์อย่างต่อเนื่องและอัตราการสูญเสียน้ำมันหล่อลื่นสูง ส่งผลให้เกิดเวลาหยุดทำงานในการดำเนินงานอย่างรุนแรงและค่าใช้จ่ายในการบำรุงรักษาเพิ่มสูงขึ้น การเปลี่ยนแปลงโครงสร้างทางกลของระบบไปสู่สถาปัตยกรรมหอระบายความร้อนแบบขับเคลื่อนโดยตรงทำให้สามารถตัดกล่องเกียร์เชิงกลและเพลาขับกลางออกได้ทั้งหมดอย่างสมบูรณ์ การคำนวณระยะเวลาคืนทุนของการปรับปรุงระบบให้เป็นแบบขับเคลื่อนโดยตรงนี้แสดงให้เห็นถึงผลตอบแทนทางการเงินที่สำคัญ ซึ่งเกิดจากทั้งการประหยัดพลังงานและการลดค่าใช้จ่ายในการบำรุงรักษา

ระบบขับเคลื่อนแบบดั้งเดิมของหอหล่อเย็นมีปัญหาเชิงกลอย่างต่อเนื่อง เนื่องจากสภาพแวดล้อมในการทำงานที่ชื้นและอิ่มตัวด้วยไอน้ำ ระบบแบบดั้งเดิมมักใช้มอเตอร์เหนี่ยวนำความเร็วสูง ต่อกับเพลาขับยาว ตลับลูกปืนแบบหมอนรอง และเกียร์มุมฉาก ซึ่งติดตั้งอยู่ภายในเส้นทางการไหลของอากาศที่เปียก แรงเสียดทานเชิงกลและการสูญเสียพลังงานจากการสัมผัสฟันเฟืองทำให้สิ้นเปลืองพลังงานไฟฟ้าจำนวนมาก ก่อนที่ทอร์กจะถ่ายทอดไปยังใบพัดพัดลมได้จริง ต่างออกไปจากนั้น มอเตอร์แบบขับตรงสำหรับหอหล่อเย็นจะติดตั้งโดยตรงใต้พัดลม จึงให้การประหยัดพลังงานทันที

ประสิทธิภาพเชิงกลต่ำโดยธรรมชาติในระบบที่ใช้เกียร์

กล่องเกียร์มุมฉากก่อให้เกิดแรงต้านแบบสูญเสียพลังงานที่วัดค่าได้ผ่านความฝืดของฟันเกียร์ภายใน ความหนืดของน้ำมันหล่อลื่นที่ถูกคน และความฝืดของตลับลูกปืน ตลอดอายุการใช้งาน ฟันเกียร์จะสึกกร่อน ส่งผลให้ประสิทธิภาพในการถ่ายโอนพลังงานเชิงกลลดลงจากค่าเริ่มต้นที่ร้อยละ 92 ลงเหลือร้อยละ 80 หรือต่ำกว่า ระบบขับเคลื่อนโดยตรงสำหรับหอระบายความร้อน (Cooling Tower Direct Drive) ไม่มีชุดส่งกำลังใดๆ ทำให้กิโลวัตต์ทุกหน่วยที่จ่ายจากแผงควบคุมไฟฟ้าสามารถเปลี่ยนเป็นแรงผลักพัดลมเชิงอากาศได้โดยตรง

สภาวะการใช้งานที่รุนแรงและการเสื่อมสภาพของกล่องเกียร์

บริเวณช่องรับลมของพัดลมหอระบายความร้อนทำงานภายใต้ความชื้นสัมพัทธ์คงที่ที่สูงกว่าร้อยละ 95 ควบคู่ไปกับหมอกละอองสารเคมีที่ใช้ในการบำบัดน้ำ ความชื้นจึงซึมผ่านช่องระบายอากาศและซีลแบบลิปของกล่องเกียร์อย่างสม่ำเสมอ ทำให้น้ำมันหล่อลื่นสังเคราะห์เกิดการแยกตัวเป็นอิมัลชัน และก่อให้เกิดความเสียหายรุนแรงต่อตลับลูกปืน ในทางกลับกัน ระบบขับเคลื่อนโดยตรงสำหรับหอระบายความร้อน (Cooling Tower Direct Drive) ที่ออกแบบพิเศษนั้นมีการหุ้มแบบปิดสนิทตามมาตรฐาน IP66 หรือ IP68 ซึ่งสามารถกันไม่ให้ความชื้นแทรกซึมเข้าสู่ขดลวดไฟฟ้าและตลับลูกปืนได้อย่างมีประสิทธิภาพ

การลดเสียงรบกวนในสถานที่ที่ไวต่อเสียง

การสัมผัสกันของฟันเฟืองก่อให้เกิดเสียงหวีดดังความถี่สูง ซึ่งแผ่กระจายข้ามเขตพื้นที่โรงงานและเขตเมืองที่อยู่ติดกัน เครื่องจักรแบบซิงโครนัสขับตรงทำงานที่ความเร็วการหมุนต่ำ โดยไม่มีพลวัตจากการสัมผัสกันของฟันเฟือง จึงผลิตแรงบิดที่เรียบเนียน ทำให้ลดระดับเสียงที่แพร่กระจายทางอากาศลงอย่างมาก การติดตั้งระบบพัดลมแบบไดรเวอร์โดยตรงสำหรับหอหล่อเย็น (Cooling Tower Direct Drive) ช่วยลดระดับความดันเสียงลงโดยเฉลี่ย 8–12 เดซิเบลเอ (dBA) เมื่อเปรียบเทียบกับระบบพัดลมแบบใช้เฟืองที่ใช้งานมานานแล้ว

ความเหนือกว่าทางเทคนิคและความน่าเชื่อถือของระบบไดรเวอร์โดยตรง ENNENG

การปรับปรุงโครงสร้างพื้นฐานระบบหล่อเย็นสำหรับภาคพาณิชย์และอุตสาหกรรมให้ทันสมัย จำเป็นต้องใช้อุปกรณ์ที่สามารถทนต่อสภาพแวดล้อมที่กัดกร่อนได้ ขณะเดียวกันก็ยังคงประหยัดพลังงานอย่างต่อเนื่อง ENNENG นำเสนอระบบไดรเวอร์โดยตรงแบบแม่เหล็กถาวร ที่ออกแบบมาเฉพาะสำหรับงานหอหล่อเย็น ซึ่งมีความเร็วต่ำแต่ให้แรงบิดสูง ด้วยการนำระบบ ENNENG ระบบไดรฟ์โดยตรงของหอระบายความร้อน มาใช้งาน จะช่วยตัดกล่องลดความเร็วแบบเฟืองออกทั้งหมด และเพิ่มประสิทธิภาพของระบบปฏิบัติการสูงสุดถึงร้อยละ 96

แพลตฟอร์มขับตรงของ ENNENG รองรับช่วงแรงดันไฟฟ้าที่หลากหลาย ตั้งแต่ 110 โวลต์ ถึง 690 โวลต์ และทำงานร่วมกับตัวควบคุมความถี่แปรผันอัจฉริยะได้อย่างราบรื่น การกำจัดการเชื่อมต่อเชิงกลและเพลาเชื่อมต่อช่วยลดภาระงานด้านการจัดแนว ในขณะที่แม่เหล็กถาวรชนิดแร่หายากขั้นสูงทำให้เกิดการทำงานแบบซิงโครนัสภายใต้ภาระอากาศพลศาสตร์ที่หนักหนา

การขจัดปัญหาน้ำมันรั่วไหลและการปนเปื้อนสิ่งแวดล้อม

แอ่งหอหล่อเย็นสามารถเก็บน้ำสำหรับกระบวนการที่หมุนเวียนได้หลายพันแกลลอน ซึ่งไหลผ่านเครื่องทำความเย็นและเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนที่ไวต่อการเปลี่ยนแปลง ความล้มเหลวของซีลเกียร์บ็อกซ์มักทำให้น้ำมันหล่อลื่นไฮโดรคาร์บอนรั่วไหลลงสู่น้ำในแอ่ง ส่งผลให้ท่อน้ำควบแน่นด้านปลายน้ำสกปรก และฝ่าฝืนข้อบังคับท้องถิ่นว่าด้วยการปล่อยน้ำทิ้ง การติดตั้งระบบขับตรงสำหรับหอหล่อเย็นจะขจัดน้ำมันหล่อลื่นแบบของเหลวออกจากกระแสลมโดยสิ้นเชิง จึงรักษาระดับเคมีของน้ำให้บริสุทธิ์และรับประกันการปฏิบัติตามข้อกำหนดด้านสิ่งแวดล้อม

การปรับความเร็วพัดลมแบบแปรผันแบบไดนามิก

การใช้พลังงานของพัดลมสอดคล้องกับกฎความสัมพันธ์ (Affinity Laws) ซึ่งพลังงานที่ต้องการเปลี่ยนแปลงตามกำลังสามของความเร็วรอบ การทำงานของมอเตอร์เหนี่ยวนำที่ความเร็วคงที่จะสิ้นเปลืองพลังงานไฟฟ้าอย่างมากเมื่อความต้องการในการระบายความร้อนลดลงในช่วงเวลากลางคืนหรือในสภาพอากาศที่เย็นลง การติดตั้งระบบขับเคลื่อนโดยตรงสำหรับหอหล่อเย็น (Cooling Tower Direct Drive) ร่วมกับอินเวอร์เตอร์ควบคุมแบบเวกเตอร์ (vector drive) ทำให้สามารถปรับความเร็วรอบได้อย่างต่อเนื่องตั้งแต่ความเร็วสูงสุดจนถึงศูนย์ จึงสามารถประหยัดพลังงานได้อย่างมีนัยสำคัญตามการเปลี่ยนแปลงของฤดูกาล

กรอบทางคณิตศาสตร์สำหรับคำนวณระยะเวลาคืนทุนและมาตรฐานอ้างอิงที่เชื่อถือได้

การคำนวณพลังงานต้องสอดคล้องกับมาตรฐานฐานพลังงาน ISO 50001 และแนวทางการตรวจสอบความร้อน STD-201 ของสถาบันเทคโนโลยีการระบายความร้อน (Cooling Technology Institute: CTI) ตัวอย่างเช่น หอหล่อเย็นที่ใช้มอเตอร์พัดลมกำลัง 55 กิโลวัตต์ ซึ่งทำงานปีละ 8,000 ชั่วโมง ภายใต้อัตราค่าไฟฟ้าอุตสาหกรรม 0.10 ดอลลาร์สหรัฐต่อกิโลวัตต์-ชั่วโมง ระบบที่ใช้เกียร์แบบดั้งเดิมจะใช้พลังงานเฉลี่ยประมาณ 53.5 กิโลวัตต์ แต่หากอัปเกรดเป็นระบบ Cooling Tower Direct Drive จะลดการใช้พลังงานเฉลี่ยลงเหลือ 42.8 กิโลวัตต์ ทำให้ประหยัดพลังงานสุทธิ 10.7 กิโลวัตต์

ระยะเวลาคืนทุนแบบง่ายอยู่ที่ประมาณสองปีกว่า ซึ่งสั้นกว่าอัตราขั้นต่ำสำหรับการลงทุนด้านทุนขององค์กรอย่างมาก นอกจากนี้ แนวทางตามมาตรฐาน OSHA 1910 หมวดย่อย O ว่าด้วยอุปกรณ์ถ่ายทอดกำลังเชิงกล ยังเน้นย้ำถึงประโยชน์ด้านความปลอดภัยในการทำงานจากการกำจัดเพลาขับหมุนความเร็วสูงออกจากพื้นที่ภายในเซลล์ที่เปียกและมีพื้นที่จำกัด

ขั้นตอนวิศวกรรมเชิงปฏิบัติสำหรับการดำเนินโครงการปรับปรุง

การตรวจสอบภาระที่แผ่นรองพื้นเชิงกลและการประเมินโครงสร้าง

ทบทวนโครงสร้างเหล็กแบบกริดของเซลล์หอคอยที่มีอยู่ เพื่อยืนยันความแข็งแกร่งเชิงพลศาสตร์และค่าความสามารถรับภาระ โมเตอร์แบบขับตรงที่ให้แรงบิดสูงจะกระจายมวลรวมของระบบขับเคลื่อนไปยังคานรองรับพัดลมบริเวณศูนย์กลางโดยตรง โปรดตรวจสอบให้แน่ใจว่าการโก่งตัวของโครงสร้างยังคงต่ำกว่า 1.0 มิลลิเมตร เพื่อรักษาช่องว่างระหว่างปลายใบพัดกับฝาครอบทรงกระบอกของพัดลม

การจัดแนวสายไฟฟ้าและการติดตั้งตู้ควบคุมขับเคลื่อน

เนื่องจากระบบหอระบายความร้อนแบบไดรฟ์โดยตรงทำงานผ่านการปรับความถี่แปรผัน สายเคเบิลจ่ายไฟให้มอเตอร์จึงต้องใช้สายเคเบิลสำหรับอินเวอร์เตอร์ที่มีฉนวนป้องกันแบบสมมาตร เพื่อป้องกันความเสียหายจากแรงดันร่วม (common-mode voltage) ควรติดตั้งตัวควบคุมไดรฟ์ภายในห้องจ่ายไฟฟ้าที่สะอาดและควบคุมสภาพอากาศอย่างเหมาะสม โดยต้องตรวจสอบให้แน่ใจว่าตัวต้านทานเบรกหรือรีแอคเตอร์สายส่งมีขนาดเหมาะสม

ขั้นตอนการบำรุงรักษาเชิงป้องกันตามปกติ

อุปกรณ์แบบไดรฟ์โดยตรงช่วยลดความซับซ้อนของการให้บริการภาคสนามอย่างมาก ช่างเทคนิคจำเป็นเพียงยืนยันค่าแรงบิดของขั้วต่อไฟฟ้าทุกปี และทำการสแกนอุณหภูมิด้วยกล้องเทอร์มอลอินฟราเรดบนเปลือกส่วนประกอบสเตเตอร์ภายนอก เครื่องปิดผนึกแบริ่งต้องได้รับการตรวจสอบด้วยตาเปล่าในระหว่างการหยุดดำเนินงานตามฤดูกาลตามกำหนดเวลา ซึ่งทำให้บุคลากรโรงงานไม่ต้องดำเนินการเปลี่ยนน้ำมันที่เลอะเทอะ หรือจัดแนวเพลาที่ยุ่งยากอีกต่อไป

เพื่อศึกษารูปแบบการระบายความร้อนแบบไดรฟ์โดยตรงและขนาดโครงสร้างของตัวเครื่อง โปรดสำรวจ แคตตาล็อกผลิตภัณฑ์ ENNENG และทบทวนทางออกผ่าน ENNENG Drive Technology .

ผู้จัดการด้านพลังงานของโรงงานและวิศวกรโครงการสถานที่ตั้งได้รับเชิญให้ให้ข้อมูลเชิงกลไกเฉพาะเกี่ยวกับเซลล์ระบายความร้อน เพื่อรับแบบจำลองการคืนทุนที่ปรับแต่งเฉพาะและแผนผังทางวิศวกรรม

• วอตส์แอป: +86 18562780228
• อีเมล: [email protected]
• โทรศัพท์: +86 532 66000559
• ที่อยู่:  สวนอุตสาหกรรมพลังงานใหม่และวัสดุใหม่ไห่ชวง ถนนกุ่ยติง หมายเลข 1 เขตลี่ฉาง เมืองชิงเต่า มณฑลซานตง ประเทศจีน

F AQ

คำถาม: การขับเคลื่อนโดยตรงสำหรับหอระบายความร้อนจำเป็นต้องมีการดัดแปลงใบพัดพัดลมที่มีอยู่หรือไม่

คำตอบ: ในการติดตั้งแบบเปลี่ยนใหม่ส่วนใหญ่ ฮับพัดลมที่มีอยู่สามารถติดตั้งเข้ากับส่วนยื่นเพลาของมอเตอร์ขับเคลื่อนโดยตรงได้โดยตรง ผ่านอะแดปเตอร์บูชทรงกรวยที่ผลิตขึ้นเป็นพิเศษ มุมเอียงของใบพัดพัดลมและรูปแบบอากาศพลศาสตร์ยังคงไม่เปลี่ยนแปลง การตัดกล่องเกียร์ออกจะทำให้เปลี่ยนเพียงอินเทอร์เฟซการยึดติดเชิงกลเท่านั้น ซึ่งช่วยให้สถานที่ตั้งสามารถนำชุดพัดลมคอมโพสิตที่มีราคาแพงไปใช้ซ้ำได้โดยไม่สูญเสียประสิทธิภาพ

คำถาม: มอเตอร์ขับเคลื่อนโดยตรงจัดการกับปรากฏการณ์พัดลมหมุนตามแรงลม (windmilling) ในเซลล์ระบายความร้อนที่หยุดทำงานได้อย่างไร

ก: การไหลของอากาศตามธรรมชาติผ่านช่องระบายความร้อนที่ไม่ทำงานอาจทำให้ใบพัดพัดลมหมุนกลับแบบไม่มีแรงขับ ส่งผลให้เกิดแรงกระแทกทางไฟฟ้าและเชิงกลอย่างรุนแรงขณะเริ่มเดินเครื่อง ไดรเวอร์ความถี่แปรผันรุ่นใหม่ที่จับคู่กับระบบขับตรงสำหรับหอหล่อเย็น (Cooling Tower Direct Drive) ใช้ระบบเบรกแบบฉีดกระแสตรง (DC-injection braking) แบบใช้งานจริง หรืออัลกอริธึมควบคุมการจับหมุนแบบนุ่มนวล (soft-catch algorithms) ซึ่งจะชะลอการหมุนย้อนกลับอย่างนุ่มนวลก่อนเร่งความเร็วพัดลมขึ้นสู่ความเร็วการทำงานข้างหน้าเป้าหมายอย่างราบรื่น

ข: อายุการใช้งานโดยประมาณของระบบหอหล่อเย็นแบบขับตรงคือเท่าใด

ก: มอเตอร์แม่เหล็กถาวรแบบขับตรงสำหรับงานหนักออกแบบมาเพื่อให้สามารถใช้งานได้นานกว่ายี่สิบปี การตัดองค์ประกอบกลไกที่สึกหรอระหว่างกลางออก เช่น ฟันเฟือง ข้อต่อขับ และเพลาใส่ความเร็วสูง ช่วยกำจัดสาเหตุหลักที่ทำให้หอหล่อเย็นเสียหาย ระบบฉนวนขดลวดคุณภาพสูงพร้อมตัวแยกแบริ่งแบบปิดสนิทช่วยรักษาระดับประสิทธิภาพในการทำงานที่เชื่อถือได้ แม้ในสภาพแวดล้อมที่ร้อนและชื้น