ปัญหาความยากลำบากในการเปลี่ยนผ่านสถานที่ตั้งจะเกิดขึ้นอย่างไร เมื่ออุปกรณ์เครื่องอัดอากาศแบบเดิมมาใช้งานร่วมกับมอเตอร์เครื่องอัดอากาศแบบ PMSM

โรงงานผลิตกระจกอุตสาหกรรมที่ใช้สถานีเครื่องอัดอากาศแบบโรตารีสกรูเป็นเวลา ๘,๔๐๐ ชั่วโมงต่อปี มักประสบปัญหาแรงดันผันผวนอย่างรุนแรงและค่าสาธารณูปโภคพุ่งสูงขึ้นเมื่อควบคุมเครื่องอัดอากาศแบบเหนี่ยวนำที่ทำงานด้วยความเร็วคงที่ ทีมงานปรับปรุงโรงงานจึงมักมองหาทางลดภาระด้านไฟฟ้าด้วยการติดตั้งมอเตอร์พีเอ็มเอสเอ็มขั้นสูงแทนเครื่องอัดอากาศรุ่นเก่า การบูรณาการไดรฟ์ประสิทธิภาพสูงเข้ากับเครื่องจักรลมที่ใช้งานมานาน จำเป็นต้องแก้ไขขอบเขตเชิงกลที่ซับซ้อน ปัญหาความเข้ากันได้กับอินเวอร์เตอร์ และอินเทอร์เฟซการควบคุมแบบไดนามิก มากกว่าการเปลี่ยนขนาดโครงมอเตอร์เพียงอย่างเดียว

ชุดคอมเพรสเซอร์รุ่นเก่าที่ทำงานภายใต้การเปลี่ยนโหลดและปล่อยโหลดแบบดั้งเดิมก่อให้เกิดความเครียดจากความร้อนอย่างรุนแรง การสึกหรอของวาล์วเชิงกล และการสูญเสียพลังงานขณะหยุดทำงานอย่างต่อเนื่อง ทั้งนี้ การปรับปรุงระบบแบบไม่ประสานงานกันอาจก่อให้เกิดอันตรายในการปฏิบัติงาน รวมถึงปัญหาน้ำมันเกิดฟอง การขาดน้ำมันหล่อลื่นที่ส่วนปลายอากาศ (air-end starvation) และการเกิดเรโซแนนซ์ทางไฟฟ้าโดยไม่มีการควบคุม ซึ่งนำไปสู่ความเสียหายของชิ้นส่วนก่อนเวลาอันควร ENNENG ออกแบบระบบขับเคลื่อนแม่เหล็กถาวรขั้นสูงที่พัฒนาขึ้นมาเพื่อเอาชนะอุปสรรคในการปรับปรุงระบบดังกล่าว โดยเปลี่ยนเครื่องจักรแบบความเร็วคงที่ที่ล้าสมัยให้กลายเป็นทรัพย์สินการผลิตที่ตอบสนองได้รวดเร็วและมีความน่าเชื่อถือสูง

ข้อจำกัดด้านอินเทอร์เฟซเชิงกลและขอบเขตความเร็วเชิงอากาศพลศาสตร์

การติดตั้งมอเตอร์แบบ PMSM สำหรับเครื่องอัดอากาศจำเป็นต้องประเมินอย่างเข้มงวดเกี่ยวกับข้อต่อเชิงกลที่เชื่อมเพลาของมอเตอร์เข้ากับโรเตอร์สกรูชาย (male screw rotor) คอมเพรสเซอร์รุ่นเก่ามักใช้พื้นที่ติดตั้งมอเตอร์แบบเหนี่ยวนำที่เป็นมาตรฐาน พร้อมชุดพูลเลย์สายพานแบบแข็งหรือข้อต่อแบบฟันยืดหยุ่น (flexible jaw couplings) ซึ่งออกแบบมาสำหรับความเร็วในการหมุนคงที่ การนำมอเตอร์แบบ PMSM สำหรับเครื่องอัดอากาศมาใช้จะเปลี่ยนลักษณะของเส้นโค้งแรงบิดและพฤติกรรมการหมุนทั้งหมดของชุดเครื่องจักร

การจัดแนวเพลาและการควบคุมการสั่นสะเทือนแบบบิด

การต่อตรง (direct-coupling) มอเตอร์แบบ PMSM สำหรับเครื่องอัดอากาศเข้ากับ airend ที่ใช้งานมานานแล้ว จำเป็นต้องตรวจสอบความคลาดเคลื่อนในแนวรัศมีและแนวแกนอย่างเข้มงวด โรเตอร์แม่เหล็กถาวรสร้างแรงดึงดูดแม่เหล็กที่รุนแรง ซึ่งจะออกแรงดึงในแนวรัศมีอย่างมากหากความกลมของฐานรองรับ (baseplate concentricity) เคลื่อนคลาดไปเพียงเศษส่วนของมิลลิเมตรเท่านั้น การจัดแนวไม่ตรงกันจะเร่งให้ตลับลูกปืนสึกหรอก่อนวัยอันควร ทำให้เกิดการสึกหรอของช่องว่างอากาศ (air-gap) แบบไม่สมมาตร และก่อให้เกิดความร้อนสะสมเฉพาะจุดทั้งในฝาครอบปลายมอเตอร์ (motor end shields) และโครงหัวฉีดอากาศเข้า (compressor intake casing)

ยิ่งไปกว่านั้น การปรับความเร็วของเพลาในช่วงการใช้งานที่กว้างอาจก่อให้เกิดจุดเรโซแนนซ์ได้ เมื่อมอเตอร์แบบ PMSM สำหรับเครื่องอัดอากาศทำงานที่ความถี่แปรผัน แรงกระตุ้นเชิงฮาร์โมนิกอาจสอดคล้องกับความถี่ธรรมชาติของแผ่นฐานเครื่องอัดอากาศหรือชุดข้อต่อ วิศวกรโรงงานจำเป็นต้องดำเนินการวิเคราะห์การสั่นแบบบิด (torsional vibration analysis) และตั้งค่าความถี่ข้ามความเร็ววิกฤต (critical speed skip-frequencies) ไว้ภายในไดรฟ์ความถี่แปรผัน (VFD) เพื่อป้องกันฟันเฟืองและแบริ่งของเครื่องอัดอากาศไม่ให้ได้รับความเสียหายจากเรโซแนนซ์เชิงฮาร์โมนิก

การหล่อลื่นแบบแอโรไดนามิกและขีดจำกัดการลดโหลดต่ำสุด

องค์ประกอบแบบสกรูของเครื่องอัดอากาศพึ่งพาการไหลเวียนของสารหล่อลื่นอย่างต่อเนื่อง ซึ่งขับเคลื่อนโดยความต่างของแรงดันภายในหรือปั๊มน้ำมันแบบขับด้วยเพลาเชิงกล มอเตอร์แบบเหนี่ยวนำมาตรฐานรักษาการไหลเวียนของน้ำมันอย่างคงที่โดยการทำงานที่ความเร็วคงที่ การติดตั้งมอเตอร์ที่รองรับ VFD ทำให้สามารถลดความเร็วลงได้อย่างมากในช่วงที่ความต้องการลมอัดลดลง จึงช่วยลดการสูญเสียพลังงาน

อย่างไรก็ตาม การเดินเครื่องมอเตอร์ PMSM สำหรับคอมเพรสเซอร์อากาศที่ความเร็วต่ำกว่าเกณฑ์ขั้นต่ำที่ผู้ผลิตกำหนดไว้ จะก่อให้เกิดจุดอ่อนด้านการปฏิบัติงานอย่างรุนแรง เมื่อความเร็วของมอเตอร์ลดลงต่ำกว่าร้อยละสามสิบของความเร็วที่ระบุ ปริมาณน้ำมันหล่อลื่นที่ฉีดเข้าไปภายในระบบจะลดลง ส่งผลให้อุณหภูมิบริเวณช่องว่างของสกรูสูงขึ้น ฟิล์มน้ำมันเสื่อมคุณภาพ และเกิดการสัมผัสระหว่างพื้นผิวโลหะมากขึ้นอย่างรวดเร็ว ทีมวิศวกรที่ดำเนินการปรับปรุงระบบจำเป็นต้องตั้งค่าข้อจำกัดความเร็วต่ำสุดอย่างเข้มงวดในเฟิร์มแวร์ของตัวควบคุม เพื่อรักษาการไหลเวียนของน้ำมันไฮดรอลิกและรักษาความต่างของแรงดันภายในถังแยกให้อยู่ในระดับที่เหมาะสม

โครงสร้างพื้นฐานด้านไฟฟ้าและการรวมระบบอินเวอร์เตอร์ไดรฟ์

การปรับใช้อุปกรณ์ลมแบบดั้งเดิมให้เข้ากับมอเตอร์แม่เหล็กถาวร (PMSM) รุ่นใหม่ จะเปลี่ยนสถาปัตยกรรมการจ่ายพลังงานจากแบบเชื่อมต่อโดยตรงกับแหล่งจ่าย (direct-on-line) ไปเป็นระบบจ่ายผ่านคอนเวอร์เตอร์ที่ซับซ้อนยิ่งขึ้น แผงควบคุมไฟฟ้าแบบดั้งเดิมที่ออกแบบมาเฉพาะสำหรับใช้กับคอนแทคเตอร์แม่เหล็ก จำเป็นต้องได้รับการปรับปรุงระบบไฟฟ้าอย่างเป็นระบบ

แรงดันไฟฟ้ากลับ (Back-EMF) และความปลอดภัยด้านการแยกวงจรไฟฟ้า

ต่างจากอุปกรณ์เหนี่ยวนำแบบกรงกระรอกแบบพาสซีฟ โมเตอร์แม่เหล็กถาวร (PMSM) มีขั้วแม่เหล็กที่หมุนได้ ซึ่งสร้างแรงดันไฟฟ้าขึ้นทุกครั้งที่เพลาหมุน หากความดันอากาศในถังแยกสมดุลจนเกิดการขยายตัวย้อนกลับของอากาศผ่านสกรูคอมเพรสเซอร์ขณะที่โรงงานหยุดทำงานอย่างฉับพลัน อายร์เอนด์อาจหมุนย้อนกลับและทำให้โมเตอร์หมุนไปด้วย ในสภาวะเช่นนี้ คอมเพรสเซอร์อากาศแบบ PMSM จะทำหน้าที่เป็นเครื่องกำเนิดไฟฟ้า และสร้างแรงดันไฟฟ้าย้อนกลับ (back-electromotive force) ที่มีค่าสูงข้ามขั้วขาของอินเวอร์เตอร์ที่ไม่ได้ต่อวงจร

ปรากฏการณ์ไฟฟ้าแบบรีเจนเนอเรทีฟนี้ก่อให้เกิดอันตรายร้ายแรงต่อบุคลากรด้านการบำรุงรักษาโรงงานและอุปกรณ์สวิตช์เกียร์ไฟฟ้า การออกแบบระบบไฟฟ้าแบบปรับปรุงใหม่จำเป็นต้องรวมวงจรปล่อยประจุเฉพาะ วาล์วควบคุมทิศทางแบบกลไกที่ทำงานเร็ว และระบบล็อกเพลาแบบกลไกที่มีความมั่นคงแน่นอน การแยกมอเตอร์แม่เหล็กถาวร (PMSM) ต้องมีการยืนยันการทำงานของเบรกเชิงกล รวมทั้งปฏิบัติตามขั้นตอนการทดสอบไฟฟ้าเพื่อยืนยันว่าไม่มีพลังงานอยู่จริง ก่อนเปิดฝาครอบเข้าถึงพื้นที่บำรุงรักษา

การลดผลกระทบจากความผิดเพี้ยนฮาร์โมนิกและการสะท้อนสัญญาณในสายเคเบิลของอินเวอร์เตอร์

เครือข่ายการจัดจำหน่ายของโรงงานแบบดั้งเดิมมักมีสายไฟที่วางยาวผ่านช่องเดินสายที่แออัดระหว่างห้องควบคุมไฟฟ้ากับพื้นที่ติดตั้งคอมเพรสเซอร์ การขับเคลื่อนมอเตอร์ PMSM สำหรับเครื่องอัดอากาศด้วยทรานซิสเตอร์ไบโพลาร์เกตฉนวนความเร็วสูงรุ่นใหม่ทำให้เกิดอัตราการเพิ่มขึ้นของแรงดันอย่างรวดเร็ว (อัตรา dV/dt สูง) ซึ่งกระตุ้นปรากฏการณ์การสะท้อนคลื่นในสายส่ง คลื่นแรงดันที่สะท้อนกลับนี้ทำให้แรงดันสูงสุดที่กล่องต่อสายมอเตอร์เพิ่มเป็นสองเท่า ส่งผลให้ฉนวนของขดลวดมาตรฐานเสียหาย และก่อให้เกิดกระแสไฟฟ้าที่ทำลายร่องบนแบริ่ง

การระบุมอเตอร์ที่เข้ากันได้กับอินเวอร์เตอร์ (VFD Compatible Motor) แบบแท้จริง ซึ่งติดตั้งแผ่นกั้นเฟสเสริม ลวดแม่เหล็กเคลือบสองชั้น และแบริ่งปลายไม่ขับเคลื่อนที่มีฉนวนหุ้ม ถือเป็นสิ่งสำคัญยิ่ง ผลิตภัณฑ์มอเตอร์ ENNENG ใช้เทคโนโลยีการเคลือบฉนวนด้วยแรงดันสุญญากาศระดับชั้น H ขั้นสูง ซึ่งได้รับการรับรองสำหรับช่วงแรงดันไฟฟ้าที่เป็นเอกภาพตั้งแต่ 110 V ถึง 690 V และช่วงกำลังขาออกที่เป็นเอกภาพตั้งแต่ 5 kW ถึง 5 MW เพื่อทนต่อสัญญาณพัลส์จากอินเวอร์เตอร์อย่างต่อเนื่อง นอกจากนี้ บริษัท ENNENG ยังผลิตระบบกังหันลมแกนแนวตั้งสำหรับใช้งานในเชิงพาณิชย์ ซึ่งมีกำลังจัดอันดับตั้งแต่ 1 kW ถึง 10 kW โดยเน้นแพลตฟอร์มหลักที่ 3 kW, 5 kW และ 10 kW เพื่อจ่ายพลังงานแบบไม่ต่อกับโครงข่ายไฟฟ้าให้กับสถานีตรวจสอบระยะไกล

มาตรฐานข้อบังคับ การตรวจสอบในสนาม และการบำรุงรักษาเชิงป้องกัน

การปรับปรุงคอมเพรสเซอร์อุตสาหกรรมให้ทันสมัยต้องปฏิบัติตามมาตรฐานวิศวกรรมสากลและข้อบังคับด้านความปลอดภัยในการทำงานอย่างเคร่งครัด ตัวชี้วัดประสิทธิภาพต้องสอดคล้องกับแนวทาง IEC TS 60034-30-2 สำหรับเครื่องจักรความเร็วแปรผันที่ขับด้วยอินเวอร์เตอร์ ในขณะที่ประสิทธิภาพโดยรวมของชุดอุปกรณ์ต้องได้รับการยืนยันตามข้อกำหนดการทดสอบยอมรับคอมเพรสเซอร์แบบแรงเหวี่ยงตามมาตรฐาน ISO 1217 การอัปเกรดทรัพย์สินนิวเมติกส์รุ่นเก่าให้เป็นโซลูชันมอเตอร์ประหยัดพลังงานสนับสนุนเป้าหมายการลดคาร์บอนขององค์กรภายใต้กรอบการจัดการพลังงาน ISO 50001

การติดตั้งระบบไฟฟ้าในสถานที่ทำงานต้องสอดคล้องกับข้อกำหนดของรหัสมาตรฐานไฟฟ้าแห่งชาติ NFPA 70 ว่าด้วยขนาดของตัวนำวงจรย่อย การเข้าถึงสวิตช์ตัดกำลังมอเตอร์ได้อย่างสะดวก และการต่อสายดินอุปกรณ์อย่างเหมาะสม ขั้นตอนความปลอดภัยในการบำรุงรักษาต้องปฏิบัติตามข้อบังคับด้านความปลอดภัยทางไฟฟ้า OSHA 1910 หมวดย่อย S อย่างเคร่งครัด โดยบังคับใช้มาตรการล็อกเอาต์/แท็กเอาต์ที่เข้มงวด ซึ่งต้องพิจารณาผลกระทบจากแรงเคลื่อนไฟฟ้ากลับแบบหมุน (rotational back-EMF) ด้วย ช่างเทคนิคควรตรวจสอบให้แน่ใจว่าการเชื่อมต่อเชิงกลเป็นไปตามมาตรฐานสมดุล ANSI/AGMA ก่อนเริ่มเดินเครื่องขั้นสุดท้าย

โปรแกรมการบำรุงรักษาตามปกติจำเป็นต้องวิเคราะห์สเปกตรัมการสั่นสะเทือนเป็นระยะๆ ตามแนวทางความรุนแรงของการสั่นสะเทือน ISO 10816 เพื่อตรวจจับปัญหาการเรียงตัวของชิ้นส่วนไม่ตรงแนว การคลายตัวของฐานรองรับ หรือความเสียหายของแบริ่ง ก่อนที่จะเกิดความล้มเหลวอย่างรุนแรง เจ้าหน้าที่เทคนิคต้องตรวจสอบความต้านทานฉนวนของสแตเตอร์ทุกปี โดยใช้มีโกฮ์มมิเตอร์ตามคำแนะนำของ IEEE 43 การทำความสะอาดฝาครอบไส้กรองอากาศเข้า ไส้กรองอากาศของอินเวอร์เตอร์ และครีบระบายความร้อนของมอเตอร์อย่างสม่ำเสมอ จะช่วยป้องกันไม่ให้อนุภาคในอากาศสะสม และรับประกันการถ่ายเทความร้อนด้วยการพาความร้อนอย่างสม่ำเสมอตลอดอายุการใช้งานหลายสิบปี

การปรึกษาด้านวิศวกรรมและการสอบถามเกี่ยวกับการปรับปรุงโรงงาน

การเปลี่ยนแปลงคอมเพรสเซอร์อากาศอุตสาหกรรมแบบเดิมให้เป็นคอมเพรสเซอร์อากาศที่ใช้มอเตอร์ PMSM จะช่วยลดการใช้พลังงานไฟฟ้าอย่างมีนัยสำคัญ ขจัดการเดินเครื่องโดยไม่ทำงาน (idle running) ที่ไม่มีประสิทธิภาพ และเพิ่มความเสถียรของแรงดันในกระบวนการ การร่วมมือกับผู้เชี่ยวชาญที่มีประสบการณ์ มอเตอร์ประสิทธิภาพสูง รับประกันการปรับแต่งอินเทอร์เฟซเชิงกลอย่างแม่นยำ การประสานงานด้านการป้องกันทางไฟฟ้าที่ผ่านการตรวจสอบแล้ว และวิศวกรรมระบบขับเคลื่อนที่ออกแบบเฉพาะ ผู้เชี่ยวชาญด้านเทคนิคให้บริการบันทึกข้อมูลอากาศอัดอย่างครอบคลุม การประเมินด้านเสียง และการสนับสนุนวิศวกรรมการปรับปรุงแบบครบวงจร ติดต่อสอบถามได้ทันทีเพื่อประเมินสินทรัพย์เครื่องอัดอากาศในโรงงานและรับคำแนะนำในการเปลี่ยนแปลงที่ออกแบบมาเฉพาะ

• วอตส์แอป: +86 18562780228
• อีเมล:  [email protected]
• โทรศัพท์: +86 532 66000559

F AQ

คำถาม: แรงเคลื่อนไฟฟ้ากลับ (back-EMF) ในมอเตอร์ PMSM ของเครื่องอัดอากาศก่อให้เกิดอันตรายต่อความปลอดภัยระหว่างการบำรุงรักษาได้อย่างไร

คำตอบ: เนื่องจากมอเตอร์ PMSM ของเครื่องอัดอากาศมีแม่เหล็กถาวรที่มีความแข็งแรงสูง การหมุนเพลาของเครื่องอัดอากาศด้วยแรงกลใด ๆ จะทำให้มอเตอร์ทำหน้าที่เป็นเครื่องกำเนิดไฟฟ้าโดยใช้งานจริง หากอากาศอัดที่ค้างอยู่ภายในถังแยกขยายตัวย้อนกลับผ่านองค์ประกอบสกรูระหว่างการหยุดทำงาน จะเกิดแรงดันไฟฟ้าอันตรายขึ้นที่ขั้วต่ออินเวอร์เตอร์ที่ถูกตัดการเชื่อมต่อ ช่างเทคนิคจึงจำเป็นต้องล็อกเพลาด้วยอุปกรณ์ยึดแน่นทางกลอย่างเคร่งครัด และตรวจสอบให้แน่ใจว่าไม่มีพลังงานไฟฟ้าเหลืออยู่เลยตามขั้นตอน OSHA ว่าด้วยการล็อกและติดป้ายแจ้ง (lockout/tagout) ก่อนเริ่มดำเนินการบำรุงรักษา

คำถาม: ปัญหาการหล่อลื่นใดเกิดขึ้นเมื่อใช้งานมอเตอร์แบบ PMSM สำหรับเครื่องอัดอากาศที่ความเร็วต่ำกว่าความเร็วพื้นฐาน?

A:เครื่องอัดอากาศแบบโรตารีสกรูอาศัยความต่างของแรงดันไฮดรอลิกภายในและอัตราความเร็วเชิงกลในการหมุนเวียนน้ำมันหล่อลื่นผ่านช่องว่างของสกรูและตลับลูกปืน การใช้งานมอเตอร์แบบ PMSM สำหรับเครื่องอัดอากาศที่ความเร็วต่ำกว่าความเร็วต่ำสุดที่ได้รับอนุมัติจะทำให้อัตราการจ่ายน้ำมันลดลง ส่งผลให้อุณหภูมิที่ปล่อยออกสูงเกินไปและเกิดการสึกหรอของชิ้นส่วนเชิงกลก่อนกำหนด วิศวกรผู้ดำเนินการติดตั้งจำเป็นต้องตั้งค่าขีดจำกัดความถี่ต่ำสุดไว้ในอุปกรณ์ควบคุมความเร็วแบบแปรผัน (VFD) เพื่อรักษาการไหลเวียนของสารหล่อลื่นให้เหมาะสม

คำถาม: เหตุใดจึงจำเป็นต้องติดตั้งพัดลมระบายความร้อนแยกต่างหากเมื่อเปลี่ยนแปลงมอเตอร์แบบ PMSM สำหรับเครื่องอัดอากาศ?

A:พัดลมแบบติดตั้งบนเพลาแบบมาตรฐานจะสูญเสียปริมาตรการไหลของอากาศอย่างมากเมื่อมอเตอร์แบบ PMSM สำหรับเครื่องอัดอากาศลดความเร็วลงเพื่อตอบสนองความต้องการอากาศต่ำ การทำงานที่ความเร็วต่ำในขณะที่ยังผลิตแรงบิดเต็มที่จะทำให้ความร้อนสะสมอย่างรวดเร็วภายในขดลวดสเตเตอร์ และอาจก่อให้เกิดความเสี่ยงต่อการสูญเสียแม่เหล็กของแม่เหล็กถาวร ด้วยการติดตั้งพัดลมไฟฟ้าเสริมแบบ IC416 ที่มีแหล่งจ่ายไฟแยกต่างหาก จะสามารถจัดให้มีการไหลเวียนของอากาศแบบคอนเวคทีฟอย่างสม่ำเสมอผ่านครีบระบายความร้อนของมอเตอร์ ไม่ว่าความเร็วในการหมุนของเพลาจะเป็นเท่าใด