เหตุใดองค์กรจึงจำเป็นต้องวิเคราะห์พารามิเตอร์ที่ใช้งานจริงก่อนเริ่มโครงการปรับปรุงมอเตอร์แบบอินดักชันให้เป็นมอเตอร์แบบ PMSM

ประสบการณ์จริงจากภาคสนาม

หน่วยงานให้บริการน้ำระดับภูมิภาคแห่งหนึ่งในภาคตะวันออกของจีน ดำเนินโครงการเปลี่ยนแปลงมอเตอร์แบบเหนี่ยวนำเป็นมอเตอร์แบบ PMSM ที่สถานีสูบเพิ่มแรงดันทั้งหมดเก้าแห่ง ภายในระยะเวลาการนำเข้าใช้งานทั้งสิ้นสิบสี่เดือน แต่ละสถานียังคงใช้มอเตอร์ กล่องเกียร์ และท่อส่งน้ำเดิมอยู่ ดังนั้นขอบเขตของโครงการเปลี่ยนแปลงมอเตอร์แบบเหนี่ยวนำเป็น PMSM จึงครอบคลุมเฉพาะตัวมอเตอร์และอินเทอร์เฟซควบคุมความเร็ว (drive interface) เท่านั้น ผลการวัดจริงแสดงว่า กำลังไฟฟ้ารวมของสถานีลดลงร้อยละสิบเจ็ด ที่ค่าการไหล (flow setpoint) เดิม ภายในฤดูกาลปฏิบัติการแรก ทีมบำรุงรักษาแจ้งว่าจำนวนการแจ้งเตือนอุณหภูมิแบริ่งสูงลดลง เนื่องจากหน่วยมอเตอร์แบบแม่เหล็กถาวรใหม่ไม่มีขั้นตอนการขับเคลื่อนแบบเหนี่ยวนำที่หมุนด้วยความเร็วสูง ซึ่งเคยเป็นสาเหตุหลักของการเกิดความร้อนส่วนใหญ่ โรงงานทอผ้าแห่งหนึ่งก็พบแนวโน้มที่คล้ายกันหลังดำเนินการเปลี่ยนแปลงมอเตอร์แบบเหนี่ยวนำเป็น PMSM สำหรับพัดลมหมุนเวียนสารย้อมในถังย้อม (dye-beck circulation fans) โดยมอเตอร์เดิมเคยทำงานส่วนใหญ่ที่โหลดต่ำกว่าร้อยละห้าสิบมาโดยตลอด ทั้งสองสถานที่ได้รับประโยชน์จากการที่โรเตอร์แบบแม่เหล็กถาวรรักษาระดับประสิทธิภาพไว้ได้แม้ขณะทำงานที่โหลดบางส่วน มากกว่าจะได้รับประโยชน์จากค่าประสิทธิภาพตามแผ่นป้ายชื่อ (nameplate rating) ที่สูงขึ้น ผลลัพธ์จากการเปลี่ยนแปลงมอเตอร์แบบเหนี่ยวนำเป็น PMSM ปรากฏชัดเจนในใบแจ้งค่าไฟฟ้ารายเดือนภายในสองรอบการเรียกเก็บเงิน ทั้งสองสถานที่ยังคงใช้ระบบควบคุมเดิมไว้ทั้งหมด และเปลี่ยนเฉพาะองค์ประกอบที่หมุน (rotating element) เท่านั้น ซึ่งช่วยจำกัดความเสี่ยงต่อสมดุลทางไฟฟ้าของโรงงาน

การวิเคราะห์ความเสี่ยง

การอัปเกรดส่วนใหญ่ที่ล้มเหลวมีสาเหตุหลักร่วมกันเพียงหนึ่งประการ นั่นคือ ทีมงานคัดลอกชื่อรุ่นมอเตอร์แบบทั่วไปแทนที่จะวัดรอบการทำงานจริง การวางแผนเปลี่ยนระบบจากมอเตอร์แบบอินดักชันเป็นมอเตอร์แบบ PMSM ที่สร้างขึ้นจากจุดโหลดที่คาดคะเนไว้ จะสิ้นเปลืองงบประมาณโดยไม่จำเป็น และอาจทำให้เครื่องจักรที่ขับเคลื่อนอยู่หยุดทำงานได้ ENNENG ปิดช่องว่างนี้โดยการจับคู่ค่าแรงบิด ความเร็ว และลักษณะการกระจายความร้อนก่อนที่จะมีการเคลื่อนย้ายฮาร์ดแวร์ใดๆ ความเสี่ยงจะต่ำเมื่อเงื่อนไขการใช้งานถูกบันทึกไว้อย่างครบถ้วน แต่จะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วหากไม่มีการบันทึกดังกล่าว โครงการเปลี่ยนระบบจากมอเตอร์แบบอินดักชันเป็นมอเตอร์แบบพีเอ็มเอสเอ็ม (Retrofit Induction to PMSM) ที่ข้ามขั้นตอนการวัดมักพบว่ามอเตอร์ตัวใหม่ไม่สามารถให้แรงบิดเริ่มต้นตามที่กำหนดได้ ซึ่งค่าใช้จ่ายในการปรับปรุงใหม่สูงกว่าผลประหยัดที่คาดไว้ ความเสี่ยงที่มองไม่เห็นอีกประการหนึ่งคือความไม่สอดคล้องกันทางกลไก เช่น ความสูงของเพลา รูปแบบฟลานจ์ และวิธีการระบายความร้อน ซึ่งอาจแตกต่างกันระหว่างกรอบมอเตอร์แบบอินดักชันรุ่นเก่ากับหน่วยแม่เหล็กถาวรสมัยใหม่ ENNENG จัดเตรียมบริการตรวจสอบความเหมาะสมก่อนสั่งซื้อ เพื่อให้การเปลี่ยนระบบจากมอเตอร์แบบอินดักชันเป็นมอเตอร์แบบพีเอ็มเอสเอ็ม (Retrofit Induction to PMSM) สำเร็จได้ตั้งแต่ครั้งแรก นอกจากนี้ ทีมจัดซื้อยังประเมินเวลาที่จำเป็นสำหรับการตั้งค่าและทดสอบไดรฟ์ใหม่ต่ำเกินไป ซึ่งส่งผลให้การปรับปรุงระบบล่าช้าเกินช่วงเวลาการบำรุงรักษาที่วางแผนไว้

การวิเคราะห์เชิงเทคนิคอย่างมืออาชีพ

การปรับปรุงระบบใหม่ด้วยมอเตอร์แบบ PMSM แทนมอเตอร์แบบอินดักชัน จะใช้มอเตอร์ซิงโครนัสแบบแม่เหล็กถาวร ซึ่งรักษาระดับประสิทธิภาพตามค่าที่ระบุไว้ได้ในช่วงโหลดที่กว้างมาก ในกรณีหนึ่งที่มีการบันทึกไว้ที่โรงงานแปรรูปอาหาร ประสิทธิภาพขณะทำงานที่โหลดส่วนหนึ่งยังคงอยู่เหนือร้อยละ 92 ขณะที่มอเตอร์อินดักชันรุ่นเก่าที่มีมาตรฐาน IE2 ลดลงต่ำกว่าร้อยละ 80 ที่โหลดร้อยละ 40 ENNENG ให้บริการ มอเตอร์รุ่น TYB แบบ PMSM ให้กำลังตั้งแต่ 0.55 กิโลวัตต์ ถึง 2500 กิโลวัตต์ มีเกรดป้องกัน IP55 ฉนวนระดับ Class F และมีประสิทธิภาพตามมาตรฐาน IE4 หรือ IE5

การปรับปรุงมอเตอร์แบบอินดักชันให้เป็นมอเตอร์แบบ PMSM ยังช่วยตัดขั้นตอนเกียร์ออกในแอปพลิเคชันพัดลมและปั๊มหลายประเภท ซึ่งลดการสูญเสียพลังงานผ่านระบบส่งกำลัง มอเตอร์แม่เหล็กถาวรแบบขับตรงความเร็วต่ำของ ENNENG ให้ทอร์กที่เพลาโดยไม่ต้องใช้กล่องเกียร์ จึงส่งผลให้มีซีลหมุนน้อยลงและใช้พื้นที่ติดตั้งน้อยลง การปรับปรุงจากมอเตอร์แบบอินดักชันเป็น PMSM มีประสิทธิภาพโดดเด่นเป็นพิเศษในกรณีที่โหลดทำงานต่ำกว่าครึ่งหนึ่งของค่ากำหนดเป็นเวลานาน เนื่องจากโรเตอร์แม่เหล็กถาวรรักษาระดับประสิทธิภาพไว้ได้สูง ในขณะที่มอเตอร์แบบอินดักชันมีประสิทธิภาพลดลงเมื่อทำงานที่โหลดต่ำ สถานที่ที่ดำเนินการปรับปรุงเป็น PMSM มักจะได้รับผลประโยชน์มากที่สุดในช่วงเวลาที่ความต้องการต่ำ (off-peak) ซึ่งเครื่องจักรที่ขับเคลื่อนจะอยู่ที่จุดประสิทธิภาพต่ำหากไม่มีการปรับปรุงนี้ นอกจากนี้ การระบายความร้อนยังดีขึ้นอีกด้วย เนื่องจากไม่มีการสูญเสียจากสไลป์ (slip loss) หน่วยแม่เหล็กถาวรจึงทำงานที่อุณหภูมิต่ำกว่า ส่งผลให้อายุการใช้งานของขดลวดยาวนานขึ้น และลดภาระต่อระบบระบายอากาศภายในพื้นที่ อีกข้อได้เปรียบหนึ่งคือความหนาแน่นของทอร์ก (torque density) ซึ่งโรเตอร์แม่เหล็กถาวรสามารถสร้างทอร์กตามที่ต้องการได้ที่ความเร็วต่ำกว่า จึงทำให้มอเตอร์แบบขับตรงสามารถเชื่อมต่อกับพัดลมความเร็วต่ำได้โดยตรงโดยไม่จำเป็นต้องใช้กล่องเกียร์

การอ้างอิงที่น่าเชื่อถือ

จุดอ้างอิงระดับนานาชาติสนับสนุนแนวทางที่เน้นการวัดเป็นหลัก ข้อกำหนด IEC 60034-30-1 ระบุระดับประสิทธิภาพเชิงพลังงาน (IE) ที่โครงการเปลี่ยนแปลงมอเตอร์แบบอินดักชันเป็นมอเตอร์แบบ PMSM ควรบรรลุ ส่วนข้อกำหนด IEC 60034-1 วางหลักเกณฑ์ทั่วไปสำหรับสมรรถนะและการทดสอบ ข้อกำหนด ISO 50001 กำหนดให้สถานประกอบการตัดสินใจปรับปรุงการใช้พลังงานโดยอิงข้อมูลจากการวัดจริง ซึ่งสอดคล้องกับระเบียบวินัยที่การศึกษาโครงการเปลี่ยนแปลงมอเตอร์แบบอินดักชันเป็นมอเตอร์แบบ PMSM ต้องปฏิบัติตาม ข้อกำหนด OSHA 29 CFR 1910.307 ครอบคลุมการติดตั้งระบบไฟฟ้าและมาตรการป้องกันความเสี่ยงจากกระแสไฟฟ้าขณะเปลี่ยนมอเตอร์ ดังนั้นขอบเขตของโครงการเปลี่ยนแปลงมอเตอร์แบบอินดักชันเป็นมอเตอร์แบบ PMSM จึงต้องรวมแผนการแยกวงจรอย่างปลอดภัยด้วย ข้อกำหนด ISO 10816 กำหนดค่าจำกัดการสั่นสะเทือนเพื่อคุ้มครองข้อต่อใหม่และเครื่องจักรที่ขับเคลื่อนในระหว่างการเดินเครื่องโครงการเปลี่ยนแปลงมอเตอร์แบบอินดักชันเป็นมอเตอร์แบบ PMSM มาตรฐานเหล่านี้เปลี่ยนแนวคิดการอัปเกรดที่คลุมเครือให้กลายเป็นขั้นตอนที่มีเอกสารรองรับและตรวจสอบได้ ทั้งในการตรวจสอบภายในและในการพิจารณาสิทธิประโยชน์จากหน่วยงานสาธารณูปโภคด้านพลังงาน นอกจากนี้ ข้อบังคับด้านไฟฟ้าท้องถิ่นก็มีความสำคัญเช่นกัน และโรงงานหลายแห่งเลือกดำเนินการประเมินความเสี่ยงจากอาร์กฟลาช (arc-flash review) อย่างเป็นทางการควบคู่ไปกับการอัปเกรดมอเตอร์ ก่อนจะจ่ายไฟให้แผงควบคุมใหม่

มูลค่าเชิงปฏิบัติ

เริ่มการศึกษาการปรับเปลี่ยนระบบขับเคลื่อนแบบ PMSM โดยบันทึกค่ากำลังไฟฟ้าเป็นเวลาหนึ่งสัปดาห์ที่เครื่องจักรที่ถูกขับเคลื่อน พร้อมบันทึกกระแสไฟฟ้าขณะสตาร์ต แรงบิดคงที่ และรูปแบบภาระการใช้งานรายวัน แล้วจับคู่กับ กรอบ ENNENG ถึงค่าสูงสุดที่วัดได้ ไม่ใช่ค่าสูงสุดที่ระบุบนป้ายชื่อ และต้องคงระยะห่างด้านความร้อนไว้ที่ร้อยละสิบ ระหว่างการเดินเครื่องครั้งแรก ให้ตรวจสอบการสั่นสะเทือนตามมาตรฐาน ISO 10816 และตรวจสอบพารามิเตอร์ของมอเตอร์ขับเคลื่อนใหม่อีกครั้งหลังจากทำงานครบสองร้อยชั่วโมง โครงการปรับปรุงมอเตอร์แบบเหนี่ยวนำเป็นมอเตอร์แบบ PMSM ควรรวมการตรวจสอบตลับลูกปืนและทางระบายความร้อนทุกหกเดือน เนื่องจากการประหยัดพลังงานจะเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่องก็ต่อเมื่ออุปกรณ์ยังคงอยู่ในสภาพดี ให้เก็บข้อมูลภาระงานดั้งเดิมไว้ในแฟ้มเพื่อใช้เป็นหลักฐานสนับสนุนการดำเนินการปรับปรุงมอเตอร์แบบเหนี่ยวนำเป็นมอเตอร์แบบ PMSM ในขั้นตอนต่อไป และทบทวนค่าที่วัดได้จากมิเตอร์พลังงานทุกสามเดือน เพื่อไม่ให้ผลการประหยัดที่บันทึกไว้ลดลงจากแนวปฏิบัติในการใช้งานที่เปลี่ยนแปลงไป ฝึกอบรมผู้ปฏิบัติงานในท้องถิ่นเกี่ยวกับอินเทอร์เฟซของมอเตอร์ขับเคลื่อนภายในสัปดาห์แรก เนื่องจากสัญญาณแจ้งเตือนในระยะเริ่มต้นส่วนใหญ่มักเกิดจากความสับสนในพารามิเตอร์ มากกว่าความผิดปกติของฮาร์ดแวร์ บันทึกค่าที่วัดได้จากมิเตอร์ก่อนและหลังการปรับปรุงไว้ในเวิร์กชีตเดียวกันกับที่ใช้ในการตรวจสอบพลังงาน เพื่อให้ฝ่ายการเงินสามารถเห็นผลตอบแทนได้โดยไม่ต้องจัดทำรายงานแยกต่างหาก

ติดต่อ ENNENG

หากท่านกำลังประเมินมอเตอร์แม่เหล็กถาวรเชิงพาณิชย์สำหรับขาย และต้องการโซลูชันขับเคลื่อนที่ออกแบบมาอย่างดี ซึ่งรับประกันประสิทธิภาพและความทนทาน ENNENG คือพันธมิตรที่ท่านวางใจได้ ติดต่อ ENNENG วันนี้ .พูดคุยกับทีมวิศวกรเทคนิคของเราเพื่อรับข้อเสนอโซลูชันขับเคลื่อนที่ปรับแต่งเฉพาะตามความต้องการของท่าน

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

คำถามที่พบบ่อย

คำถาม: โครงการเปลี่ยนแปลงมอเตอร์แบบอินดักชันเป็นมอเตอร์แบบ PMSM โดยทั่วไปใช้เวลานานเท่าใด ตั้งแต่การสำรวจจนถึงการส่งมอบใช้งานจริง

A:โครงการเปลี่ยนแปลงมอเตอร์แบบอินดักชันเป็นมอเตอร์แบบ PMSM สำหรับเครื่องเดียว มักใช้เวลาหกถึงสิบสัปดาห์ นับตั้งแต่บันทึกค่าการใช้พลังงานครั้งแรกจนถึงการส่งมอบใช้งานจริง การสำรวจและจัดทำแผนภูมิภาระงานใช้เวลาหนึ่งถึงสองสัปดาห์ ในขณะที่การผลิตและการทดสอบในโรงงานใช้เวลาสามถึงห้าสัปดาห์ ส่วนการเปลี่ยนอุปกรณ์และปรับแต่งหน้างานใช้เวลาเพียงไม่กี่วัน สำหรับโครงการขนาดใหญ่ จะดำเนินการเป็นระยะๆ ตลอดหลายเดือน เพื่อไม่ให้การผลิตหยุดชะงักทั้งหมดพร้อมกัน ความเสี่ยงที่ใหญ่ที่สุดต่อตารางเวลาคือข้อมูลภาระงานที่ไม่แม่นยำ ดังนั้นการวัดค่าอย่างละเอียดในหนึ่งสัปดาห์จึงช่วยรักษาไทม์ไลน์ทั้งหมดไว้ได้

คำถาม: การอัปเกรดแบบเปลี่ยนแปลงมอเตอร์อินดักชันเป็นมอเตอร์แบบ PMSM สามารถใช้งานกับพัดลมหรือปั๊มเกียร์แบบเก่าได้หรือไม่

A:ใช่ การปรับปรุงระบบมอเตอร์แบบอินดักชันให้เป็นมอเตอร์แบบ PMSM มักจะตัดขั้นตอนเกียร์ออก เนื่องจากมอเตอร์แม่เหล็กถาวรสามารถทำงานที่ความเร็วต่ำซึ่งพัดลมหรือปั๊มต้องการได้โดยตรง หน่วยขับเคลื่อนแบบไดเรกต์ไดรฟ์ของ ENNENG ให้แรงบิดเต็มที่ที่เพลา ดังนั้นกล่องเกียร์ น้ำมันหล่อลื่น และซีลจึงไม่จำเป็นอีกต่อไป การตรวจสอบหลักคือด้านกลไก เช่น ความสูงของเพลา รูปแบบฟลานจ์ และพื้นที่ว่างรอบเครื่องจักร เมื่อหน่วยเดิมมีอัตราทดเกียร์สูง หน่วยขับเคลื่อนใหม่จะมีขนาดเล็กลง น้ำหนักเบาลง และเสียงเงียบลง

คำถาม: โดยทั่วไปแล้ว ระยะเวลาคืนทุนของการปรับปรุงระบบมอเตอร์แบบอินดักชันให้เป็นมอเตอร์แบบ PMSM คือเท่าใด

A:ระยะเวลาคืนทุนของการปรับปรุงระบบมอเตอร์แบบอินดักชันให้เป็นมอเตอร์แบบ PMSM ขึ้นอยู่กับจำนวนชั่วโมงการใช้งานและราคาค่าไฟฟ้า แต่สถานที่ที่ใช้งานต่อเนื่องมักจะคืนทุนภายใน ๑๘ ถึง ๓๖ เดือน ผลประโยชน์ที่ได้มาจากการใช้งานที่มีประสิทธิภาพสูงขึ้นในภาวะโหลดบางส่วน การลดการสูญเสียจากเกียร์ และเวลาหยุดทำงานที่ลดลง สำหรับสถานที่ที่ใช้งาน ๒๐ ชั่วโมงต่อวัน มักจะคืนทุนได้เร็วขึ้น ในขณะที่สถานที่ที่ใช้งานเพียงบางส่วนของวันจะใช้เวลานานกว่า บริษัท ENNENG จัดทำประมาณการประหยัดพลังงานโดยอิงจากข้อมูลการใช้งานจริงที่บันทึกไว้ เพื่อสะท้อนรูปแบบโหลดที่แท้จริง