เหตุใดเครื่องกำเนิดไฟฟ้าแม่เหล็กถาวรจึงแสดงสมรรถนะที่เหนือกว่าในสถานการณ์การผลิตพลังงานจากความร้อนที่สูญเสียไปที่ความเร็วต่ำ

ในโรงงานหลอมโลหะ โรงผลิตแก้ว และโรงงานแปรรูปเคมี ไอน้ำเสียคุณภาพต่ำ น้ำร้อนจากกระบวนการ และก๊าซไอเสียไหลผ่านปล่องอย่างต่อเนื่องเป็นปริมาณมหาศาล ส่งผลให้สูญเสียพลังงานความร้อนจำนวนมาก ผู้จัดการด้านพลังงานของโรงงานที่ใช้เครื่องขยายวงจรออร์แกนิกแรนคิน (ORC) เครื่องขยายแบบสกรู หรือเทอร์ไบน์ไอน้ำแรงดันต่ำเพื่อแปลงพลังงานความร้อนทิ้งเหล่านี้ให้เป็นไฟฟ้า มักได้รับผลผลิตไฟฟ้าเป็นกิโลวัตต์ต่ำกว่าที่คาดหวังเมื่อใช้เครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบซิงโครนัสที่มีการเหนี่ยวนำกระแสไฟฟ้าหรือแบบอินดักชันแบบดั้งเดิม ทุกครั้งที่โหลดของเตาข้างต้นเปลี่ยนแปลงและทำให้ความเร็วเพลาของเครื่องขยายลดลง เครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบดั้งเดิมจะมีประสิทธิภาพลดลงอย่างมาก เกิดความร้อนสะสมในอุปกรณ์เหนี่ยวนำ และเกิดความล้มเหลวของเกียร์บูสเตอร์เชิงกล

ระบบกู้คืนความร้อนที่สูญเสียในอุณหภูมิต่ำโดยทั่วไปทำงานด้วยความต่างของแรงดันที่ค่อนข้างต่ำ ส่งผลให้เพลาเอาต์พุตของเทอร์ไบน์หมุนด้วยความเร็วเชิงมุมต่ำและมีทอร์กแปรผัน ถ้าบังคับให้เครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบสี่ขั้วทั่วไปทำงานภายใต้สภาวะเช่นนี้ จะต้องใช้ทั้งเกียร์เพิ่มความเร็วและกระแสแม่เหล็กไฟฟ้าภายนอกแบบต่อเนื่อง ซึ่งเป็นภาระแฝงที่กินพลังงานความร้อนที่กู้คืนมาอย่างมาก เครื่องกำเนิดไฟฟ้าแม่เหล็กถาวร จาก ENNENG ช่วยตัดการสูญเสียจากกระแสแม่เหล็กไฟฟ้าที่โรเตอร์ออกไปได้ทั้งหมด และสามารถเชื่อมต่อโดยตรงกับอุปกรณ์ขยายความดันแบบความเร็วต่ำได้ทั่วทั้งช่วงกำลัง 5 กิโลวัตต์ ถึง 5 เมกะวัตต์ และช่วงแรงดันไฟฟ้า 110 โวลต์ ถึง 690 โวลต์

จุดเด่นทางเทคนิค: การก้าวข้ามข้อจำกัดด้านความเร็วต่ำของความร้อนที่สูญเสีย

การดึงกระแสแม่เหล็กไฟฟ้าแฝงและการสูญเสียจากเกียร์เพิ่มแรงดันในระบบแบบดั้งเดิม

เครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบซิงโครนัสที่ใช้กระแสไฟฟ้าเหนี่ยวนำแบบดั้งเดิมพึ่งพาขดลวดสนามทำจากทองแดงที่พันรอบแกนโรเตอร์ ซึ่งได้รับพลังงานผ่านแปรงคาร์บอนและแหวนเลื่อน หรือผ่านอาร์เมเจอร์ตัวกระตุ้นแบบไม่มีแปรงเสริม ในการสร้างแรงดันปลายทางที่ความเร็วการหมุนต่ำ ตัวควบคุมแรงดันอัตโนมัติ (AVR) จะต้องส่งกระแสตรงขนาดสูงผ่านขดลวดโรเตอร์เพื่อรักษาค่าฟลักซ์แม่เหล็กในช่องว่างอากาศ กระแสกระตุ้นที่ไหลอย่างต่อเนื่องนี้ก่อให้เกิดการสูญเสียความร้อนบนขดลวดทองแดงของโรเตอร์ (I2R) อย่างมาก ส่งผลให้อุณหภูมิด้านในของโรเตอร์สูงขึ้น และใช้พลังงานไฟฟ้าสุทธิของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าถึง 3% ถึง 8% นอกจากนี้ เนื่องจากเครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบสี่ขั้วมาตรฐานจำเป็นต้องหมุนที่ความเร็ว 1500 รอบต่อนาที หรือ 1800 รอบต่อนาที การเชื่อมต่อกับเครื่องขยายไอน้ำแบบสกรูที่หมุนช้าจึงจำเป็นต้องใช้กล่องเกียร์เพิ่มความเร็ว ซึ่งสูญเสียพลังงานกลอีก 3% ถึง 6% ไปกับแรงเสียดทานระหว่างฟันเฟืองที่หมุนเร็วและการคนน้ำมันหล่อลื่น

สถาปัตยกรรมโรเตอร์แบบไม่มีแปรงและเหนี่ยวนำเองของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าแม่เหล็กถาวร

ENNENG เครื่องกำเนิดไฟฟ้าแม่เหล็กถาวร แทนที่ขดลวดตัวนำทองแดงแบบม้วน แหวนเลื่อน และแหล่งจ่ายไฟกระแสตรงภายนอกสำหรับการเหนี่ยวนำสนามแม่เหล็ก ด้วยแม่เหล็กถาวรชนิดมีความต้านทานการถูกทำลายจากสนามแม่เหล็กสูง ซึ่งติดตั้งอย่างแม่นยำภายในโครงสร้างโรเตอร์

• ไม่มีการสูญเสียพลังงานเนื่องจากการเหนี่ยวนำสนามแม่เหล็กที่โรเตอร์ เนื่องจากสนามแม่เหล็กถูกสร้างขึ้นอย่างถาวรโดยแม่เหล็กที่ติดตั้งบนโรเตอร์ จึงทำให้เครื่องกำเนิดไฟฟ้าแม่เหล็กถาวรสามารถเหนี่ยวนำแรงดันไฟฟ้าที่ขั้วสแตเตอร์ได้ทันทีที่เพลาเริ่มหมุน โดยไม่ต้องใช้พลังงานในการเหนี่ยวนำสนามแม่เหล็กแม้แต่วัตต์เดียว
• การเชื่อมต่อแบบขยายโดยตรงโดยไม่ใช้เกียร์ รูปทรงเรขาคณิตของสแตเตอร์และโรเตอร์แบบหลายขั้ว ทำให้เครื่องกำเนิดไฟฟ้าแม่เหล็กถาวรสามารถจับคู่กับความเร็วรอบต่ำตามธรรมชาติของเครื่องขยายแบบสกรู (screw expanders) และเทอร์ไบน์แบบไหลเข้าแนวรัศมี (radial-inflow turbines) ได้โดยตรง จึงไม่จำเป็นต้องใช้กล่องเกียร์เพิ่มความเร็วหรือระบบหล่อลื่นด้วยน้ำมัน
• ประสิทธิภาพการแปลงพลังงานที่เหนือกว่าในภาวะโหลดบางส่วน เมื่ออุณหภูมิไอเสียจากหม้อไอน้ำหรือเตาเผาลดลงในช่วงเวลาที่โรงงานหยุดดำเนินการตามรอบนอกเวลา ความไม่มีการสูญเสียพลังงานคงที่จากวงจรเหนี่ยวนำสนามแม่เหล็ก ทำให้เครื่องกำเนิดไฟฟ้าแม่เหล็กถาวรยังคงรักษาผลผลิตไฟฟ้าสุทธิระดับสูงไว้ได้แม้ในสภาวะความเร็วรอบที่เปลี่ยนแปลง

ข้อได้เปรียบหลักของระบบเครื่องกำเนิดไฟฟ้าแม่เหล็กถาวรยี่ห้อ ENNENG

การปรับขนาดได้อย่างกว้างขวาง ตั้งแต่ 5 กิโลวัตต์ ถึง 5 เมกะวัตต์ และในเครือข่ายแรงดันไฟฟ้า 110 โวลต์ ถึง 690 โวลต์

เพื่อรองรับลักษณะทางเทอร์โมไดนามิกที่หลากหลายของกระแสความร้อนเสียในภาคอุตสาหกรรม ENNENG ออกแบบพอร์ตโฟลิโอเครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบแม่เหล็กถาวรให้มีช่วงกำลังเครื่องกำเนิดที่เป็นหนึ่งเดียว ตั้งแต่ 5 กิโลวัตต์ ถึง 5 เมกะวัตต์ และช่วงแรงดันไฟฟ้าที่เป็นหนึ่งเดียว ตั้งแต่ 110 โวลต์ ถึง 690 โวลต์ ไม่ว่าจะเป็นการกู้คืนพลังงาน 50 กิโลวัตต์จากวงจรน้ำหล่อเย็นปลอก (jacket-cooling water loop) หรือ 3 เมกะวัตต์จากตัวขยายแรงดันไอเสีย (flue-gas expander) ของเตาปฏิกรณ์แยกสารด้วยตัวเร่งปฏิกิริยาในอุตสาหกรรมปิโตรเคมี เครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบแม่เหล็กถาวรก็ยังคงรักษาค่าแฟกเตอร์กำลังสูงและอุณหภูมิภายในขดลวดต่ำไว้ได้ตลอดการใช้งานอย่างต่อเนื่อง 24 ชั่วโมงทุกวัน นอกจากการกู้คืนพลังงานความร้อนในภาคอุตสาหกรรมแล้ว ENNENG ยังนำหลักการสร้างพลังงานแบบแม่เหล็กถาวรที่ทำงานที่ความเร็วต่ำนี้ไปประยุกต์ใช้กับระบบกังหันลมแกนตั้ง (vertical axis wind turbine) ที่มีกำลังตั้งแต่ 1 กิโลวัตต์ ถึง 10 กิโลวัตต์ โดยมุ่งเน้นหลักที่รุ่น 3 กิโลวัตต์ 5 กิโลวัตต์ และ 10 กิโลวัตต์ สำหรับไมโครกริดอุตสาหกรรมแบบกระจายศูนย์

เป็นไปตามมาตรฐาน IEC 60034-1, IEC 60034-2-1 และ IEC 60071

อุปกรณ์ผลิตไฟฟ้าจากความร้อนเสียในภาคอุตสาหกรรมที่เชื่อมต่อกับระบบจ่ายไฟฟ้าภายในโรงงาน จำเป็นต้องสอดคล้องตามรหัสทางวิศวกรรมไฟฟ้าสากลอย่างเคร่งครัด ตัวกำเนิดไฟฟ้าแบบแม่เหล็กถาวรของ ENNENG แต่ละเครื่องได้รับการออกแบบและทดสอบตามมาตรฐาน IEC 60034-1 สำหรับการกำหนดค่าความร้อนสูงสุดและการทำงานแบบต่อเนื่อง รวมทั้งตามวิธีการมาตรฐาน IEC 60034-2-1 ในการวัดค่าการสูญเสียพลังงานและยืนยันประสิทธิภาพการแปลงพลังงาน นอกจากนี้ ระบบฉนวนของขดลวดสเตเตอร์ได้รับการจัดประสานตามมาตรฐาน IEC 60071 และแนวทางการเชื่อมต่อกับระบบจ่ายไฟฟ้าตาม ANSI/IEEE เพื่อรองรับการใช้งานอย่างต่อเนื่องร่วมกับเรกติไฟเออร์แบบ active front-end (AFE) และอินเวอร์เตอร์เชื่อมต่อกับระบบจ่ายไฟฟ้า โดยรับประกันค่าความผิดเพี้ยนฮาร์โมนิกโดยรวม (THD) ต่ำ และสามารถจ่ายแรงดันไฟฟ้าอย่างมั่นคงในช่วงแรงดัน 110–690 โวลต์ สำหรับเครือข่ายไฟฟ้าภายในโรงงาน

สถานการณ์การใช้งานในภาคอุตสาหกรรมและคู่มือการบำรุงรักษาเชิงวิศวกรรม

1. เครื่องขยายตัวแบบสกรูสำหรับไอน้ำอิ่มตัวและชุดเทอร์ไบน์ ORC

ในโรงงานเคมีและสถานที่ทำกระบวนการซินเทอร์เหล็ก ตัวขยายแรงดันไอน้ำความดันต่ำแบบอิ่มตัวมักประสบกับการไหลของสองเฟส (ไอน้ำเปียก) และความเร็วรอบเพลาที่เปลี่ยนแปลงอยู่ระหว่าง 300 ถึง 900 รอบต่อนาที การต่อเครื่องกำเนิดไฟฟ้าแม่เหล็กถาวรยี่ห้อ ENNENG เข้ากับเพลาของตัวขยายแรงดันโดยตรง จะช่วยหลีกเลี่ยงปัญหาความล้าของฟันเกียร์ความเร็วสูงที่เกิดจากปรากฏการณ์ของของเหลวไหลเข้าไปในระบบอย่างกระทันหัน (liquid slugging) และเพิ่มประสิทธิภาพในการกู้คืนพลังงานต่อเนื่องสูงสุดเข้าสู่โครงข่ายไฟฟ้าภายในโรงงาน

2. แนวทางปฏิบัติจริงสำหรับการคัดเลือก การตรวจสอบ และการบำรุงรักษา

การเพิ่มประสิทธิภาพในการกู้คืนพลังงานหน่วยกิโลวัตต์-ชั่วโมง และเวลาใช้งานจริงของระบบผลิตไฟฟ้าจากความร้อนเสีย จำเป็นต้องอาศัยวิธีการทางวิศวกรรมที่มีโครงสร้างชัดเจน:

• จับคู่เส้นโค้งความเร็ว-แรงบิดของตัวขยายแรงดัน: ระบุจำนวนขั้วแม่เหล็กและแรงดันไฟฟ้ากำหนดค่าของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าแม่เหล็กถาวร (ภายในช่วงรวม 110–690 โวลต์) ให้สอดคล้องกับความเร็วที่ให้ประสิทธิภาพเชิงเทอร์โมไดนามิกสูงสุดของตัวขยายแรงดัน โดยไม่บังคับให้เทอร์ไบน์ทำงานตามความถี่ของโครงข่ายไฟฟ้าที่คงที่
• ผสานระบบกรองอินเวอร์เตอร์แบบไซน์ เมื่อเชื่อมต่อเครื่องกำเนิดไฟฟ้าแม่เหล็กถาวรเข้ากับตัวแปลงความถี่แบบ AC-DC-AC แบบย้อนกลับ (back-to-back) ให้ติดตั้งตัวกรอง dV/dt หรือตัวกรองฮาร์โมนิกแบบไซนัสเพื่อลดกระแสไหลวนความถี่สูงที่ผิวโรเตอร์
• ตรวจสอบอุปสรรคกันความร้อนที่เพลา เนื่องจากเครื่องขยายไอน้ำจากความร้อนเสียทำงานที่อุณหภูมิสูง จึงต้องตรวจสอบอย่างละเอียดในช่วงการตรวจสอบรายไตรมาสว่า ข้อต่อแยกความร้อนและซีลฝาครอบแบริ่งสามารถป้องกันการถ่ายเทความร้อนแบบนำความร้อนเข้าสู่แบริ่งปลายขับของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าแม่เหล็กถาวรได้อย่างมีประสิทธิภาพ
• ติดตามแนวโน้มอุณหภูมิ RTD ของสแตเตอร์ บันทึกค่าการอ่านจากเซ็นเซอร์ตรวจวัดอุณหภูมิด้วยความต้านทานแบบ PT100 ที่ฝังไว้ภายในผ่านระบบ SCADA ของโรงไฟฟ้า เพื่อยืนยันว่าโหลดสามเฟสสมดุลและอากาศสำหรับระบายความร้อนไหลผ่านได้อย่างไม่มีสิ่งกีดขวาง

ข้อได้เปรียบด้านการปรับแต่งเฉพาะของ ENNENG

เครื่องขยายความร้อนที่สูญเสียไปมีขนาดหน้าแปลนเพลา ค่าการขยายตัวตามแนวแกนจากความร้อน และแหล่งทำความเย็นที่ใช้ได้แตกต่างกันมาก ENNENG ออกแบบเครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบแม่เหล็กถาวรแต่ละเครื่องให้เหมาะกับการใช้งานเฉพาะ โดยมีแบบที่ระบายความร้อนด้วยอากาศ (IC411) หรือแบบที่มีปลอกน้ำหุ้มรอบตัวเครื่อง (IC71W) พร้อมจำนวนขั้วแม่เหล็กที่ปรับแต่งได้และขดลวดให้แรงดันไฟฟ้าที่เหมาะสมในช่วง 110–690 โวลต์ และกำลังไฟตั้งแต่ 5 กิโลวัตต์ ถึง 5 เมกะวัตต์ เพื่อให้เข้ากันได้พอดีกับชุดเทอร์ไบน์ของผู้ผลิตต้นทาง (OEM) โดยไม่จำเป็นต้องปรับปรุงโครงสร้างทางกลใดๆ

ติดต่อ ENNENG วันนี้

ปรึกษาเอกสาร ทีมวิศวกรด้านการผลิตพลังงานของ ENNENG เพื่อจัดทำข้อเสนอเครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบแม่เหล็กถาวรที่ออกแบบเฉพาะสำหรับโครงการกู้คืนความร้อนที่สูญเสียไปของท่าน

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

คำถามที่พบบ่อย

คำถาม: เหตุใดเครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบแม่เหล็กถาวรจึงให้สมรรถนะเหนือกว่าเครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบมีสนามแม่เหล็กจากกระแสไฟฟ้าในระบบรีไซเคิลความร้อนที่หมุนช้า

A:เครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบซิงโครนัสที่ใช้กระแสตรงกระตุ้นจะต้องมีกระแสไฟฟ้ากระแสตรงไหลผ่านขดลวดโรเตอร์อย่างต่อเนื่องเพื่อสร้างสนามแม่เหล็ก ซึ่งก่อให้เกิดการสูญเสียความร้อนจากทองแดงในปริมาณมาก ส่งผลให้ประสิทธิภาพสุทธิลดลงเมื่อการไหลของความร้อนที่สูญเสียลดลง ขณะที่เครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบแม่เหล็กถาวรของ ENNENG ใช้แม่เหล็กถาวรพลังงานสูงในการเหนี่ยวนำตัวเอง จึงไม่จำเป็นต้องใช้กระแสไฟฟ้าผ่านขดลวดโรเตอร์ ไม่มีการสูญเสียความร้อนจากทองแดงในโรเตอร์ และไม่ต้องใช้แปรงถ่าน พร้อมให้ประสิทธิภาพการแปลงพลังงานสูงโดยตรง แม้ที่ความเร็วต่ำของเพลาเครื่องขยาย (expander) โดยไม่จำเป็นต้องใช้เกียร์บ๊อกซ์

คำถาม: ENNENG ให้บริการเครื่องกำเนิดไฟฟ้าสำหรับโครงการผลิตไฟฟ้าเชิงอุตสาหกรรมในช่วงกำลังและแรงดันไฟฟ้าใดบ้าง

A:ENNENG ผลิตเครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบแม่เหล็กถาวรสำหรับงานอุตสาหกรรมครอบคลุมช่วงกำลังรวมกันตั้งแต่ 5 กิโลวัตต์ ถึง 5 เมกะวัตต์ และช่วงแรงดันไฟฟ้ารวมกันตั้งแต่ 110 โวลต์ ถึง 690 โวลต์ ทำให้สามารถติดตั้งร่วมกับเครื่องขยายแบบสกรูขนาดเล็กได้อย่างราบรื่น ไปจนถึงเทอร์ไบน์ ORC ขนาดหลายเมกะวัตต์ นอกจากนี้ ENNENG ยังผลิตระบบกังหันลมแกนแนวตั้งที่มีกำลังไฟฟ้าตั้งแต่ 1 กิโลวัตต์ ถึง 10 กิโลวัตต์ โดยเน้นหลักที่รุ่น 3 กิโลวัตต์ 5 กิโลวัตต์ และ 10 กิโลวัตต์ สำหรับสถานีพลังงานหมุนเวียนแบบผสม

ข้อความถาม: เครื่องกำเนิดไฟฟ้าแม่เหล็กถาวรแบบไม่มีเกียร์เชื่อมต่อกับระบบจ่ายไฟในโรงงานที่มีความถี่คงที่ 50 เฮิร์ตซ์ หรือ 60 เฮิร์ตซ์ อย่างไร

A:เนื่องจากเครื่องกำเนิดไฟฟ้าแม่เหล็กถาวรแบบความเร็วต่ำหมุนด้วยความเร็วแปรผันของอุปกรณ์ขยายพลังงานจากความร้อนเสีย กระแสสลับที่ได้จึงมีความถี่แปรผัน และจะถูกส่งผ่านตัวแปลงพลังงานอิเล็กทรอนิกส์แบบเอซี-ดีซี-เอซี สำหรับใช้งานในระดับอุตสาหกรรม วงจรเรกติไฟเออร์และอินเวอร์เตอร์เชื่อมต่อกับโครงข่ายไฟฟ้า (กริด) จะทำหน้าที่ประสานความถี่ของพลังงานให้ตรงกับบัสบาร์ของสถานที่ติดตั้ง ซึ่งมีค่า 50 เฮิร์ตซ์ หรือ 60 เฮิร์ตซ์ ภายในช่วงแรงดัน 110–690 โวลต์ ทำให้กังหันสามารถหมุนด้วยความเร็วเชิงเทอร์โมไดนามิกที่มีประสิทธิภาพสูงสุดเสมอ