เหตุใดมอเตอร์แบบ PMSM สำหรับพัดลมอุตสาหกรรมจึงช่วยลดการสูญเสียพลังงานส่วนเกินจากลิงก์การส่งกำลังแบบดั้งเดิมของพัดลม

ประสบการณ์การใช้งานจริงจากสถานที่ปรับปรุงพัดลมสองแห่ง

เมื่อมีการวัดปริมาณการใช้พลังงานของหอระบายความร้อนในโรงงานเคมีเป็นรายชั่วโมง ผลที่น่าประหลาดใจไม่ได้อยู่ที่มอเตอร์ แต่อยู่ที่แผ่นควบคุมการไหลของอากาศ (damper) แทน: ใบพัดยังคงหมุนด้วยความเร็วสูงสุดอย่างต่อเนื่อง ในขณะที่แผ่นบานเกล็ดแบบเบี่ยงทาง (bypass louver) ปล่อยอากาศกลับไปยังทิศทางไหลย้อนกลับครึ่งหนึ่ง ทำให้มอเตอร์จึงต้องดึงกำลังไฟฟ้าใกล้ค่าที่ระบุไว้ (rated kilowatts) เพื่อเคลื่อนอากาศที่กระบวนการนั้นไม่ได้นำไปใช้ประโยชน์เลย อีกกรณีหนึ่งคือระบบระบายอากาศจากสายการผลิตสี ซึ่งแสดงผลเช่นเดียวกัน โดยใช้แผ่นควบคุมการไหลแบบปิดเปิด (throttle plate) — เมื่อแผ่นนี้ปิดลง อัตราการไหลของอากาศลดลงอย่างชัดเจน แต่กำลังไฟฟ้าที่พัดลมใช้แทบไม่เปลี่ยนแปลง เนื่องจากความเร็วของใบพัดไม่เคยลดลงเลย ปัญหาทั้งสองกรณีนี้ไม่ได้เกิดจากตัวเครื่องจักรเอง แต่เกิดจากรูปแบบการควบคุมที่ใช้ จึงมีการดำเนินการศึกษาเรื่องมอเตอร์แบบ PMSM สำหรับพัดลมอุตสาหกรรม โดยเริ่มจากการวิเคราะห์รูปแบบภาระงาน (duty profile): สร้างแผนที่แสดงปริมาณอากาศที่แต่ละสถานที่ต้องการจริงๆ ในแต่ละชั่วโมง จากนั้นวัดค่าพลังงานที่พัดลมใช้เพื่อจัดส่งอากาศตามปริมาณนั้น หลังจากได้ข้อมูลพื้นฐานนี้แล้ว จึงค่อยกำหนดขนาดของมอเตอร์ PMSM สำหรับพัดลมอุตสาหกรรม และเมื่อนั้นเอง แนวโน้มของค่ากำลังไฟฟ้า (kilowatt line) จึงเริ่มสอดคล้องกับภาระงานจริง แทนที่จะละเลยภาระงานไปโดยสิ้นเชิง

ความเสี่ยงที่ซ่อนอยู่ในการควบคุมพัดลมแบบความเร็วคงที่

โรงงานมักซื้อมอเตอร์ที่มีประสิทธิภาพสูงแล้วหยุดตรงนั้น โดยปล่อยให้มีการจำกัดเชิงกลในท่อเพื่อลดอัตราการไหล การจำกัดนี้บังคับให้พัดลมต้องทำงานต่อต้านความต้านทานของระบบสูงขึ้นแม้จะหมุนด้วยความเร็วคงที่ ทำให้มิเตอร์ยังคงบันทึกพลังงานแบบเต็มความเร็วอยู่ ทั้งที่ปริมาณอากาศที่ส่งออกจริงลดลง ขณะที่มอเตอร์ PMSM สำหรับพัดลมอุตสาหกรรมที่ออกแบบมาให้ใช้งานร่วมกับไดรฟ์ความถี่แปรผัน จะเปลี่ยนกฎเกณฑ์นี้โดยความเร็วของใบพัดจะลดลงตามความต้องการ แทนที่จะคงที่เหมือนเดิม ENNENG จัดหาอุปกรณ์ดังกล่าวให้สถานที่นั้น เพื่อให้สามารถเลิกใช้แผ่นควบคุมการไหล (damper) และเส้นทางรั่วที่แผ่นนั้นสร้างขึ้นได้ มอเตอร์ PMSM สำหรับพัดลมอุตสาหกรรมที่ทำงานร่วมกับไดรฟ์จะเปลี่ยนค่าใช้จ่ายคงที่ให้กลายเป็นค่าใช้จ่ายที่ปรับตามภาระงานได้ สิ่งที่เหลืออยู่คือความต้องการของกระบวนการและมอเตอร์ที่ให้บริการตรงตามความต้องการนั้น หากยังคงใช้การจำกัดไว้ สถานที่นั้นจะได้รับองค์ประกอบควบคุมที่รายงานตำแหน่งแทนที่จะเป็นอัตราการไหล ค่าไฟฟ้าที่คงที่ไม่เปลี่ยนแปลงตลอดชั่วโมงที่ใช้งานภายใต้ภาระงานส่วนหนึ่ง และช่องทางเบี่ยงเบนที่รั่วไหลอากาศที่ผ่านการปรับสภาพตลอดกะการทำงาน

พื้นฐานเชิงเทคนิค: กฎของพัดลมและการสูญเสียภายใต้ภาระงานส่วนหนึ่ง

สมรรถนะของพัดลมขึ้นอยู่กับกฎทางฟิสิกส์ที่แน่นอน: อัตราการไหลแปรผันตามความเร็ว อัตราแรงดันแปรผันตามกำลังสองของความเร็ว และกำลังงานแปรผันตามกำลังสามของความเร็ว พัดลมมอเตอร์แบบ PMSM สำหรับงานอุตสาหกรรมใช้หลักการนี้โดยลดความเร็วของใบพัดให้สอดคล้องกับความต้องการ ดังนั้น การลดอัตราการไหลลง 30 เปอร์เซ็นต์จึงสามารถลดการใช้พลังงานได้ประมาณสองในสาม ENNENG มอเตอร์พัดลมแบบแม่เหล็กถาวร ให้ค่าแรงบิดที่ใช้งานได้แม้ที่ความเร็วต่ำ ทำให้ไม่จำเป็นต้องใช้เกียร์หรือสายพานในการขับเคลื่อนเพื่อให้ถึงจุดการทำงานที่ต้องการ ในระบบระบายความร้อนหนึ่งแห่งภายในศูนย์ข้อมูล การเปลี่ยนจากโครงสร้างพัดลมแบบความเร็วคงที่ที่ใช้แผ่นปิดกั้น (damper) มาเป็นระบบควบคุมความเร็วที่ทำงานที่อัตราการไหล 70 เปอร์เซ็นต์ ทำให้พัดลมลดการใช้พลังงานจากประมาณ 92 เปอร์เซ็นต์ของค่าที่ระบุไว้บนป้ายชื่อ ลงมาอยู่ที่ราว 34 เปอร์เซ็นต์ — ซึ่งการลดลงเช่นนี้ไม่สามารถทำได้ด้วยแผ่นปิดกั้นแต่เพียงอย่างเดียว เพราะแผ่นปิดกั้นเพียงเพิ่มความต้านทานขณะที่ใบพัดยังหมุนอยู่ตามเดิม นอกจากนี้ มอเตอร์ PMSM สำหรับงานอุตสาหกรรมยังช่วยลดความซับซ้อนของท่อระบายอากาศ เนื่องจากไม่จำเป็นต้องออกแบบช่องสำหรับติดตั้งแอคทูเอเตอร์หรือทางเบี่ยงแยก ดังนั้น ส่วนที่เหลือระหว่างตัวควบคุมกับใบพัดจึงมีเพียงฮับเท่านั้น ด้วยเหตุนี้ มอเตอร์ PMSM สำหรับงานอุตสาหกรรมจึงแสดงคุณค่าผ่านสิ่งที่มันตัดออกจากระบบพลังงาน มากกว่าผ่านค่ากำลังที่ระบุไว้บนป้ายชื่อที่สูงขึ้น

การอ่านการประหยัดจากโปรไฟล์ภาระงาน

สถานที่ที่ได้รับประโยชน์มากที่สุดคือสถานที่ที่บันทึกการไหลจริงรายชั่วโมงก่อนเพื่อน เนื่องจากกฎกำลังสามให้ผลตอบแทนอย่างแม่นยำกับช่วงเวลาที่มีภาระงานต่ำ ซึ่งเป็นช่วงเวลาที่โรงงานส่วนใหญ่มักมองข้าม สำหรับวงจรระบายความร้อน ช่วงเวลากลางคืนและช่วงอากาศอบอุ่นปานกลางมีส่วนร่วมต่อการประหยัดรายปีมากที่สุด ไม่ใช่ช่วงเวลาสูงสุดในวันออกแบบ ขณะที่มอเตอร์ PMSM สำหรับพัดลมอุตสาหกรรมทำให้การประหยัดนั้นปรากฏชัดบนมิเตอร์ เพราะตอนนี้ความเร็วกับกำลังเชื่อมโยงกันแทนที่จะแยกจากกันด้วยแผ่นควบคุม

แหล่งอ้างอิงที่น่าเชื่อถือสำหรับพัดลมที่ควบคุมความเร็ว

ข้อเสนอใด ๆ ที่อ้างอิงถึงการประหยัดพลังงานจำเป็นต้องมีแหล่งอ้างอิงที่ผู้ตรวจสอบยอมรับได้ มาตรฐาน AMCA 201 และ AMCA 204 ควบคุมวิธีการทดสอบมอเตอร์ PMSM สำหรับพัดลมอุตสาหกรรม และวิธีการจัดหมวดหมู่ประสิทธิภาพของมัน ดังนั้นเส้นโค้งที่ใช้ในการกำหนดขนาดจึงเป็นเส้นโค้งเดียวกันกับที่ห้องปฏิบัติการจะสามารถทำซ้ำได้ มาตรฐาน ISO 5801 ครอบคลุมการทดสอบประสิทธิภาพของพัดลมอุตสาหกรรม และประเด็นที่เกี่ยวข้องเมื่อการดำเนินงานออกนอกจุดที่ระบุบนป้ายชื่อ (nameplate point) มาตรฐาน IEC 60034-30-1 กำหนดระดับประสิทธิภาพ IE ในขณะที่มาตรฐาน IEC 61800-9-2 ให้การประเมินประสิทธิภาพของอุปกรณ์ควบคุมความเร็ว (drive) ตามหลักการออกแบบเพื่อสิ่งแวดล้อม (eco-design) ดังนั้นการสูญเสียจากอุปกรณ์แปลงไฟฟ้า (converter loss) จึงถูกนำมาคำนวณอย่างแท้จริง ไม่ใช่ถูกเพิกเฉยไป มาตรฐาน ISO 50001 คาดหวังว่าการประหยัดพลังงานจะต้องอิงข้อมูลที่วัดได้จริง ซึ่งอุปกรณ์บันทึกอัตราการไหลและกำลังไฟฟ้า (flow-and-power logger) สามารถให้ข้อมูลดังกล่าวได้ รายงานเกี่ยวกับมอเตอร์ PMSM สำหรับพัดลมอุตสาหกรรม ที่อ้างอิงมาตรฐานเหล่านี้ จะผ่านการอนุมัติจากฝ่ายการเงินได้ เนื่องจากตัวเลขทั้งหมดสามารถย้อนกลับไปยังวิธีการที่ชัดเจน ไม่ใช่เพียงการกล่าวอ้างเท่านั้น

การกำหนดขนาดที่ใช้งานได้จริงจากโปรไฟล์ภาระงาน

การกำหนดขนาดควรเริ่มต้นจากโปรไฟล์ภาระงาน ไม่ใช่จากค่าสูงสุดที่ระบุบนป้ายชื่อ เนื่องจากโหลดระบบระบายอากาศส่วนใหญ่มักทำงานต่ำกว่าค่าออกแบบเป็นส่วนใหญ่ในช่วงเวลาการใช้งาน โดยมอเตอร์แบบ PMSM สำหรับพัดลมอุตสาหกรรมที่กำหนดขนาดตามโปรไฟล์ดังกล่าว แทนที่จะกำหนดตามค่าสูงสุดในแคตตาล็อก จะช่วยหลีกเลี่ยงการจ่ายเงินเพื่อความเร็วที่ใบพัดไม่เคยใช้งานจริง ENNENG สามารถจับคู่จำนวนขั้วและอัตราการขับเคลื่อนให้สอดคล้องกับกราฟการไหลต่อชั่วโมงได้ และควรตรวจสอบทางเข้าให้ตรงกับแบบแปลนท่ออากาศก่อนเริ่มการก่อสร้างใดๆ กระบวนการติดตั้งยังคงต้องใช้เพลาที่ตรงและผิวหน้าของฮับที่สะอาด แต่ไม่มีแอคทูเอเตอร์ควบคุมแผ่นกั้นหรือช่องทางเบี่ยงเบนให้ต้องจัดแนว สำหรับเดือนแรก ควรตรวจสอบอุณหภูมิของแบริ่งเป็นรายสัปดาห์ — เครื่องจักรที่เชื่อมต่อโดยตรงจะแสดงความผิดปกติผ่านความร้อนได้เร็วกว่าเครื่องจักรที่มีข้อจำกัดซึ่งอาจซ่อนความผิดปกตินั้นไว้ การประหยัดพลังงานขณะทำงานที่โหลดส่วนหนึ่งด้วยมอเตอร์ PMSM สำหรับพัดลมอุตสาหกรรม ควรระบุชัดเจนในใบเสนอราคา โดยระบุชื่ออย่างตรงไปตรงมา เพื่อให้ผลประโยชน์จากการลดกำลังตามกฎยกกำลังสามปรากฏบนเอกสารแทนที่จะอยู่เพียงในการนำเสนอขายเท่านั้น การระบุมอเตอร์ PMSM สำหรับพัดลมอุตสาหกรรมตามโปรไฟล์จริงยังช่วยลดรายการอะไหล่สำรองลงด้วย เพราะไม่จำเป็นต้องเก็บแผ่นกั้นหรือแอคทูเอเตอร์ไว้เป็นอะไหล่ ควรวางบันทึกการไหลไว้เคียงคู่กับแผนบำรุงรักษา และทำการขันสลักยึดฐานใหม่หลังจากเครื่องทำงานครบ 200 ชั่วโมง

การนำไดรฟ์และเซนเซอร์ขึ้นใช้งาน

การติดตั้งมอเตอร์ PMSM สำหรับพัดลมอุตสาหกรรมนั้นเกี่ยวข้องกับวงจรควบคุมมากกว่าการขึ้นรูปแผ่นโลหะ ให้ปรับเทียบเซ็นเซอร์วัดอัตราการไหลโดยใช้ตารางเวลาที่ระบุในชุดเอกสารการติดตั้งของ ENNENG แล้วบันทึกแนวโน้มความเร็วเพื่อตรวจจับการคลาดเคลื่อนตั้งแต่ระยะแรก ก่อนที่จะเกิดความล้มเหลว สถานที่ที่ใช้มอเตอร์เป็นอุปกรณ์ควบคุมมักยกเลิกการตรวจสอบแบบฟอร์มแผ่นกั้นอากาศทั้งหมด เนื่องจากส่วนประกอบที่ยังคงต้องบำรุงรักษาอยู่มีเพียงตลับลูกปืนกับไดรฟ์เท่านั้น ทีมงานส่วนใหญ่สามารถดำเนินการติดตั้งให้เสร็จสมบูรณ์ภายในกะเดียว โดยไม่จำเป็นต้องมีผู้เชี่ยวชาญ และหลังจากใช้งานครบ 200 ชั่วโมง ให้ทำการขันสลักใหม่พร้อมตรวจสอบการสั่นสะเทือนตามมาตรฐาน ISO 10816 เพื่อให้พัดลมเข้าสู่โหมดปฏิบัติการปกติที่ทีมงานท้องถิ่นสามารถบริหารจัดการได้อย่างอิสระ

ติดต่อ ENNENG

เริ่มโครงการมอเตอร์ PMSM สำหรับพัดลมอุตสาหกรรมด้วยโปรไฟล์การใช้งาน ไม่ใช่รหัสสินค้าจากแคตาล็อก: โปรดแจ้งทีมวิศวกรทราบถึงความต้องการอัตราการไหลรายชั่วโมงและขนาดของท่อระบายอากาศ ENNENG จะจัดทำข้อเสนอที่ผสานมอเตอร์เข้ากับไดรฟ์ปรับความเร็วแปรผัน และตัดแผ่นกั้นอากาศออกจากแบบแปลน

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

คำถามที่พบบ่อย

คำถาม: ทำไมการลดความเร็วของพัดลมจึงช่วยประหยัดพลังงานได้มากนัก

A:กำลังของพัดลมเพิ่มขึ้นตามกำลังสามของความเร็ว ดังนั้นการลดจำนวนรอบหมุนลงเพียงเล็กน้อยจึงช่วยลดการใช้พลังงานได้มากอย่างเห็นได้ชัด มอเตอร์แบบ PMSM สำหรับพัดลมอุตสาหกรรมช่วยให้ใบพัดหมุนช้าลงตามความต้องการจริง โดยเมื่อปรับให้ไหลเวียนได้เพียงร้อยละ 70 ของค่าสูงสุด จะใช้พลังงานเพียงประมาณร้อยละ 34 ของกำลังที่ระบุไว้ ส่วนแผ่นกั้นกระแส (damper) ไม่สามารถทำเช่นนี้ได้ เพราะมันเพียงแต่เพิ่มแรงต้านเท่านั้น ขณะที่ใบพัดยังหมุนด้วยความเร็วสูงสุดอยู่เสมอ และมิเตอร์ก็ยังคงนับการใช้พลังงานต่อเนื่อง

คำถาม: มอเตอร์แบบ PMSM สำหรับพัดลมอุตสาหกรรมจะทำงานร่วมกับอุปกรณ์ควบคุมความถี่แปรผัน (VFD) ที่มีอยู่แล้วได้หรือไม่

A:ในหลายกรณี คำตอบคือได้ ตราบใดที่อุปกรณ์ควบคุมความถี่แปรผันนั้นรองรับการควบคุมมอเตอร์แม่เหล็กถาวร และมีค่ากำลังที่สอดคล้องกับมอเตอร์ ENNENG จัดเตรียมไฟล์ปรับแต่ง (tuning file) มาให้ เพื่อให้สถานที่ติดตั้งสามารถโหลดพารามิเตอร์ที่ถูกต้องก่อนเริ่มใช้งาน และสิ่งเดียวที่ต้องเพิ่มเติมคือเซ็นเซอร์วัดอัตราการไหลเพื่อใช้ในการป้อนกลับข้อมูล โปรดยืนยันรุ่นของอุปกรณ์ควบคุมความถี่แปรผันขณะขอใบเสนอราคา เนื่องจากหน่วยแบบเปิด (open-loop) รุ่นเก่าอาจจำเป็นต้องเปลี่ยนใหม่เพื่อให้บรรลุผลประหยัดพลังงานที่คาดหวัง

คำถาม: สถานที่ติดตั้งควรเก็บรวบรวมข้อมูลใดบ้างก่อนดำเนินการเปลี่ยนแปลง

A:บันทึกความต้องการอัตราการไหลของอากาศต่อชั่วโมง และกำลังไฟฟ้าที่พัดลมใช้จริง ตลอดระยะเวลาหลายสัปดาห์ที่เป็นตัวแทน แล้วเปรียบเทียบข้อมูลโปรไฟล์นั้นกับเส้นโค้งควบคุมความเร็วที่เสนอไว้ มอเตอร์แบบ PMSM สำหรับพัดลมอุตสาหกรรมคืนทุนได้ดีในกรณีที่ใช้งานน้อย ดังนั้น จึงควรใช้โปรไฟล์การใช้งานจริง ไม่ใช่ค่าระบุบนป้ายชื่อ เป็นฐานในการวิเคราะห์ผลตอบแทนทางธุรกิจ เครื่องบันทึกค่าอัตราการไหลและกำลังไฟฟ้าแบบง่ายๆ จะให้หลักฐานเชิงประจักษ์ก่อนและหลังการปรับปรุง ซึ่งฝ่ายการเงินมักจะร้องขอ