Paano pinapabuti ng Permanent Magnet Generator PMG ang kahusayan ng energy conversion para sa mga proyektong waste heat recovery

Sa isang proyektong pagbawi ng waste heat, madaling ituring ang generator bilang huling bahagi sa linya: pinagkukunan ng init, heat exchanger, expander, generator, grid o load. Ang pananaw na ito ay nawawala sa isang mahalagang punto sa engineering. Ang elektrikal na makina ay nakaaapekto kung gaano karami sa kapaki-pakinabang na shaft work ng expander ang talagang umaabot sa bus. Ang isang Permanent Magnet Generator PMG ay maaaring mapabuti ang huling yugto ng conversion sa pamamagitan ng pag-iwas sa mga rotor excitation losses, mabilis na pagtugon sa nagbabagong bilis, at pagpapanatili ng praktikal na kahusayan kahit kapag ang thermal resource ay hindi nananatiling pare-pareho sa disenyo nitong kondisyon.

Ang ganitong sitwasyon ay hindi nagpapagawa ng PMG bilang pangkalahatang lunas para sa mahinang kaso ng waste heat. Ang kalidad ng init, ang pagkakaiba ng temperatura, ang pagganap ng heat exchanger, ang pagpili ng expander, ang mga power electronics, at ang mga parasitic load ay nananatiling nagsasaad ng pinakamataas na kakayahan ng proyekto. Ngunit kung ang seksyon mula thermal hanggang mechanical ay viable, ang Permanent Magnet Generator (PMG) ay nagbibigay ng mas kapaki-pakinabang na paraan para protektahan ang net electrical output ng mga koponan ng proyekto.

Simulan sa buong heat-to-electricity chain

Ang industrial waste heat ay isang malaking oportunidad, ngunit hindi lahat nito ay pantay na ma-recover. Ayon sa pagsusuri ng U.S. Department of Energy, humigit-kumulang 20% hanggang 50% ng enerhiyang ginagamit sa mga industrial process ang nawawala bilang waste heat, samantalang ang karamihan sa init na ito ay nasa ilalim ng 232°C. Ang mga low-grade stream ay lalo pang mahirap gamitin dahil ang mas maliit na pagkakaiba ng temperatura ay nababawasan ang halaga ng kapaki-pakinabang na gawa na maaaring kuhanin ng isang expander.

Kaya ito ang dahilan kung bakit dapat suriin ang isang generator bilang bahagi ng balanseng sistema, hindi bilang hiwalay na numero ng nameplate efficiency. Ang mahalagang tanong ay: pagkatapos ng thermal losses, pumping power, expander losses, rectification o inversion, cable losses, at control consumption, ilan ang natitirang stable electricity? Mahalaga ang Permanent Magnet Generator (PMG) kapag nababawasan nito ang mga maiiwasang electrical losses sa buong operating range na talagang makikita sa site.

Bakit binabago ng Permanent Magnet Generator (PMG) ang larawan ng electrical loss

Walang rotor field-excitation power

Sa isang karaniwang wound-field generator, ginagamit ang electrical power upang likhain ang magnetic field ng rotor. Sa halip, ang PMG ay gumagamit ng permanent magnets. Tinatanggal nito ang patuloy na field-excitation demand at ang kaugnay na rotor winding losses. Malinaw ang benepisyo: mas maraming mekanikal na torque na ipinapadala ng turbine o iba pang prime mover ang maaaring i-convert sa output imbes na ubusin para suportahan ang magnetic field.

Ang sukat ng benepisyong iyon ay nakasalalay sa disenyo ng makina at sa siklo ng operasyon nito, kaya hindi ito dapat ipakita bilang isang tiyak na porsyento. Gayunpaman, ang mekanismo ay mahalaga sa pagbawi ng basurang init dahil ang kabuuang paggawa ay madalas na limitado ng isang may hanggan at bariabulong mapagkukunan ng init. Kapag bawat auxiliary load ay mahalaga, ang pag-alis ng isang excitation subsystem ay nagpapasimple sa badyet ng pagkawala.

Epektibong operasyon sa iba’t ibang bilis at karga

Ang basurang init ay bihira nang mangyari tulad ng isang heat source sa laboratorio. Ang daloy ng usok ay nagbabago depende sa mga iskedyul ng produksyon, ang temperatura ay nag-iiba habang nag-iinit ang sistema, at ang mga kondisyon sa kapaligiran ay nakaaapekto sa mga kagamitan para sa pagkondensa. Dahil dito, ang isang organic Rankine cycle o katulad na sistema ng pagbawi ay maaaring gumana sa ilalim ng disenyo nitong output sa loob ng makabuluhang panahon. Ang isang Permanent Magnet Generator (PMG) na maayos ang pagkakasunod-sunod ay maaaring panatilihin ang mataas na kahusayan sa operasyon na may bariabulong bilis kapag pinagsama nang tama sa mga angkop na rectification at inverter controls.

Ito ay madalas na inilalarawan nang napakalawak bilang "mas epektibo ang PMG." Mas tiyak, ang praktikal na kalamangan ay maaaring pinakamalakas kapag ang operasyon ay nagpapasa ng oras malayo sa rated load. Kaya ang gawain sa pagpili ay ang paghahambing ng mga efficiency map sa inaasahang torque at speed na puntos, hindi lamang ang paghahambing ng pinakamataas na headline number sa dalawang data sheet.

Ang direct coupling ay maaaring bawasan ang mechanical interfaces

Maraming recovery system ang gumagamit ng high-speed expander. Kung ang napiling generator ay maaaring i-match nang direkta sa shaft speed, maaaring maiwasan ng disenyo ang gearbox o mabawasan ang mechanical complexity sa pagitan ng expander at generator. Ang mas kaunting interfaces ay maaaring mangahulugan ng mas kaunting pinagmumulan ng friction, lubrication requirements, alignment sensitivity, at mechanical loss. Ang direct coupling ay hindi awtomatikong tama: kinakailangan itong suriin laban sa speed, bearing, rotor-dynamic, service, at electrical-frequency requirements. Ito ay simpleng isang system option na dapat unang pag-aralan.

Kung saan ang efficiency gain ay pinakamahalaga

Ang Permanent Magnet Generator (PMG) ay karaniwang pinakamainam kapag ang isang proyekto ay may bariabulong thermal input, mataas na operating hours, limitadong espasyo para sa auxiliary equipment, o malinaw na pangangailangan na mabawasan ang kabuuang parasitic consumption. Kabilang sa mga karaniwang aplikasyon nito ang pagbawi ng init mula sa usok ng mga engine at turbine, proseso ng init mula sa mga kiln o furnace, at mga remote o distributed energy site kung saan ang nabawing kuryente ay pumapalit sa lokal na karga.

Para sa mga koponan na sinusuri rin ang Permanent Magnet Motor PMSM sa mga bomba, bintilador, o proseso ng drive, ang parehong disiplina sa system-level ang ginagamit. Ang mataas na kahusayan ng drive ay maaaring bawasan ang kailangan ng kuryente sa planta, samantalang ang PMG ay nagpapalit ng nabawing shaft power sa gamit na kuryente. Ito ay magkakaibang makina na may magkakaibang tungkulin, ngunit pareho dapat na suriin batay sa aktwal na load profile imbes na lamang sa kanilang rated-point na mga numero.

Isang praktikal na workflow sa pagpili para sa mga proyektong waste heat

• Tukuyin ang pinagkukunan ng init. I-record ang temperatura, daloy, pagbabago, mga kontaminante, oras ng operasyon, at mga nakalaang pagbabago sa produksyon. Ito ang magpapatunay kung ang magagamit na init ay maaaring patakboin nang maaasahan ang isang siklong pang-rekuperasyon.
• Gumawa ng modelo ng netong output. Isama ang mga nawawalang init sa paglipat ng init, pagganap ng expander, kahusayan ng generator sa maraming punto, mga nawawalang enerhiya sa converter, mga karga sa paglamig o pagpapadali ng daloy, at mga nawawalang enerhiya sa transformer o kable. I-modelo ang taunang enerhiya, hindi lamang ang peak na kW.
• I-ayos ang bilis, torque, at boltahe. Kumpirmahin ang saklaw ng bilis ng shaft ng expander at ang pag-uugali nito sa panahon ng transiyon, pagkatapos ay piliin ang bilang ng mga poles ng PMG, ang winding, ang klase ng insulation, ang paraan ng paglamig, at ang istruktura ng power electronics.
• Suriin ang mapa ng bahagyang karga. Humingi ng impormasyon tungkol sa kahusayan sa mga inaasahang punto ng operasyon. Ang mataas na kahusayan sa rated output ay maaaring hindi magbigay ng pinakamataas na taunang resulta kung ang pinagkukunan ng init ay nagpapanatili ng sistema sa mas mababang bahagi ng nameplate output.
• Magplano ng integrasyon at proteksyon. Tukuyin ang mga kinakailangan sa pag-aayos, kontrol sa inverter, koneksyon sa grid, pamamahala ng karga, proteksyon laban sa sobrang bilis, pagharap sa mga kawalan, pagkonekta sa lupa, at mga hangganan sa harmoniko bago pa matapos ang pagpili ng kagamitan.
• I-commission batay sa mga nakukuhang kondisyon. Ihambing ang aktwal na temperatura, bilis ng shaft, output na elektrikal, at konsumo ng auxiliary sa modelo ng disenyo. Ito ang magpapakita kung saan nasa generator, thermal train, mga kontrol, o interface ng site ang nawawalang enerhiya.

Karaniwang mga pagkakamali na binabawasan ang nababalik na enerhiya

Ano ang dapat itanong sa isang PMG supplier bago mag-decide

Humiling ng higit pa sa isang rated output figure. Ang isang kapaki-pakinabang na teknikal na talakayan ay sumasaklaw sa continuous at transient speed ranges, torque curve, efficiency map, paraan ng pagpapalamig, mga kinakailangan sa insulation at enclosure, arrangement ng bearing, pinapayagan na ambient conditions, compatibility sa rectifier o inverter, at ang strategy sa proteksyon. Dapat din nitong linawin kung sino ang may-ari ng integration boundary sa pagitan ng expander, generator, at controls.

Para sa mga pasadyang proyekto, ang kakayahan sa loob ng kumpanya na magdisenyo at mag-ikot ay maaaring gawing mas direkta ang usapin dahil ang konpigurasyon ng pag-iikot, boltehe, at mekanikal na mga interface ay maaaring suriin batay sa aplikasyon imbes na pilitin itong ilagay sa isang pangkalahatang balangkas ng katalog. Ang layunin ng inhinyero ay hindi ang makakuha ng pinakamalaking posibleng PMG rating; kundi ang makakuha ng mapagkakatiwalaan na kabuuang kWh sa buong site batay sa tunay na thermal duty cycle nito.

Kung sinusuri mo ang mga komersyal na motor na may permanenteng magnet para sa pagbebenta at kailangan mo ng isang ininhinyerong solusyon sa pagpapatakbo na nagtitiyak ng kahusayan at haba ng buhay, ang ENNENG ang iyong tiwalaan na kasosyo. Makipag-ugnayan sa ENNENG Ngayon .Kausapin ang aming teknikal na koponan ng inhinyero upang makatanggap ng isang pasadyang panukala sa pagpapatakbo.

• Whatsapp:+86 18562780228
• E-mail: [email protected]
• Telepono:  +86 532 66000559