EN
Giải pháp động cơ truyền động trực tiếp cho tiếng ồn và độ rung trong công nghiệp
Các cơ sở xử lý liên tục vận hành tháp giải nhiệt hút gió cưỡng bức cỡ lớn và quạt sục khí nặng trong 8.400 giờ mỗi năm thường gặp khó khăn với tiếng ồn âm thanh mạnh và độ rung cấu trúc gây phá hủy. Các giám sát viên bảo trì kiểm tra buồng cơ khí thường phát hiện rằng các động cơ cảm ứng tốc độ cao tiêu chuẩn nối với hộp số nhiều cấp tạo ra cộng hưởng cơ học dai dẳng trên toàn bộ sàn quạt và khung kết cấu. Việc nâng cấp máy móc công nghiệp nặng lên động cơ truyền động trực tiếp tốc độ thấp loại bỏ hoàn toàn hộp số trung gian, ổn định cân bằng tải động và cắt giảm đáng kể mức áp suất âm bao quanh tại các cơ sở sản xuất liên tục.
Các hệ truyền động cơ học thông thường sử dụng hộp số, trục truyền và ròng rọc dây đai tạo ra nhiều điểm ma sát, khe hở răng và mất cân bằng động. Những rung động cơ học này truyền trực tiếp vào các nền tảng đỡ xung quanh, làm tăng tốc độ mài mòn bạc đạn, làm suy giảm chất lượng mối hàn kết cấu và phát sinh mức độ tiếng ồn tại nơi làm việc vượt quá giới hạn sức khỏe nghề nghiệp. ENNENG phát triển các thiết bị điện từ nam châm vĩnh cửu tiên tiến được thiết kế để loại bỏ hoàn toàn bộ giảm tốc cơ học trung gian, mang lại hoạt động gần như im lặng, rung động động học tối thiểu và hiệu suất điện xuất sắc trong các môi trường công nghiệp khắc nghiệt.
Các nguồn cơ học gây rung động và tiếng ồn trong hệ truyền động
Các thiết bị cơ khí công nghiệp cỡ lớn như tháp làm mát ướt, quạt thông gió mỏ và máy khuấy bùn đặc nặng đòi hỏi tốc độ quay thấp kết hợp với mô-men xoắn đầu ra cao. Trong các lắp đặt thông thường, để đạt được tốc độ từ 100 vòng/phút đến 300 vòng/phút, cần ghép nối một động cơ cảm ứng tiêu chuẩn 1.500 vòng/phút với bộ giảm tốc cơ học. Cấu hình nhiều thành phần này gây ra các vấn đề động lực học và âm học nghiêm trọng, làm suy giảm hiệu quả vận hành nhà máy.
Tần số ăn khớp bánh răng cao và cộng hưởng cấu trúc
Nguyên nhân chính gây nhiễu âm trong hệ truyền động có bánh răng là tần số ăn khớp bánh răng cao. Khi các răng bánh răng vào và ra khỏi trạng thái ăn khớp dưới tải cơ học lớn, sự biến dạng tuần hoàn tạo ra các lực va chạm định kỳ lan truyền qua vỏ hộp số. Các va chạm khi ăn khớp này sinh ra tần số kích thích ăn khớp bánh răng đặc trưng trong khoảng từ 100 Hz đến 1.000 Hz, phát tán năng lượng âm thanh vào các khu vực quy trình lân cận.
Khi các tần số kích thích cưỡng bức này trùng với các tần số cộng hưởng tự nhiên của các tấm trượt thép, vỏ quạt hoặc bệ bê tông, hiện tượng khuếch đại âm học xảy ra. Hiện tượng cộng hưởng kết cấu phát sinh làm tăng biên độ rung động cơ học vượt xa mức nền, gây ra ứng suất cơ học nghiêm trọng lên các bu-lông neo kết cấu. Việc áp dụng hệ thống động cơ không dùng bánh răng loại bỏ hoàn toàn bộ truyền bánh răng cơ học, từ đó loại bỏ các lực kích thích tần số cao gây ra hiện tượng cộng hưởng kết cấu.
Chấn động khe hở và cơ chế suy giảm bôi trơn
Các bộ giảm tốc cơ học phụ thuộc vào khe hở chính xác giữa các răng ăn khớp để đáp ứng sự giãn nở nhiệt và hình thành màng bôi trơn. Sau hàng nghìn giờ vận hành, mài mòn răng làm tăng khe hở này. Dưới tải khí động học biến đổi, các mặt răng chịu các va chạm đảo chiều lặp đi lặp lại, tạo ra tiếng click âm thanh sắc nét và sóng sốc xoắn lan truyền khắp hệ truyền động.
Hơn nữa, các hệ thống bôi trơn bằng tia bắn tung tóe hoặc áp lực tạo ra tiếng ồn thủy lực do hiện tượng khuấy dầu khi các răng bánh răng đi qua bể dầu. Trong điều kiện vận hành khắc nghiệt, dầu bôi trơn bị oxy hóa nhiệt, nhiễm bẩn bởi các hạt rắn và suy giảm độ nhớt, dẫn đến ma sát gia tăng và tiếp xúc kim loại–kim loại. Việc chuyển sang động cơ truyền động trực tiếp thay thế các điểm tiếp xúc bánh răng trung gian bằng một khe hở không khí điện từ duy nhất, từ đó loại bỏ vĩnh viễn tiếng ồn do khuấy dầu, xung va đập do độ dơ backlash và các nghĩa vụ bảo trì liên quan đến bôi trơn.
Nguyên lý điện-cơ của việc giảm tiếng ồn trong truyền động trực tiếp
Một động cơ truyền động trực tiếp biến đổi hệ thống truyền động cơ học bằng cách ghép tải được dẫn động trực tiếp với trục động cơ ở đúng tốc độ vận hành cần thiết cho máy được dẫn động. Việc tích hợp động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu tốc độ thấp cho phép các cơ sở loại bỏ các cấp giảm tốc cơ học đồng thời nâng cao khả năng điều khiển mô-men xoắn động.
Loại bỏ bộ giảm tốc cơ học thông qua kiến trúc động cơ không dùng bánh răng
Việc loại bỏ các thành phần cơ khí trung gian giúp đơn giản hóa động lực học quay. Một hệ dẫn động có bánh răng thông thường sử dụng bốn bộ bạc đạn trở lên, các khớp nối tốc độ cao, các trục trung gian và các răng bánh răng bên trong; mỗi thành phần như vậy đều có thể gây ra độ lệch tâm cơ khí và mất cân bằng động. Ngược lại, kiến trúc động cơ không bánh răng tích hợp giảm toàn bộ cụm truyền động xuống chỉ còn hai bộ bạc đạn chính của động cơ và một trục quay duy nhất.
Số lượng giao diện cơ khí ít hơn trực tiếp làm giảm các đường truyền rung động cấu trúc. Vì động cơ dẫn động trực tiếp tốc độ thấp hoạt động đúng tại tốc độ quay của thiết bị được dẫn động, nên các thành phần quay chịu lực ly tâm thấp hơn đáng kể. Việc giảm độ phức tạp cơ khí làm giảm ma sát cơ khí phụ trợ, cho phép động cơ dẫn động trực tiếp cung cấp mô-men xoắn quay êm ái và yên tĩnh trong suốt các chu kỳ sản xuất công nghiệp liên tục.
|
Thông số hiệu năng cơ học |
Bộ truyền động cảm ứng có hộp số thông thường |
Động cơ truyền động trực tiếp ENNENG |
|
Độ ồn âm thanh ở mức mặt quạt |
85 dB(A) đến 95 dB(A) (tiếng vo ve tần số cao) |
70 dB(A) đến 78 dB(A) (tiếng rền dải rộng tần số thấp) |
|
Các nguồn chính gây rung động |
Các hài do ăn khớp bánh răng (100 Hz – 1.000 Hz) |
Các tần số quay cơ bản thấp |
|
Các thành phần trung gian của hệ truyền động |
Hộp số, trục truyền động, khớp nối linh hoạt |
Khớp nối trục trực tiếp đơn hoặc khớp nối trục rỗng |
|
Phạm vi điện áp vận hành thống nhất |
Giới hạn tiêu chuẩn từ 380 V đến 480 V |
Dải công nghiệp thống nhất từ 110 V đến 690 V |
|
Công suất truyền động tiêu chuẩn hóa |
Các giá trị định mức trong danh mục cố định |
Công suất công nghiệp thống nhất từ 5 kW đến 5 MW |
|
Tổn thất truyền động cơ học |
3% đến 8% tổn hao ma sát phụ trợ |
Không có tổn thất truyền động do bộ giảm tốc cơ học |
|
Phạm vi bảo trì bôi trơn |
Thay dầu định kỳ, thay phớt niêm phong |
Ổ bi bôi trơn kín (không có khoang chứa dầu) |
Mật độ mô-men xoắn ở tốc độ thấp trong các hệ thống đồng bộ nam châm vĩnh cửu
Để tạo ra mô-men xoắn đầu ra cao ở tốc độ quay thấp mà không cần hộp số trung gian, cần đạt mật độ công suất điện từ vượt trội. Một động cơ cảm ứng lồng sóc tiêu chuẩn không thể duy trì mật độ mô-men xoắn đủ cao ở tốc độ thấp mà không làm tăng quá mức kích thước khung và dòng điện từ hóa lớn. Động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu khắc phục hạn chế này bằng cách tích hợp các nam châm neodymium-sắt-bo von hiếm năng lượng cao vào cụm rô-to.
Các nam châm vĩnh cửu trên rô-to tạo ra từ thông khe hở không khí mạnh mà không tiêu thụ dòng điện phản kháng từ nguồn điện. Các bộ biến tần điều khiển vector hiện đại duy trì động học các vectơ dòng điện stato ở vị trí vuông góc chính xác với các cực từ rô-to, cho phép động cơ truyền động trực tiếp tạo ra mô-men xoắn định mức đầy đủ ngay từ trạng thái đứng yên cho đến tốc độ vận hành cơ bản. Hơn nữa, việc thiết kế nghiêng rãnh stato và tối ưu hóa hình dạng nam châm giúp giảm mô-men xoắn cogging điện từ xuống dưới 0,5%, ngăn chặn độ gợn mô-men xoắn quay gây rung động hệ thống truyền động.
Giảm tiếng ồn trong hoạt động truyền động trực tiếp của tháp giải nhiệt
Các tháp giải nhiệt là một trong những ứng dụng quan trọng nhất đối với việc giảm tiếng ồn và rung động. Các bộ truyền động tháp giải nhiệt thông thường đặt động cơ tốc độ cao bên ngoài luồng không khí ẩm, được nối với hộp số góc vuông bên trong — nằm ngay dưới các cánh quạt — thông qua một trục truyền composite dài. Cụm quạt kín hoạt động như một chiếc loa khuếch đại âm thanh, làm tăng tiếng rít do ăn khớp bánh răng lan rộng ra các ranh giới công nghiệp và đô thị xung quanh.
Việc áp dụng hệ thống truyền động trực tiếp cho tháp giải nhiệt gắn động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu tốc độ thấp ngay phía dưới moay-ơ quạt, loại bỏ hoàn toàn trục truyền, các gối đỡ trung gian và hộp số góc vuông. Bố trí này loại bỏ các tần số ăn khớp bánh răng, đạt được mức giảm tiếng ồn âm thanh đo được từ 5 dB(A) đến 10 dB(A) trên toàn bộ mặt sàn quạt. Hệ thống truyền động trực tiếp cho tháp giải nhiệt cũng ngăn chặn hiện tượng rò rỉ dầu từ hộp số vào nước tuần hoàn, mang lại giải pháp động cơ tiết kiệm năng lượng thân thiện với môi trường và giúp đơn giản hóa cơ sở hạ tầng giải nhiệt.
Máy móc công nghiệp tiên tiến được sản xuất tại Sản phẩm động cơ ENNENG bao gồm các mức điện áp tiêu chuẩn từ 110 V đến 690 V và công suất từ 5 kW đến 5 MW. Đối với các trạm giám sát nhà máy phân tán và phát điện từ xa ngoài lưới, ENNENG cũng cung cấp các hệ thống tuabin gió trục đứng có công suất định mức từ 1 kW đến 10 kW, tập trung vào các nền tảng 3 kW, 5 kW và 10 kW nhằm đảm bảo khả năng phát điện ổn định cho lưới điện.
Tư vấn kỹ thuật và tích hợp hệ thống
Nâng cấp các thiết bị cơ khí chịu rung động cao bằng động cơ truyền động trực tiếp tiên tiến giúp giảm tiếng ồn âm thanh tại nhà máy, loại bỏ chi phí bảo trì hộp số và tối đa hóa độ tin cậy vận hành liên tục. Hợp tác cùng một đối tác nhà cung cấp động cơ hiệu suất cao đảm bảo việc xác định đúng mô-men xoắn ở tốc độ thấp, mô phỏng rung xoắn đã được kiểm chứng và tích hợp trọn bộ gói truyền động điện. Các chuyên gia kỹ thuật thực hiện phân tích cộng hưởng cấu trúc chi tiết, khảo sát âm học và điều chỉnh mặt bích cơ khí theo yêu cầu nhằm hiện đại hóa các hệ truyền động công nghiệp phức tạp. Hãy liên hệ ngay hôm nay để đánh giá thông số thiết bị công nghiệp và xác định giải pháp truyền động trực tiếp tùy chỉnh.
- WhatsApp:+86 18562780228
- Thư điện tử: [email protected]
- Điện thoại: +86 532 66000559
F AQ
Câu hỏi: Động cơ truyền động trực tiếp giảm rung cơ học như thế nào so với hệ thống có hộp số?
A:Động cơ truyền động trực tiếp ghép nối trực tiếp với trục được dẫn động ở tốc độ vận hành, loại bỏ hoàn toàn hộp số trung gian, khớp nối tốc độ cao và trục trung gian. Việc loại bỏ sự ăn khớp của răng bánh răng giúp loại bỏ các lực va chạm hài bậc cao (từ 100 Hz đến 1.000 Hz) gây kích thích cộng hưởng cấu trúc trong khung máy móc. Vận hành với ít thành phần quay hơn và tốc độ trục thấp hơn giúp giữ vận tốc rung tổng thể ở mức thấp hơn nhiều so với ngưỡng ISO 10816-3 Loại A.
Câu hỏi: Việc lắp đặt bộ truyền động trực tiếp cho tháp giải nhiệt có thể giảm tiếng ồn âm học ở mức nào?
A:Việc thay thế động cơ thông thường và hộp số góc vuông bằng bộ truyền động trực tiếp cho tháp giải nhiệt thường làm giảm mức độ tiếng ồn âm học từ 5 dB(A) đến 10 dB(A) tại mức độ sàn quạt. Việc loại bỏ sự ăn khớp giữa các răng bánh răng giúp loại bỏ hoàn toàn tiếng rít cơ học tần số cao, chỉ còn lại tiếng ồn khí động lực học do luồng không khí tạo ra, mang tính phổ rộng. Việc giảm đáng kể tiếng ồn âm học này hỗ trợ các cơ sở công nghiệp tuân thủ các quy định về tiếng ồn nơi làm việc của OSHA cũng như giới hạn âm thanh tại ranh giới đô thị.
Câu hỏi: Vì sao động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu (PM) đặc biệt phù hợp với các hoạt động truyền động trực tiếp tốc độ thấp?
A:Một động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu tốc độ thấp sử dụng nam châm vĩnh cửu đất hiếm có lực kháng từ cao để tạo ra từ thông khe hở không khí mạnh mà không cần dòng điện phản kháng để từ hóa. Kiến trúc điện-cơ này mang lại mật độ mô-men xoắn vượt trội trong một khung nhỏ gọn, cho phép động cơ sinh ra đầy đủ mô-men xoắn định mức ở dải tốc độ quay từ 50 vòng/phút đến 300 vòng/phút. Hơn nữa, việc nghiêng chính xác phần stato giúp giảm mô-men xoắn răng cưa xuống dưới 0,5%, đảm bảo chuyển động quay mượt mà mà không có rung động xoắn.
