EN
Khi một nhà máy thay thế một động cơ, đơn đặt hàng thường bắt đầu bằng việc so sánh giá đơn vị. Điều này dễ hiểu, nhưng chưa đầy đủ. Một phép so sánh chi phí PMSM so với động cơ cảm ứng hữu ích cần xem xét tổng chi phí sở hữu (TCO) trong suốt chu kỳ vận hành thực tế của hệ thống điều khiển: điện năng tiêu thụ, bộ điều khiển, chi phí lắp đặt, bảo trì theo kế hoạch, rủi ro gián đoạn sản xuất và công sức cần thiết để tích hợp động cơ mới vào máy móc hiện có.
Từ góc độ mua sắm, không có công nghệ nào chiếm ưu thế trong mọi tình huống. Động cơ cảm ứng có thể là lựa chọn hợp lý đối với tài sản sử dụng ít, vận hành ở tốc độ cố định và có ngân sách ban đầu hạn chế. Động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu (PMSM) có thể biện minh cho chi phí khởi đầu cao hơn khi thời gian vận hành dài, tải thay đổi, năng lượng đắt đỏ hoặc quy trình được hưởng lợi từ việc điều khiển tốc độ. Sự khác biệt trở nên rõ ràng hơn khi các con số được tổ chức dưới dạng tổng chi phí sở hữu (TCO).
Bắt đầu so sánh chi phí giữa PMSM và động cơ cảm ứng bằng hồ sơ vận hành
Trước khi thu thập báo giá, hãy ghi lại chính xác những gì động cơ hiện tại thực sự làm. Ghi nhận công suất định mức, tải đo được hoặc ước tính, số giờ vận hành hàng năm, hồ sơ tốc độ, số lần khởi động và dừng, biểu giá điện, điều kiện môi trường xung quanh cũng như mức độ gây gián đoạn nếu xảy ra ngừng hoạt động ngoài kế hoạch. Việc so sánh chỉ dựa trên thông tin trên nhãn hiệu thường bỏ sót yếu tố quan trọng nhất: nhiều bơm, quạt, máy nén và băng tải vận hành ở tải thấp hơn tải định mức trong phần lớn thời gian trong năm.
Bộ Năng lượng Hoa Kỳ coi các hệ thống động cơ là một cơ hội quản lý năng lượng, đây là lời nhắc hữu ích rằng động cơ là một phần của hệ thống chứ không phải một thành phần tách biệt. Khi ra quyết định về chi phí giữa động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu (PMSM) và động cơ cảm ứng, hãy sử dụng giá trị kW đo được nếu có thể. Nếu không có số liệu đo, hãy nêu rõ các giả định và kiểm tra kết quả trong hai trường hợp tải cao và tải thấp thay vì trình bày một con số tiết kiệm duy nhất như thể đó là điều chắc chắn.
Xây dựng mô hình TCO trong năm nhóm chi phí
- Chi phí mua sắm: giá động cơ, cước vận chuyển, phụ tùng dự phòng, thuế và bất kỳ biến động giá nào liên quan đến vật liệu nam châm.
- Bộ điều khiển và bộ biến tần: động cơ PMSM thường yêu cầu bộ biến tần (VFD) có khả năng điều khiển phù hợp với PMSM. Bao gồm cả VFD, lập trình, thiết lập bảo vệ, thay đổi tủ điều khiển, cũng như các biện pháp xử lý sóng hài hoặc làm mát do hệ thống yêu cầu.
- Tích hợp cơ khí: bao gồm kích thước vỏ động cơ, trục, mặt bích, chân đế, khớp nối, tấm che an toàn, căn chỉnh, đi dây cáp và chế tạo bộ chuyển đổi. Đây là những chi phí trọng yếu trong một dự án cải tạo từ động cơ cảm ứng sang PMSM.
- Năng lượng: chi phí năng lượng hàng năm bằng công suất đầu vào (kW) được đo hoặc ước tính nhân với số giờ hoạt động hàng năm và giá điện áp dụng. So sánh cả hai công nghệ tại cùng các điểm tải, chứ không chỉ tại điểm tải định mức giống nhau.
- Độ tin cậy và thời gian ngừng hoạt động: bao gồm lao động bảo trì theo lịch trình, thiết bị tiếp cận, khả năng sẵn có của phụ tùng thay thế, sản lượng điện mất đi, thời gian khởi động lại và hậu quả do bộ biến tần hoặc động cơ bị hỏng.
Danh sách đó làm thay đổi sắc thái của một PMSM so với động cơ cảm ứng – Chi phí đánh giá. Động cơ rẻ hơn chưa chắc đã là tài sản có chi phí thấp hơn, trong khi động cơ cao cấp cũng không tự động mang tính kinh tế nếu nó gây ra chi phí tích hợp mà lịch trình vận hành không thể bù đắp.
Sử dụng chi phí năng lượng một cách thận trọng, đặc biệt ở chế độ tải một phần
Các động cơ PMSM thường được đánh giá vì chúng có thể hoạt động hiệu quả trên một dải tốc độ rộng khi kết hợp với bộ biến tần VFD phù hợp. Điều này có thể rất quan trọng đối với thiết bị vận hành theo chế độ thay đổi, nhưng khẳng định đó cần có bằng chứng thực tế từ ứng dụng. Hãy yêu cầu các đường cong hiệu suất hoặc dữ liệu thử nghiệm tại các tốc độ và điểm mô-men xoắn mà quy trình sử dụng. Sau đó, so sánh tổng công suất đầu vào, bao gồm cả bộ biến tần nếu có liên quan.
Để tính toán chi phí giữa động cơ PMSM và động cơ cảm ứng một cách minh bạch, hãy nêu rõ công thức: chi phí năng lượng hàng năm = công suất đầu vào (kW) × số giờ vận hành × giá điện. Thực hiện tính toán cho ít nhất ba trường hợp: trường hợp vận hành dự kiến, trường hợp sử dụng thấp và trường hợp vận hành nhiều giờ. Kết quả sẽ giúp bộ phận tài chính và kỹ thuật đánh giá xem một chênh lệch nhỏ về hiệu suất có đủ thời gian vận hành để tạo ra sự khác biệt hay không.
Lớp hiệu suất cũng cần được đặt trong bối cảnh cụ thể. Tiêu chuẩn IEC 60034-30-1 cung cấp khung phân loại hiệu suất áp dụng cho các công nghệ động cơ khác nhau; tuy nhiên, vẫn cần kiểm tra quy định địa phương và phạm vi áp dụng của tiêu chuẩn đối với từng loại động cơ. Không suy luận mức độ tuân thủ chỉ dựa trên tên công nghệ. Hãy yêu cầu thông tin chính xác về xếp hạng hiệu suất, cơ sở thử nghiệm và tài liệu chứng minh cho động cơ đang xem xét.
Định giá toàn bộ giải pháp cải tạo, chứ không chỉ riêng động cơ
Chương trình cải tạo từ động cơ cảm ứng sang động cơ PMSM có thể mang lại lợi ích hấp dẫn, nhưng cần bắt đầu bằng khảo sát tại hiện trường. Xác nhận các kích thước lắp đặt, tính tương thích của trục và khớp nối, quán tính tải, nhu cầu về bộ mã hóa, yêu cầu về vỏ bọc và làm mát, tình trạng dây cáp, cũng như khả năng tương thích điều khiển với biến tần (VFD). Động cơ PMSM có thể yêu cầu biến tần có thuật toán điều khiển phù hợp; không nên mặc định biến tần hiện có là phù hợp mà chưa được kiểm tra xác thực.
Cũng xác định thời điểm có thể thực hiện công việc. Nếu việc lắp đặt diễn ra trong đợt ngừng hoạt động theo kế hoạch, chi phí nhân công và tổn thất do ngừng sản xuất có thể ở mức khiêm tốn. Nếu yêu cầu một đợt ngừng riêng biệt, chi phí này có thể chiếm ưu thế trong tổng chi phí sở hữu (TCO). Đây là lý do quyết định cuối cùng về chi phí giữa động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu (PMSM) và động cơ cảm ứng nên do các bộ phận vận hành, bảo trì, kỹ thuật điều khiển và mua sắm cùng chịu trách nhiệm.
Khi động cơ cảm ứng vẫn có thể là lựa chọn kinh tế tốt hơn
Động cơ cảm ứng vẫn phù hợp khi tài sản hoạt động không thường xuyên, tốc độ cố định, mức tiết kiệm năng lượng quá nhỏ để bù lại khoản chênh lệch giá, hệ thống điều khiển hiện có không kinh tế để thay đổi, hoặc tiêu chuẩn hóa và khả năng thay thế tại chỗ ngay lập tức là những ưu tiên hàng đầu. Chúng cũng có thể giảm rủi ro dự án khi cần thay thế tương đương ngay lập tức và các giao diện cơ khí cũng như điện đã được kiểm chứng.
Mục đích của việc phân tích chi phí giữa động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu (PMSM) và động cơ cảm ứng không phải là loại bỏ hoàn toàn động cơ cảm ứng. Mà là ngăn chặn việc ra quyết định dựa trên giá ban đầu che khuất các chi phí phát sinh về sau — hoặc ngăn một đề xuất lấy hiệu suất làm trọng tâm bỏ qua các yếu tố như hệ thống điều khiển, lắp đặt và thời gian ngừng hoạt động.
Đưa ra quyết định cuối cùng dựa trên bằng chứng về vòng đời
So sánh chi phí có tính kỷ luật giữa động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu (PMSM) và động cơ cảm ứng giúp làm rõ các sự đánh đổi. Về mặt kinh tế, PMSM thường thể hiện lợi thế rõ rệt nhất trong các ứng dụng vận hành liên tục và tải biến thiên, nơi hiệu suất năng lượng đã được xác minh có thể bù đắp mức chi phí cao hơn và việc tích hợp đã được lên kế hoạch kỹ lưỡng. Động cơ cảm ứng vẫn có thể là lựa chọn tối ưu hơn khi mức độ sử dụng thấp hoặc khi cần một giải pháp thay thế đơn giản, đã được kiểm chứng nhằm giảm thiểu rủi ro liên quan đến điều khiển. Trong cả hai trường hợp, bảng tính chi phí sở hữu tổng thể (TCO) được xây dựng từ dữ liệu thực tế tại hiện trường sẽ đáng tin cậy hơn nhiều so với chỉ dựa vào một con số phần trăm hiệu suất nổi bật hoặc một báo giá thiết bị đơn thuần.
