لماذا نستخدم محركات المغناطيس الدائم ذات القيادة المباشرة لأبراج التبريد؟
—— كفاءة الطاقة، الصداقة للبيئة، وانخفاض الصيانة
لماذا نستخدم محركات المغناطيس الدائم ذات القيادة المباشرة لأبراج التبريد؟
—— كفاءة الطاقة، الصداقة للبيئة، وانخفاض الصيانة
يتكون نظام برج التبريد من عدة مكونات، بما في ذلك نظام دخول المياه، نظام التبريد، نظام الصرف، ونظام معالجة غازات العادم. يقوم نظام دخول المياه بتوصيل المياه إلى برج التبريد لتبديد الحرارة، حيث يقوم الهواء بتبريد المياه. يقوم نظام الصرف بتصريف المياه المبردة، بينما يقلل نظام معالجة غازات العادم من التلوث البيئي من خلال معالجة الانبعاثات.
يتكون نظام برج التبريد من عدة مكونات، بما في ذلك نظام دخول المياه، نظام التبريد، نظام الصرف، ونظام معالجة غازات العادم. يقوم نظام دخول المياه بتوصيل المياه إلى برج التبريد لتبديد الحرارة، حيث يقوم الهواء بتبريد المياه. يقوم نظام الصرف بتصريف المياه المبردة، بينما يقلل نظام معالجة غازات العادم من التلوث البيئي من خلال معالجة الانبعاثات.
تستخدم أبراج التبريد التقليدية عادةً محركًا عالي السرعة + عمودًا مجوفًا طوله 5-8 أمتار + علبة تروس بزاوية 90 درجة + نظام قيادة مروحة. ومع ذلك، تواجه هذه الإعدادات التقليدية عدة تحديات:
تستخدم أبراج التبريد التقليدية عادةً محركًا عالي السرعة + عمودًا مجوفًا طوله 5-8 أمتار + علبة تروس بزاوية 90 درجة + نظام قيادة مروحة. ومع ذلك، تواجه هذه الإعدادات التقليدية عدة تحديات:
1. هيكل معقد: يتكون من مكونات متعددة مثل المحركات، وصلات العمود الطويل، صناديق التروس، ومحطات مضخات الزيت.
2. استقرار ضعيف: يؤدي التشغيل المطول إلى تشوه العمود، مما يزيد من معدلات الفشل في المحركات الحثية وصناديق التروس. تشمل المشكلات الشائعة تلف الوصلات، احتراق المحرك، فشل ختم صندوق التروس، وانسداد أنابيب التشحيم، مما يؤدي إلى زيادة تكاليف الصيانة.
3. كفاءة عامة منخفضة: كل مرحلة نقل تقدم فقدانًا للطاقة، مما يقلل الكفاءة العامة إلى أقل من 80%.
4. تأثير بيئي: تولد المحركات الحثية حرارة وضوضاء عالية، مما يضر بصحة العمال، بينما تسبب تسريبات زيت صندوق التروس تلوثًا.
5. صيانة عالية: تتطلب الأعطال المتكررة صيانة واسعة، مما يستهلك وقتًا وموارد كبيرة.
1. هيكل معقد: يتكون من مكونات متعددة مثل المحركات، وصلات العمود الطويل، صناديق التروس، ومحطات مضخات الزيت.
2. استقرار ضعيف: يؤدي التشغيل المطول إلى تشوه العمود، مما يزيد من معدلات الفشل في المحركات الحثية وصناديق التروس. تشمل المشكلات الشائعة تلف الوصلات، احتراق المحرك، فشل ختم صندوق التروس، وانسداد أنابيب التشحيم، مما يؤدي إلى زيادة تكاليف الصيانة.
3. كفاءة عامة منخفضة: كل مرحلة نقل تقدم فقدانًا للطاقة، مما يقلل الكفاءة العامة إلى أقل من 80%.
4. تأثير بيئي: تولد المحركات الحثية حرارة وضوضاء عالية، مما يضر بصحة العمال، بينما تسبب تسريبات زيت صندوق التروس تلوثًا.
5. صيانة عالية: تتطلب الأعطال المتكررة صيانة واسعة، مما يستهلك وقتًا وموارد كبيرة.
تعمل المحركات المتزامنة ذات المغناطيس الدائم (PMSMs) من خلال الاستفادة من التفاعل المغناطيسي بين المجال المغناطيسي الدوار للمولد والمغناطيسات الدائمة للمروحة. تولد لفائف المولد ثلاثية الطور، التي يتم تنشيطها بواسطة التيار المتردد، مجالًا دوارًا يتزامن مع المجال المغناطيسي للمروحة، مما يمكّن من حركة القيادة المباشرة.
تعمل المحركات المتزامنة ذات المغناطيس الدائم (PMSMs) من خلال الاستفادة من التفاعل المغناطيسي بين المجال المغناطيسي الدوار للمولد والمغناطيسات الدائمة للمروحة. تولد لفائف المولد ثلاثية الطور، التي يتم تنشيطها بواسطة التيار المتردد، مجالًا دوارًا يتزامن مع المجال المغناطيسي للمروحة، مما يمكّن من حركة القيادة المباشرة.
من خلال اعتماد محركات PMSM ذات الدفع المباشر منخفض السرعة، يتم استبدال نظام المحرك + العمود + علبة التروس القديم بإعداد مبسط: محرك PMSM منخفض السرعة + محول تردد متجه. يتم تثبيت المحرك في الموقع الأصلي لعلبة التروس (تركيب V3) ومربوط مباشرة بمروحة المروحة.
من خلال اعتماد محركات PMSM ذات الدفع المباشر منخفض السرعة، يتم استبدال نظام المحرك + العمود + علبة التروس القديم بإعداد مبسط: محرك PMSM منخفض السرعة + محول تردد متجه. يتم تثبيت المحرك في الموقع الأصلي لعلبة التروس (تركيب V3) ومربوط مباشرة بمروحة المروحة.
فوائد حلول المحركات المباشرة PMSM لمراوح أبراج التبريد:
1. هيكل مبسط: الاتصال المباشر بين المحرك والمروحة يلغي الحاجة إلى صناديق التروس ومضخات الزيت.
2. موثوقية محسّنة: يزيل أعطال صناديق التروس وفقدان الطاقة، مما يوفر بدءًا أكثر سلاسة، وقدرة على التحمل، ومقاومة للصدمات.
3. توفير الطاقة: عدد أقل من مراحل النقل يزيد من الكفاءة (>95%); نطاق تحميل واسع يحسن الأداء في الظروف المتغيرة.
4. صديق للبيئة: عدم وجود صندوق تروس يعني عدم وجود تسرب للزيت، مما يضمن تشغيلًا أنظف والامتثال لمعايير السلامة.
5. صيانة منخفضة: نقاط فشل أقل؛ تحتاج فقط إلى تزييت المحامل بشكل دوري.
6. تحكم ذكي: أتمتة مدعومة بالإنترنت للأشياء لعملية تشغيل موفرة للطاقة.
فوائد حلول المحركات المباشرة PMSM لمراوح أبراج التبريد:
1. هيكل مبسط: الاتصال المباشر بين المحرك والمروحة يلغي الحاجة إلى صناديق التروس ومضخات الزيت.
2. موثوقية محسّنة: يزيل أعطال صناديق التروس وفقدان الطاقة، مما يوفر بدءًا أكثر سلاسة، وقدرة على التحمل، ومقاومة للصدمات.
3. توفير الطاقة: عدد أقل من مراحل النقل يزيد من الكفاءة (>95%); نطاق تحميل واسع يحسن الأداء في الظروف المتغيرة.
4. صديق للبيئة: عدم وجود صندوق تروس يعني عدم وجود تسرب للزيت، مما يضمن تشغيلًا أنظف والامتثال لمعايير السلامة.
5. صيانة منخفضة: نقاط فشل أقل؛ تحتاج فقط إلى تزييت المحامل بشكل دوري.
6. تحكم ذكي: أتمتة مدعومة بالإنترنت للأشياء لعملية تشغيل موفرة للطاقة.
تركيب محركات PMSM ذات القيادة المباشرة منخفضة السرعة ونظام التحكم في التردد
تركيب محركات PMSM ذات القيادة المباشرة منخفضة السرعة ونظام التحكم في التردد
مقارنة الأداء (محرك 132 كيلو واط عند الحمل الكامل)
مقارنة الأداء (محرك 132 كيلو واط عند الحمل الكامل)
تحليل توفير الطاقة عند الحمل الكامل بعد التحديث:
1. بعد اعتماد محرك مغناطيسي دائم متزامن منخفض السرعة بقوة 132 كيلووات (PMSM) لمروحة برج التبريد، تحت نفس ظروف التشغيل، ينخفض متوسط التيار لكل محرك بمقدار 32A/ساعة عند الحمل الكامل في الصيف. مع قياس الجهد عند ~380V (U=380V، cosφ=0.96، η=0.95)، يتم حساب الطاقة الموفرة في الساعة كالتالي:
2. P = 1.732 × 380V × 32A × 0.96 × 0.95 = 19.2 kWh، مما يحقق تخفيضًا في التيار بنسبة 16٪.
3. تحت ظروف مستقرة، تقلل مروحتان من برج التبريد تم تحديثهما تعملان في نفس الوقت في الصيف من إجمالي استهلاك الطاقة بمقدار 94 كيلووات ساعة (توفير بنسبة 45٪). بناءً على 2,200 ساعة تشغيل ومعدل كهرباء قدره ¥0.4/كيلووات ساعة، تبلغ وفورات التكلفة في الصيف (Q3) ما يلي:
4. 94 كيلووات ساعة × 2,200 ساعة × ¥0.4/كيلووات ساعة = ¥82,720.
5. في الربع الأول (الشتاء)، تسمح درجات الحرارة المحيطة المنخفضة بتلبية احتياجات الإنتاج باستخدام مروحة واحدة فقط.
6. في الربعين الثاني والرابع، تعمل المروحة رقم 2 بكامل طاقتها، بينما تضبط المروحة رقم 1 السرعة بناءً على طلب المياه الدائرية المسخنة مسبقًا. تظهر التقديرات المتحفظة توفيرًا للطاقة بنسبة 50٪، مما يقلل من الاستهلاك الكلي بمقدار 100 كيلووات ساعة. وفورات التكلفة لهذه الأرباع:
7. 100 كيلووات ساعة × 4,400 ساعة × ¥0.4/كيلووات ساعة = ¥176,000.
8. ملخص الوفورات السنوية، إجمالي الطاقة الموفرة: 646,800 كيلووات ساعة، إجمالي وفورات التكلفة: ~¥258,720
9. انبعاثات CO₂ المخفضة: 644,859 كجم
الخاتمة:
يعمل التحديث باستخدام محركات PMSMs منخفضة السرعة على تعزيز كفاءة مروحة برج التبريد بشكل كبير، وتقليل أعطال النظام والصيانة، وإطالة عمر المعدات. مع توفير الطاقة المثبت، وانخفاض تكاليف الاستثمار، وفترات سداد قصيرة، فإن هذا الحل مثالي للتبني الواسع في صناعات الطاقة الحرارية، والبتروكيماويات، والكيماويات، والصلب، والصهر، دعمًا لأهداف الصين المزدوجة للكربون.
تحليل توفير الطاقة عند الحمل الكامل بعد التحديث:
1. بعد اعتماد محرك مغناطيسي دائم متزامن منخفض السرعة بقوة 132 كيلووات (PMSM) لمروحة برج التبريد، تحت نفس ظروف التشغيل، ينخفض متوسط التيار لكل محرك بمقدار 32A/ساعة عند الحمل الكامل في الصيف. مع قياس الجهد عند ~380V (U=380V، cosφ=0.96، η=0.95)، يتم حساب الطاقة الموفرة في الساعة كالتالي:
2. P = 1.732 × 380V × 32A × 0.96 × 0.95 = 19.2 kWh، مما يحقق تخفيضًا في التيار بنسبة 16٪.
3. تحت ظروف مستقرة، تقلل مروحتان من برج التبريد تم تحديثهما تعملان في نفس الوقت في الصيف من إجمالي استهلاك الطاقة بمقدار 94 كيلووات ساعة (توفير بنسبة 45٪). بناءً على 2,200 ساعة تشغيل ومعدل كهرباء قدره ¥0.4/كيلووات ساعة، تبلغ وفورات التكلفة في الصيف (Q3) ما يلي:
4. 94 كيلووات ساعة × 2,200 ساعة × ¥0.4/كيلووات ساعة = ¥82,720.
5. في الربع الأول (الشتاء)، تسمح درجات الحرارة المحيطة المنخفضة بتلبية احتياجات الإنتاج باستخدام مروحة واحدة فقط.
6. في الربعين الثاني والرابع، تعمل المروحة رقم 2 بكامل طاقتها، بينما تضبط المروحة رقم 1 السرعة بناءً على طلب المياه الدائرية المسخنة مسبقًا. تظهر التقديرات المتحفظة توفيرًا للطاقة بنسبة 50٪، مما يقلل من الاستهلاك الكلي بمقدار 100 كيلووات ساعة. وفورات التكلفة لهذه الأرباع:
7. 100 كيلووات ساعة × 4,400 ساعة × ¥0.4/كيلووات ساعة = ¥176,000.
8. ملخص الوفورات السنوية، إجمالي الطاقة الموفرة: 646,800 كيلووات ساعة، إجمالي وفورات التكلفة: ~¥258,720
9. انبعاثات CO₂ المخفضة: 644,859 كجم
الخاتمة:
يعمل التحديث باستخدام محركات PMSMs منخفضة السرعة على تعزيز كفاءة مروحة برج التبريد بشكل كبير، وتقليل أعطال النظام والصيانة، وإطالة عمر المعدات. مع توفير الطاقة المثبت، وانخفاض تكاليف الاستثمار، وفترات سداد قصيرة، فإن هذا الحل مثالي للتبني الواسع في صناعات الطاقة الحرارية، والبتروكيماويات، والكيماويات، والصلب، والصهر، دعمًا لأهداف الصين المزدوجة للكربون.