डायरेक्ट-ड्राइव स्थायी चुंबक मोटर्स का उपयोग कूलिंग टॉवर्स के लिए क्यों करें?
—— ऊर्जा दक्षता, पर्यावरण मित्रता, और कम रखरखाव
डायरेक्ट-ड्राइव स्थायी चुंबक मोटर्स का उपयोग कूलिंग टॉवर्स के लिए क्यों करें?
—— ऊर्जा दक्षता, पर्यावरण मित्रता, और कम रखरखाव
एक कूलिंग टॉवर प्रणाली में कई घटक होते हैं, जिनमें पानी का इनलेट सिस्टम, कूलिंग सिस्टम, ड्रेनेज सिस्टम और उत्सर्जन गैस उपचार प्रणाली शामिल हैं। पानी का इनलेट सिस्टम कूलिंग टॉवर में गर्मी के विसर्जन के लिए पानी पहुंचाता है, जहां हवा पानी को ठंडा करती है। ड्रेनेज सिस्टम ठंडे पानी को निकालता है, जबकि उत्सर्जन गैस उपचार प्रणाली उत्सर्जनों का उपचार करके पर्यावरणीय प्रदूषण को कम करती है।
एक कूलिंग टॉवर प्रणाली में कई घटक होते हैं, जिनमें पानी का इनलेट सिस्टम, कूलिंग सिस्टम, ड्रेनेज सिस्टम और उत्सर्जन गैस उपचार प्रणाली शामिल हैं। पानी का इनलेट सिस्टम कूलिंग टॉवर में गर्मी के विसर्जन के लिए पानी पहुंचाता है, जहां हवा पानी को ठंडा करती है। ड्रेनेज सिस्टम ठंडे पानी को निकालता है, जबकि उत्सर्जन गैस उपचार प्रणाली उत्सर्जनों का उपचार करके पर्यावरणीय प्रदूषण को कम करती है।
पारंपरिक कूलिंग टावर्स आमतौर पर एक उच्च गति मोटर + एक 5–8 मीटर लंबी खोखली शाफ्ट + एक 90-डिग्री गियरबॉक्स + एक पंखा ड्राइव सिस्टम का उपयोग करते हैं। हालांकि, इस पारंपरिक सेटअप को कई चुनौतियों का सामना करना पड़ता है:
पारंपरिक कूलिंग टावर्स आमतौर पर एक उच्च गति मोटर + एक 5–8 मीटर लंबी खोखली शाफ्ट + एक 90-डिग्री गियरबॉक्स + एक पंखा ड्राइव सिस्टम का उपयोग करते हैं। हालांकि, इस पारंपरिक सेटअप को कई चुनौतियों का सामना करना पड़ता है:
1. जटिल संरचना: मोटर्स, लंबे शाफ्ट कूपलिंग, गियरबॉक्स और तेल पंप स्टेशनों जैसे कई घटकों से बना।
2. खराब स्थिरता: लंबे समय तक संचालन से शाफ्ट विकृति होती है, जिससे प्रेरण मोटर्स और गियरबॉक्स में विफलता दर बढ़ जाती है। सामान्य समस्याओं में कूपलिंग क्षति, मोटर बर्नआउट, गियरबॉक्स सील विफलता, और जाम लुब्रिकेशन पाइप शामिल हैं, जिससे रखरखाव की लागत बढ़ जाती है।
3. कम समग्र दक्षता: प्रत्येक संचरण चरण ऊर्जा हानि का परिचय देता है, जिससे समग्र दक्षता 80% से नीचे चली जाती है।
4. पर्यावरणीय प्रभाव: प्रेरण मोटर्स उच्च गर्मी और शोर उत्पन्न करते हैं, जो श्रमिकों के स्वास्थ्य को नुकसान पहुंचाते हैं, जबकि गियरबॉक्स तेल रिसाव से प्रदूषण होता है।
5. उच्च रखरखाव: बार-बार होने वाली विफलताएँ व्यापक रखरखाव की आवश्यकता होती हैं, जो महत्वपूर्ण समय और संसाधनों का उपभोग करती हैं।
1. जटिल संरचना: मोटर्स, लंबे शाफ्ट कूपलिंग, गियरबॉक्स और तेल पंप स्टेशनों जैसे कई घटकों से बना।
2. खराब स्थिरता: लंबे समय तक संचालन से शाफ्ट विकृति होती है, जिससे प्रेरण मोटर्स और गियरबॉक्स में विफलता दर बढ़ जाती है। सामान्य समस्याओं में कूपलिंग क्षति, मोटर बर्नआउट, गियरबॉक्स सील विफलता, और जाम लुब्रिकेशन पाइप शामिल हैं, जिससे रखरखाव की लागत बढ़ जाती है।
3. कम समग्र दक्षता: प्रत्येक संचरण चरण ऊर्जा हानि का परिचय देता है, जिससे समग्र दक्षता 80% से नीचे चली जाती है।
4. पर्यावरणीय प्रभाव: प्रेरण मोटर्स उच्च गर्मी और शोर उत्पन्न करते हैं, जो श्रमिकों के स्वास्थ्य को नुकसान पहुंचाते हैं, जबकि गियरबॉक्स तेल रिसाव से प्रदूषण होता है।
5. उच्च रखरखाव: बार-बार होने वाली विफलताएँ व्यापक रखरखाव की आवश्यकता होती हैं, जो महत्वपूर्ण समय और संसाधनों का उपभोग करती हैं।
स्थायी चुम्बकीय समकालिक मोटर्स (PMSMs) स्टेटर के घूमते चुम्बकीय क्षेत्र और रोटर के स्थायी चुम्बकों के बीच चुम्बकीय अंतःक्रिया का लाभ उठाकर कार्य करती हैं। स्टेटर की तीन-चरणीय वाइंडिंग, जो वैकल्पिक धारा द्वारा ऊर्जा प्राप्त करती हैं, एक घूमता हुआ क्षेत्र बनाती हैं जो रोटर के चुम्बकीय क्षेत्र के साथ समकालिक होती है, जिससे सीधे संचालित गति संभव होती है।
स्थायी चुम्बकीय समकालिक मोटर्स (PMSMs) स्टेटर के घूमते चुम्बकीय क्षेत्र और रोटर के स्थायी चुम्बकों के बीच चुम्बकीय अंतःक्रिया का लाभ उठाकर कार्य करती हैं। स्टेटर की तीन-चरणीय वाइंडिंग, जो वैकल्पिक धारा द्वारा ऊर्जा प्राप्त करती हैं, एक घूमता हुआ क्षेत्र बनाती हैं जो रोटर के चुम्बकीय क्षेत्र के साथ समकालिक होती है, जिससे सीधे संचालित गति संभव होती है।
कम गति वाले डायरेक्ट-ड्राइव PMSMs को अपनाकर, पुरानी मोटर+शाफ्ट+गियरबॉक्स प्रणाली को एक सुव्यवस्थित सेटअप से बदल दिया गया है: एक कम गति वाला PMSM + वेक्टर फ़्रीक्वेंसी कनवर्टर। मोटर गियरबॉक्स के मूल स्थान (V3 माउंटिंग) पर स्थापित की जाती है और सीधे फैन इम्पेलर से जोड़ी जाती है।
कम गति वाले डायरेक्ट-ड्राइव PMSMs को अपनाकर, पुरानी मोटर+शाफ्ट+गियरबॉक्स प्रणाली को एक सुव्यवस्थित सेटअप से बदल दिया गया है: एक कम गति वाला PMSM + वेक्टर फ़्रीक्वेंसी कनवर्टर। मोटर गियरबॉक्स के मूल स्थान (V3 माउंटिंग) पर स्थापित की जाती है और सीधे फैन इम्पेलर से जोड़ी जाती है।
कूलिंग टॉवर फैंस के लिए डायरेक्ट-ड्राइव PMSM समाधानों के लाभ:
1. सरल संरचना: डायरेक्ट मोटर-इंपेलर कनेक्शन गियरबॉक्स और ऑयल पंप को समाप्त करता है।
2. बढ़ी हुई विश्वसनीयता: गियरबॉक्स की विफलताओं और ट्रांसमिशन हानियों को हटाता है, चिकनी शुरुआत, ओवरलोड क्षमता और झटका प्रतिरोध प्रदान करता है।
3. ऊर्जा की बचत: कम ट्रांसमिशन चरण दक्षता बढ़ाते हैं (>95%); चौड़ा लोड रेंज परिवर्तनीय परिस्थितियों में प्रदर्शन को अनुकूलित करता है।
4. पर्यावरण के अनुकूल: कोई गियरबॉक्स नहीं होने का मतलब है कोई तेल रिसाव नहीं, जो साफ संचालन और सुरक्षा मानकों के अनुपालन को सुनिश्चित करता है।
5. कम रखरखाव: कम विफलता बिंदु; केवल आवधिक बेयरिंग ल्यूब्रिकेशन की आवश्यकता होती है।
6. स्मार्ट नियंत्रण: ऊर्जा-कुशल संचालन के लिए IoT-सक्षम स्वचालन।
कूलिंग टॉवर फैंस के लिए डायरेक्ट-ड्राइव PMSM समाधानों के लाभ:
1. सरल संरचना: डायरेक्ट मोटर-इंपेलर कनेक्शन गियरबॉक्स और ऑयल पंप को समाप्त करता है।
2. बढ़ी हुई विश्वसनीयता: गियरबॉक्स की विफलताओं और ट्रांसमिशन हानियों को हटाता है, चिकनी शुरुआत, ओवरलोड क्षमता और झटका प्रतिरोध प्रदान करता है।
3. ऊर्जा की बचत: कम ट्रांसमिशन चरण दक्षता बढ़ाते हैं (>95%); चौड़ा लोड रेंज परिवर्तनीय परिस्थितियों में प्रदर्शन को अनुकूलित करता है।
4. पर्यावरण के अनुकूल: कोई गियरबॉक्स नहीं होने का मतलब है कोई तेल रिसाव नहीं, जो साफ संचालन और सुरक्षा मानकों के अनुपालन को सुनिश्चित करता है।
5. कम रखरखाव: कम विफलता बिंदु; केवल आवधिक बेयरिंग ल्यूब्रिकेशन की आवश्यकता होती है।
6. स्मार्ट नियंत्रण: ऊर्जा-कुशल संचालन के लिए IoT-सक्षम स्वचालन।
कम गति वाले डायरेक्ट-ड्राइव PMSMs और आवृत्ति नियंत्रण प्रणाली की स्थापना
कम गति वाले डायरेक्ट-ड्राइव PMSMs और आवृत्ति नियंत्रण प्रणाली की स्थापना
प्रदर्शन तुलना (132kW मोटर पूर्ण लोड पर)
प्रदर्शन तुलना (132kW मोटर पूर्ण लोड पर)
रिट्रोफिट के बाद पूर्ण लोड पर ऊर्जा-बचत विश्लेषण:
1. कूलिंग टॉवर फैन के लिए एक 132 kW कम गति वाले डायरेक्ट-ड्राइव स्थायी चुंबक समकालिक मोटर (PMSM) को अपनाने के बाद, समान संचालन की स्थितियों के तहत, गर्मियों में पूर्ण लोड पर प्रति मोटर औसत करंट 32A/घंटा कम हो जाता है। मापी गई वोल्टेज ~380V (U=380V, cosφ=0.96, η=0.95) पर, प्रति घंटे बचाई गई शक्ति की गणना इस प्रकार की जाती है:
2. P = 1.732 × 380V × 32A × 0.96 × 0.95 = 19.2 kWh, 16% करंट में कमी प्राप्त करना।
3. स्थिर परिस्थितियों में, दो रिट्रोफिटेड कूलिंग टॉवर फैन गर्मियों में एक साथ काम करते हुए कुल बिजली की खपत को 94 kWh (45% बचत) कम करते हैं। 2,200 संचालन घंटों और ¥0.4/kWh की बिजली दर के आधार पर, गर्मियों (Q3) में लागत की बचत इस प्रकार है:
4. 94 kWh × 2,200 h × ¥0.4/kWh = ¥82,720.
5. Q1 (सर्दी) में, कम परिवेश तापमान उत्पादन की आवश्यकताओं को केवल एक फैन के साथ पूरा करने की अनुमति देता है।
6. Q2 और Q4 में, फैन #2 पूर्ण क्षमता पर काम करता है, जबकि फैन #1 पूर्व-गर्म किए गए परिसंचारी पानी की मांग के आधार पर गति को समायोजित करता है। सतर्क अनुमान 50% बिजली की बचत दिखाते हैं, कुल खपत को 100 kWh कम करते हैं। इन तिमाहियों के लिए लागत की बचत:
7. 100 kWh × 4,400 h × ¥0.4/kWh = ¥176,000.
8. वार्षिक बचत सारांश, कुल बचाई गई शक्ति: 646,800 kWh, कुल लागत की बचत: ~¥258,720
9. CO₂ उत्सर्जन में कमी: 644,859 किलोग्राम
निष्कर्ष:
कम गति वाले डायरेक्ट-ड्राइव PMSMs के साथ रिट्रोफिट कूलिंग टॉवर फैन की दक्षता को महत्वपूर्ण रूप से बढ़ाता है, प्रणाली की विफलताओं और रखरखाव को कम करता है, और उपकरणों के जीवनकाल को बढ़ाता है। सिद्ध ऊर्जा बचत, कम निवेश लागत, और छोटे चुकौती अवधि के साथ, यह समाधान थर्मल पावर, पेट्रोकेमिकल्स, रसायनों, स्टील, और स्मेल्टिंग उद्योगों में व्यापक अपनाने के लिए आदर्श है, जो चीन के दोहरी-कार्बन लक्ष्यों का समर्थन करता है।
रिट्रोफिट के बाद पूर्ण लोड पर ऊर्जा-बचत विश्लेषण:
1. कूलिंग टॉवर फैन के लिए एक 132 kW कम गति वाले डायरेक्ट-ड्राइव स्थायी चुंबक समकालिक मोटर (PMSM) को अपनाने के बाद, समान संचालन की स्थितियों के तहत, गर्मियों में पूर्ण लोड पर प्रति मोटर औसत करंट 32A/घंटा कम हो जाता है। मापी गई वोल्टेज ~380V (U=380V, cosφ=0.96, η=0.95) पर, प्रति घंटे बचाई गई शक्ति की गणना इस प्रकार की जाती है:
2. P = 1.732 × 380V × 32A × 0.96 × 0.95 = 19.2 kWh, 16% करंट में कमी प्राप्त करना।
3. स्थिर परिस्थितियों में, दो रिट्रोफिटेड कूलिंग टॉवर फैन गर्मियों में एक साथ काम करते हुए कुल बिजली की खपत को 94 kWh (45% बचत) कम करते हैं। 2,200 संचालन घंटों और ¥0.4/kWh की बिजली दर के आधार पर, गर्मियों (Q3) में लागत की बचत इस प्रकार है:
4. 94 kWh × 2,200 h × ¥0.4/kWh = ¥82,720.
5. Q1 (सर्दी) में, कम परिवेश तापमान उत्पादन की आवश्यकताओं को केवल एक फैन के साथ पूरा करने की अनुमति देता है।
6. Q2 और Q4 में, फैन #2 पूर्ण क्षमता पर काम करता है, जबकि फैन #1 पूर्व-गर्म किए गए परिसंचारी पानी की मांग के आधार पर गति को समायोजित करता है। सतर्क अनुमान 50% बिजली की बचत दिखाते हैं, कुल खपत को 100 kWh कम करते हैं। इन तिमाहियों के लिए लागत की बचत:
7. 100 kWh × 4,400 h × ¥0.4/kWh = ¥176,000.
8. वार्षिक बचत सारांश, कुल बचाई गई शक्ति: 646,800 kWh, कुल लागत की बचत: ~¥258,720
9. CO₂ उत्सर्जन में कमी: 644,859 किलोग्राम
निष्कर्ष:
कम गति वाले डायरेक्ट-ड्राइव PMSMs के साथ रिट्रोफिट कूलिंग टॉवर फैन की दक्षता को महत्वपूर्ण रूप से बढ़ाता है, प्रणाली की विफलताओं और रखरखाव को कम करता है, और उपकरणों के जीवनकाल को बढ़ाता है। सिद्ध ऊर्जा बचत, कम निवेश लागत, और छोटे चुकौती अवधि के साथ, यह समाधान थर्मल पावर, पेट्रोकेमिकल्स, रसायनों, स्टील, और स्मेल्टिंग उद्योगों में व्यापक अपनाने के लिए आदर्श है, जो चीन के दोहरी-कार्बन लक्ष्यों का समर्थन करता है।