Почему использовать двигатели с прямым приводом на постоянных магнитах для охладительных башен?
—— Энергоэффективность, экологичность и низкие затраты на обслуживание
Почему использовать двигатели с прямым приводом на постоянных магнитах для охладительных башен?
—— Энергоэффективность, экологичность и низкие затраты на обслуживание
Система охлаждающей башни состоит из нескольких компонентов, включая систему водозабора, систему охлаждения, систему дренажа и систему очистки exhaust gas. Система водозабора подает воду в охлаждающую башню для рассеивания тепла, где воздух охлаждает воду. Система дренажа отводит охлажденную воду, в то время как система очистки exhaust gas минимизирует загрязнение окружающей среды, обрабатывая выбросы.
Традиционные охлаждающие башни обычно используют высокоскоростной мотор + 5–8-метровый полый длинный вал + 90-градусный редуктор + систему привода вентилятора. Однако эта традиционная конфигурация сталкивается с несколькими проблемами:
1. Сложная структура: Состоит из нескольких компонентов, таких как моторы, соединения длинного вала, редукторы и насосные станции.
2. Плохая стабильность: Длительная работа вызывает деформацию вала, увеличивая уровень отказов в асинхронных моторах и редукторах. Общие проблемы включают повреждение соединений, перегорание моторов, выход из строя уплотнений редуктора и засорение смазочных трубок, что приводит к увеличению затрат на обслуживание.
3. Низкая общая эффективность: Каждый этап передачи энергии вызывает потери, снижая общую эффективность ниже 80%.
4. Воздействие на окружающую среду: Асинхронные моторы генерируют высокую теплоту и шум, нанося вред здоровью работников, в то время как утечки масла из редуктора вызывают загрязнение.
5. Высокие затраты на обслуживание: Частые отказы требуют значительных затрат на обслуживание, потребляя много времени и ресурсов.
Синхронные моторы с постоянными магнитами (PMSM) работают, используя магнитное взаимодействие между вращающимся магнитным полем статора и постоянными магнитами ротора. Трехфазные обмотки статора, питаемые переменным током, создают вращающееся поле, которое синхронизируется с магнитным полем ротора, позволяя осуществлять прямое движение.
При использовании низкоскоростных прямоприводных PMSM устаревшая система мотор+вал+редуктор заменяется на упрощенную конфигурацию: низкоскоростной PMSM + векторный частотный преобразователь. Мотор устанавливается на оригинальном месте редуктора (монтаж V3) и напрямую соединяется с рабочим колесом вентилятора.
Традиционные охлаждающие башни обычно используют высокоскоростной мотор + 5–8-метровый полый длинный вал + 90-градусный редуктор + систему привода вентилятора. Однако эта традиционная конфигурация сталкивается с несколькими проблемами:
1. Сложная структура: Состоит из нескольких компонентов, таких как моторы, соединения длинного вала, редукторы и насосные станции.
2. Плохая стабильность: Длительная работа вызывает деформацию вала, увеличивая уровень отказов в асинхронных моторах и редукторах. Общие проблемы включают повреждение соединений, перегорание моторов, выход из строя уплотнений редуктора и засорение смазочных трубок, что приводит к увеличению затрат на обслуживание.
3. Низкая общая эффективность: Каждый этап передачи энергии вызывает потери, снижая общую эффективность ниже 80%.
4. Воздействие на окружающую среду: Асинхронные моторы генерируют высокую теплоту и шум, нанося вред здоровью работников, в то время как утечки масла из редуктора вызывают загрязнение.
5. Высокие затраты на обслуживание: Частые отказы требуют значительных затрат на обслуживание, потребляя много времени и ресурсов.
Синхронные моторы с постоянными магнитами (PMSM) работают, используя магнитное взаимодействие между вращающимся магнитным полем статора и постоянными магнитами ротора. Трехфазные обмотки статора, питаемые переменным током, создают вращающееся поле, которое синхронизируется с магнитным полем ротора, позволяя осуществлять прямое движение.
При использовании низкоскоростных прямоприводных PMSM устаревшая система мотор+вал+редуктор заменяется на упрощенную конфигурацию: низкоскоростной PMSM + векторный частотный преобразователь. Мотор устанавливается на оригинальном месте редуктора (монтаж V3) и напрямую соединяется с рабочим колесом вентилятора.
Преимущества решений с прямым приводом для вентиляторов охлаждающих башен:
1. Упрощенная структура: Прямое соединение мотора и импеллера устраняет редукторы и масляные насосы.
2. Повышенная надежность: Устраняет отказы редукторов и потери в передаче, обеспечивая более плавный запуск, возможность перегрузки и устойчивость к ударам.
3. Экономия энергии: Меньшее количество ступеней передачи повышает эффективность (>95%); широкий диапазон нагрузок оптимизирует производительность в переменных условиях.
4. Экологичность: Отсутствие редуктора означает отсутствие утечек масла, что обеспечивает более чистую работу и соответствие стандартам безопасности.
5. Низкие затраты на обслуживание: Меньше точек отказа; требуется только периодическая смазка подшипников.
6. Умное управление: Автоматизация с поддержкой IoT для энергоэффективной работы.
Преимущества решений с прямым приводом для вентиляторов охлаждающих башен:
1. Упрощенная структура: Прямое соединение мотора и импеллера устраняет редукторы и масляные насосы.
2. Повышенная надежность: Устраняет отказы редукторов и потери в передаче, обеспечивая более плавный запуск, возможность перегрузки и устойчивость к ударам.
3. Экономия энергии: Меньшее количество ступеней передачи повышает эффективность (>95%); широкий диапазон нагрузок оптимизирует производительность в переменных условиях.
4. Экологичность: Отсутствие редуктора означает отсутствие утечек масла, что обеспечивает более чистую работу и соответствие стандартам безопасности.
5. Низкие затраты на обслуживание: Меньше точек отказа; требуется только периодическая смазка подшипников.
6. Умное управление: Автоматизация с поддержкой IoT для энергоэффективной работы.
Установка низкоскоростных прямоприводных ПМЭС и системы управления частотой
Сравнение производительности (мотор 132 кВт при полной нагрузке)
Установка низкоскоростных прямоприводных ПМЭС и системы управления частотой
Сравнение производительности (мотор 132 кВт при полной нагрузке)
Анализ энергосбережения при полной нагрузке после модернизации:
1. После установки одного 132 кВт низкоскоростного прямого привода с постоянными магнитами синхронного двигателя (ПМД) для вентилятора охладительной башни, при тех же условиях эксплуатации средний ток на двигатель уменьшается на 32A/час при полной нагрузке летом. При измеренном напряжении ~380V (U=380V, cosφ=0.96, η=0.95) мощность, сэкономленная за час, рассчитывается как:
2. P = 1.732 × 380V × 32A × 0.96 × 0.95 = 19.2 кВтч, что достигает 16% снижения тока.
3. При стабильных условиях два модернизированных вентилятора охладительной башни, работающих одновременно летом, снижают общее потребление энергии на 94 кВтч (экономия 45%). Исходя из 2,200 рабочих часов и тарифа на электроэнергию ¥0.4/кВтч, экономия затрат летом (Q3) составляет:
4. 94 кВтч × 2,200 ч × ¥0.4/кВтч = ¥82,720.
5. В Q1 (зима) более низкие температуры окружающей среды позволяют удовлетворить производственные потребности всего с одним вентилятором.
6. В Q2 и Q4 Вентилятор №2 работает на полной мощности, в то время как Вентилятор №1 регулирует скорость в зависимости от потребности в предварительно нагретой циркулирующей воде. Консервативные оценки показывают 50% экономии энергии, снижая общее потребление на 100 кВтч. Экономия затрат за эти кварталы:
7. 100 кВтч × 4,400 ч × ¥0.4/кВтч = ¥176,000.
8. Итоговая сводка по годовой экономии, Общая сэкономленная мощность: 646,800 кВтч, Общая экономия затрат: ~¥258,720
9. Сокращение выбросов CO₂: 644,859 кг
Заключение:
Модернизация с низкоскоростными прямыми приводами ПМД значительно повышает эффективность вентиляторов охладительной башни, снижает сбои в системе и необходимость в обслуживании, а также продлевает срок службы оборудования. С доказанными энергосбережениями, низкими инвестиционными затратами и короткими сроками окупаемости это решение идеально подходит для широкого применения в тепловой энергетике, нефтехимии, химической промышленности, сталелитейной и металлургической отраслях, поддерживая цели Китая в области двойного углерода.
Анализ энергосбережения при полной нагрузке после модернизации:
1. После установки одного 132 кВт низкоскоростного прямого привода с постоянными магнитами синхронного двигателя (ПМД) для вентилятора охладительной башни, при тех же условиях эксплуатации средний ток на двигатель уменьшается на 32A/час при полной нагрузке летом. При измеренном напряжении ~380V (U=380V, cosφ=0.96, η=0.95) мощность, сэкономленная за час, рассчитывается как:
2. P = 1.732 × 380V × 32A × 0.96 × 0.95 = 19.2 кВтч, что достигает 16% снижения тока.
3. При стабильных условиях два модернизированных вентилятора охладительной башни, работающих одновременно летом, снижают общее потребление энергии на 94 кВтч (экономия 45%). Исходя из 2,200 рабочих часов и тарифа на электроэнергию ¥0.4/кВтч, экономия затрат летом (Q3) составляет:
4. 94 кВтч × 2,200 ч × ¥0.4/кВтч = ¥82,720.
5. В Q1 (зима) более низкие температуры окружающей среды позволяют удовлетворить производственные потребности всего с одним вентилятором.
6. В Q2 и Q4 Вентилятор №2 работает на полной мощности, в то время как Вентилятор №1 регулирует скорость в зависимости от потребности в предварительно нагретой циркулирующей воде. Консервативные оценки показывают 50% экономии энергии, снижая общее потребление на 100 кВтч. Экономия затрат за эти кварталы:
7. 100 кВтч × 4,400 ч × ¥0.4/кВтч = ¥176,000.
8. Итоговая сводка по годовой экономии, Общая сэкономленная мощность: 646,800 кВтч, Общая экономия затрат: ~¥258,720
9. Сокращение выбросов CO₂: 644,859 кг
Заключение:
Модернизация с низкоскоростными прямыми приводами ПМД значительно повышает эффективность вентиляторов охладительной башни, снижает сбои в системе и необходимость в обслуживании, а также продлевает срок службы оборудования. С доказанными энергосбережениями, низкими инвестиционными затратами и короткими сроками окупаемости это решение идеально подходит для широкого применения в тепловой энергетике, нефтехимии, химической промышленности, сталелитейной и металлургической отраслях, поддерживая цели Китая в области двойного углерода.
