Почему стоит использовать двигатели с прямым приводом на постоянных магнитах для охлаждающих башен?
—— Энергоэффективность, экологичность и низкие затраты на обслуживание
Почему стоит использовать двигатели с прямым приводом на постоянных магнитах для охлаждающих башен?
—— Энергоэффективность, экологичность и низкие затраты на обслуживание
Система охлаждающей башни состоит из нескольких компонентов, включая систему водозабора, систему охлаждения, дренажную систему и систему очистки exhaust gas. Система водозабора подает воду в охлаждающую башню для рассеивания тепла, где воздух охлаждает воду. Дренажная система отводит охлажденную воду, в то время как система очистки exhaust gas минимизирует загрязнение окружающей среды, обрабатывая выбросы.
Система охлаждающей башни состоит из нескольких компонентов, включая систему водозабора, систему охлаждения, дренажную систему и систему очистки exhaust gas. Система водозабора подает воду в охлаждающую башню для рассеивания тепла, где воздух охлаждает воду. Дренажная система отводит охлажденную воду, в то время как система очистки exhaust gas минимизирует загрязнение окружающей среды, обрабатывая выбросы.
Традиционные охлаждающие башни обычно используют высокоскоростной двигатель + полую длинную ось длиной 5–8 метров + редуктор на 90 градусов + систему привода вентилятора. Однако эта традиционная конфигурация сталкивается с несколькими проблемами:
Традиционные охлаждающие башни обычно используют высокоскоростной двигатель + полую длинную ось длиной 5–8 метров + редуктор на 90 градусов + систему привода вентилятора. Однако эта традиционная конфигурация сталкивается с несколькими проблемами:
1. Сложная структура: Состоит из нескольких компонентов, таких как двигатели, длинные муфты, редукторы и насосные станции.
2. Плохая стабильность: Длительная работа вызывает деформацию вала, увеличивая уровень отказов в асинхронных двигателях и редукторах. Общие проблемы включают повреждение муфт, перегорание двигателей, выход из строя уплотнений редуктора и засорение смазочных труб, 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 двигатели 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.
1. Сложная структура: Состоит из нескольких компонентов, таких как двигатели, длинные муфты, редукторы и насосные станции.
2. Плохая стабильность: Длительная работа вызывает деформацию вала, увеличивая уровень отказов в асинхронных двигателях и редукторах. Общие проблемы включают повреждение муфт, перегорание двигателей, выход из строя уплотнений редуктора и засорение смазочных труб, 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 двигатели 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.
Постоянные магнитные синхронные двигатели (ПМСД) работают, используя магнитное взаимодействие между вращающимся магнитным полем статора и постоянными магнитами ротора. Трехфазные обмотки статора, питаемые переменным током, создают вращающееся магнитное поле, которое синхронизируется с магнитным полем ротора, позволяя прямое движение привода.
Постоянные магнитные синхронные двигатели (ПМСД) работают, используя магнитное взаимодействие между вращающимся магнитным полем статора и постоянными магнитами ротора. Трехфазные обмотки статора, питаемые переменным током, создают вращающееся магнитное поле, которое синхронизируется с магнитным полем ротора, позволяя прямое движение привода.
При использовании низкоскоростных прямоприводных ПМ synchronous машин (ПМСМ) устаревшая система мотор + вал + редуктор заменяется на упрощённую конфигурацию: низкоскоростной ПМСМ + векторный частотный преобразователь. Мотор устанавливается на оригинальном месте редуктора (крепление V3) и напрямую соединяется с рабочим колесом вентилятора.
При использовании низкоскоростных прямоприводных ПМ synchronous машин (ПМСМ) устаревшая система мотор + вал + редуктор заменяется на упрощённую конфигурацию: низкоскоростной ПМСМ + векторный частотный преобразователь. Мотор устанавливается на оригинальном месте редуктора (крепление V3) и напрямую соединяется с рабочим колесом вентилятора.
Преимущества решений с прямым приводом PMSM для вентиляторов охладительных башен:
1. Упрощенная структура: Прямое соединение мотора и импеллера устраняет редукторы и масляные насосы.
2. Повышенная надежность: Устранение отказов редуктора и потерь в трансмиссии, обеспечивающее более плавный запуск, возможность перегрузки и устойчивость к ударам.
3. Экономия энергии: Меньшее количество стадий 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: Меньшее количество точек отказа; требуется только периодическая смазка подшипников.
6. Умное управление: Автоматизация с поддержкой IoT для энергоэффективной работы.
Преимущества решений с прямым приводом PMSM для вентиляторов охладительных башен:
1. Упрощенная структура: Прямое соединение мотора и импеллера устраняет редукторы и масляные насосы.
2. Повышенная надежность: Устранение отказов редуктора и потерь в трансмиссии, обеспечивающее более плавный запуск, возможность перегрузки и устойчивость к ударам.
3. Экономия энергии: Меньшее количество стадий 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: Меньшее количество точек отказа; требуется только периодическая смазка подшипников.
6. Умное управление: Автоматизация с поддержкой IoT для энергоэффективной работы.
Установка PMSM с низкой скоростью прямого привода и системы управления частотой
Установка PMSM с низкой скоростью прямого привода и системы управления частотой
Сравнение производительности (132 кВт мотор при полной нагрузке)
Сравнение производительности (132 кВт мотор при полной нагрузке)
Анализ энергосбережения при полной нагрузке после модернизации:
1. После установки одного 132 кВт низкоскоростного прямого привода с постоянным магнитом 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, работающие одновременно летом, снижают общее потребление электроэнергии 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 электроэнергии, снижая общее потребление на 100 кВтч. Экономия затрат за эти кварталы:
7. 100 кВтч × 4,400 ч × ¥0.4/кВтч = ¥176,000.
8. Итоговая экономия за год, 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 доказанной экономией энергии, 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 двойные углеродные цели Китая.
Анализ энергосбережения при полной нагрузке после модернизации:
1. После установки одного 132 кВт низкоскоростного прямого привода с постоянным магнитом 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, работающие одновременно летом, снижают общее потребление электроэнергии 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 электроэнергии, снижая общее потребление на 100 кВтч. Экономия затрат за эти кварталы:
7. 100 кВтч × 4,400 ч × ¥0.4/кВтч = ¥176,000.
8. Итоговая экономия за год, 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 доказанной экономией энергии, 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 двойные углеродные цели Китая.