Neden Soğutma Kuleleri için Doğrudan Tahrikli Kalıcı Mıknatıs Motorları Kullanılır?
—— Enerji Verimliliği, Çevre Dostu Olma ve Düşük Bakım
Neden Soğutma Kuleleri için Doğrudan Tahrikli Kalıcı Mıknatıs Motorları Kullanılır?
—— Enerji Verimliliği, Çevre Dostu Olma ve Düşük Bakım
Soğutma kulesi sistemi, su giriş sistemi, soğutma sistemi, drenaj sistemi ve egzoz gazı arıtma sistemi dahil olmak üzere birkaç bileşenden oluşur. Su giriş sistemi, ısı dağıtımı için soğutma kulesine su sağlar; burada hava suyu soğutur. Drenaj sistemi soğutulmuş suyu boşaltırken, egzoz gazı arıtma sistemi emisyonları işleyerek çevresel kirliliği en aza indirir.
Geleneksel soğutma kuleleri genellikle yüksek hızlı bir motor + 5–8 metre uzunluğunda boş bir mil + 90 derece dişli kutusu + bir fan sürüş sistemi kullanır. Ancak, bu geleneksel kurulum birkaç zorlukla karşı karşıyadır:
1. Kompleks Yapı: Motorlar, uzun mil bağlantıları, dişli kutuları ve yağ pompa istasyonları gibi birden fazla bileşenden oluşur.
2. Zayıf Stabilite: Uzun süreli çalışma, mil deformasyonuna neden olarak, indüksiyon motorları ve dişli kutularında arıza oranlarını artırır. Yaygın sorunlar arasında bağlantı hasarı, motor yanması, dişli kutusu conta arızası ve tıkanmış yağlama boruları bulunur, bu da daha yüksek bakım maliyetlerine yol açar.
3. Düşük Genel Verimlilik: Her bir iletim aşaması enerji kaybı yaratır, genel verimliliği %80'in altına düşürür.
4. Çevresel Etki: İndüksiyon motorları yüksek ısı ve gürültü üretir, işçi sağlığını tehdit ederken, dişli kutusu yağ sızıntıları kirliliğe neden olur.
5. Yüksek Bakım: Sık arızalar kapsamlı bakım gerektirir, önemli zaman ve kaynak tüketir.
Kalıcı mıknatıs senkron motorları (PMSM'ler), statorun dönen manyetik alanı ile rotorun kalıcı mıknatısları arasındaki manyetik etkileşimi kullanarak çalışır. Statorun üç fazlı sarımları, alternatif akım ile enerjilendirilerek, rotorun manyetik alanı ile senkronize olan döner bir alan oluşturur ve doğrudan sürüş hareketini sağlar.
Düşük hızlı doğrudan sürüş PMSM'leri benimseyerek, eski motor+mili+dişli kutusu sistemi, sadeleştirilmiş bir kurulum ile değiştirilir: düşük hızlı PMSM + vektör frekans dönüştürücü. Motor, dişli kutusunun orijinal konumuna (V3 montajı) yerleştirilir ve doğrudan fan impeller'ına bağlanır.
Geleneksel soğutma kuleleri genellikle yüksek hızlı bir motor + 5–8 metre uzunluğunda boş bir mil + 90 derece dişli kutusu + bir fan sürüş sistemi kullanır. Ancak, bu geleneksel kurulum birkaç zorlukla karşı karşıyadır:
1. Kompleks Yapı: Motorlar, uzun mil bağlantıları, dişli kutuları ve yağ pompa istasyonları gibi birden fazla bileşenden oluşur.
2. Zayıf Stabilite: Uzun süreli çalışma, mil deformasyonuna neden olarak, indüksiyon motorları ve dişli kutularında arıza oranlarını artırır. Yaygın sorunlar arasında bağlantı hasarı, motor yanması, dişli kutusu conta arızası ve tıkanmış yağlama boruları bulunur, bu da daha yüksek bakım maliyetlerine yol açar.
3. Düşük Genel Verimlilik: Her bir iletim aşaması enerji kaybı yaratır, genel verimliliği %80'in altına düşürür.
4. Çevresel Etki: İndüksiyon motorları yüksek ısı ve gürültü üretir, işçi sağlığını tehdit ederken, dişli kutusu yağ sızıntıları kirliliğe neden olur.
5. Yüksek Bakım: Sık arızalar kapsamlı bakım gerektirir, önemli zaman ve kaynak tüketir.
Kalıcı mıknatıs senkron motorları (PMSM'ler), statorun dönen manyetik alanı ile rotorun kalıcı mıknatısları arasındaki manyetik etkileşimi kullanarak çalışır. Statorun üç fazlı sarımları, alternatif akım ile enerjilendirilerek, rotorun manyetik alanı ile senkronize olan döner bir alan oluşturur ve doğrudan sürüş hareketini sağlar.
Düşük hızlı doğrudan sürüş PMSM'leri benimseyerek, eski motor+mili+dişli kutusu sistemi, sadeleştirilmiş bir kurulum ile değiştirilir: düşük hızlı PMSM + vektör frekans dönüştürücü. Motor, dişli kutusunun orijinal konumuna (V3 montajı) yerleştirilir ve doğrudan fan impeller'ına bağlanır.
Soğutma Kulesi Fanları için Doğrudan Tahrik PMSM Çözümlerinin Faydaları:
1. Sadeleştirilmiş Yapı: Doğrudan motor-impeller bağlantısı dişli kutularını ve yağ pompalarını ortadan kaldırır.
2. Geliştirilmiş Güvenilirlik: Dişli kutusu arızalarını ve iletim kayıplarını ortadan kaldırarak daha pürüzsüz başlangıçlar, aşırı yük kapasitesi ve darbe direnci sunar.
3. Enerji Tasarrufu: Daha az iletim aşaması verimliliği artırır (>95%); geniş yük aralığı değişken koşullarda performansı optimize eder.
4. Eko-Dostu: Dişli kutusu olmaması yağ sızıntısı olmadığı anlamına gelir, daha temiz bir çalışma ve güvenlik standartlarına uyum sağlar.
5. Düşük Bakım: Daha az arıza noktası; yalnızca periyodik yatak yağlaması gereklidir.
6. Akıllı Kontrol: Enerji verimli işletim için IoT destekli otomasyon.
Soğutma Kulesi Fanları için Doğrudan Tahrik PMSM Çözümlerinin Faydaları:
1. Sadeleştirilmiş Yapı: Doğrudan motor-impeller bağlantısı dişli kutularını ve yağ pompalarını ortadan kaldırır.
2. Geliştirilmiş Güvenilirlik: Dişli kutusu arızalarını ve iletim kayıplarını ortadan kaldırarak daha pürüzsüz başlangıçlar, aşırı yük kapasitesi ve darbe direnci sunar.
3. Enerji Tasarrufu: Daha az iletim aşaması verimliliği artırır (>95%); geniş yük aralığı değişken koşullarda performansı optimize eder.
4. Eko-Dostu: Dişli kutusu olmaması yağ sızıntısı olmadığı anlamına gelir, daha temiz bir çalışma ve güvenlik standartlarına uyum sağlar.
5. Düşük Bakım: Daha az arıza noktası; yalnızca periyodik yatak yağlaması gereklidir.
6. Akıllı Kontrol: Enerji verimli işletim için IoT destekli otomasyon.
Düşük Hızlı Doğrudan Tahrik PMSM'lerin ve Frekans Kontrol Sisteminin Kurulumu
Performans Karşılaştırması (Tam Yükte 132kW Motor)
Düşük Hızlı Doğrudan Tahrik PMSM'lerin ve Frekans Kontrol Sisteminin Kurulumu
Performans Karşılaştırması (Tam Yükte 132kW Motor)
Yeniden Yapılandırma Sonrası Tam Yükte Enerji Tasarrufu Analizi:
1. Soğutma kulesi fanı için bir adet 132 kW düşük hızlı doğrudan tahrikli kalıcı mıknatıs senkron motor (PMSM) kullanıldıktan sonra, aynı çalışma koşulları altında, yaz aylarında tam yükte motor başına ortalama akım 32A/saat azalmaktadır. Ölçülen voltaj ~380V (U=380V, cosφ=0.96, η=0.95) ile, saat başına tasarruf edilen güç hesaplanmaktadır:
2. P = 1.732 × 380V × 32A × 0.96 × 0.95 = 19.2 kWh, %16 akım azaltımı sağlanmaktadır.
3. Stabil koşullar altında, yaz aylarında aynı anda çalışan iki yeniden yapılandırılmış soğutma kulesi fanı toplam enerji tüketimini 94 kWh (yüzde 45 tasarruf) azaltmaktadır. 2,200 çalışma saati ve ¥0.4/kWh elektrik tarifesi üzerinden, yaz (Q3) maliyet tasarrufu miktarı:
4. 94 kWh × 2,200 h × ¥0.4/kWh = ¥82,720.
5. Q1 (kış) döneminde, daha düşük ortam sıcaklıkları üretim ihtiyaçlarının sadece bir fan ile karşılanmasına olanak tanımaktadır.
6. Q2 ve Q4 dönemlerinde, Fan #2 tam kapasitede çalışırken, Fan #1 önceden ısıtılmış sirkülasyon suyu talebine göre hız ayarlamaktadır. Muhafazakar tahminler %50 enerji tasarrufu göstermekte, toplam tüketimi 100 kWh azaltmaktadır. Bu çeyrekler için maliyet tasarrufu:
7. 100 kWh × 4,400 h × ¥0.4/kWh = ¥176,000.
8. Yıllık Tasarruf Özeti, Toplam tasarruf edilen enerji: 646,800 kWh, Toplam maliyet tasarrufu: ~¥258,720
9. CO₂ emisyonları azaltıldı: 644,859 kg
Sonuç:
Düşük hızlı doğrudan tahrikli PMSM'ler ile yapılan yeniden yapılandırma, soğutma kulesi fanı verimliliğini önemli ölçüde artırmakta, sistem arızalarını ve bakım ihtiyaçlarını azaltmakta ve ekipman ömrünü uzatmaktadır. Kanıtlanmış enerji tasarrufları, düşük yatırım maliyetleri ve kısa geri dönüş süreleri ile bu çözüm, termal enerji, petrokimya, kimya, çelik ve eritme endüstrilerinde yaygın benimseme için idealdir ve Çin’in çift karbon hedeflerini desteklemektedir.
Yeniden Yapılandırma Sonrası Tam Yükte Enerji Tasarrufu Analizi:
1. Soğutma kulesi fanı için bir adet 132 kW düşük hızlı doğrudan tahrikli kalıcı mıknatıs senkron motor (PMSM) kullanıldıktan sonra, aynı çalışma koşulları altında, yaz aylarında tam yükte motor başına ortalama akım 32A/saat azalmaktadır. Ölçülen voltaj ~380V (U=380V, cosφ=0.96, η=0.95) ile, saat başına tasarruf edilen güç hesaplanmaktadır:
2. P = 1.732 × 380V × 32A × 0.96 × 0.95 = 19.2 kWh, %16 akım azaltımı sağlanmaktadır.
3. Stabil koşullar altında, yaz aylarında aynı anda çalışan iki yeniden yapılandırılmış soğutma kulesi fanı toplam enerji tüketimini 94 kWh (yüzde 45 tasarruf) azaltmaktadır. 2,200 çalışma saati ve ¥0.4/kWh elektrik tarifesi üzerinden, yaz (Q3) maliyet tasarrufu miktarı:
4. 94 kWh × 2,200 h × ¥0.4/kWh = ¥82,720.
5. Q1 (kış) döneminde, daha düşük ortam sıcaklıkları üretim ihtiyaçlarının sadece bir fan ile karşılanmasına olanak tanımaktadır.
6. Q2 ve Q4 dönemlerinde, Fan #2 tam kapasitede çalışırken, Fan #1 önceden ısıtılmış sirkülasyon suyu talebine göre hız ayarlamaktadır. Muhafazakar tahminler %50 enerji tasarrufu göstermekte, toplam tüketimi 100 kWh azaltmaktadır. Bu çeyrekler için maliyet tasarrufu:
7. 100 kWh × 4,400 h × ¥0.4/kWh = ¥176,000.
8. Yıllık Tasarruf Özeti, Toplam tasarruf edilen enerji: 646,800 kWh, Toplam maliyet tasarrufu: ~¥258,720
9. CO₂ emisyonları azaltıldı: 644,859 kg
Sonuç:
Düşük hızlı doğrudan tahrikli PMSM'ler ile yapılan yeniden yapılandırma, soğutma kulesi fanı verimliliğini önemli ölçüde artırmakta, sistem arızalarını ve bakım ihtiyaçlarını azaltmakta ve ekipman ömrünü uzatmaktadır. Kanıtlanmış enerji tasarrufları, düşük yatırım maliyetleri ve kısa geri dönüş süreleri ile bu çözüm, termal enerji, petrokimya, kimya, çelik ve eritme endüstrilerinde yaygın benimseme için idealdir ve Çin’in çift karbon hedeflerini desteklemektedir.
