Tại sao sử dụng động cơ nam châm vĩnh cửu truyền động trực tiếp cho tháp làm mát?
—— Hiệu quả năng lượng, thân thiện với môi trường và bảo trì thấp
Tại sao sử dụng động cơ nam châm vĩnh cửu truyền động trực tiếp cho tháp làm mát?
—— Hiệu quả năng lượng, thân thiện với môi trường và bảo trì thấp
Hệ thống tháp làm mát bao gồm nhiều thành phần, bao gồm hệ thống cấp nước, hệ thống làm mát, hệ thống thoát nước và hệ thống xử lý khí thải. Hệ thống cấp nước cung cấp nước cho tháp làm mát để tản nhiệt, nơi không khí làm mát nước. Hệ thống thoát nước xả nước đã được làm mát, trong khi hệ thống xử lý khí thải giảm thiểu ô nhiễm môi trường bằng cách xử lý khí thải.
Hệ thống tháp làm mát bao gồm nhiều thành phần, bao gồm hệ thống cấp nước, hệ thống làm mát, hệ thống thoát nước và hệ thống xử lý khí thải. Hệ thống cấp nước cung cấp nước cho tháp làm mát để tản nhiệt, nơi không khí làm mát nước. Hệ thống thoát nước xả nước đã được làm mát, trong khi hệ thống xử lý khí thải giảm thiểu ô nhiễm môi trường bằng cách xử lý khí thải.
Các tháp làm mát truyền thống thường sử dụng một động cơ tốc độ cao + một trục rỗng dài 5–8 mét + một hộp số 90 độ + một hệ thống truyền động quạt. Tuy nhiên, cấu hình truyền thống này gặp phải một số thách thức:
Các tháp làm mát truyền thống thường sử dụng một động cơ tốc độ cao + một trục rỗng dài 5–8 mét + một hộp số 90 độ + một hệ thống truyền động quạt. Tuy nhiên, cấu hình truyền thống này gặp phải một số thách thức:
1. Cấu trúc phức tạp: Bao gồm nhiều thành phần như động cơ, khớp nối trục dài, hộp số và trạm bơm dầu.
2. Độ ổn định kém: Vận hành kéo dài gây biến dạng trục, làm tăng tỷ lệ hỏng hóc ở động cơ cảm ứng và hộp số. Các vấn đề phổ biến bao gồm hư hỏng khớp nối, cháy động cơ, hỏng seal hộp số và ống bôi trơn bị tắc, dẫn đến chi phí bảo trì cao hơn.
3. Hiệu suất tổng thể thấp: Mỗi giai đoạn truyền động gây ra tổn thất năng lượng, giảm hiệu suất tổng thể xuống dưới 80%.
4. Tác động môi trường: Động cơ cảm ứng tạo ra nhiệt và tiếng ồn cao, gây hại cho sức khỏe công nhân, trong khi rò rỉ dầu hộp số gây ô nhiễm.
5. Bảo trì cao: Các sự cố thường xuyên yêu cầu bảo trì rộng rãi, tiêu tốn nhiều thời gian và tài nguyên.
1. Cấu trúc phức tạp: Bao gồm nhiều thành phần như động cơ, khớp nối trục dài, hộp số và trạm bơm dầu.
2. Độ ổn định kém: Vận hành kéo dài gây biến dạng trục, làm tăng tỷ lệ hỏng hóc ở động cơ cảm ứng và hộp số. Các vấn đề phổ biến bao gồm hư hỏng khớp nối, cháy động cơ, hỏng seal hộp số và ống bôi trơn bị tắc, dẫn đến chi phí bảo trì cao hơn.
3. Hiệu suất tổng thể thấp: Mỗi giai đoạn truyền động gây ra tổn thất năng lượng, giảm hiệu suất tổng thể xuống dưới 80%.
4. Tác động môi trường: Động cơ cảm ứng tạo ra nhiệt và tiếng ồn cao, gây hại cho sức khỏe công nhân, trong khi rò rỉ dầu hộp số gây ô nhiễm.
5. Bảo trì cao: Các sự cố thường xuyên yêu cầu bảo trì rộng rãi, tiêu tốn nhiều thời gian và tài nguyên.
Động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu (PMSMs) hoạt động bằng cách tận dụng sự tương tác từ tính giữa trường từ quay của stato và nam châm vĩnh cửu của rôto. Cuộn dây ba pha của stato, được cấp điện bởi dòng điện xoay chiều, tạo ra một trường quay đồng bộ với trường từ của rôto, cho phép chuyển động truyền động trực tiếp.
Động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu (PMSMs) hoạt động bằng cách tận dụng sự tương tác từ tính giữa trường từ quay của stato và nam châm vĩnh cửu của rôto. Cuộn dây ba pha của stato, được cấp điện bởi dòng điện xoay chiều, tạo ra một trường quay đồng bộ với trường từ của rôto, cho phép chuyển động truyền động trực tiếp.
Bằng cách áp dụng động cơ PMSM trực tiếp tốc độ thấp, hệ thống động cơ + trục + hộp số lỗi thời được thay thế bằng một cấu hình hợp lý: một động cơ PMSM tốc độ thấp + bộ biến tần vector. Động cơ được lắp đặt tại vị trí ban đầu của hộp số (lắp đặt V3) và được ghép nối trực tiếp với cánh quạt quạt.
Bằng cách áp dụng động cơ PMSM trực tiếp tốc độ thấp, hệ thống động cơ + trục + hộp số lỗi thời được thay thế bằng một cấu hình hợp lý: một động cơ PMSM tốc độ thấp + bộ biến tần vector. Động cơ được lắp đặt tại vị trí ban đầu của hộp số (lắp đặt V3) và được ghép nối trực tiếp với cánh quạt quạt.
Lợi ích của Giải pháp PMSM Truyền Động Trực Tiếp cho Quạt Tháp Làm Mát:
1. Cấu trúc Đơn Giản: Kết nối trực tiếp giữa động cơ và cánh quạt loại bỏ hộp số và bơm dầu.
2. Tăng Cường Độ Tin Cậy: Loại bỏ sự cố hộp số và tổn thất truyền động, mang lại khởi động mượt mà hơn, khả năng chịu quá tải và khả năng chống sốc.
3. Tiết Kiệm Năng Lượng: Ít giai đoạn truyền động hơn nâng cao hiệu suất (>95%); dải tải rộng tối ưu hóa hiệu suất trong các điều kiện biến đổi.
4. Thân Thiện Với Môi Trường: Không có hộp số có nghĩa là không có rò rỉ dầu, đảm bảo hoạt động sạch hơn và tuân thủ các tiêu chuẩn an toàn.
5. Bảo Trì Thấp: Ít điểm hỏng hóc hơn; chỉ cần bôi trơn ổ bi định kỳ.
6. Điều Khiển Thông Minh: Tự động hóa hỗ trợ IoT cho hoạt động tiết kiệm năng lượng.
Lợi ích của Giải pháp PMSM Truyền Động Trực Tiếp cho Quạt Tháp Làm Mát:
1. Cấu trúc Đơn Giản: Kết nối trực tiếp giữa động cơ và cánh quạt loại bỏ hộp số và bơm dầu.
2. Tăng Cường Độ Tin Cậy: Loại bỏ sự cố hộp số và tổn thất truyền động, mang lại khởi động mượt mà hơn, khả năng chịu quá tải và khả năng chống sốc.
3. Tiết Kiệm Năng Lượng: Ít giai đoạn truyền động hơn nâng cao hiệu suất (>95%); dải tải rộng tối ưu hóa hiệu suất trong các điều kiện biến đổi.
4. Thân Thiện Với Môi Trường: Không có hộp số có nghĩa là không có rò rỉ dầu, đảm bảo hoạt động sạch hơn và tuân thủ các tiêu chuẩn an toàn.
5. Bảo Trì Thấp: Ít điểm hỏng hóc hơn; chỉ cần bôi trơn ổ bi định kỳ.
6. Điều Khiển Thông Minh: Tự động hóa hỗ trợ IoT cho hoạt động tiết kiệm năng lượng.
Cài đặt PMSM truyền động trực tiếp tốc độ thấp & Hệ thống điều khiển tần số
Cài đặt PMSM truyền động trực tiếp tốc độ thấp & Hệ thống điều khiển tần số
So sánh Hiệu suất (Động cơ 132kW tại Tải đầy đủ)
So sánh Hiệu suất (Động cơ 132kW tại Tải đầy đủ)
Phân tích tiết kiệm năng lượng ở tải đầy đủ sau khi cải tạo:
1. Sau khi áp dụng một động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu (PMSM) 132 kW tốc độ thấp cho quạt tháp làm mát, dưới cùng điều kiện hoạt động, dòng điện trung bình mỗi động cơ giảm 32A/giờ ở tải đầy đủ vào mùa hè. Với điện áp đo được khoảng ~380V (U=380V, cosφ=0.96, η=0.95), công suất tiết kiệm mỗi giờ được tính toán như sau:
2. P = 1.732 × 380V × 32A × 0.96 × 0.95 = 19.2 kWh, đạt được mức giảm dòng điện 16%.
3. Dưới điều kiện ổn định, hai quạt tháp làm mát đã được cải tạo hoạt động đồng thời vào mùa hè giảm tổng mức tiêu thụ điện năng 94 kWh (tiết kiệm 45%). Dựa trên 2,200 giờ hoạt động và giá điện ¥0.4/kWh, tiết kiệm chi phí mùa hè (Q3) là:
4. 94 kWh × 2,200 h × ¥0.4/kWh = ¥82,720.
5. Trong Q1 (mùa đông), nhiệt độ môi trường thấp cho phép nhu cầu sản xuất được đáp ứng chỉ với một quạt.
6. Trong Q2 và Q4, Quạt #2 hoạt động với công suất tối đa, trong khi Quạt #1 điều chỉnh tốc độ dựa trên nhu cầu nước tuần hoàn đã được làm nóng. Ước tính bảo thủ cho thấy tiết kiệm điện năng 50%, giảm tổng mức tiêu thụ 100 kWh. Tiết kiệm chi phí cho các quý này:
7. 100 kWh × 4,400 h × ¥0.4/kWh = ¥176,000.
8. Tóm tắt tiết kiệm hàng năm, Tổng công suất tiết kiệm: 646,800 kWh, Tổng tiết kiệm chi phí: ~¥258,720
9. Giảm phát thải CO₂: 644,859 kg
Kết luận:
Việc cải tạo với các động cơ PMSM tốc độ thấp có drive trực tiếp nâng cao đáng kể hiệu suất quạt tháp làm mát, giảm sự cố hệ thống và bảo trì, và kéo dài tuổi thọ thiết bị. Với tiết kiệm năng lượng đã được chứng minh, chi phí đầu tư thấp và thời gian hoàn vốn ngắn, giải pháp này là lý tưởng cho việc áp dụng rộng rãi trong ngành điện nhiệt, hóa dầu, hóa chất, thép và luyện kim, hỗ trợ mục tiêu kép carbon của Trung Quốc.
Phân tích tiết kiệm năng lượng ở tải đầy đủ sau khi cải tạo:
1. Sau khi áp dụng một động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu (PMSM) 132 kW tốc độ thấp cho quạt tháp làm mát, dưới cùng điều kiện hoạt động, dòng điện trung bình mỗi động cơ giảm 32A/giờ ở tải đầy đủ vào mùa hè. Với điện áp đo được khoảng ~380V (U=380V, cosφ=0.96, η=0.95), công suất tiết kiệm mỗi giờ được tính toán như sau:
2. P = 1.732 × 380V × 32A × 0.96 × 0.95 = 19.2 kWh, đạt được mức giảm dòng điện 16%.
3. Dưới điều kiện ổn định, hai quạt tháp làm mát đã được cải tạo hoạt động đồng thời vào mùa hè giảm tổng mức tiêu thụ điện năng 94 kWh (tiết kiệm 45%). Dựa trên 2,200 giờ hoạt động và giá điện ¥0.4/kWh, tiết kiệm chi phí mùa hè (Q3) là:
4. 94 kWh × 2,200 h × ¥0.4/kWh = ¥82,720.
5. Trong Q1 (mùa đông), nhiệt độ môi trường thấp cho phép nhu cầu sản xuất được đáp ứng chỉ với một quạt.
6. Trong Q2 và Q4, Quạt #2 hoạt động với công suất tối đa, trong khi Quạt #1 điều chỉnh tốc độ dựa trên nhu cầu nước tuần hoàn đã được làm nóng. Ước tính bảo thủ cho thấy tiết kiệm điện năng 50%, giảm tổng mức tiêu thụ 100 kWh. Tiết kiệm chi phí cho các quý này:
7. 100 kWh × 4,400 h × ¥0.4/kWh = ¥176,000.
8. Tóm tắt tiết kiệm hàng năm, Tổng công suất tiết kiệm: 646,800 kWh, Tổng tiết kiệm chi phí: ~¥258,720
9. Giảm phát thải CO₂: 644,859 kg
Kết luận:
Việc cải tạo với các động cơ PMSM tốc độ thấp có drive trực tiếp nâng cao đáng kể hiệu suất quạt tháp làm mát, giảm sự cố hệ thống và bảo trì, và kéo dài tuổi thọ thiết bị. Với tiết kiệm năng lượng đã được chứng minh, chi phí đầu tư thấp và thời gian hoàn vốn ngắn, giải pháp này là lý tưởng cho việc áp dụng rộng rãi trong ngành điện nhiệt, hóa dầu, hóa chất, thép và luyện kim, hỗ trợ mục tiêu kép carbon của Trung Quốc.