Abstract: Dit artikel analyseert de problemen die inherent zijn aan de oorspronkelijke aandrijfstructuur van koeltorenventilatoren, introduceert de voordelen van de permanentmagneetmotor met directe aandrijving en analyseert de selectie en aansturing ervan. Door de ombouw van het aandrijfsysteem van de koeltorenventilator naar een systeem met permanentmagneetmotor met directe aandrijving worden problemen zoals olielekkage en sterke trillingen opgelost. Het onderhoud wordt verminderd, de operationele efficiëntie van de apparatuur wordt verbeterd en er is een aanzienlijk energiebesparingseffect. Een enkele unit kan jaarlijks ongeveer 98,000 kWh aan elektriciteit besparen, wat een gunstig effect heeft.

Het circulatiewaterkoelsysteem voor de opwekking van restwarmte maakt gebruik van twee koeltorenventilatoren van 75 kW voor de circulatiewaterkoeling. Het transmissiedeel van de koelventilator neemt de traditionele aandrijfstructuur van de motor + transmissie-as + verloopstuk over. De ingaande as van de motor en de reductor zijn verbonden met een stalen transmissieas.

1. Problemen met traditionele aandrijfstructuren

(1) Het verloopstuk van de koelventilator is in de koeltoren geïnstalleerd. De transmissieas is 4 m lang. Door de zeer vochtige omgeving is de transmissie-as ernstig gecorrodeerd. De transmissie-as verliest zijn dynamisch evenwicht als gevolg van het ongelijkmatig afstoten van de roestlaag, waardoor ernstige trillingen van de apparatuur en de transmissie-as ontstaan. Regelmatige roestverwijdering en dynamisch balanceren zijn vereist, wat duur is.

(2) Naarmate de looptijd van het koelventilatorreductiemiddel toeneemt, verslijt de oliekeerring van de ingaande as ernstig, waardoor olielekkage ontstaat, regelmatig olie moet worden bijgevuld en het milieu wordt vervuild.

(3) Het reductiemiddel heeft een compacte structuur, genereert veel warmte en heeft een zwak warmteafvoervermogen, wat resulteert in de hoge temperatuur van het reductiemiddel, de korte levensduur van oliekeerringen en smeermiddelen en de noodzaak van frequent onderhoud.

2. Structuur en voordelen van permanente magneet directe aandrijving

De permanentmagneetmotor met directe aandrijving maakt gebruik van variabele frequentievectorbesturingstechnologie, een lage snelheid en een hoog koppel, en intelligente besturingstechnologie. De motor heeft een vereenvoudigde structuur en kenmerkt zich door een hoog rendement en een laag energieverbruik, een lage snelheid en een hoog koppel, hoge betrouwbaarheid en onderhoudsvrijheid, een hoge stijfheid en snelle respons, en is smering niet nodig. De lage snelheid, soepele werking en geringe trillingen verminderen de dagelijkse onderhouds- en reparatiewerkzaamheden aanzienlijk, wat leidt tot besparing op arbeids- en materiaalkosten. Geschikt voor gebruik in koelventilatorsystemen.

Belangrijkste voordelen:

(1) De motor met directe aandrijving met permanente magneet drijft de belasting rechtstreeks aan, waardoor er geen verloopstuk nodig is. Het heeft een eenvoudige en betrouwbare structuur en is in principe onderhoudsvrij.

(2) Het verloopstuk en de transmissie-as zijn verwijderd en de transmissie-efficiëntie van het systeem is 0.93. Bij werking onder de nominale frequentie heeft het constante koppelkarakteristieken, die voldoen aan de opstartvereisten voor zware belasting van de apparatuur en de werking van de apparatuur energiebesparend maken.

(3) De apparatuur neemt een kleine ruimte in beslag en verbruikt geen smeerolie en reserveonderdelen voor reductiemiddelen.

(4) De regeling van de frequentieomvormer kan een zachte start bewerkstelligen, waardoor de impact op de belastingsapparatuur wordt verminderd en de levensduur ervan wordt verlengd.

(5) Bij lage belasting kan de werkfrequentie op passende wijze worden verlaagd om betere energiebesparende effecten te bereiken.

3. Selectie van een motor met directe aandrijving met permanente magneet

3.1 Vermogensfactor en efficiëntievergelijking bij belasting

Vóór de transformatie was het vermogen van de koeltorenventilator 75 kW, de nominale stroom 160 A, de maximale bedrijfsstroom ongeveer 76 A en de belastingssnelheid ongeveer 56%. De vergelijking van de efficiëntie en arbeidsfactor van asynchrone motoren en permanentmagneetmotoren onder verschillende bedrijfsbelastingen wordt weergegeven in figuur 1.

De motor met directe aandrijving met permanente magneet heeft hetzelfde waaiertoerental als de koeltorenventilator, n0=n=155 tpm (n is het ventilatortoerental), het vereiste asvermogen P=1.732UIcosφη1η2η3=1.732×0.38×76×0.855× 0.86× 0.95×0.96≈33.5 (kW), het vereiste koppel T=9 550P/n0=9 550×33.5÷155= 2 064 (N·m).

Het daadwerkelijke model na wijziging wordt getoond in Figuur 2.

3.2 Nadelen van permanentmagneetmotoren

Synchrone motoren met permanente magneten gebruiken over het algemeen zeldzame-aardemagneten (neodymium-ijzer-boor). Momenteel zijn zeldzame-aardemagneten relatief duur en zijn de initiële investeringskosten hoog. Wanneer de temperatuur van een synchrone motor met zeldzame-aardemagneten te hoog wordt, kan deze onomkeerbaar demagnetiseren onder invloed van de ankerreactie veroorzaakt door de stroomstoot, of tijdens sterke mechanische trillingen. Dit kan leiden tot een verslechtering van de motorprestaties of zelfs tot het onbruikbaar worden van de motor. Daarom moet in de gebruiksomgeving aandacht worden besteed aan het opstellen van koelplannen voor de motor en maatregelen om trillingen te voorkomen.

4. Effectanalyse na transformatie

Nadat de koeltorenventilatormotor twee 55 kW permanente magneetmotoren met directe aandrijving heeft gebruikt, neemt onder dezelfde bedrijfsomstandigheden de stroom per uur van een enkele permanente magneetmotor in de herfst en winter gemiddeld met ongeveer 35 A af, en de gemeten spanning tijdens bedrijf is ongeveer 340 V. Neem U= 340 V, cosφ=0.97, η=0.95, dan is het vermogen P=1.732UIcosφη=1.732×0.34×35×0.97×0.95=18.9 (kW), en er wordt verwacht dat dit 18.9 bespaart kWh per uur. De gemiddelde stroomafname per uur is ongeveer 28 A in de lente en de zomer, en de feitelijk gemeten spanning tijdens bedrijf is ongeveer 370 V. Als u U=370 V, cosφ=0.97, η=0.95 neemt, is het vermogen: P=1.732UIcosφη=1.732 ×0.37×28×0.97× 0.95=16.5 (kW), wordt verwacht dat er 16.5 kWh per uur wordt bespaard. Volgens de vergelijking van de meetgegevens van de energiemeter voor en na de transformatie kan een enkele motor 17 kWh per uur besparen in de herfst en winter, en een enkele motor 15 kWh per uur in de lente en zomer. Berekend op basis van een jaarlijks werkingspercentage van 70%, kan één enkele motor in de herfst en winter 17 kWh per uur besparen. De elektriciteitsbesparing bedraagt ​​ongeveer 98,000 kWh.

5. Conclusie

Nadat het aandrijfsysteem van de koeltorenventilator was omgevormd tot een direct aandrijfsysteem met permanente magneetmotoren, werden de problemen van olielekkage en grote trillingen van de apparatuur opgelost, werd de bedrijfsefficiëntie van de apparatuur verbeterd en was het energiebesparende effect duidelijk, waardoor er werd bespaard ongeveer 15 ~ 17 kWh per uur en een energiebesparing van 40%, terwijl het onderhoud wordt verminderd, de werking van het systeem wordt verbeterd en de levensduur van de apparatuur wordt verlengd.