Résumé: Analysez les problèmes existant dans la structure d'entraînement du ventilateur de la tour de refroidissement d'origine, présentez les avantages du moteur à entraînement direct à aimant permanent et analysez sa sélection et son contrôle. Le système d'entraînement du ventilateur de la tour de refroidissement est transformé en un système d'entraînement direct du moteur à aimant permanent, qui résout le problème des problèmes d'équipement tels que les fuites d'huile et les vibrations importantes, la maintenance a été réduite, l'efficacité du fonctionnement de l'équipement a été améliorée et l'effet d'économie d'énergie est évident. Une seule unité peut économiser environ 98,000 XNUMX kWh d'électricité par an et l'effet d'utilisation est bon.

Le système de refroidissement par eau en circulation pour la production d'énergie thermique résiduelle utilise deux ventilateurs de tour de refroidissement de 75 kW pour le refroidissement par eau en circulation. La pièce de transmission du ventilateur de refroidissement adopte la structure d'entraînement d'équipement traditionnelle composée d'un moteur + arbre de transmission + réducteur. L'arbre d'entrée du moteur et du réducteur sont reliés à un arbre de transmission en acier.

1. Problèmes avec les structures de transmission traditionnelles

(1) Le réducteur du ventilateur de refroidissement est installé à l’intérieur de la tour de refroidissement. L'arbre de transmission mesure 4 m de long. En raison de l’environnement très humide, l’arbre de transmission est fortement corrodé. L'arbre de transmission perd son équilibre dynamique en raison de la perte inégale de la couche de rouille, provoquant de graves vibrations de l'équipement et de l'arbre de transmission. Un dérouillage régulier et un équilibrage dynamique sont nécessaires, ce qui coûte cher.

(2) À mesure que la durée de fonctionnement du réducteur du ventilateur de refroidissement augmente, le joint d'huile de l'arbre d'entrée s'use sérieusement, provoquant des fuites d'huile, nécessitant un réapprovisionnement régulier en huile et polluant l'environnement.

(3) Le réducteur a une structure compacte, génère beaucoup de chaleur et a de faibles capacités de dissipation thermique, ce qui entraîne une température élevée du réducteur, une courte durée de vie des joints d'huile et des lubrifiants et la nécessité d'un entretien fréquent.

2. Structure et avantages d'entraînement direct à aimant permanent

Le moteur à entraînement direct à aimant permanent adopte une technologie de contrôle vectoriel à fréquence variable, une technologie d'entraînement direct à basse vitesse et à couple élevé et une technologie de contrôle intelligente. Il a une structure simplifiée et présente les caractéristiques d'un rendement élevé et d'une faible consommation, d'une faible vitesse et d'un couple élevé, d'une fiabilité élevée et sans entretien, d'une rigidité élevée et d'une réponse rapide, et sans besoin de lubrification. La faible vitesse, le bon fonctionnement et les petites vibrations réduisent considérablement la charge de travail de maintenance et de réparation quotidiennes, économisant ainsi les coûts de main d'œuvre et de matériel. Convient pour une utilisation dans des scénarios de ventilateur de refroidissement.

Principaux avantages:

(1) Le moteur à entraînement direct à aimant permanent entraîne directement la charge, éliminant ainsi le besoin d'un réducteur. Il a une structure simple et fiable et ne nécessite pratiquement aucun entretien.

(2) Le réducteur et l'arbre de transmission sont retirés et l'efficacité de la transmission du système est de 0.93. Lorsqu'il fonctionne en dessous de la fréquence nominale, il présente des caractéristiques de couple constantes, qui répondent aux exigences de démarrage à forte charge de l'équipement et rendent le fonctionnement de l'équipement plus économe en énergie.

(3) L'équipement occupe un petit espace et ne consomme pas d'huile lubrifiante ni de pièces de rechange de réducteur.

(4) Le contrôle du convertisseur de fréquence peut réaliser un démarrage progressif, réduisant ainsi l'impact sur l'équipement de charge et prolongeant sa durée de vie.

(5) Dans des conditions de faible charge, la fréquence de fonctionnement peut être réduite de manière appropriée pour obtenir de meilleurs effets d'économie d'énergie.

3. Sélection du moteur à entraînement direct à aimant permanent

3.1 Comparaison du facteur de puissance et du rendement en fonctionnement en charge

Avant la transformation, la puissance du ventilateur de la tour de refroidissement était de 75 kW, le courant nominal était de 160 A, le courant de fonctionnement maximum était d'environ 76 A et le taux de charge était d'environ 56 %. La comparaison du rendement et du facteur de puissance des moteurs asynchrones et des moteurs à aimants permanents sous différentes charges de fonctionnement est présentée à la figure 1.

Le moteur à entraînement direct à aimant permanent a la même vitesse de turbine que le ventilateur de la tour de refroidissement, n0=n=155 tr/min (n est la vitesse du ventilateur), la puissance d'arbre requise P=1.732UIcosφη1η2η3=1.732×0.38×76×0.855× 0.86× 0.95×0.96≈33.5 (kW), le couple requis T=9 550P/n0=9 550×33.5÷155= 2 064 (N·m).

Le modèle réel après modification est présenté dans la figure 2.

3.2 Inconvénients des moteurs à aimants permanents

Moteurs synchrones à aimants permanents choisissez généralement des matériaux à aimants permanents de terres rares (néodyme fer bore) comme aimants permanents. Actuellement, les matériaux des terres rares sont relativement chers et le coût d’investissement initial est élevé. Lorsque la température d'un moteur synchrone à aimant permanent aux terres rares est trop élevée, il peut subir une démagnétisation irréversible sous l'action de la réaction d'induit provoquée par le courant d'impact, ou lors de fortes vibrations mécaniques, provoquant une dégradation des performances du moteur, voire une inutilisabilité. Par conséquent, dans l'environnement d'utilisation, il convient de prêter attention à la formulation de plans de refroidissement du moteur et à des mesures pour éviter les vibrations.

4. Analyse des effets après transformation

Une fois que le moteur du ventilateur de la tour de refroidissement adopte deux moteurs à entraînement direct à aimant permanent de 55 kW, dans les mêmes conditions de fonctionnement, le courant horaire d'un seul moteur à aimant permanent diminue en moyenne d'environ 35 A en automne et en hiver, et la tension mesurée pendant le fonctionnement est d'environ 340 V. Prenez U= 340 V, cosφ=0.97, η=0.95, alors la puissance est P=1.732UIcosφη=1.732×0.34×35×0.97×0.95=18.9 (kW), et on s'attend à ce qu'on économise 18.9 kWh par heure. La diminution horaire moyenne du courant est d'environ 28 A au printemps et en été, et la tension réelle mesurée pendant le fonctionnement est d'environ 370 V. En prenant U=370 V, cosφ=0.97, η=0.95, la puissance est : P=1.732UIcosφη=1.732 ×0.37×28×0.97× 0.95=16.5 (kW), il devrait permettre d'économiser 16.5 kWh par heure. Selon la comparaison des données de mesure du compteur d'énergie avant et après la transformation, un seul moteur peut économiser 17 kWh par heure en automne et en hiver, et un seul moteur peut économiser 15 kWh par heure au printemps et en été. Calculé sur la base d'un taux de fonctionnement annuel de 70 %, un seul moteur peut économiser 17 kWh par heure en automne et en hiver. L'économie d'électricité est d'environ 98,000 XNUMX kWh.

5. Conclusion

Après que le système d'entraînement du ventilateur de la tour de refroidissement ait été transformé en un système d'entraînement direct de moteur à aimant permanent, les problèmes de fuite d'huile et de vibrations importantes de l'équipement ont été résolus, l'efficacité de fonctionnement de l'équipement a été améliorée et l'effet d'économie d'énergie était évident, économisant environ 15 ~ 17 kWh par heure et le taux d'économie d'énergie de 40 %, tout en réduisant la maintenance, en améliorant le taux de fonctionnement du système et en prolongeant la durée de vie de l'équipement.