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为什么使用冷却塔直驱永磁电机——有效节能、环境友好、维护省心

点击量:662   日期:2024-04-24

  冷却塔系统是由进水系统、冷却系统、排水系统、废气处理系统等几个部分组成的。进水系统的功能是将需要冷却的水输送到冷却塔中进行散热,而冷却塔则通过空气对水进行散热。排水系统负责将散热后的水排出系统。废气处理系统则处理冷却塔排出的废气,以减少环境污染。

  

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  一般的冷却塔采用高速电机+5~8米的空心长轴+90度减速机+风扇的驱动方式。然而传统冷却塔系统目前驱动系统存在诸多问题:

  1、结构繁杂:分别由电机、长轴联轴器、减速机、油泵站等装置组成;

  2、稳定性差:设备长时间运行造成加长轴变形,导致异步电动机和减速机故障率增大,主要表现在联轴器损坏、电动机烧坏、减速机密封失效及强制润滑系统出现管道阻塞等问题影响正常生产,造成检修费用增加;

  3、综合效率低:驱动中的每个传递环节都会带来效率的损失,环节越多,能耗就越大,综合效率越低,综合效率普遍在80%以下;

  4、污染环境:异步电机温升高,噪音大,对作业人员身心健康有较大影响,减速机还存在漏油的情况,油污染大;

  5、维护:故障点多,维护频繁、周期长,耗费大量财力人力。

  永磁同步电机通过定子产生的旋转磁场与转子永磁体产生的磁场之间的磁力作用来实现动力输出。具体就是:定子上按一定规律排布的三相绕组,通以三相交流电流即产生旋转磁场;而转子上通过永磁体在其周围空间建立磁场。当定子旋转磁场的频率与转子磁场旋转频率一致时,转子就能够与定子旋转磁场同步运转。

  采用低速永磁同步直驱电机后,取消以上的电机+长轴+减速机,用低速永磁同步直驱电机+矢量变频器的方案替换老旧的驱动方式。低速永磁同步直驱电机安装在目前减速机位置,并采用V3安装方式,与风扇叶轮直接连接。

  

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  冷却塔风机直驱式永磁电机方案带来的效果:

  1、结构简洁:电机直接与叶轮相联,省去了减速箱及油泵站等相关装置。

  2、稳定可靠:设备可靠性提高,彻底根治减速机故障带来的停机,提高设备的运转率;消除联轴器、减速机自身传动效率损失,提高设备整体的传动效率;同时直驱电机具有起动电流小、过载能力强、对设备冲击力小等特点,更为胜任设备的频繁起动,保障设备运行更为平稳可靠。

  3、有效节能:驱动中的每个传递环节都会带来效率的损失,环节越多,能耗就越大,综合效率越低,低速永磁同步直驱电机,环节少,综合效率高;低速永磁同步直驱电机具有更大宽幅的有效运行区间,尤其是在负荷变化较大的工况下可以实现更好的节能效果。

  4、环境友好:去除原系统减速机,避免因减速机故障造成漏油渗油现象,使设备运行环境更加干净整洁,符合安全标准各项要求;

  5、维护省心:直驱电机方案省去了很多故障环节,故障率大大降低,日常使用中只需定期做好轴承润滑即可,省钱省力省心。

  6、拓展功能:还可以利用“V-CLOUD”沃云物联网平台,实现闭环自动控制,做到节电省心。

  异步电机+加长型膜片联轴器+减速机+风扇。

  


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  安装低速永磁同步直驱电机及变频控制系统

  


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  改造前后运行数据对比(某132kW电机满负荷运行状态)

  

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  改造后满负荷运行节能情况分析:

  冷却塔风机电机采用 1 台 132 kW低速永磁同步直驱电机后,在相同运行工况下,单台低速永磁同步直驱电机夏季满负荷状态下每小时电流平均降低约32A,运行中实测电压380V左右,取U=380V,cosφ=0.96,η=0.95,则 功 率 为 P=1.732UIcosφη=1.732×0.38×32×0.96×0.95=19.2(kW),夏季满负荷状态下预计每小时可节电 19.2kWh;电流下降约为16%。

  按目前稳定工况计算,两台冷却塔风机夏季同时运行,较改造前同工况运行,总电耗可降低94kWh,节电率约45%。按夏季工况运行2200h、电价0.4元/度计算,三季度节约电费:94kWh×2200h×0.4元/度=82720元;

  一季度室外温度低,按以往生产经验,仅需开1台冷却塔风机即可满足生产。

  二季度和四季度,按以往生产经验,2#冷却塔风机全开,根据预热发电循环水需求量调整1#冷却塔风机转速,节电率保守预估50%,总电耗可降低100kWh。二季度和四季度节约电费:100kWh×4400h×0.4元/度=176000元;

  从上面的推算可知:全年总节约电耗646800度,全年总节约电费约258720元。同时可减少644859kg二氧化碳排放。

  低速永磁同步直驱电机改造提高了冷却塔风机运行效率,减少了系统故障率及维护量,延长系统使用寿命。节电效果显著,具有投资少、回收期短等显著的优点,可在热电、石化、化工、钢铁、冶炼等冷却塔风机上广泛推广使用,助力我国的双碳节能事业!