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如何為壓縮機選擇一款經濟高效的電機?

   可靠性是關鍵因素,但還須考慮功率、電網和用戶工廠設計
 
  【壓縮機網】選擇驅動低密度聚乙烯(LDPE)和空氣分離設備壓縮機的大型電機時,用戶考慮的因素包括投資成本、環境影響和長期可靠性。簡而言之,用戶期望用盡可能低的總擁有成本使用一款經濟高效的電機
 
  LDPE和空氣分離設備壓縮機的成功運行牽動著巨額資金,包括氣體和化學品的銷售額、設備運行的能源成本以及有關運行可靠性、維護和停機方麵的成本。
 
  最終用戶都知道應該避免停機成本。以一台平均年產25萬噸LDPE的設備為例。如果設備每年運行8000小時,產品銷售價格是1500美元/噸,那麽每小時的LDPE生產價值約為47000美元。所以,24小時的生產價值就是110萬美元。對於一台40萬噸的設備來說,每天的生產價值將高達180萬美元。
 
  電能消耗和二氧化碳(CO2)排放也對總擁有成本產生重大影響。計算LDPE和空氣分離設備電機的總擁有成本時,電力成本是最大的組成部分。對電能消耗的改進估計可使每台電機在20年使用壽命中節省50萬美元的電能。實現的節約可以顯著影響利潤,同時還具有巨大的環境效益,即在這20年裏減少大約86噸的CO2溫室氣體排放。
 
  01可靠性是重中之重
 
  LDPE和空氣分離設備的操作人員通常希望各過程能連續運行數年。而實現最佳的可用性和可靠性需要一個高效的維護計劃。當執行設備維護時,運維人員必須以高效的方式完成。為了做到這一點,用戶需要采用現代化的維護手段和先進的理念。
 
  常見的選擇是由定速同步電動機驅動往複式壓縮機。除了這些高價的硬件設備以外,建造LDPE廠房時還希望將3D建模、有限元方法(FEM)分析等現代工程工具和先進的配件作為解決方案的一部分。
 
  空氣分離企業通常采用“製造-擁有-運營”模式。客戶不僅關注初始投資成本,而且更重要的是,還需關注持續運行、用電量、可用性、停機和維護成本。這些構成設備的總擁有成本,任何一家氣體製造商或設備廠商,都需要盡量使這些成本最小化。驅動壓縮機的電機通常使用時間很長,需要以較高的電能效率運行,並遵照定製的維護計劃。
 
  從總擁有成本角度來看,意外停機是致命的。因此在做出任何購買決定之前,必須充分考慮維護問題。人們通常期望設備能夠100%不停歇地運行。雖然這是不現實的,但可以采取必要的預防措施,最大限度地減少維護時間和意外停機。
 
  應與可以提供階段性維護計劃的供應商合作,以便製定無憂的維護計劃並確保隨時可以得到全麵的支持。預測性維護現在變得越來越重要,並且可以對總擁有成本產生積極的影響。
 
  02考慮電網和功率
 
  電機並非孤立運行,而是需要依賴於電網。大型電機可以對連接網絡產生影響,從而導致各種幹擾並直接或間接影響總擁有成本。因此解決方案是製造啟動電流低的大型電機,從而避免對電網造成不當影響,並減少對昂貴、複雜的開關設備的需求。
 
  與感應電機不同的是,同步電機可以始終控製轉子電流。同時可以利用可編程邏輯控製器(PLC)或自動調壓器(AVR)解決方案配置功能並引入繼電器和保護裝置。因此高度靈活,可以滿足所需的特定啟動方式和浪湧電流。
 
  由於設計簡單、成本低,直接啟動(DOL)通常是LDPE壓縮機電機的首選啟動方法。對於功率較高的電機,可能需要更精確地控製啟動事件。這種情況下,可以采用很多解決方案。對於體積最大的超大型壓縮機電機,用戶可能希望使用變速驅動器(VSD)或自耦變壓器啟動方式。
 
  總而言之,通過全麵分析,用戶可以選擇出最有效的啟動策略,這將有助於減少幹擾並降低總擁有成本。
 
  功率因數與電機對電網的影響密切相關,所以應包括在任何總擁有成本計算中。同步電機設計會補償供電網絡所需的功率因數,因此可以控製無功功率。如果需要控製功率因數或補償無功功率,則可以使用同步電機代替感應電機。
 
  同步電機的功率因數通常在1.0到0.8(超前)範圍內。當功率因數超前時,電機會對電網產生無功功率。盡管可以通過電容器組處理無功功率,但有時客戶仍需要支付無功功率費用。
 
  03滿足工廠需求的設計
 
  如今,總擁有成本的直接優勢推動著人們追求更高的功率和負載:電機越大,可以驅動的壓縮機越大。機組功率越高,意味著設備可以采用較少的壓縮機組獲得同樣的產量,從而節省工程時間、空間和投資成本。
 
  冷卻是另一個需要考慮的關鍵方麵。適當的冷卻器可以實現最高的輸出、可靠性、運行時間和效率,從而為總擁有成本帶來優勢。
 
  若不考慮安全問題,那麽總擁有成本的計算便是不完整的。LDPE和空氣分離過程涉及潛在的爆炸性化學環境,必須管理並盡量降低風險。
 
  如果不遵守安全法規和標準,可能會導致設備損壞、人員受傷、生產損失和政府部門的罰款,從而增加用戶的總擁有成本。
 
  總擁有成本
 
  為更大型壓縮機選擇合適的電機時,必須考慮許多變量:購買價格、每台設備生產時的能源和運行成本,以及停機和維護費用。用戶應係統地分析在設備預期使用壽命期內的所有成本因素,並得到準確的總擁有成本估值。

  作者:Petteri Hyytiäinen
  ABB運動控製全球化工行業經理

來源:ABB電機與發電機

標簽: 壓縮機電機選擇  

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