Get Adobe Flash player

Erdős Tibor
mérnök üzletkötő
ABB Kft.

A szinkron reluktancia motor a hagyományos állórészes technológiával és az új mágnes-mentes forgórésszel szerelt motorból, valamint egy új generációs ipari hajtásokból álló rendszer. Szivattyú és ventilátor alkalmazásokra optimalizálva. Fő előnyei a magas teljesítmény, költséghatékonyság és egyszerű szervizelhetőség. A felsorolt előnyökről az angliai South Staff Water cég esettanulmányából győződhetünk meg.

The synchronous reluctance motor is the combination of conventional stator technology and a new magnet-free rotor design supplemented with a new generation industrial drive. Optimized for pump and fan applications. Its main advantages are the high-performance, cost-effectiveness and ease of serviceability. The listed benefits demonstrated by the case study of South Staff Water company in the UK.

 

A világon elsőként, az ABB által gyártott IE4-es szinkron reluktancia motor és hajtás csomaggal (SynRM) egy frekvenciaváltóval működtetett aszinkron motort cseréltek le a South Staff Water nevű cégnél az Egyesül Királyságban. Ez 6%-os többlet energia megtakarítást eredményezett.

A somerfordi szivattyúállomáson a cégnek egy 20 éves, 115 kW-os aszinkronmotort kellett lecserélnie. Ez egy függőleges egytengelyű öblítőszivattyút vezérelt, ami naponta 2,5 millió liter vizet szállított.

Az IE2-es hatásfokú motort korábban egy ACS800-as ABB frekvenciaváltó hajtotta. Így a rendszer energia-megtakarítás maximálásának lehetőségét a hajtás fluxus optimalizálás funkciója jelentette. A várhatóan nagyobb hatékonyság és megbízhatóság, az alacsonyabb hőveszteség, a kisebb zaj és csökkenő karbantartási költségek érdekeltté tették a vízművet, hogy egy tesztüzem keretén belül győződjenek meg a szinkron reluktancia motor nyújtotta előnyökről.

A telepítés a korábban említett hajtás egy ACS850-el történő kiváltását jelentette, melynek nagyobb teljesítményű processzora lehetővé tette a szinkron reluktancia motor és az új generációs közvetlen nyomatékszabályzás (DTC) együttes működését. Ez szükségtelenné tette a jeladó és fordulatszám visszacsatoló eszközöket is.

A SynRM csomag hatékonysági eredményei túlszárnyalták a South Staffs Water várakozásait.

„A legnagyobb előnyt mindenekelőtt a 6%-os energiacsökkenés jelenti,” – kezdte Keith Marshall, a South Staffs Water ellátási igazgatója. “Annak ellenére, hogy az iparág egyik leg-energiahatékonyabb vállalata vagyunk, a villamos költségünk meghaladja évente a 9 millió fontot, és folyamatosan emelkedik a nagykereskedelmi energiaárak változásának következtében.
Felhasználásunk mintegy 90%-át vízszivattyúzásra fordítjuk, mivel miénk a legnagyobb szivattyúfej az Egyesült Királyságban a kiszolgált régió dombos földrajzi adottságai és a mély fúrólyukak miatt. Ez hatalmas hír számunkra, mivel a 6%-os megtakarítás egyetlen egy szivattyún a rendszerből már így is jelentős hatékonyságot jelent.”

„Beleértve az Egyesült Királyság Megemelt Amortizációs Kedvezmény Rendszerét (ECA), a beruházás 5-6 éves megtérülésével számolunk. Tekintettel arra, hogy a meglévő hajtás és motor rendszerünk már így is elég hatékony minden további megtakarítás csak nagy nehézségek árán érhető el, így ez igencsak kifizetődő.

Az aszinkron motoréval szemben a SynRM forgórész nem tartalmaz rövidre zárt kalickát, sem állandó mágnest, sem gerjesztett tekercselést. Ehelyett a reluktancia mágnesesség elvén alapszik. Az egyszerűsített forgórész szerkezet kiküszöböli a rotor kalitka veszteséget, ezért lesz még hatékonyabb és kompaktabb. A szokásos teljesítmény és nyomatékszintek alacsony hőmérséklet emelkedés mellett való elérése növeli a motor szigetelésének és csapágyazásának élettartamát, meghosszabbítja zsírozások közti időtartamot.

A South Staff Water-nél a SynRM kivitel eredményeként az aszinkronmotorhoz képest 58%-kal csökkent a motortest hőmérséklete. “Nyaranta nagy a meleg a telepeken, így a SynRM motorok széleskörű alkalmazása a szükséges ventillátorok számának drasztikus csökkenését jelentheti.” – mondja Marshall. “A forgórésznek ténylegesen nincs vesztesége, így csökken a csapágyazás hőmérséklete. Az azt jelenti, hogy dönthetünk, hogy a kenések közti időtartamokat vagy a csapágyak várható élettartamát hosszabbítjuk meg.”

A SynRM motorok 75 %-os zajcsökkenést is jelentettek: 1450-es fordulatszámon történő üzemeltetésnél 78 dBA-ről 72,3 dBA-re mérséklődött. “Amíg somerfordi telepünk távol esik, addig a nyomásfokozó állomásaink lakott területek közelében fekszenek, szóval ez óriási hír a szomszédjainknak, és a dolgozóinknak egyaránt.” – magyarázza Marshall.

„Ami fontos, hogy a SynRM tesztüzemre egy olyan alkalmazást választottunk, ahol már eddig is egy élvonalbeli hajtástechnikát használtuk, igaz egy 20 éves nagy hatásfokú aszinkron motorral összekötve.” – mondta Glen Hickman, a tervezésért, kivitelezésért, az tesztüzem beindításáért felelős szakember a Sentridge Control-tól.

„Csökkenthettük volna a motor méretét, de inkább úgy döntöttünk, hogy egy az egyben hasonlítjuk össze a két rendszert és megtartottuk az eredeti tengelymagasságot. A további 6%-os energia-megtakarítás annak ismeretében hihetetlen, hogy a jelenleg üzemben lévő is igen hatékony rendszernek tekinthető. Ha bárhol máshol az üzemben egy elavultabb motor-hajtás kombinációt választottunk volna, biztosan elérhettünk volna akár 10-15%-ot is. Most olyan területeket keresünk, ahol kiöregedett hajtás technológia van, vagy a motor-hajtás párosítás erre megfelelő.”

A lehetséges megtakarításokba fektetett erős hit miatt, hogy tőkét kovácsolhasson az előnyökből, a South Staff Water, előbbre hozta a beruházási programját. „Ez egy olyan jelentős előrelépés a hagyományos aszinkron motorokhoz képest, hogy már most más szóba jöhető területeket keresünk a telepeinken.” – mondta Marshall. „Ennek köszönhetően más, korábban alacsony prioritással bíró felhasználások is fontos célpontok lehetnek a fejlesztési programunkban.”

„Már 15 éve dolgozunk Glen Hickman-nel, és ez idő alatt számos új technológiát mutatott be számunkra, kezdve a frekvenciaváltókkal. Az egyik nagy előnye Glennel és a Sentridge-dzsel dolgozni, hogy folyamatosan a műszaki fejlesztések élvonalában vagyunk. Ez alapvető fontosságú az üzletmenetünk és a vásárlóink számára is.”

„A SynRM motorok kifejezetten változó nyomatékú terhelésre lettek tervezve frekvenciaváltós hajtással irányítva,” mondata Steve Ruddell, az ABB Motor és Generátor divíziójának Global Marketing Menedzsere. „A hagyományos aszinkron motorokat fix sebességen történő működésre tervezték, ami a piac mintegy 90%-át teszi ki. Most először fejlesztettünk olyan technológiát, amely a kezdetektől fogva a szivattyúk és ventilátorok változó sebességű alkalmazására lett kialakítva.”

 

Synchronous reluctance motor and frequency converte ACS850, L2

 

„A jövőben hiszem, hogy a változó nyomatékú szivattyú és ventilátor felhasználásoknál, melyeknek változó sebességre van szüksége SynRM csomagot fognak használni. A legtöbb szivattyú- és ventilátoralkalmazás 20-40%-kal túl van méretezve. Alacsony terhelésnél a legnagyobb a hatékonysági szakadék a szinkron reluktancia és az aszinkron motor technológiája között. Egyszerűen nincs más egyéb kombináció, amivel ez a különbség elérhető.”