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Apr 09, 2024

5 Vorteile von Direktantriebsmotoren in großen luftgekühlten Kondensatoren

Trockenkühlung an Stromerzeugungsstandorten ist aufgrund von Umweltfaktoren, geografischer Standortplanung und Wasserknappheit vor Ort zu einer beliebten Wahl geworden. Es bestehen jedoch Umwelt- und Zuverlässigkeitsprobleme

Trockenkühlung an Stromerzeugungsstandorten ist aufgrund von Umweltfaktoren, geografischer Standortplanung und Wasserknappheit vor Ort zu einer beliebten Wahl geworden. Aufgrund der integralen Komponenten des gesamten Kühlsystems bestehen jedoch immer noch Umwelt- und Zuverlässigkeitsprobleme. Außerdem verursachen diese großen luftgekühlten Kondensatorstrukturen erhebliche Betriebs- und Nebenlastkosten.

Die Probleme können durch einen Direktantriebsmotor und einen Frequenzumrichter (AFD) minimiert werden.

Weniger bewegliche Teile bedeuten, dass das Risiko eines vorzeitigen Ausfalls geringer ist. Die größten Herausforderungen für Betreiber von Stromerzeugungsanlagen bei luftgekühlten Kondensatoreinheiten (ACC) bestehen aus zwei Dingen: Zuverlässigkeit und Effizienz. Genauer gesagt drehten sich die Komponenten des Lüfterantriebssystems um die Kosten und die Häufigkeit von Ausfallzeiten. Die für die Reparatur erforderliche Zeit kann zwischen 10 Stunden und mehreren Tagen liegen, und wenn eine Reparatur nicht möglich ist, kann es für den Austausch Tage bis Monate dauern.

Die Betriebsbedingungen fallen von Standort zu Standort in ein breites Spektrum von Umgebungsbedingungen. Diese müssen bei der Auswahl der Antriebskomponenten überprüft werden, um die Geräteleistung sicherzustellen.

Auswirkungen der Fallstudie : Ein Kraftwerk im Westen der USA sagte, es müsse aufgrund der Betriebsbedingungen innerhalb von 10 Jahren nach der Installation alle Getriebe überholen oder ersetzen. Darüber hinaus muss der Lüfter in den Wintermonaten kontinuierlich mit 15 Prozent der Volllast laufen, um einen ordnungsgemäßen Ölfluss zum Getriebe sicherzustellen.

ACC-Einheiten gehören zu den bedeutendsten parasitären Lasten in einer Energieerzeugungsanlage. Die bisherige Kraftübertragungslösung aus Getriebe und Hochgeschwindigkeitsmotor führt zu mechanischen Ineffizienzen, die durch den Direktantriebs-Permanentmagnetmotor und die AFD-Lösung beseitigt werden. Ein Direktantrieb, ein hocheffizienter Motor und die AFD-Leistung können zusammen die Betriebsenergie erheblich reduzieren – vor allem aber die parasitäre Last reduzieren. Die Verwendung eines Permanentmagnet-Wechselstrommotors (AC) hat im Vergleich zu einem Induktionsmotor eine höhere Betriebseffizienz, da er nicht die Energie benötigt, um den Magnetisierungsstrom zu erzeugen.

Auswirkungen der Fallstudie : Die Kombination eines hocheffizienten Motors, der die Leistung bei langsamen Geschwindigkeiten bereitstellen und die parasitäre Belastung reduzieren kann, ist eine Attraktion, insbesondere wenn Anlagenbetreiber die Effizienzgewinne über 45 Zellen vervielfachen. Ziel ist eine Verbesserung der Betriebseffizienz um 10 Prozent. Im konkreten Fall betrugen die Effizienzgewinne 8,5 bis 9 Prozent.

Eine Direktantriebslösung eliminiert das Risiko von Öllecks und Tausende von Dollar an Reinigungskosten sowie häufige Inspektionen zur Gewährleistung der Umweltkonformität. Aus Getrieben austretendes Öl stellt aufgrund der Wartung, der Kontamination der umgebenden Ausrüstung und der Auswirkungen auf die Umwelt erhebliche Kosten dar. Permanentmagnetmotoren und -antriebe mit Direktantrieb beseitigen diese Bedenken praktisch.

Auswirkungen der Fallstudie: Die Eliminierung eines schädlichen Stoffes vom Standort machte die Direktantriebsoption aufgrund der Umweltbedenken bei Nutzung, Wartung und Lagerung attraktiv.

Die Wartung stellt für jeden Betrieb einen erheblichen Kostenfaktor dar. Die größten Wartungskosten in ACC-Einheiten sind Zeit und Häufigkeit des Ölwechsels für Getriebe, Motorschmierpläne (basierend auf Lastbetriebszeitrahmen) und Reinigungsverfahren. Der Wegfall von Ölwechseln und die Verwendung eines Direktantriebsmotors mit langsameren Drehzahlen reduzieren die Häufigkeit des Schmierens und vereinfachen die Reinigung der Geräte.

Auswirkungen der Fallstudie : Nach Überprüfung der Betriebsbedingungen der Direktantriebsmotorlösung werden die Lagerschmierpläne auf 12-Monats-Intervalle festgelegt. Durch die Umstellung des Lüfterantriebssystems auf Direktantriebstechnologie können die Arbeitskosten nach Schätzungen des Werks um 75 Prozent pro Einheit gesenkt werden.

Die Lärmminderung kann nach der Inbetriebnahme Millionen kosten, wenn sie bei der Standortplanung ignoriert wird. Die riesigen ACC-Einheiten werden zwischen 45 und 75 Fuß in der Luft aufgestellt und verfügen über mehrere Ventilatoren mit einem Durchmesser von 36 Fuß, die mit 100 Prozent Geschwindigkeit arbeiten. Lärm muss außerdem innerhalb der Sicherheitsgrenzen der Occupational Safety and Health Administration (OSHA) liegen. Eine Möglichkeit, die Lärmbelästigung zu reduzieren, besteht darin, Direktantriebsmotoren zu spezifizieren und zu installieren. Dies ermöglicht langsamere oder optimierte Lüftergeschwindigkeiten im gesamten System, wodurch der Geräuschpegel effektiv auf ein Minimum reduziert wird.

Auswirkungen der Fallstudie : Schalldaten wurden vor und nach der Installation des neuen Direktantriebssystems aufgezeichnet. Die Messungen wurden außerhalb des ACC auf einem Innengang durchgeführt, wobei der Motor/das Getriebe 82,5 Dezibel (dBA) registrierte. Nach der Inbetriebnahme der Installation ergaben Schallpegeltests, dass die Direktantriebslösung einen Wert von 81,5 dBA aufwies. Obwohl ein Dezibel minimal ist, kann die Multiplikation dieses Dezibels bei einer Struktur mit 45 Modulen zu erheblichen Lärmreduzierungen führen.

Jeffrey Alascio ist Industry Business Manager – Diverse Industries bei Baldor Electric Company, einem Mitglied der ABB-Gruppe. Alascio konzentriert sich auf die Leitung eines Teams zur Entwicklung von Strategien und Beziehungen zu Schlüsselkunden dieser Branchen für Motoren, mechanische Kraftübertragungsprodukte und Antriebe. Er bringt mehr als 25 Jahre Vertriebs- und Anwendungswissen in den Bereichen Antriebe, Motoren und Getriebe mit. Alascio hat einen Bachelor-Abschluss in Maschinenbau von der University of Maryland und einen MBA von der University of Nebraska.