← Terug naar categorie Drives & Motors

Power Transmission Technologies voor koeltorens begrijpen

Zoek naar de juiste balans tussen initiële kosten en levensduurkosten

Door Jerome Jennings, Global Product Manager - Components, SPX Cooling Technologies

Jerome Jennings, Global Product Manager, SPX Cooling Technologies

Jerome Jennings, Global Product Manager, SPX Cooling Technologies

Koeltorens kunnen verschillende aandrijftechnologieën gebruiken, waaronder een tandwielaandrijving, riemaandrijving, directe aandrijving en een elektronisch gecommuteerde (EC) aandrijving.

Elk heeft voor- en nadelen. De juiste selectie levert een goed evenwicht tussen initiële kosten en bedrijfskosten op.

Overzicht van beschikbare energietransmissietechnologieën

Tandwielaandrijvingen bieden bescheiden kosten met lage levensduurkosten

De tandwielaandrijving is een algemeen gebruikt systeem dat vermogen overdraagt ​​en dat al tientallen jaren wordt gebruikt. Een tandwielaandrijving vertrouwt op een interne tandwieloverbrenging die de kracht overbrengt.

In een toepassing met koeltoren verlaagt de tandwielaandrijving het hoge snelheidsvermogen van de motor naar de lagere snelheid die nodig is om de ventilator aan te drijven. De inductiemotor is relatief klein omdat de versnellingsbak het koppel vermenigvuldigt.

Tandwielaandrijvingen zijn effectief bij alle vermogensniveaus van koeltorens. Hun dikke gegoten shells die de tandwieltanden en het oliebad huisvesten, zijn bestand tegen de hoge hitte en vochtigheid in de koeltoren.

Versnellingsbakken vereisen extra "no load" vermogen om de wrijving van interne componenten en olieviscositeit te overwinnen. Het netto rendement van de versnellingsbak varieert per toepassing, maar ligt over het algemeen in de buurt van 96 procent.

Koeltoren Krachtoverbrenging

De tandwielaandrijving reduceert het hoge snelheidsvermogen van de motor naar de lagere snelheid die nodig is voor de ventilator.

De tandwielaandrijving vereist weinig onderhoud. Sommige versnellingsbakken die synthetische olie gebruiken, hoeven bijvoorbeeld niet gedurende vijf jaar te worden ververst, maar eigenaren van koeltorens en servicecontractanten moeten ijverig zijn om te inspecteren op mogelijke lekken.

Een ander positief kenmerk van de tandwielaandrijving is dat deze direct online stroom krijgt. Een frequentieomvormer (VFD) is niet vereist, maar kan worden toegevoegd voor extra motortoerentalregeling en voordelen voor het energieverbruik.

Riemaandrijvingen hebben lage eerste kosten, maar hogere bedrijfskosten

Riemaandrijvingen bestaan ​​al langer dan tandwielaandrijvingen. Ze worden gebruikt om beweging van de ene as naar de andere over te brengen met behulp van een lus van flexibel materiaal dat over twee schijven loopt (ook katrollen genoemd) om de draaiende assen te verbinden.

Deze technologie biedt een soepele en effectieve krachtoverbrenging tussen de schachten, zelfs als deze zich op een aanzienlijke afstand bevinden.

Koeltoren Krachtoverbrenging

Riemaandrijvingen overbrengen beweging van de ene as naar de andere met behulp van een lus van flexibel materiaal.

In een toepassing voor koeltoren bepaalt de grootte van de schijven de snelheid; Riemen van verschillende afmetingen bieden de vereiste snelheidsvermindering. De kleinste schijf maakt verbinding met de motor, terwijl de grotere ventilatorschijf is aangesloten op een ventilatoras.

De verhouding tussen deze groottes dicteert de snelheidsvermindering. Riemen die overeenkomen met de profiel- en lengtevereisten van de schijven leveren zendvermogen.

In tegenstelling tot tandwielen worden riemaandrijvingen blootgesteld aan de warme, vochtige omgeving van de koeltoren. De initiële kosten van een riemaandrijving zijn laag, maar de doorlopende onderhoudskosten nemen met de tijd toe. Schoven en andere componenten corroderen; riemen strekken zich uit en verliezen spanning.

Vanaf ongeveer 95 procent efficiëntie kunnen riemaandrijvingen naar de lage 90s zakken of zelfs naar beneden als de riemen uitrekken en slijten. Het onderhoud omvat meerdere keren per jaar een regelmatige vervanging van de riem en smering van de lagers van de ventilatoras, wat bijdraagt ​​aan de hogere levensduurkosten.

Riemaandrijvingen worden vaak toegepast in koeltorens met lagere paardenkrachten. Net als een tandwielaandrijving heeft de riemaandrijving geen VFD nodig.

Directe aandrijfmotoren hebben weinig onderhoud, maar de initiële kosten zijn meestal veel hoger dan bij andere alternatieven

Er zijn meerdere directe-aandrijvingsopties waarbij de motor rechtstreeks de koeltorenventilator aandrijft. De motor met directe aandrijving biedt betrouwbaarheid met minimale onderhoudsvereisten.

Een gemeenschappelijke directe-aandrijvingoptie maakt gebruik van een permanente magneetmotor. Dit is een type elektromotor met zeldzame aarde permanente magneten ingebouwd in de rotor. Het gebruik van deze technologie is de afgelopen tien jaar gegroeid en wordt nu veel gebruikt in voertuigen, drones, computers en talloze andere toepassingen die krachtige, maar relatief compacte motoren nodig hebben.

De permanente-magneetmotor drijft de ventilator rechtstreeks aan, waardoor een aantal componenten, waaronder versnellingsbak, aandrijfas, kussenbloklagers en koppelingen, worden geëlimineerd. Dit elimineert op zijn beurt de noodzaak voor uitlijning van de mechanische componenten, versnellen van de installatie, verminderen van installatiekosten en verhogen van de systeemefficiëntie.

Een nadeel van de optie met permanente magneet is de initiële kosten - een directe aandrijving met een permanente-magneetmotor is vaak de hoogste kostprijs van alle opties voor vermogensoverdracht.

Voor de koppelvereisten van toepassingen met koeltorens worden permanente-magneetmotoren zwaarder en groter dan standaard inductiemotoren, omdat de tandwielaandrijving wordt geëlimineerd.

Permanente magneetmotoren vereisen een VFD om te werken. Hoewel de VFD extra kosten met zich meebrengt, kunnen operators de snelheid regelen en energie besparen.

Koeltoren Krachtoverbrenging

De permanente magneetmotor drijft de ventilator direct aan en produceert een magnetisch veld

Zorgen voor veilig gebruik is een potentiële zorg. Bij andere opties voor energieoverdracht, wanneer de motor is losgekoppeld, is er geen stroomtoevoer en is deze veilig voor onderhoud.

De permanente magneetmotor kan elektriciteit opwekken, zelfs wanneer de stroom wordt uitgeschakeld, waardoor mogelijk een gevaarlijke situatie ontstaat. Als bijvoorbeeld de ventilator en de ventilatoras door de wind worden gedraaid, kan de elektriciteit worden verplaatst naar waar een technicus aan de apparatuur werkt.

Een ander veiligheidsrisico is het geproduceerde magnetische veld, dat van invloed kan zijn op iedereen die een pacemaker draagt ​​die in de buurt van de motor werkt.

Een directe aandrijving heeft meestal de laagste onderhoudskosten gedurende zijn levensduur omdat het niet nodig is om de olie te vervangen, geen olieafdichtingen die kunnen slijten en geen noodzaak voor routinematige uitlijning.

Jaarlijkse smering wordt aanbevolen. Aanvankelijke kosten kunnen twee tot drie keer hoger zijn dan een versnellingsbak. Vanwege de hoge eerste kosten kan de terugverdientijd tien of meer jaar bedragen.

Koeltoren Krachtoverbrenging

Elektronisch gecommuteerde motor combineert motor, controller en ventilator

De hoogrendement elektronisch gecommuteerde (EC) motor is een nieuwere technologie die een kleine gelijkstroommotor en een inverter / snelheidsregelaar combineert in één pakket.

Het rotorgedeelte van de motor maakt meestal gebruik van zeldzame aarde permanente magneten en de integrale snelheidsregeling elimineert de noodzaak voor een externe VFD. Voor toepassingen in de koeltoren worden de ventilator, ventilatoromhulling en ventilatorbeschermkap vaak ingebouwd om een ​​compleet mechanisch aandrijfpakket te bieden.

Dit biedt een eenvoudige en compacte opstelling die gemakkelijk in de fabriek kan worden geïnstalleerd en waar nodig in het veld kan worden vervangen.

Koeltorens met EC-motoren hebben meestal een kleinere capaciteit en een kleinere voetafdruk met een maximale toepassingsmaat van 10 pk of een diameter van een meter. In vergelijking met riemaandrijvingen en andere motoren met laag vermogen (minder dan 5 hp) zijn EC-motoren consequent efficiënter.

Bij toepassingen met kleine pk levert de EC-motor geen vermogensoverdrachtsverlies terwijl andere motoren met een laag toerental en riemaandrijvingen vermogensverliezen van 5-20 procent kunnen ondervinden.

Omdat EC-motoren afgedichte lagers gebruiken, is er vrijwel geen onderhoud. Het gebruik van deze technologie voor koeltorens is nieuw en leent zich momenteel alleen voor kleine ventilator-diameters met een laag pk.

Tabel 1 biedt een algehele vergelijking van beschikbare energietransmissietechnologieën. Riemaandrijvingen hebben lage initiële kosten maar hoge bedrijfskosten. Directe aandrijvingen hebben hoge initiële kosten met lagere bedrijfskosten. Gear drives vallen meestal ergens tussenin. EC-motoren bieden lage bedrijfskosten, maar de afmetingen en toepassingen zijn beperkter.

Koeltoren Krachtoverbrenging

Het selecteren van de juiste optie is een evenwichtsoefening

Bij het kiezen tussen energietransmissietechnologieën moeten specificaties van koeltorens, aannemers en eigenaren de kosten over de gehele levensduur van de koeltoren evalueren.

Factoren als energie-efficiëntie, onderhoudsgemak, betrouwbaarheid en levensduur moeten worden afgewogen tegen initiële investering, installatiekosten, operationele complexiteit en milieu-impact.

Referenties

Een blik op riem-, ketting- en aandrijftechniek, Power Transmission Engineering, https://www.powertransmission.com/blog/a-look-at-belt-chain-and-gear-drive-technology/, opgehaald 5 / 17 / 18

Procesindustrie Informer

Gerelateerd nieuws

Laat een reactie achter

Uw e-mailadres wordt niet gepubliceerd. Verplichte velden zijn gemarkeerd *

Deze site gebruikt Akismet om spam te verminderen. Ontdek hoe uw reactiegegevens worden verwerkt.