Phương pháp từ tính để cải thiện hiệu quả của các nhà máy xử lý nước
Hình 1: Động cơ nam châm vĩnh cửu được trang bị ổ trục từ (cánh quạt do khách hàng cung cấp).
Trong một thế giới có nguồn tài nguyên hữu hạn, nước sạch là một mặt hàng ngày càng có giá trị hơn. Đảm bảo rằng chúng ta sử dụng nguồn nước một cách khôn ngoan là ưu tiên toàn cầu. SKF cam kết xử lý nước thải hiệu quả hơn và đang nỗ lực giúp giảm tác động môi trường của quy trình này bằng cách sử dụng động cơ nam châm vĩnh cửu và công nghệ ổ trục từ tính chủ động.
| Để đáp ứng nhu cầu thị trường ngày càng tăng nhanh về thiết bị hiệu suất cao cấp cho ngành công nghiệp nước, SKF đã phát triển một giải pháp sáng tạo và bền vững cho máy thổi khí ly tâm dẫn động trực tiếp. SKF cung cấp một dòng sản phẩm mới gồm động cơ nam châm vĩnh cửu tốc độ cao (động cơ PM) được trang bị ổ trục từ tính chủ động (AMB) bao gồm bộ điều khiển ổ trục từ tính thế hệ mới nhất (MBC). Công suất đầu ra định mức dao động từ 75 kW đến 350 kW, với tốc độ quay lên đến 35.000 vòng/phút.
Dòng động cơ không dầu hiệu suất cao này có một số tính năng giúp nâng cao hiệu suất của máy thổi. Ví dụ, không giống như động cơ cảm ứng truyền thống, động cơ PM vẫn duy trì hiệu suất ở chế độ vận hành nửa tải. Giải pháp dẫn động trực tiếp của SKF cho hệ thống máy thổi khí cũng sử dụng ít bộ phận cơ học hơn so với hệ thống truyền động truyền thống, điều này có nghĩa là nhu cầu bảo trì giảm và độ tin cậy cao hơn. Vòng bi từ cung cấp khả năng giám sát và chẩn đoán tích hợp mạnh mẽ cho phép khách hàng xác định các vấn đề có khả năng gây rắc rối và ngăn ngừa hỏng hóc thiết bị. Sản phẩm đã được giới thiệu trong Triển lãm Hannover Messe, Đức, vào tháng 4 năm 2013 và đã thu hút sự quan tâm đáng kể trên toàn thế giới trong số các nhà sản xuất quạt. Do hiệu suất cao Thách thức về nước thải sinh học Dự kiến đến năm 2030, gần một nửa dân số thế giới có thể phải đối mặt với tình trạng thiếu nước, với nhu cầu vượt quá nguồn cung 40%. Vì vậy, nhu cầu ngày càng tăng |
để phát triển một phương pháp xử lý nước thải tiên tiến và hiệu quả hơn. Trong quá trình xử lý sinh học, máy thổi khí sẽ đưa khí nén vào các bể sục khí để hỗ trợ hàng triệu vi khuẩn hiếu khí, sử dụng oxy để phân hủy chất thải hữu cơ trong nước thải.
Khái niệm máy thổi ly tâm truyền thống dựa trên động cơ cảm ứng với hệ thống truyền động cơ học và ổ trục màng dầu và thường gặp phải tình trạng mất điện năng và hao mòn cao. Chi phí bảo dưỡng của công nghệ thông thường như vậy rất cao. Hơn nữa, máy thổi tiêu thụ năng lượng, thường chiếm 50% hoặc hơn tổng mức sử dụng năng lượng của nhà máy xử lý nước. Trên thực tế, có tới 80% chi phí vòng đời của máy thổi liên quan đến mức tiêu thụ điện của thành phố. Do đó, giá mua ban đầu của thiết bị ít quan trọng hơn nhiều so với tổng chi phí sở hữu. Được thúc đẩy bởi sự gia tăng giá năng lượng và sự phát triển trong công nghệ truyền động, đã có sự chuyển dịch công nghệ sang máy nén ly tâm truyền động trực tiếp tốc độ thay đổi hiệu quả hơn (máy thổi). Một sự hiệp lực tự nhiên Động cơ nam châm vĩnh cửu là động cơ điện đồng bộ AC ba pha có cuộn dây stato và nam châm vĩnh cửu trên rôto (hình 1). Rôto hoạt động rất giống la bàn theo từ trường do stato tạo ra. Rôto quay với cùng tốc độ với từ trường quay |
Hình 2: Giá trị hiệu suất động cơ điển hình so với tốc độ quay của động cơ trường của stato; nói cách khác, chuyển động quay của trục được đồng bộ với tần số của dòng điện. Các nam châm vĩnh cửu đất hiếm được gắn trực tiếp trên trục và được giữ bằng ống sợi carbon. Tốc độ quay được điều khiển bởi bộ truyền động tốc độ thay đổi. |
| trên rôto theo cả hướng xuyên tâm và hướng trục. Hệ thống bao gồm các bộ phận cơ điện (ổ trục, cảm biến) và điện tử (bộ điều khiển). Giải pháp được phát triển cho ứng dụng quạt gió bao gồm hai hộp stato ổ trục giống hệt nhau cung cấp cả lực hướng tâm và lực hướng trục trên trục. Mỗi hộp bao gồm ổ trục, cảm biến vị trí, đầu dò nhiệt độ và ổ trục dự phòng. Cảm biến vị trí đo độ dịch chuyển hướng tâm và hướng trục của trục với độ chính xác nhỏ hơn một micron. Các ổ trục được thiết kế và sản xuất với lớp cách điện H (với nhiệt độ hoạt động tối đa lên đến 180 °C). Các ổ trục dự phòng hoặc phụ là một tính năng an toàn hỗ trợ trục khi dừng nhưng không hoạt động khi ổ trục nam châm được cấp điện. Trong một số tình huống quan trọng khi tải quá trình vượt quá khả năng của |
AMB, các ổ bi này hỗ trợ trục quay và ngăn chặn mọi tiếp xúc giữa rôto và stato. Đối với ứng dụng này, khoảng hở hướng tâm hoặc khe hở từ giữa stato và rôto là khoảng 500 micron. Thiết kế có nghĩa là không có tiếp xúc, không có hao mòn thành phần và không cần bôi trơn. Bộ điều khiển ổ bi từ điện tử (MBC) về cơ bản bao gồm bộ xử lý tín hiệu số (DSP), bộ não của hệ thống và bộ khuếch đại công suất cung cấp dòng điện cho ổ bi từ để tạo ra từ trường. DSP thu thập dữ liệu về vị trí trục ở tốc độ lấy mẫu cao (ví dụ: 15 kHz) từ các cảm biến vị trí, sửa lỗi bằng các thuật toán phức tạp và điều chỉnh công suất của bộ khuếch đại để trục được duy trì ở vị trí hướng tâm và hướng trục mong muốn. Hệ thống AMB tạo ra stif |
Lực đàn hồi và giảm chấn có thể ảnh hưởng đến hành vi động của rôto trong quá trình vận hành. Độ cứng và giảm chấn của ổ trục được tối ưu hóa với sự trợ giúp của các thuật toán toán học tinh vi, do đó, máy móc hoạt động ổn định trong nhiều điều kiện vận hành. Kiểm soát chủ động như vậy là một sự khác biệt cơ bản so với ổ trục thông thường và nó mang lại một số lợi thế như kiểm soát độ rung và mất cân bằng. Hệ thống kiểm soát ổ trục từ tiêu thụ điện năng rất thấp. Ví dụ, bộ điều khiển thế hệ mới nhất được sử dụng cho động cơ 75-350 kW tiêu thụ ít hơn 200 W. Hệ thống được trang bị nguồn điện dự phòng để duy trì lực nâng từ trường trong trường hợp lưới điện bị hỏng. Trong trường hợp mất điện, động cơ chuyển sang chế độ máy phát điện cung cấp điện cho ổ trục từ cho đến khi trục chậm lại ở tốc độ thấp và dừng lại trên ổ trục bi mà không làm hỏng thiết bị. Các động cơ này được cung cấp dưới dạng lắp ráp hoàn chỉnh và sẵn sàng để lắp vào cánh quạt và lò xo của khách hàng (hình 3). Tùy thuộc vào công suất của động cơ và khả năng làm mát cần thiết, vỏ động cơ được thiết kế để làm mát bằng không khí hoặc nước. Các bộ phận làm mát (quạt, bộ trao đổi nhiệt, máy bơm) do khách hàng cung cấp. MBC được tích hợp cùng với bộ truyền động tốc độ thay đổi và các thiết bị điện tử khác vào bộ phận quạt gió. Việc giao tiếp giữa MBC và bộ điều khiển quạt gió được thực hiện thông qua giao thức Modbus. Ngoài ra, việc giám sát các thông số vận hành và xử lý sự cố có thể được thực hiện bằng PC bên ngoài thông qua cổng Ethernet với sự trợ giúp của bộ phần mềm MBScope® (hình 4). Bộ truyền động tốc độ thay đổi có thể |
Hình 3: Động cơ pM 75 kW – kiểm tra lần cuối trước khi vận chuyển. |
||
| do một số nhà sản xuất được ủy quyền cung cấp. Động cơ và thiết bị điện tử được tích hợp thêm vào bộ phận thổi của khách hàng, tạo ra sản phẩm cuối cùng nhỏ gọn (hình 5) sẵn sàng để lắp đặt tại nhà máy xử lý nước. Phạm vi cung cấp có thể thay đổi từ các thành phần cốt lõi đến một gói đầy đủ, mang lại cho khách hàng sự linh hoạt trong thiết kế hoặc các lợi thế của nguồn cung cấp duy nhất.
Ưu điểm Ưu điểm: Nghiên cứu tình huống |
Hình 4: ảnh chụp màn hình phần mềm MBscope được chụp trong quá trình vận hành thực địa. Người ta có thể theo dõi hầu hết các thông số vận hành: tốc độ quay (ở đây, động cơ hoạt động ở tốc độ 35.000 vòng/phút), mức độ rung trên mỗi trục (nhỏ hơn 6 micron), độ rung do mất cân bằng, độ giãn dài của trục, nhiệt độ, dòng điện và điện áp. |
|
Hình 5: ayrJet® series 100, máy thổi khí nhỏ gọn do Công ty Spencer Turbine sản xuất. |
||
| vấn đề về quy trình. Sau khi thay thế các quạt thùy bằng hai quạt ly tâm mới 120 kW có giải pháp động cơ nam châm vĩnh cửu tốc độ cao SKF, kết quả đạt được ngay lập tức và rất khả quan. Các quạt tốc độ thay đổi kết hợp giải pháp SKF đã đơn giản hóa việc điều chỉnh lưu lượng, cải thiện đáng kể quy trình xử lý. Mức độ tiếng ồn giảm từ 110 dBA xuống 70 dBA và nhu cầu bảo trì giảm đáng kể. Việc giảm mức sử dụng năng lượng thậm chí còn ấn tượng hơn. Chỉ sau một năm hoạt động, các quạt được trang bị giải pháp SKF đã cắt giảm 375 tấn CO2
phát thải của nhà máy và 54.000 euro chi phí vận hành. Việc nâng cấp lên quạt ổ trục từ hiệu quả hơn đã mang lại thời gian hoàn vốn ngắn (dưới hai năm) chỉ tính riêng khoản tiết kiệm năng lượng.
|
đảm bảo rằng sản phẩm cuối cùng của chúng tôi có chất lượng cao nhất và đáp ứng các nhu cầu ứng dụng cụ thể của chính khách hàng của chúng tôi trong ngành xử lý nước và nước thải.”
Một ví dụ khác là Jin Tong Ling Fans Co. Ltd. từ tỉnh Giang Tô, nhà sản xuất quạt gió hàng đầu của Trung Quốc. Công ty đã SKF cung cấp các giải pháp kỹ thuật tích hợp đáp ứng
|
tác giả: askar gubaidullin, SKF Magnetic Mechatronics, Vernon, Pháp ghi chú lịch sử: Năm 1976, công ty S2M của Pháp, khi đó là công ty con của SKF, là công ty đầu tiên trên thế giới thương mại hóa ổ trục từ tính cho ứng dụng bơm chân không phân tử turbo cho ngành công nghiệp bán dẫn. Công ty tiên phong trong sản xuất ổ trục từ tính cho máy nén khí tự nhiên không dầu đầu tiên trên thế giới vào năm 1985.S2M đã được Tập đoàn SKF mua lại hoàn toàn vào năm 2007. Ngày nay, SKF agnetic Mechatronics sử dụng hơn 250 nhân viên trên toàn thế giới và có doanh thu hàng năm là 50 triệu euro. Trụ sở chính đặt tại Vernon, Pháp (cách Paris 80 km về phía tây) và tích hợp các hoạt động nghiên cứu và phát triển, kỹ thuật, sản xuất, tiếp thị và hỗ trợ dịch vụ.Gần đây, ổ trục từ tính của SKF S2M đã được chọn để trang bị cho máy nén và động cơ tốc độ cao cho các hệ thống nén khí dưới biển nằm ở Biển Bắc tại Na Uy. Trong ngành dầu khí, thương hiệu SKF S2M Magnetic Bearings được công nhận rộng rãi và có uy tín cao. Ngoài ngành dầu khí, công ty cung cấp động cơ PM không dầu cho các nhà sản xuất hàng đầu về thiết bị quay công nghiệp và thương mại |
| cung cấp mới Một số nhà sản xuất máy thổi khí công nghiệp hàng đầu thế giới đã bắt đầu sử dụng giải pháp SKF. Ví dụ như AyrJet® Series 100, máy thổi khí có kích thước nhỏ gọn do Công ty Tua bin Spencer của Hoa Kỳ sản xuất và được điều khiển bằng động cơ SKF 75 kW. Máy thổi khí tuabin một tầng hiệu suất cao, tốc độ cao này đã được giới thiệu tại WEFTEC, sự kiện về chất lượng nước lớn nhất tại Bắc Mỹ, diễn ra vào tháng 10 năm 2013. Mike Walther, chủ tịch kiêm giám đốc điều hành của Spencer Turbine, tuyên bố: “Hiệu suất, độ tin cậy và độ bền của các sản phẩm của chúng tôi phụ thuộc vào quan hệ đối tác chặt chẽ trên chuỗi cung ứng của chúng tôi. Spencer hợp tác chặt chẽ với tất cả các nhà cung cấp của mình để |
BeyondZero là nhãn hiệu của Tập đoàn SKF MBScope là nhãn hiệu đã đăng ký của Tập đoàn SKF
Tóm tắt
|
|
Để được tư vấn và hỗ trợ về kỹ thuật vui lòng liên hệ:
Mr Dũng 0918.332358
Email: vietdungldt@gmail.com
Web: https://idmarket.vn/