Pametni sistemi za nadzor motorja: kako izboljšajo energetsko učinkovitost, zdravje motorja in predvideno vzdrževanje

Motor lahko deluje zanesljivo in še vedno zapravlja energijo. Lahko deluje s polno hitrostjo, ko proces potrebuje samo delni izhod, ostane vklopljen med obdobji mirovanja ali sčasoma porabi več energije zaradi mehanskih ali procesnih težav. Hkrati veliko elektrarn zbira podatke o tokovih, napetostih, napakah in času delovanja, ne da bi te informacije spremenile v uporabno vzdrževalno ali nadzorno odločitev.

To je prava vrednost pametnih sistemov za krmiljenje motorjev. "Smart" sam po sebi ne varčuje z energijo. Prihranki in izboljšave zanesljivosti izhajajo iz merjenja, kaj počneta motor in proces, sprejemanja prave odločitve o krmiljenju in spreminjanja delovnega vedenja, kadar je to potrebno.

Ta priročnik se osredotoča na to praktično verigo: podatki o motorju, diagnoza, nadzor, rezultat energije ali zanesljivosti in končno donosnost naložbe.

Kaj pravzaprav pomeni "pametni nadzor motorja"?

Pametno krmiljenje motorja je bolje razumeti kot skupino zmogljivosti kot kot eno univerzalno kategorijo izdelkov. Odvisno od aplikacije lahko sistem uporablja pametni mehki zaganjalnik, afrekvenčni pogon (VFD), inteligentna naprava za upravljanje motorja ali kombinacija le-teh s PLC in HMI.

Pametni mehki zaganjalnik v glavnem upravlja zagon in zaustavitev. Zmanjša lahko zagonski tok in mehanske udarce, številni modeli pa dodajo zaščito pred preobremenitvijo, diagnostiko, informacije o dogodkih in komunikacije. Ko motor doseže delovno hitrost, motor običajno deluje na omrežni frekvenci. Zmanjšanega zagonskega toka ne bi smeli samodejno obravnavati kot letne prihranke energije pri obratovanju.

VFD nadzoruje izhodno frekvenco in napetost, tako da lahko regulira hitrost motorja med običajnim delovanjem. To je pomembna razlika zaenergetske aplikacije. Če črpalka, ventilator, tekoči trak ali proces ne potrebujejo polne moči ves čas, lahko VFD spremeni delovno točko motorja, da sledi dejanskemu povpraševanju.

Inteligentna naprava za upravljanje motorja se lahko osredotoča manj na hitrost in bolj na zaščito, tokovne in toplotne podatke, delovne ure, zgodovino napak in vidnost omrežja. Za tekoči trak s fiksno-hitrostjo so lahko na primer boljše informacije o preobremenitvi in ​​napakah bolj dragocene kot spremenljiva hitrost.

Terminologija je lahko zmedena, ker proizvajalci "pametnega motornega krmilnika" ne uporabljajo vedno na enak način. Izberite po funkciji, ne po besedi "pametno". Če potrebujete podrobnejšo primerjavo naprav, glejte našoKrmilnik pametnega motorja v primerjavi s tradicionalnim zaganjalnikom: razlike, aplikacije in vodnik za izbiro.

Od kod dejansko prihajajo odpadki motorne energije

Preden izberete krmilnik, ugotovite, kje se energija troši.

Teče hitreje, kot zahteva proces

Pogosti primeri-črpalk in ventilatorjev s spremenljivo porabo. Motor lahko deluje s polno hitrostjo, medtem ko ventil ali loputa omejuje izhod. Proces prejme manjši pretok, vendar motor še vedno deluje blizu iste ukazane hitrosti. Kjer postopek omogoča spremenljiv-nadzor hitrosti, je spreminjanje hitrosti motorja lahko učinkovitejše od ustvarjanja presežne proizvodnje in njenega naknadnega omejevanja.

Predimenzionirani ali premalo obremenjeni motorji

Moč na imenski tablici vam pove nazivno moč motorja in ne dejansko obremenitev med vsako delovno uro. Motor, ki večino svoje življenjske dobe preživi rahlo obremenjen, si morda zasluži podrobnejši pregled. Tok, moč, stopnjo proizvodnje in profil obremenitve je treba oceniti skupaj, preden se odločite, ali so spremembe velikosti ali nadzora upravičene.

Nepotreben obratovalni čas

Vsako varčevanje ne zahteva VFD. Nedejaven tekoči trak, rezervna črpalka ali prezračevalni ventilator lahko preprosto deluje dlje, kot je potrebno. Razporejanje PLC-ja, dovoljenja, zapore in logika povpraševanja lahko odpravijo nepotreben čas izvajanja. V nekaterih obratih je najboljši ukrep za nadzor energije preprosto zaustavitev opreme, ko je proces ne potrebuje.

Mehanske ali procesne težave

Trenje ležajev, blokada, neusklajenost ali naraščajoč procesni upor lahko povečajo tok ali moč motorja za enako proizvodnjo. Višji odčitek ne dokazuje posebne mehanske napake, vendar je ponovljiv trend v primerljivih pogojih delovanja razlog za preiskavo.

Katere funkcije pametnega motorja neposredno varčujejo z energijo?

Ena najpomembnejših razlik je med funkcijo, ki spreminja porabo energije, in funkcijo, ki samo zagotavlja informacije.

Funkcije neposrednega-varčevanja energije spremenijo delovanje stroja. Primeri vključujejo spremenljiv-nadzor hitrosti,-nadzor na podlagi povpraševanja, samodejno razporejanje in nadzor-tlaka, pretoka ali temperature zaprte zanke.

Razmislite o tlačno-črpalki. Senzor meri tlak, PLC ga primerja z zahtevano nastavljeno točko, VFD pa spreminja hitrost motorja. Manjše povpraševanje lahko zato povzroči manjšo hitrost namesto nadaljnjega delovanja s polno-hitrostjo. Prihranek izhaja iz spreminjanja pogojev delovanja, ne z dodajanjem omrežne povezave ali zaslona.

Posredne funkcije vključujejo spremljanje toka, spremljanje obremenitve, zgodovino napak, trend delovanja in spremljanje stanja. Te funkcije lahko razkrijejo težavo, vendar mora nekdo ali nekaj ukrepati na podlagi informacij. Če spremljanje ugotovi nepotreben čas delovanja in se krmilna logika spremeni, se lahko prihrani energija. Če se zberejo isti podatki in se jih ne upošteva, se poraba ne spremeni.

Druge funkcije so funkcije omogočanja. Komunikacija, LCD, oddaljeno upravljanje vdelane programske opreme in povezljivost v oblak lahko olajšajo integracijo ali vzdrževanje sistema, vendar sami-niso mehanizmi za varčevanje z energijo.

To razlikovanje tudi preprečuje nerealne energetske trditve. Rezultat je odvisen od vrste obremenitve, obstoječe metode krmiljenja, delovnih ur in dejanske zahteve procesa.

Kako pametni nadzor motorja izboljša zdravje motorja

Isti podatki, ki se uporabljajo za analizo energije, lahko tudi pomagajo vzdrževalnim ekipam razumeti stanje motorja.

Trendi toka in obremenitve lahko razkrijejo trajno preobremenitev ali spremembo mehanskega povpraševanja. Nadzor napetosti lahko prepozna prenizko napetost, prenapetost, fazno neravnovesje ali izgubo faze. Toplotni podatki lahko pokažejo, ali motor kopiči čezmerno toplotno obremenitev, vendar je treba temperaturo vedno razlagati skupaj z obremenitvijo, pogoji okolja in hlajenjem.

Zgodovina napak je še posebej uporabna, če se isto potovanje ponovi pod podobnimi pogoji. Posamezen izklop zaradi preobremenitve je lahko osamljen dogodek. Ponavljajoči se izklopi zaradi preobremenitve med visoko proizvodnjo lahko kažejo na dimenzioniranje, proces ali mehansko težavo, ki si zasluži-raziskavo vzroka.

Delovne ure, zagoni, zaustavitve in delovni cikel prav tako izboljšajo načrtovanje vzdrževanja. Pomagajo ekipam pri prehodu s-samo koledarskih servisnih intervalov na vzdrževanje, ki temelji na dejanski uporabi opreme.

Od podatkov o motorju do predvidenega vzdrževanja

Zbiranje podatkov ni predvideno vzdrževanje. Praktični potek dela je: zbiranje, vzpostavitev izhodišča, odkrivanje odstopanja, določanje prioritet in ukrepanje.

Začnite s podatki, ki lahko podprejo odločitev. Uporabni vnosi lahko vključujejo tok, napetost, moč, temperaturo, obremenitev, delovne ure, zagone in zaustavitve ter zgodovino potovanj. Več podatkov ni samodejno boljše, če nihče ne ve, katero odločitev naj podpirajo.

Nato določite normalno izhodišče. Odčitek 30 A ni samodejno zdrav ali nezdrav. Primerjati ga je treba z običajnim območjem motorja pri podobni obremenitvi, hitrosti in proizvodnem stanju. Primerjava polno naloženega tekočega traku z nedejavnim tekočim trakom lahko povzroči lažne alarme, tudi če sta oba odčitka tehnično pravilna.

Nato poiščite dve vrsti sprememb: nenadna odstopanja in postopne trende. Nenaden porast toka lahko upraviči takojšen pregled. Postopno naraščanje v tednih pod podobnimi proizvodnimi pogoji je morda bolj uporabno za načrtovanje vzdrževanja, preden pride do izleta.

Končno spremenite alarme v dejanja. Vsak pomemben alarm bi moral imeti resnost, lastnika, definirano preverjanje in pogoj zaprtja. Več alarmov ne zagotavlja boljšega vzdrževanja. Ukrepljivi alarmi.

Kako VFD, PLC in HMI delujejo skupaj

Uporabna arhitektura pametnega nadzora motorja ločuje nadzor, sprejemanje odločitev in vidljivost.

TheVFDje plast za nadzor motorja. Prejema ukaze in nadzoruje hitrost ali navor, hkrati pa zagotavlja podatke o delovanju in napakah.

ThePLCje plast odločanja. Bere vhode procesa, jih primerja z nastavljenimi vrednostmi, izvaja zapore in zaporedja, nato pa pošlje ukaze pogonu ali krmilniku motorja.

TheHMIali SCADA sistemje vidna plast. Operaterjem omogoča dostop do stanja, trendov, alarmov, nastavljenih točk in zgodovine napak.

Industrijska omrežja, kot so PROFINET, EtherNet/IP, Modbus TCP in PROFIBUS, omogočajo premikanje ukazov, stanja in diagnostike med temi napravami. Izbira protokola je pomembna, ker je tehnično ustrezen pogon lahko še vedno slaba nadgradnja, če ne ustreza nameščenemu PLC-ju, omrežju, komunikacijskemu modulu ali zahtevanim podatkovnim točkam.

Za izbiro izdelkov je ta razdelek naravno mesto za povezovanje bralcev s CHENTUOVFD, PLC, inHMIkategorije. Cilj ni izbrati treh izdelkov neodvisno. Potrjuje, da lahko naprave delujejo kot en nadzorni sistem.

Kjer ima pametno krmiljenje motorja največjo vrednost

Samo ime stroja ne določa, ali se nadgradnja splača. Delovni profil je pomembnejši.

Črpalke:Sistemi s spremenljivim-pretokom ali{1}}tlakom so močni kandidati za krmiljenje VFD, ko se povpraševanje spremeni med delovanjem. Črpalka s-stalnim pretokom, ki ima samo težave z zagonom, morda potrebuje mehki zaganjalnik.

Ventilatorji in HVAC:Ko se pretok zraka ali tlak spreminjata s temperaturo, zasedenostjo ali zahtevo procesa, lahko nadzor hitrosti zagotovi večjo vrednost kot delovanje s polno-hitrostjo z omejitvijo lopute.

Tekoči trakovi:Energija morda ni glavna prednost. Nadzorovan pospešek, spremenljiva proizvodna hitrost, zaznavanje zastojev, nadzor preobremenitve in zaporedje so morda pomembnejši.

Kompresorji:Ocenite zahtevani tlak, obnašanje pri obremenitvi in ​​razbremenitvi, minimalne delovne omejitve in posebno zasnovo kompresorja, preden uporabite spremenljivo-nadzor hitrosti.

Mešalniki in procesna oprema:Zahteve glede recepture, navora in hitrosti lahko upravičijo nastavljiv nadzor, kadar različni izdelki ali stopnje postopka potrebujejo različne delovne pogoje.

Pravilno vprašanje torej ni "Ali ta stroj uporablja motor?" To je "Kaj se spremeni med normalnim delovanjem in katera kontrolna spremenljivka bi se morala odzvati?"

Kako izračunati, ali se nadgradnja splača

Začnite z izmerjeno osnovno črto. Zabeležite naziv motorja, povprečno izmerjeno moč, delovne ure, profil obremenitve, stopnjo električne energije, zgodovino vzdrževanja in ustrezne izpade. KW z nazivno ploščico ne obravnavajte kot dejansko delovno moč.

Preprost letni izračun energije se lahko začne z:

Letni prihranek stroškov energije=(obstoječa povprečna vhodna moč − nova povprečna vhodna moč) × letne obratovalne ure × cena električne energije

Vsak primer je treba obravnavati kot ilustrativen, ker so dejanski rezultati odvisni od aplikacije.

Nato previdno dodajte druge ugodnosti. Prihranki pri vzdrževanju in izogibanje izpadom so lahko pomembni, vendar jih je težje preveriti kot stroške električne energije. Uporabite konzervativne predpostavke, namesto da vsakemu morebitnemu prihodnjemu neuspehu dodelite denarni prihranek.

Za začetni finančni zaslon:

Enostavno povračilo=inkrementalnih stroškov projekta ÷ letna preverjena korist

Prirastni stroški projekta morajo vključevati več kot kontrolorja. Upoštevajte spremembe plošč, zaščito, inženiring, programiranje, komunikacijsko strojno opremo, zagon in morebitne spremembe hlajenja ali namestitve.

Pogoste napake ROI vključujejo uporabo nerealnega profila obremenitve, predpostavko, da je nazivna moč motorja enaka dejanski moči, ignoriranje minimalne hitrosti procesa in predpostavko, da vsaka aplikacija VFD prihrani enak odstotek.

Kontrolni seznam za naknadno vgradnjo pred nadgradnjo

Preden izberete pametni sistem za krmiljenje motorja, zberite dovolj informacij za opis aplikacije, ne le motorja.

Podatki o motorju:fotografija napisne tablice, napetost, tok polne-obremenitve, kW ali KM, frekvenca, RPM, obremenitev in tip motorja.

Naloži podatke:črpalka, ventilator, tekoči trak, kompresor, mešalnik ali druga vrsta stroja, plus začetni navor, zahtevano območje hitrosti, sprememba obremenitve, zagoni na uro in delovne ure.

Električni sistem:napajalna napetost in frekvenca, predhodna zaščita, ozemljitev, prostor na plošči, prezračevanje, pogoji okolja in zahteve glede ohišja.

Sistem avtomatizacije:Znamka in model PLC-ja, HMI ali SCADA, razpoložljivi V/I, obstoječi komunikacijski protokol in omrežna arhitektura.

Podatki in dostop:zahtevane diagnostične točke, pravila oddaljenega dostopa, uporabniška dovoljenja, pravilnik vdelane programske opreme, zahteve za varnostno kopiranje in lastništvo podatkov.

Jasna fotografija na tablici z imenom in natančen opis, kaj obremenitev počne med običajno izmeno, je običajno bolj uporabna kot sporočilo, ki pravi samo "30 kW motor."

Ko pametni nadzor motorja morda ni vreden naložbe

Več inteligence ni samodejno boljša inženirska odločitev.

Nadgradnja ima lahko omejeno vrednost, če ima motor malo delovnih ur, je obremenitev resnično nespremenljiva, obstoječi zaganjalnik že zagotavlja ustrezno zaščito in ni uporabne hitrosti ali variacije postopka. Prav tako je lahko težko utemeljiti, ko so spremembe panela in integracije drage ali ko bo obrat zbiral nove podatke, vendar nima načrta za njihovo uporabo.

Najprej ocenite težavo. Če je zahteva samo zanesljiv zagon in zaustavitev s fiksno-hitrostjo, lahko enostavnejša rešitev ostane prava.

Končna odločitev: Začnite s težavo z motorjem, ne z izdelkom

Uporabite štiri korake:

• Opredelite težavo:energija, zagon, zanesljivost, spremljanje ali nadzor procesa.
• Izmerite obstoječe vedenje:raje uporabljajte podatke o delovanju kot predpostavke.
• Izberite zahtevano zmogljivost:zaganjalnik, pametni mehki zaganjalnik, VFD, upravljanje motorja ali integracija PLC/HMI.
• Preverite rezultat:primerjati dejanske podatke o energiji, procesu in vzdrževanju po spremembi.

Če ocenjujete naknadno vgradnjo ali novo aplikacijo za krmiljenje motorja,CHENTUOvam lahko pomaga zožiti razred izdelkov in konfiguracijo avtomatizacije. Začnite z imensko tablico motorja, vrsto obremenitve, delovnimi urami, zahtevanim območjem hitrosti, trenutnim regulatorjem ali modelom VFD, znamko PLC, komunikacijskimi zahtevami in količino.

pogosta vprašanja

 

 

Ali pametni krmilniki motorjev dejansko varčujejo z energijo?

Nekateri delujejo neposredno, drugi pa samo podpirajo energetsko optimizacijo. VFD lahko neposredno zmanjša porabo, ko sprememba hitrosti motorja zmanjša povpraševanje po procesu. Spremljanje, beleženje napak in komunikacija so posredna orodja, saj pride do prihrankov šele, ko podatki vodijo do spremembe delovanja.

Je pametni krmilnik motorja enak VFD?

Ne. »Pametni krmilnik motorja« se lahko nanaša na različne vrste inteligentnih naprav za krmiljenje motorja. VFD posebej nadzoruje izhodno frekvenco in napetost za neprekinjen nadzor hitrosti. Za podrobno primerjavo si oglejte našoPametni krmilnik motorja v primerjavi s tradicionalnim zaganjalnikomvodnik.

Katere motorne aplikacije imajo največ koristi od-spremenljivega nadzora hitrosti?

Aplikacije s pomembnim variiranjem povpraševanja so najboljše izhodišče, zlasti črpalke-s spremenljivim pretokom, ventilatorji, sistemi HVAC in procesi, pri katerih se hitrost proizvodnje spreminja. Obremenitve s fiksno-hitrostjo brez uporabne variacije lahko malo pridobijo z nadzorom hitrosti.

Katere parametre motorja je treba spremljati za napovedno vzdrževanje?

Pogosti parametri vključujejo tok, napetost, moč, termično stanje, čas delovanja, zagone in zaustavitve ter zgodovino potovanj. Najbolj uporaben parameter je tisti, ki ga je mogoče primerjati z običajnim izhodiščem delovanja in povezati z vzdrževalnim ukrepom.

Ali je mogoče obstoječi motorni sistem naknadno opremiti s pametnimi krmilniki?

Pogosto da, vendar ne gre samo za zamenjavo krmilnika. Pred izbiro strojne opreme preverite podatke o motorju, obnašanje ob obremenitvi, napajanje, zaščito, prostor na plošči, hlajenje, integracijo PLC in HMI, komunikacijske protokole in zahteve za zagon.

Katere podatke moram navesti pri izbiri VFD ali krmilnika motorja?

Navedite fotografijo tablice motorja, napetost, tok polne{0}}obremenitve, kW ali KM, vrsto obremenitve, delovne ure, zahtevano območje hitrosti, obstoječi model krmilnika ali VFD, znamko PLC/HMI, komunikacijski protokol, količino in destinacijo. To daje dobavitelju dovolj konteksta za začetek smiselne izbire, namesto da bi ugibal zgolj na podlagi moči motorja.

Brezplačno svetovanje