← Zurück zu Drives & Motors Kategorie

Grundlagen der Energieübertragungstechnologien für Kühltürme

Achten Sie auf das richtige Verhältnis von Anfangskosten zu Lebenszeitkosten

Von Jerome Jennings, Global Product Manager - Komponenten, SPX Cooling Technologies

Jerome Jennings, Global Product Manager, SPX Cooling Technologies

Jerome Jennings, Global Product Manager, SPX Cooling Technologies

Kühltürme können verschiedene Kraftübertragungstechnologien verwenden, einschließlich Zahnradantrieb, Riemenantrieb, Direktantrieb und elektronisch kommutierter (EC) Antrieb.

Jeder hat Vor- und Nachteile. Durch die richtige Auswahl wird ein angemessenes Verhältnis von Anfangskosten zu Betriebskosten erzielt.

Überblick über verfügbare Energieübertragungstechnologien

Zahnradantriebe bieten moderate Kosten bei niedrigen Lebenshaltungskosten

Das Getriebe ist ein übliches System, das Kraft überträgt und seit Jahrzehnten verwendet wird. Ein Zahnradgetriebe beruht auf einer Innenverzahnung, die zur Kraftübertragung in Eingriff steht.

In einer Kühlturmanwendung reduziert das Getriebe die Hochgeschwindigkeitsleistung des Motors auf die niedrigere Drehzahl, die zum Antreiben des Lüfters erforderlich ist. Der Induktionsmotor ist relativ klein, weil das Getriebe das Drehmoment vervielfacht.

Zahnradantriebe sind bei allen Kühlturmleistungsstufen wirksam. Ihre dicken gegossenen Schalen, in denen die Verzahnung und das Ölbad untergebracht sind, können der hohen Hitze und Feuchtigkeit im Kühlturm widerstehen.

Getriebe erfordern eine zusätzliche Kraft "ohne Last", um die Reibung der internen Komponenten und die Ölviskosität zu überwinden. Der Nettowirkungsgrad des Getriebes variiert je nach Anwendung, liegt jedoch im Allgemeinen nahe bei 96 Prozent.

Kühlturm-Kraftübertragung

Das Getriebe reduziert die Hochgeschwindigkeitsleistung des Motors auf die für den Lüfter erforderliche niedrigere Geschwindigkeit.

Der Zahnradantrieb erfordert wenig Wartung. Zum Beispiel erfordern einige Getriebe, die synthetisches Öl verwenden, keinen Ölwechsel für fünf Jahre, aber Eigentümer und Servicemitarbeiter von Kühltürmen sollten bei der Prüfung auf potenzielle Undichtigkeiten sorgfältig vorgehen.

Ein weiteres positives Merkmal des Zahnradgetriebes ist die direkte Online-Stromversorgung. Ein Frequenzumrichter (VFD) ist nicht erforderlich, kann jedoch zur zusätzlichen Steuerung der Motorgeschwindigkeit und zum Energieverbrauch hinzugefügt werden.

Riemenantriebe zeichnen sich durch niedrige Anschaffungskosten, aber höhere Betriebskosten aus

Riemenantriebe sind sogar länger als Zahnradantriebe. Sie werden verwendet, um die Bewegung von einer Welle zur anderen mit Hilfe einer Schlaufe aus flexiblem Material zu übertragen, die über zwei Scheiben (auch Scheiben genannt) verläuft, um die rotierenden Wellen zu verbinden.

Diese Technologie bietet eine reibungslose und effektive Kraftübertragung zwischen den Wellen, auch wenn diese weit entfernt sind.

Kühlturm-Kraftübertragung

Riemenantriebe übertragen die Bewegung von einer Welle zur anderen mit Hilfe einer Schleife aus flexiblem Material.

In einer Kühlturmanwendung bestimmt die Größe der Scheiben die Geschwindigkeit; Riemen unterschiedlicher Größe sorgen für die erforderliche Geschwindigkeitsreduzierung. Die kleinste Scheibe ist mit dem Motor verbunden, während die größere Lüfterscheibe mit einer Lüfterwelle verbunden ist.

Das Verhältnis zwischen diesen Größen bestimmt die Geschwindigkeitsreduzierung. Riemen, die den Profil- und Längenanforderungen der Seilscheiben entsprechen, übertragen die Leistung.

Im Gegensatz zu Zahnrädern sind Riemenantriebe der heißen, feuchten Umgebung des Kühlturms ausgesetzt. Die Anfangskosten eines Riemenantriebs sind niedrig, aber die laufenden Wartungskosten steigen mit der Zeit. Seilscheiben und andere Komponenten korrodieren; Gürtel dehnen sich und verlieren die Spannung.

Ab einem Wirkungsgrad von etwa 95 können Riemenantriebe auf die niedrigen 90-Werte sinken oder sogar sinken, wenn sich die Riemen dehnen und abnutzen. Die Wartung umfasst einen regelmäßigen Riemenwechsel und die Schmierung der Lüfterwellenlager mehrmals im Jahr, wodurch die Betriebskosten erhöht werden.

Riemenantriebe werden häufig in Kühltürmen mit geringerem Leistungsbedarf eingesetzt. Wie ein Zahnradantrieb erfordert der Riemenantrieb keine VFD.

Direktantriebsmotoren haben geringe Wartungsanforderungen, die Anschaffungskosten sind jedoch normalerweise viel höher als bei anderen Alternativen

Es gibt mehrere Direktantriebsoptionen, bei denen der Motor den Kühlturmlüfter direkt antreibt. Der Direktantriebsmotor bietet Zuverlässigkeit bei minimalem Wartungsaufwand.

Eine übliche Direktantriebsoption verwendet einen Permanentmagnetmotor. Dies ist eine Art Elektromotor mit Seltenerd-Permanentmagneten im Rotor. Die Nutzung dieser Technologie hat in den letzten zehn Jahren zugenommen und wird heute häufig in Fahrzeugen, Drohnen, Computern und zahlreichen anderen Anwendungen eingesetzt, die leistungsstarke, aber relativ kompakte Motoren benötigen.

Der Permanentmagnetmotor treibt den Lüfter direkt an, wodurch eine Reihe von Komponenten wie Getriebe, Antriebswelle, Stehlager und Kupplungen entfallen. Dadurch entfällt das Ausrichten der mechanischen Komponenten, die Installation wird beschleunigt, die Installationskosten gesenkt und die Systemeffizienz erhöht.

Ein Nachteil der Permanentmagnet-Option sind die Anschaffungskosten - ein Direktantrieb mit einem Permanentmagnet-Motor ist oft der höchste Preis aller Kraftübertragungsoptionen.

Für die Drehmomentanforderungen von Kühlturmanwendungen werden Permanentmagnetmotoren schwerer und höher als Standardinduktionsmotoren, da der Getriebeantrieb wegfällt.

Permanentmagnetmotoren benötigen zum Betrieb einen VFD. Mit dem VFD können die Bediener die Geschwindigkeit steuern und Energie sparen.

Kühlturm-Kraftübertragung

Der Permanentmagnetmotor treibt den Lüfter direkt an und erzeugt ein Magnetfeld

Die Gewährleistung eines sicheren Betriebs ist ein mögliches Anliegen. Bei anderen Leistungsübertragungsoptionen wird der Motor bei abgeschaltetem Motor nicht mit Strom versorgt, so dass er sicher für den Service ist.

Der Permanentmagnetmotor kann auch bei abgeschaltetem Strom Strom erzeugen, was zu einer gefährlichen Situation führen kann. Wenn beispielsweise der Lüfter und die Lüfterwelle durch Wind gedreht werden, könnte der Strom dorthin gelangen, wo ein Techniker an dem Gerät arbeitet.

Ein weiteres Sicherheitsrisiko ist das erzeugte Magnetfeld, das sich auf alle Personen auswirken kann, die einen Herzschrittmacher tragen, der in der Nähe des Motors arbeitet.

Ein Direktantrieb hat in der Regel die geringsten Wartungskosten während seiner gesamten Lebensdauer, da kein Öl ersetzt werden muss, keine Öldichtungen, die sich abnutzen können, und keine Routineeinstellung erforderlich ist.

Jährliche Schmierung wird empfohlen. Die Anfangskosten können zwei bis drei Mal höher sein als für ein Getriebe. Aufgrund der hohen Anschaffungskosten kann sich die Amortisation auf zehn oder mehr Jahre erstrecken.

Kühlturm-Kraftübertragung

Elektronisch kommutierter Motor vereint Motor, Regler und Lüfter

Der elektronisch kommutierte (EC) -Motor mit hohem Wirkungsgrad ist eine neuere Technologie, die einen kleinen Gleichstrommotor und einen Umrichter / Drehzahlregler in einem Paket vereint.

Der Rotorteil des Motors verwendet typischerweise Seltenerd-Permanentmagnete, und die integrierte Geschwindigkeitssteuerung macht den Einsatz eines externen Frequenzumrichters überflüssig. Für Kühlturmanwendungen werden der Lüfter, die Lüfterabdeckung und der Lüfterschutz oft eingebaut, um ein komplettes mechanisches Antriebspaket zu bieten.

Dies bietet eine einfache und kompakte Anordnung, die im Werk einfach installiert und bei Bedarf vor Ort ausgetauscht werden kann.

Kühltürme, die EC-Motoren verwenden, haben normalerweise eine geringere Kapazität und einen geringeren Platzbedarf bei einer maximalen Anwendungsgröße von 10 PS oder einem Durchmesser von einem Meter Lüfter. Im Vergleich zu Riemenantrieben und anderen Motoren mit geringer Leistung (weniger als 5 PS) sind EC-Motoren durchgängig effizienter.

In Anwendungen mit kleinen PS führt der EC-Motor zu keinen Leistungsverlusten, während andere Motoren mit niedriger Leistung und Riemenantriebe zu Leistungsverlusten von 5-20 Prozent führen können.

Da EC-Motoren abgedichtete Lager verwenden, ist praktisch keine Wartung erforderlich. Die Verwendung dieser Technologie für Kühltürme ist neu und eignet sich derzeit nur für kleine Lüfterdurchmesser mit niedriger Leistung.

Tabelle 1 bietet einen umfassenden Vergleich der verfügbaren Energieübertragungstechnologien. Riemenantriebe haben niedrige Anfangskosten, aber hohe Betriebskosten. Direktantriebe haben hohe Anfangskosten bei niedrigeren Betriebskosten. Zahnradantriebe fallen normalerweise irgendwo dazwischen. EC-Motoren bieten niedrige Betriebskosten, aber Größen und Anwendungen sind eher begrenzt.

Kühlturm-Kraftübertragung

Die Wahl der richtigen Option ist ein Spagat

Bei der Auswahl der Stromübertragungstechnologien müssen Kühlturmspezifizierer, Auftragnehmer und Eigentümer die Kosten über den gesamten Lebenszyklus des Kühlturms bewerten.

Faktoren wie Energieeffizienz, Wartungsfreundlichkeit, Zuverlässigkeit und Lebensdauer müssen gegen Anfangsinvestitionen, Installationskosten, betriebliche Komplexität und Umweltauswirkungen abgewogen werden.

Referenzen

Ein Blick auf Riemen-, Ketten- und Zahnradantriebstechnologie, Antriebstechnik, https://www.powertransmission.com/blog/a-look-at-belt-chain-and-gear-drive-technology/, 5 / 17 / 18

Prozessindustrie Informer

Weitere Nachrichten

Hinterlasse einen Kommentar

Deine Email-Adresse wird nicht veröffentlicht. erforderliche Felder sind markiert *

Diese Seite verwendet Akismet, um Spam zu reduzieren. Erfahren Sie, wie Ihre Kommentardaten verarbeitet werden.