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了解冷却塔的动力传动技术

寻找初始成本与终身成本的正确平衡

作者:SPX冷却技术部件全球产品经理Jerome Jennings

SPX冷却技术全球产品经理Jerome Jennings

SPX冷却技术全球产品经理Jerome Jennings

冷却塔可以使用多种动力传输技术,包括齿轮传动,皮带传动,直接驱动和电子换向(EC)驱动。

每个都有优点和缺点。 正确的选择可以在初始成本与运营成本之间取得适当的平衡。

可用电力传输技术概述

齿轮传动提供适中的成本和低寿命的运营成本

齿轮传动装置是一种用于传输动力的常用系统,已经使用了数十年。 齿轮传动依赖于内部传动装置,传动装置可以传递动力。

在冷却塔应用中,齿轮驱动器将电动机的高速功率降低到为风扇供电所需的较低速度。 感应电动机相对较小,因为变速箱会增加扭矩。

齿轮传动在所有冷却塔功率水平都有效。 它们厚厚的铸造壳体容纳齿轮齿和油浴,可以承受冷却塔内的高温和高湿度。

变速箱需要额外的“空载”功率来克服内部部件的摩擦和油粘度。 变速箱的净效率因应用而异,但通常接近96%。

冷却塔动力传动

齿轮传动将电机的高速功率降低到风扇所需的低速。

齿轮传动几乎不需要维护。 例如,一些使用合​​成油的变速箱不需要换油五年,但冷却塔所有者和服务承包商应该勤勉地检查潜在的泄漏。

齿轮传动的另一个积极特征是它可以直接在线供电。 不需要变频驱动器(VFD),但可以包括变频驱动器(VFD)以增加电动机速度控制和能量使用益处。

皮带传动具有较低的首次成本,但运营成本较高

皮带传动比齿轮传动更长。 它们用于在一个柔性材料环的帮助下将运动从一个轴传递到另一个轴,所述柔性材料环在两个滑轮(也称为滑轮)上运行以连接旋转轴。

该技术可在轴之间提供平稳有效的动力传输,即使它们处于相当远的距离。

冷却塔动力传动

皮带传动借助于柔性材料环将运动从一个轴传递到另一个轴。

在冷却塔应用中,滑轮的尺寸决定了速度; 不同尺寸的皮带提供所需的减速。 最小的滑轮连接到电机,而较大的风扇滑轮连接到风扇轴。

这些尺寸之间的比例决定了减速。 匹配滑轮的轮廓和长度要求的皮带传输功率。

与齿轮不同,皮带传动装置暴露在冷却塔的炎热潮湿环境中。 皮带传动的初始成本很低,但持续的维护成本会随着时间的推移而增长。 滑轮和其他部件腐蚀; 皮带伸展并失去紧张感。

从大约95百分比的效率开始,皮带驱动器可以降低到低90甚至更低,因为皮带会拉伸和磨损。 维护包括每年多次定期更换皮带和风扇轴轴承润滑,从而有助于延长其使用寿命。

皮带传动通常用于冷却塔,具有较低的马力要求。 像齿轮传动一样,皮带传动不需要VFD。

直接驱动电机的维护要求低,但初始成本通常远高于其他替代品

有多种直接驱动选项,电机直接驱动冷却塔风扇。 直接驱动电机提供可靠性和最低维护要求。

常见的直接驱动选项使用永磁电机。 这是一种电动机,其中稀土永磁体结合在转子中。 在过去十年中,该技术的使用已经增长,并且现在广泛用于车辆,无人机,计算机以及需要功能强大但相对紧凑的电动机的许多其他应用中。

永磁电机直接驱动风扇,省去了许多部件,包括变速箱,传动轴,轴承座轴承和联轴器。 这反过来消除了对机械部件对准的需要,加快了安装速度,降低了安装成本并提高了系统效率。

永磁体选项的一个缺点是初始成本 - 使用永磁电机的直接驱动通常是所有动力传输选项的最高成本。

对于冷却塔应用的扭矩要求,永磁电机比标准感应电机更重,更高,因为消除了齿轮传动。

永磁电机需要VFD才能运行。 虽然额外的初始成本,VFD可让操作员控制速度并节省能源。

冷却塔动力传动

永磁电动机直接驱动风扇,产生磁场

确保安全操作是一个潜在的问题。 对于其他动力传输选项,当电机断开时,它没有电源,因此可以安全维修。

永磁电机即使在电源关闭时也能发电,可能造成危险情况。 例如,如果风转动风扇和风扇轴,电力可能会移动到技术人员在设备上工作的地方。

另一个安全问题是产生的磁场,这可能会影响在电机附近工作的起搏器。

直接驱动通常在其使用寿命期间具有最低的维护成本,因为不需要更换油,没有可以磨损的油封,并且不需要例行校准。

建议每年润滑一次。 初始成本可能是变速箱的两到三倍。 由于首次成本较高,投资回收期可延长至十年或更长时间。

冷却塔动力传动

电子换向电机结合了电机,控制器和风扇

高效电子换向(EC)电机是一种将小型直流电机和逆变器/速度控制器组合在一起的新技术。

电动机的转子部分通常使用稀土永磁体,并且整体速度控制消除了对外部VFD的需要。 对于冷却塔应用,通常采用风扇,风扇罩和风扇罩,以提供完整的机械驱动组件。

这提供了简单且紧凑的布置,其易于在工厂中安装并且根据需要在现场进行更换。

使用EC电机的冷却塔通常具有较小的容量和占地面积,最大应用尺寸为10 hp或1米风扇直径。 与皮带传动和其他低功率电机(低于5 hp)相比,EC电机始终更高效。

在小型HP应用中,EC电机不会出现动力传输损失,而其他低马达电机和皮带驱动器可能会出现5-20%的电力传输损耗。

由于EC电机使用密封轴承,因此几乎不需要维护。 这种技术在冷却塔中的应用是新的,目前仅适用于低马力,小风扇直径。

表1提供了可用电力传输技术的总体比较。 皮带传动具有较低的初始成本,但运行成本较高。 直接驱动器具有高初始成本和较低的运营成本。 齿轮传动通常介于两者之间。 EC电机运行成本低,但尺寸和应用更加有限。

冷却塔动力传动

选择正确的选项是一种平衡行为

在选择电力传输技术时,冷却塔规范制定者,承包商和业主必须评估整个冷却塔生命周期的成本。

能源效率,易维护性,可靠性和使用寿命等因素必须与初始投资,安装成本,运营复杂性和环境影响相平衡。

参考文献

看一下皮带,链条和齿轮传动技术,动力传动工程,https://www.powertransmission.com/blog/a-look-at-belt-chain-and-gear-drive-technology/,检索5 / 17 / 18

流程工业线人

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