Trở thành người quản lý tốt các nguồn tài nguyên thiên nhiên như nước và năng lượng trong khi vẫn duy trì hoặc thậm chí cải thiện năng suất là một thách thức ngày càng lớn đối với các chủ doanh nghiệp và người điều hành trong việc tìm kiếm các giải pháp bền vững. Đó là lý do tại sao thiết bị hiệu suất cao đã trở thành một lựa chọn khả thi hơn bao giờ hết.
Các kỹ sư chỉ định trong nhiều ngành công nghiệp khác nhau, bao gồm các lĩnh vực khai thác mỏ, công nghiệp, thương mại, thành phố và nông nghiệp, muốn hiểu các hệ thống hiệu quả cao sẽ hoạt động như thế nào đối với nhu cầu ứng dụng của họ. Liệu các hệ thống này không chỉ giúp tiết kiệm tài chính mà còn hoạt động đáng tin cậy với hoạt động ổn định – sử dụng tài nguyên thông minh hơn mà không phải hy sinh tuổi thọ thiết bị, bảo trì và các vấn đề vận hành khác?
Một giải pháp ngày càng tăng nhằm mang lại hiệu quả cao hơn với độ tin cậy đã được chứng minh là hệ thống bơm được chế tạo xung quanh động cơ nam châm vĩnh cửu (PM). Động cơ PM, chẳng hạn như Động cơ hiệu suất cao MagForce™ là công nghệ đã được chứng minh được nhiều người sử dụng trong suốt cuộc đời; thiết bị ô tô, ổ đĩa máy tính, máy hút bụi và các dụng cụ ngoài trời chỉ là một vài ví dụ. Các rôto bên trong động cơ PM luôn được từ hóa do lựa chọn nguyên liệu thô và không cần nguồn điện, giúp chúng hoạt động hiệu quả hơn – đặc biệt là khi giảm tốc độ và tải một phần.
Động cơ PM hoạt động hiệu quả hơn bằng cách sử dụng nam châm đất hiếm hoạt động không bị trượt. Điều này có nghĩa là công suất đầu vào thấp hơn với cùng công suất đầu ra, tiết kiệm chi phí vận hành mỗi khi động cơ chạy. Trên thực tế, việc chạy những ứng dụng này trong các ứng dụng cụ thể có thể giúp tiết kiệm năng lượng và nhanh chóng bù đắp chi phí đầu tư ban đầu bổ sung. Động cơ có mức hiệu suất 94% mang lại khả năng hoàn vốn đầu tư dưới hai năm trong hầu hết các ứng dụng chạy dài hoặc liên tục. Trang trắng này xem xét kỹ hơn những lợi ích mà động cơ PM mang lại trong nhiều ứng dụng khác nhau.
Phụ lục bài viết
Lợi ích 1: Giảm chi phí vận hành và tăng tiết kiệm năng lượng
Năng lượng được sử dụng bởi động cơ cảm ứng để tạo ra công việc có thể lên tới 97% chi phí trọn đời của nó, trong khi giá mua chỉ chiếm 2% tổng chi phí sở hữu (TCO). Ngược lại, hệ thống bơm chạy bằng động cơ PM và được tối ưu hóa bằng bộ truyền động sẽ hoạt động hiệu quả hơn nhiều. Điều này đặc biệt đúng trong bối cảnh đòi hỏi phải làm việc liên tục, nơi những khoản tiết kiệm này có thể tăng lên và sẽ nhân lên theo năm tháng.
Động cơ PM chạy với hiệu suất lên tới 94%, cao hơn 10 đến 12 điểm so với động cơ cảm ứng tiêu chuẩn và tiết kiệm năng lượng tới 21% khi so sánh với động cơ tương tự. Viện Thủy lực đánh giá thiết kế nam châm vĩnh cửu bên trong là hiệu suất cao nhất hiện có khi so sánh với bất kỳ kết cấu động cơ nào khác, bao gồm cả động cơ gắn trên bề mặt hoặc thậm chí là động cơ cảm ứng.
Động cơ PM mang lại lợi ích cho dù ứng dụng yêu cầu hoạt động liên tục hay gián đoạn vì rôto PM không cần phải từ hóa. Điều này tập trung toàn bộ năng lượng vào vòng quay của trục động cơ để nâng cao hiệu quả. Do sự tập trung công suất này, hệ thống động cơ PM có thể chạy ở tốc độ đồng bộ, mang lại hiệu suất thủy lực được cải thiện. Không bị trượt, tốc độ động cơ ổn định và không thay đổi bất kể tải.
Lợi ích 2: Cân nhắc chi phí sở hữu thấp hơn
Khi tìm kiếm mức tiết kiệm dài hạn lớn hơn và tổng chi phí sở hữu (TCO) thấp hơn so với các hệ thống thông thường, có một số yếu tố khác cần xem xét làm tăng thêm chi phí vận hành hàng ngày. Ngoài chi phí ban đầu để mua và vận chuyển hệ thống bơm, việc tính toán TCO cho động cơ PM phải bao gồm:
- Chi phí dịch vụ mỗi năm: Chi phí dịch vụ mỗi giờ nhân số giờ dịch vụ mỗi năm
- Chi phí ngừng hoạt động mỗi năm: Chi phí cho mỗi giờ ngừng hoạt động, số giờ ngừng hoạt động mỗi năm. Nhân từng chi phí hàng năm ở trên với tuổi thọ của máy bơm và cộng chi phí mua ban đầu để tính TCO của hệ thống bơm.
- Chi phí năng lượng mỗi năm: Để tính chi phí hệ thống của bạn, hãy xem xét việc sử dụng tất cả các thành phần. Lấy chi phí địa phương trên kilowatt giờ (kW/h) nhân với số giờ vận hành mỗi ngày nhân với số ngày máy bơm vận hành mỗi năm nhân với kW được máy bơm hấp thụ tại thời điểm hoạt động.
Dưới đây là ví dụ về cách công nghệ nam châm vĩnh cửu tác động đến chi phí năng lượng mỗi năm của bạn và có thể giúp tiết kiệm năng lượng:
- Giảm thời gian khởi động/lập trình. Một số nhà sản xuất chọn lọc đã thiết kế hệ thống của họ sao cho bộ truyền động có thể dễ dàng ghép nối với nhiều loại động cơ trong vài phút—loại bỏ thời gian lãng phí khi lập trình.
- Giảm chi phí vận chuyển. Động cơ PM cũng có kích thước nhẹ hơn và nhỏ gọn hơn so với các hệ thống cảm ứng tiêu chuẩn, giúp dễ dàng lắp đặt đồng thời giảm chi phí vận chuyển và lắp đặt. Trong một số trường hợp, một thiết bị nhỏ gọn hơn có thể được chuyển đến công trường nhanh hơn và tiết kiệm chi phí hơn.
- Chọn Thành phần có yêu cầu kích thước nhỏ hơn. Dòng điện thấp hơn của hệ thống có nghĩa là các thành phần cụ thể (như dây/cáp và VFD cần thiết) có thể nhỏ hơn và ít tốn kém hơn.
Lợi ích 3: Độ tin cậy
Đối với bất kỳ doanh nghiệp nào sử dụng thiết bị bơm, độ tin cậy là rất quan trọng. Một máy bơm hiệu quả hơn chỉ tốt khi sản lượng ổn định mà nó mang lại. Điều này đặc biệt đúng trong các hoạt động khai thác mỏ hoặc đô thị, nơi mà máy bơm xuống có thể gây ra hậu quả thảm khốc. Động cơ PM trong hệ thống bơm chìm có ít bộ phận chuyển động hơn cũng như tối thiểu các bộ phận trên mặt đất, điều này có nghĩa là việc lắp đặt ban đầu dễ dàng hơn và ít phải bảo trì định kỳ hơn trên đường khi so sánh với việc lắp đặt tuabin trục thẳng đứng.
Khi cung cấp nước cho chủ nhà và doanh nghiệp, độ tin cậy tương đương với chất lượng. Động cơ PM phải được Tổ chức Vệ sinh Quốc gia/Viện Tiêu chuẩn Quốc gia Hoa Kỳ (NSF/ANSI) chứng nhận 61 và an toàn cho hệ thống nước uống để mang lại sự an tâm.
Lợi ích 4: Tính bền vững
Lợi ích 1, 2 và 3 giúp tiết kiệm chi phí, đồng thời góp phần nâng cao hoạt động bền vững tổng thể. Mức sử dụng điện thấp hơn giúp tiết kiệm tiền cho người dùng nhưng cũng giảm lượng khí thải carbon liên quan đến ứng dụng. Ví dụ, trong môi trường khử nước khai thác hoạt động ở mức 12 giờ mỗi ngày, nhân viên tại khu mỏ đã quan sát thấy mức giảm CO2 hàng năm tương đương với 32,3 tấn trong một năm– và tránh phải trả thêm gần 42.000 kilowatt giờ. Trong bối cảnh đô thị vận hành thiết bị 100 mã lực 10 giờ/ngày, những cải tiến về hiệu quả năng lượng đạt được khi chuyển sang công nghệ này sẽ tương đương với việc thay thế hơn 304 bóng đèn sợi đốt (60W) bằng đèn LED mỗi năm. Một cách nhìn khác là năng lượng bổ sung cần thiết cho hệ thống cảm ứng là khoảng 13,5 tấn CO2. Theo EPA, sẽ phải mất gần 15 mẫu rừng để cô lập lượng carbon dioxide bổ sung mỗi năm.
Ngoài ra, hệ thống động cơ PM mang đến khả năng vận hành êm ái hơn nhằm giảm ô nhiễm tiếng ồn khi so sánh với các bộ máy bơm trên mặt đất, giảm thiểu tác động đến con người và môi trường xung quanh.
Đi đôi với tính bền vững là khả năng phục hồi hoặc khả năng thích ứng và vượt qua các điều kiện môi trường không lường trước được. Ví dụ, do ảnh hưởng của biến đổi khí hậu và nhiệt độ ấm hơn, nhiều thợ khoan phải đi sâu hơn để tiếp cận nguồn nước ngầm. Ở Dallas, nước ngầm từng nằm ở độ cao 600ft và hiện nay phải được kéo lên >1.000ft. Ở Lubbock, Texas, một vòi phun nước tưới trục trước đây được cung cấp bởi ba giếng và hiện cần +10 giếng. Những tình huống này tương đương với các yêu cầu năng lượng bổ sung có thể được bù đắp một phần hoặc hoàn toàn bằng động cơ PM.
Lợi ích 5: Hiệu suất đã được chứng minh trong các ứng dụng chìm
Động cơ PM mang lại lợi ích đáng kể trong các ứng dụng chìm so với động cơ cảm ứng. Nếu bạn hiện đang chạy động cơ cảm ứng trong máy bơm chìm và thay thế nó bằng động cơ PM, thì động cơ PM sẽ luôn giành chiến thắng về tổng chi phí sở hữu thấp hơn, hoạt động hiệu quả hơn, hiệu suất tốt hơn và ít thời gian ngừng hoạt động hơn. Coi như:
- Động cơ nam châm vĩnh cửu chạy với hiệu suất chuột khoảng 90 đến 94%
- Động cơ nam châm vĩnh cửu mang lại hiệu suất cao hơn ở nhiều tốc độ khác nhau để có tuổi thọ động cơ dài hơn và hiệu suất tổng thể tốt hơn.
- Động cơ nam châm vĩnh cửu hoạt động không bị trượt: trái ngược với cấu trúc cảm ứng tiêu chuẩn, tốc độ của chúng không đổi bất kể tải, mang lại sự phân phối nước ổn định.
- Khi kết hợp với máy bơm trong hệ thống lắp đặt chìm, động cơ PM mang lại hiệu suất vận hành và tốc độ cao hơn so với các hệ thống bơm khác dựa trên động cơ cảm ứng.
Đây chỉ là khởi đầu của những lợi ích mà chủ sở hữu và người vận hành trải nghiệm với công nghệ động cơ PM. Nó cũng là giải pháp thay thế hiệu quả cho tuabin trục thẳng đứng và hệ thống chìm được cung cấp năng lượng từ thiết kế động cơ cảm ứng truyền thống.
Lợi ích 6: Hiệu suất hệ thống tốt hơn
Động cơ chìm PM thường có 4 cực, trong khi động cơ cảm ứng sẽ có 2 cực.
Điều này đòi hỏi động cơ phải chạy ở tần số 120 Hz để đạt được tốc độ 3.600 vòng/phút. VFD là thiết bị điều khiển động cơ phù hợp duy nhất cho phép động cơ chạy trên tần số đường dây điện. Ngày nay, nhiều nhà sản xuất cung cấp đầy đủ dịch vụ cung cấp các giải pháp đáng tin cậy từ động cơ 4 inch đến 300 mã lực sử dụng động cơ chìm 10”.
Khi công nghệ tiến bộ, các nhà sản xuất cũng đã đi được một chặng đường dài trong việc cung cấp các giải pháp tiết kiệm chi phí được xây dựng dựa trên các bộ truyền động tần số thay đổi (VFD) được thiết kế để hoạt động với cả công nghệ cảm ứng và PM thay vì các giải pháp tùy chỉnh. Điều này cũng mang lại tính linh hoạt và cho phép các đơn vị phục vụ nhiều ngành, ứng dụng và yêu cầu công việc, chẳng hạn như:
- Xây dựng mới hoặc dễ dàng trang bị thêm/nâng cấp các hệ thống lắp đặt hiện có bao gồm VFD bằng cách chuyển đổi động cơ.
- Nói chung, thay đổi tốc độ của động cơ và máy bơm dựa trên nhu cầu.
- Khả năng dẫn/độ trễ và luân phiên tích hợp làm cho chúng trở thành giải pháp lý tưởng cho các hệ thống đơn giản hoặc nhiều máy bơm.
- Chuyển đổi pha
Các VFD chọn lọc được tối ưu hóa để ghép nối liền mạch và hoạt động với động cơ PM. Trước đây, tần suất thay đổi đối với các loại cài đặt này dẫn đến quá trình thiết lập phức tạp và khó khăn; giờ đây, các giải pháp mới đã được thiết kế để mang lại sự dễ sử dụng. Trong một số trường hợp, bạn có thể trải nghiệm quá trình thiết lập có cảm giác trực quan như cài đặt ổ đĩa plug-and-play.
VFD là thiết bị điện tử phổ biến nhất được sử dụng để thay đổi tốc độ của máy bơm và vì lý do chính đáng. Động cơ PM không có độ trượt và được thiết kế để chạy với tốc độ đồng bộ ở điện áp định mức. Điều này có nghĩa là bạn không ảnh hưởng đến tốc độ để đạt được hiệu quả. Khi chạy động cơ PM có VFD, bạn có thể nâng cao và mở rộng phạm vi bơm của mình bằng cách đạt được hiệu quả tối ưu. Động cơ PM kết hợp với VFD không chỉ mang lại khả năng bảo vệ và tiết kiệm năng lượng mà còn mang lại khả năng kiểm soát tốc độ tiên tiến và khởi động mềm giúp tối đa hóa tuổi thọ của hệ thống và giảm thiểu chi phí bảo trì trong suốt vòng đời của hệ thống. Ngoài ra, VFD đã được tối ưu hóa và thiết kế cho hệ thống nước sẽ hỗ trợ ngăn chặn tình huống giếng khô, bảo vệ chống rò rỉ và tăng điện, đồng thời giảm căng thẳng cho hệ thống ống nước nhờ chế độ lấp đầy đường ống.
Lợi ích 7: Khả năng tương thích và khả năng mở rộng
Hệ thống bơm hiệu suất cao với động cơ PM được cung cấp với nhiều kích cỡ khác nhau và có thể dễ dàng phát triển theo nhu cầu của người dùng. Nhận hệ thống từ một nhà sản xuất có thể giúp ích cho khả năng tương thích và khả năng mở rộng này. Một hệ thống duy nhất được sản xuất và vận chuyển từ một nguồn duy nhất sẽ cho phép khởi động đơn giản, tương thích với nhiều loại ứng dụng khác nhau, hiệu suất được tối ưu hóa và kéo dài tuổi thọ hệ thống. Một số cung cấp các tùy chọn dịch vụ để đảm bảo người dùng được sao lưu về kích thước và lựa chọn cũng như thiết lập. Về khả năng mở rộng, người dùng không phải đánh đổi hiệu quả khi hệ thống cần phát triển.
Phần kết luận
Các hệ thống bơm sử dụng động cơ PM đang trở nên phổ biến hơn, một phần do chức năng của chúng đáp ứng nhiều nhu cầu ứng dụng bơm hơn. Khi kết hợp với VFD, chúng cung cấp các tính năng thiết lập dễ dàng và vận hành được tối ưu hóa, giúp chủ sở hữu và người vận hành được hưởng lợi từ việc vận hành hệ thống hiệu quả hơn và tiết kiệm chi phí tiếp tục tăng lên trong toàn bộ hệ thống.
vòng đời của hệ thống.
Công Ty TNHH Đầu Tư Phát Triển Cuộc Sống
Địa chỉ: 487 Cộng Hòa, Phường 15, Quận Tân Bình, TPHCM, Việt Nam
Điện thoại: 028 3977 8269 / 028 3601 6797
Di động: 0906 988 447
Email: sales@lidinco.com
Xem thêm: Cách chọn hệ thống tăng áp phù hợp cho ứng dụng của bạn
