Қандай ерекше жағдайларға арнайы қолданылатын электр қозғалтқыштар қажет?

Жарылыс қаупі бар және қауіпті орталарға жарылыстан қорғайтын арнайы электр қозғалтқыштар қажет

Принцип: Табиғи қауіпсіздік және корпус стандарттары (ATEX, IECEx, NEC Class I/II)

Қозғалтқыштар жанбақ газдар, булар немесе ұшпа шаңдар бар аймақтарда жұмыс істегенде отты тудыруы мүмкін болатын электр разрядтарынан арнайы қорғаныс қажет. Негізгі ой қарапайым, бірақ маңызды: барлық электрлік және жылу энергиясын нақты жарылыс тудыруы мүмкін деңгейдің едәуір төменінде ұстау керек және мүмкін болатын электр разрядтарының барлығы арнайы құрылған корпус ішінде шектеліп қалуы тиіс. Дүниежүзінде ATEX (ATmosphères EXplosibles дегенді білдіреді), IECEx және NEC-тің I және II классты жүйелері белгілі қауіп-қатерлерге байланысты қандай қауіпсіздік шаралары қажет екендігін нақты анықтайды. I класы негізінен біз жоғарыда айтқан жанбақ газдармен байланысты, ал II класы ұшпа шаң бөлшектері бар жағдайларға бағытталады. Бұл қорғаныс корпусы тек сән үшін тұрған жоқ. Олар сыртқа суытылған газдарды қауіпсіз шығарғанша қалыпты деңгейден 1,5 есе жоғары қысымдағы ішкі жарылысты шыдайтындай қатаң сынақтан өтеді. Сонымен қатар, мұны дұрыс орындамаудың салдарын ұмытпау керек. Бұл стандарттарға сай келмейтін қозғалтқыштар аса қауіпті жағдайлар туғызады. Шынында да, Safety Journal 2022 деректеріне сәйкес, миниатюралық қондырғылардағы ақаулар өткен жылы мұнай өңдеу зауыттарындағы барлық жарылыстардың шамамен 37 пайызына жауапты болды.

Зерттеу жағдайы: Шаңды және сулы ортада жұмыс істеуге арналған IP66/IP68 дәрежесімен жабдықталған жалынбекіткіш (Ex d) индукциялы электр қозғалтқыштарын қолданатын мұнай қайта өңдеу зауытының конвейерлері

Гольфиялық жағалауда орналасқан мұнай қайта өңдеу зауыты соңғы кезде мұнай конвейерлік жүйесіндегі қарапайым электр қозғалтқыштарды жалынбекіткіш (Ex d) индукциялы модельдерге ауыстырды. Ауыр литейлі шойын корпусы қауіпті электрліқ айдауларды ішінде ұстап тұрады, ал IP66 және IP68 дәрежелері жағалаудағы қиын жағдайларда болса да, оларға шаң мен судың енуін толығымен болдырмау мүмкіндігін береді. Бұл ауыстырудан бері зауыт кейде жұмысшылар бар уақыттың 15%-нан астамын құрайтын жанғыш газдар болатын аймақтарда жұмыс істесе де, электр қозғалтқыштарда от немесе жарылыс болған жоқ. Мұнда маңыздысы — бұл жаңа қозғалтқыштар щеткасыз конструкциясы арқасында жайылмайды. Бұл Class I Division 1 аймақтары үшін өте маңызды, онда жанғыш газдар жұмысшылардың көпшілік уақытында болады.

Тренд: Температура мен газдың саңылауларын нақты уақытта бақылау үшін қауіпті мотор корпусына ақылды сенсорларды интеграциялау

Қазіргі кезде жарылыстан қорғайтын электр қозғалтқыштар температура мен газ деңгейлерін нақты уақыт режимінде бақылау үшін корпус ішіне IoT-сенсорларды құрылған күйінде шығарылады. Сенсорлар подшипниктердің температурасы 150 градус Цельсийден жоғары көтерілгенде немесе сутегі сульфидің концентрациясы миллионда 10 бөлікке жеткен кезде дереу сигнал береді. Барлық осы ақпарат қауіпті аймақтарда қауіпсіз жұмыс істеуге арналған ерекше тізбектер арқылы автоматты түрде тоқтату мүмкіндігі бар басқару пультіне жіберіледі. Өткен жылы осындай сенсорларды орнатқаннан кейін химиялық өндірістің бірінде күтпеген тоқтап қалулар саны барша жағынан 43 пайызға дейін азайды. Алдағы уақытта өндірушілер химикаттар жабдықты жеп жататын немесе техникаға қатаң талаптар қойылатын орындарда маңызы зор болатын, потенциалды сальниктік проблемаларды алдын ала анықтау үшін қозғалтқыштардың тербелісін талдау әдістерін жасаумен айналысуда. Мұндай жаңалықтар жұмысшылардың қауіпсіздігін арттырумен қатар өндірістің үздіксіз жұмыс істеуін қамтамасыз етеді.

Жоғары дәлдікті басқару субмикрондық дәлдіктегі арнайы қолданыстағы қозғалтқыштарды талап етеді

Қиыншылықтар: Ашық және жабық контурлы жүйелердегі кері серпін, резонанс және сандық қателіктер

Нақтылықтың субмикрондық деңгейіне дейін түсуге келгенде, дәстүрлі қозғалыс жүйелеріндегі ақаулар айқын көрінеді. Машиналар бағыттарын өзгерткенде, механикалық люфт олардың нақты жолдан ауытқуына әкеледі. Кейбір жиіліктерде резонанс одан сайын күшейіп, тербелістерді кішірейтіп қоймай, керісінше үлкейтеді, бұл машина қозғалатын нақты траекториясын бұзады. Кері байланыс құрылғыларының өздеріне тән мәселелері бар - олар тегіс қозғалысты қажет ететін жұмыстар үшін қажетсіз 'баспалдақ' тәрізді қозғалыстар туғызады. Ашық контурлы жүйелер қателерді түзету мүмкіндігі болмағандықтан, қателердің жиналуын жалғастырады, ал тұрақтылықты сақтау үшін тым көп түзету жасауға тырысқан тұйық контурлы жүйелер тұрақтылықты сақтай алмайды. Бұл барлығы пластиналардың күтпеген резонанстар салдарынан тұрақты түрде дұрыс орналаспауы нәтижесінде өткен жылы өндірісі 37% төмендеген компанияның тәжірибесінен көрініп тұрғандай, ±0,1 микрон дәлдікті қажет ететін жартылай өткізгіштерді өндіру саласында өте маңызды.

Шешім: Жартылай өткізгіштік пластинкаларды тасымалдау үшін гибридтік қадамдық қозғалтқыш + энкодер + Магнит өрісін бағдарлау басқаруы (FOC)

Ерекше қолданыстағы қозғалтқыштар бірнеше технологияларды біріктіру арқылы осындай мәселелерді шешеді — мысалы, гибридтік қадамдық қозғалтқыштар, жоғары дәлдікті энкодерлер және қысқаша айтқанда «магнит өрісін бағдарлау басқаруы» немесе FOC. Гибридтік қадамдық қозғалтқыштар күш моменті жағынан өте қуатты, яғни олар қанша бұрылу күшін туғыза алатынын білдіреді. Ал осы энкодерлер? Олар 512 мың нүктеге дейінгі есептеуге ие, осылайша олар орындарды 0,045 микрометр дәлдікпен өлшей алады. Бұл бүкіл жинақтың жақсы жұмыс істеуінің себебі FOC-ның қозғалтқыш ішіндегі магнит өрістерін тұрақты түзетуі болып табылады. Бұл назбаның пайда болуын болдырмауға және қозғалысты үздіксіз, сәл секіріссіз ұстап тұруға көмектеседі. Барлық осы компоненттер бірігіп жұмыс істегенде бізге...

• Кері серпімділікті жою тікелей жеткізу арқылы, механикалық беріліс компоненттерін алып тастау арқылы
• Микроннан кіші қайталану нақты уақытта орнын тексерумен
• Бейімделуші сөндіру тербелісті 2мс ішінде бейтараптандырады

Жартылай өткізгіш пластиналарын өңдеу роботтарында жүйе жоғары жылдамдықты тасымалдау кезінде ±0,08 мкм дәлдікті сақтайды. Трансмиссияларды алып тастау механикалық істен шығу деңгейін дәстүрлі сервожүйелермен салыстырғанда 63% төмендетеді. Интеграцияланған жылулық дрейф компенсациясы әртүрлі өндірістік циклдар кезінде ұзақ мерзімді тұрақтылықты қамтамасыз етеді.

Ерекше қолданыстағы қозғалтқыштарда экстремалды қоршаған орта жағдайларына байланысты дербес инженерлік шешімдер қажет болады

Жылулық және материалдық қиыншылықтар: −40°C-тан +150°C-қа дейінгі температурада магниттің тұрақтылығы мен коррозияға төзімді құймалар

Температураның шекті мәндері мен химикаттар жиі кездесетін қатаң жағдайларда жұмыс істегенде қозғалтқыштарға ерекше инженерлік шешімдер қажет. Қалыпты тұрақты магниттер шамамен 150 градус Цельсий температурада күшін жоғалта бастайды және ағын тығыздығы шамамен 15% төмендейді. Өткен жылы «Журнал of Magnetism» (Магнетизм журналы) деректеріне сәйкес, температура минус 20 градустан төмен түскенде олар сынғыш болады. Сондықтан жоғары өнімді қозғалтқыштарда жиірек самарий-кобальт магниттері немесе өзгеше өңделген, төзімдірек неодим нұсқалары қолданылады. Коррозия мәселелеріне келетін болсақ, теңіз мұнай құдықтарында әдетте ерітіндіге төзімді болат корпус болады, кейде теңізге арналған алюминий бөлшектері мен күкірге қарсы никель-мыс сызықтарымен күшейтіледі. pH деңгейі 3,0-ден төмен түсетін геотермиялық объектілерге назар аударыңыз. Онда керамикалық қаптамалы орамдар стандартқа айналды, себебі олар тек қана қышқылдарға төзімді ғана емес, сонымен қатар жылуды да жақсы өткізеді, сондықтан бұл қозғалтқыштар күн сайын агрессивті химиялық ортаға ұшырағанымен де жұмыс істеуде қалады.

Компромисс: Жоғары пайдалы әрекет коэффициенті бар синхронды роторлы қозғалтқыштар және ауа суыту режимінен герметикалық май батыруға өту

SynRM жүйелері температура өте жоғары болған кезде де шамамен 98% ПӘК-ке жетуі мүмкін, бірақ олар әдеттегі ауа салқындату жүйесі енді жұмыс істемейтін дәрежеде концентрленген жылу бөліп шығарады. Сондықтан көптеген операторлар герметикті майға батыру жүйелеріне ауысуда. Бұл жүйелер диэлектрлік сұйықтықтарды минутына шамамен 5 литр жылдамдықпен электр қозғалтқыштың ішкі бөлігі арқылы өткізуге мүмкіндік береді және бұл ауаны мәжбүрлеп салқындатуға қарағанда жылу шығару мүмкіндігін шамамен үш есе арттырады. Бірақ кемшіліктері де бар. Суық ауа-райында -40 градус Цельсийге дейін сұйық күйін сақтайтын синтетикалық майлар қажет, әйтпесе бәрі тым қоюлап кетіп, дұрыс жұмыс істемей қалады. Сонымен қатар сұйықтық роторға қосымша кедергі жасап, момент шығысын 8-12 пайызға дейін төмендетеді. Осы герметикті мойынтіректі бөлмелер техникалық қызмет көрсетуді күрделендіреді. Бағалысына, есептеуіш сұйықтық динамикасындағы жетістіктер инженерлерге ішкі перделерді тиімді қайта жобалауға көмектесуде. Бұл шөлдегі қазба өндірістерінде қолданылатын ауыр техниканы қоршаған ортаның температурасы 60 градус Цельсийге жеткен кезде де тоқтамай жұмыс істеуге және қуат шығысын төмендетпей-ақ жұмыс істеуге мүмкіндік береді.

Жоғары моментті, төмен жылдамдықты қолданулар Тікелей жеткізу арналанған қолданыстағы электр қозғалтқыштарды қажет етеді

Артықшылығы: Сенімділікті жақсарту үшін экструдерлер мен жел турбиналарының бұрылу басқаруында беріліс қораптарын алып тастау

Ерекше қолданыстағы тікелей жетекті моторлар төменгі жылдамдықта жоғары бұрау күшімен жұмыс істеген кезде механикалық берілістерден арылтады, бұл бүкіл жүйенің сенімділігін едәуір арттырады. Жиі сынатын беріліс және муфталардан арылу экструзиялық жүйелер сияқты нәрселердің техникалық қызмет көрсету уақытын қысқартады. Сонымен қатар жел генераторлары да осындай жинақталымды қажет етеді. Баспалдақтық басқару жүйелері жүктеме мен мотор арасындағы қосымша бөлшектерсіз тұрақты бұрау күшін қамтамасыз ететін тікелей жетекті қондырғылардан пайда көреді. Тіпті өрісте жағдайлар қиын болған кезде де бұл жақсы жұмыс істейді. Жалпы алғанда қозғалыстағы бөлшектердің азаюы энергия шығынының азаяуына, жоғарырақ ПӘК-ке және сервис аралық уақыттың ұзаруына әкеледі. Төменгі жылдамдықта тұрақты қуат беру қажет болатын әр адам үшін тікелей жетек технологиясы қазір көптеген салаларда стандартқа айналды.