Energiahatékonyság az IE5+ osztály szerint: kompakt állandó mágneses szinkronmotor bővíti a szabályozási tartományt és csökkenti a teljes tulajdonlási költséget

LEWA ecodos LED3 PMSM-mel (Forrás: LEWA GmbH) / LEWA ecodos LED3 PMSM-mel (Forrás: LEWA GmbH)

Az újonnan a portfólióba felvett PMSM-ek többek között 1:200-as szabályozási tartománnyal rendelkeznek, így ugyanazzal a meghajtással vagy szivattyúval szélesebb alkalmazási spektrumot lehet lefedni. (Forrás: LEWA GmbH) / The PMSMs newly added to the portfolio feature a control range of 1:200, enabling a wider range of applications to be covered by the same drive or pump. (Source: LEWA GmbH)

A PMSM emellett állandó nyomatékot mutat, azaz az összes nyomaték kihívható 0 ford/perc sebességnél. Ez különösen sima és kíméletes rendszerindítást biztosít, mivel minden folyamat 1 százalékos szállítási sebességgel indítható a szokásos 10 százalék helyett. (Példa: Omega 3 zsírsavak adagolása babakészítmények gyártásánál) (Forrás: Adobe Stock)

A PMSM állandó nyomatéka ellentétben az ábrázolt ASM-mel lehetővé teszi a folyamatos működést alacsony fordulatszám mellett. A szivattyú indítási nyomatékához szükséges túlszámítás feleslegessé vált a PSMS magas túlterhelhetősége miatt. (Forrás: LEWA GmbH)

Az ábrázolt ASM-ekkel szemben a PMSM állandó nyomatéka lehetővé teszi a folyamatos működést alacsony fordulatszám mellett. A szükséges szivattyúindító nyomaték túlméretezése már nem szükséges a PMSM magas túlterhelhetősége miatt. (Forrás: LEWA GmbH)

A szinkronmotorhoz hasonlóan a PMSM-et egy szabványos frekvenciaváltón keresztül (NORD, Danfoss stb.) lehet vezérelni speciális paraméterezéssel, így a felhasználók a közös alkatrészekre támaszkodhatnak. (Forrás: Getriebebau NORD GmbH & Co. KG)

Szintén decentralizált megoldások, amelyekben a frekvenciaváltót közvetlenül a PMSM-re szerelik, már lehetségesek a LEWA által kiválasztott PMSM-ekkel is. (Forrás: Getriebebau NORD GmbH & Co. KG)

Ezek a decentralizált megoldások, amelyekben a frekvenciaváltót közvetlenül a PMSM-re szerelik, már lehetségesek a LEWA által választott PMSM-mel is. (Forrás: Getriebebau NORD GmbH & Co. KG)

Már 2020-ban a LEWA első funkcióteszteket végzett a NORD PMSM prototípusával és egy ecodos típusú szivattyúval a szivattyúteszten. Főként az alacsony fordulatszám-tartományban a PMSM sikeresen bizonyította az állandó nyomaték előnyeit: az ecodos teszt szivattyút 1:480-as tartományban, akár 5 bar nyomásig lehetett működtetni. (Forrás: LEWA GmbH)

Számos alkalmazásban, például a gyógyszer- vagy élelmiszeriparban az összetevők adagolásánál, szivattyúkra van szükség, amelyek nemcsak a szállítási mennyiség és időszak szerint szabályozhatók pontosan, hanem az összetevőket különösen kíméletesen szállítják. Annak érdekében, hogy az LEWA GmbH ecodos-sorozatának bevált szivattyúegységei ezeket a kihívásokat a jövőben még rugalmasabban és energiahatékonyabban tudják teljesíteni, a gyártó kibővíti portfólióját egy új típusú széles tartományú fordulatszám-szabályozással (WBR). A szinkronmotorok és a szervomotorok mellett mostantól állandómágneses szinkronmotorokat, röviden PMSM-et, is alkalmaznak. Ezek magas energiahatékonyságukról és 1:200-nál nagyobb szabályozási tartományukról ismertek. Ez jelentősen bővíti az alkalmazási lehetőségeket. Nem kell több szivattyú alkalmazására különböző szállítási mennyiségekhez, vagy az alacsony fordulatszámok esetén túlméretezett aszinkronmotorokra támaszkodni. Mivel a PMSM ventillátor nélkül kialakítható, kompakt marad és könnyen tisztítható. Ez utóbbi kiválóan alkalmassá teszi higiénikus alkalmazásokhoz. A teljes szabályozási tartományban magas hatékonysági osztályú IE5+ hatásfok csökkenti az energia költségeket, ezáltal alacsonyabb összköltséget (TCO) eredményez.

A LEWA ecodos-sorozat membránadagoló szivattyúi különösen alkalmasak az élelmiszer- vagy gyógyszeripari alkalmazásokhoz. A szivattyúegységekben használt folyadékvezető anyagok megfelelnek az FDA, USP- osztály VI és az EU élelmiszeripari irányelveinek követelményeinek. Így például a higiénikus változatban a szivattyúfej PP-ből vagy elektropolírozott rozsdamentes acélból készül, felületi érdessége < 0,5 µm. Ez megkönnyíti a termékérintkező felületek tisztítását.

A korábbi motortechnológiák esetében kompromisszumokat kellett kötni: „A klasszikus aszinkronmotorok esetében, amelyek rövidzáras rotorral rendelkeznek, a szabályozási tartomány 1:10-re korlátozódik (egyedi esetekben 1:50 is lehetséges). Szabályzóval való visszacsatolással ez jelentősen bővíthető,” mondja Maurice Wirkner, az LEWA alkalmazásmenedzsere. „Ezenkívül a meghajtás nem hatékony a névleges fordulatszám felett – különösen alacsony fordulatszámok esetén. Ez túlméretezést igényel a meghajtásnál, ami növeli a működési költségeket.” A szervomotorok ugyan magas dinamikus igényekhez vannak optimalizálva, és a teljes szabályozási tartományt (1-210 szivattyúütés) lefedik, de drágábbak a beszerzéskor, és szervo-átalakítóra van szükségük a vezérléshez.

A WBR állandómágneses szinkronmotorral bővíti az alkalmazási területet

A LEWA most kibővítette saját portfólióját egy olyan meghajtástechnológiával, amely nem mutat ilyen hátrányokat. „A szinkronmotor rotorja állandómágnesekből áll, és szinkron módon forog, tehát a terheléstől függő csúszás nélkül,” magyarázza Wirkner. „Ez többek között rendkívüli szabályozási tartományával jellemezhető, ami gyakran szükségtelenné teszi több szivattyú alkalmazását különböző szállítási mennyiségekhez.” Különösen több szivattyú esetén el lehet hagyni a további kézi vagy elektromos állítást, és a szükséges térfogatáramot kizárólag a fordulatszám szabályozásával lehet elérni. A PMSM állandó nyomatékot mutat. A teljes nyomaték így elérhető a motor fordulatszámától 0 U/min (állás) a motor névleges fordulatszámáig. Ez biztosítja a rendszer különösen finom és termékbarát indítását, mivel minden folyamat 1 százalékos szállítási teljesítménnyel, a szokásos 10 százalék helyett indítható.

Magas rövid távú túlterhelhetőség is rendelkezésre áll, ami lehetővé teszi a hajtás indítási nyomatékának túlméretezés nélküli kialakítását. Ez kisebb, költséghatékonyabb szerkezetek megvalósítását teszi lehetővé, mint a hagyományos hajtások esetében. „A PMSM ugyanúgy vezérelhető egy szabványos frekvenciaváltóval, mint egy hagyományos aszinkronmotor, így a felhasználó ugyanazokat a szabványos alkatrészeket használhatja,” magyarázza Wirkner. „Ezzel szemben a szervomotor esetében drágább szervó-átalakítók beszerzése szükséges.” Emellett a kompakt hajtás jó tisztíthatóságot biztosít ventillátor nélküli kialakításával, és magas IP-védettséggel rendelkezik. Szükség esetén felületkezelésen is áteshet az nsd tupH technológiával, amely rendkívül ellenállóvá teszi a felületet, és még könnyebben tisztíthatóvá. Ez ideálissá teszi magas higiéniai követelményeknek megfelelő alkalmazásokhoz, például az élelmiszeripari aromázáshoz vagy a gyógyszeripari adalékanyag-keveréshez.

Az IE5+ PMSM költségcsökkentést és decentralizált megoldásokat tesz lehetővé

A jelenleg ismert egyetlen korlátozás a PMSM alkalmazásában, hogy nem használható robbanásveszélyes környezetben. „Az IE5+ PMSM által a WBR-rel képesek vagyunk megfelelni a növekvő ügyféligényeknek, mint például a szélesebb szabályozási tartomány és alacsonyabb energia- és összköltségek,” összegzi Wirkner. „Különösen az energiahatékonyság kérdése egyre fontosabb ügyfeleink számára. Emellett ma már decentralizált megoldás is kialakítható, ahol a frekvenciaváltó közvetlenül a PMSM-en van beépítve, például a Getriebebau NORD GmbH & Co. KG, a LEWA PMSM motorpartnere által.”