منو

شرکت تولیدی اطمینان بخش

(دانش بنیان)

راهنمای کاربرد محصولات

(درایوهای ماژولارقدرت MV و LV)

ETMINAN BAKHSH DRIVE EBD
پیشگفتار:
امروزه تقاضا برای یافتن راه حل جهت کاهش مصرف انرژی و کاهش تولید گازهای گلخانه­ای از جمله دی اکسید کربن در تمامی نقاط دنیا با روند افزایشی قابل توجهی روبرو شده است. باور ما بر این است که بهترین شیوه جهت مقابله با این چالش پیدا کردن راه حل کاربردی و تاثیر­گذار برای بالا بردن استفاده بهینه در مصرف انرژی می­باشد.
شرکت مهندسی اطمینان بخش با بیش از یک ربع قرن تجربه گرانسنگ، برای اولین بار با افتخار محرکه دور متغیر الکترونیکی (درایو) اطمینان بخش (EBD) را به عنوان بهترین راه حل جهت مقابله با این چالش در تمامی صنایع معرفی می­ نماید.
با استفاده از EBD می­توانیم به صورت هوشمندانه توان و قدرت موتورهای الکتریکی را کنترل کنیم، که این عمل نه تنها بهینه­سازی را در مصرف انرژی افزایش می­دهد بلکه به نوبه خود تاثیر قابل توجهی از جنبه مالی، اجرایی و زیست محیطی به وجود می­ آورد.
امروزه نیاز به دسترسی به انرژی الکتریکی از هر شکل انرژی دیگر بیشتر می­باشد. از طرفی عمده این انرژی در اکثر کشورها از جمله ایران از طریق سوختهای فسیلی به دست می­آید. با استفاده از EBD می­توانیم بهینه سازی در مصرف انرژی الکتریکی را افزایش دهیم، که این موضوع به نوبه خود منجر به کاهش تولید انرژی از سوخت های فسیلی می­شود.
حوزه فعالیت شرکت مهندسی اطمینان بخش:
با پیشرفت فناوری ساخت ادوات نیمه هادی قدرت همچون IGBTها، درایوهای نوین توان بالا با ولتاژ متوسط به طور وسیعی در صنایعی همچون نفت و گاز، پتروشیمی، صنایع فولاد، صنایع سیمان، آب و فاضلاب و غیره مورد استفاده قرار گرفته و باعث بهبود کیفیت توان و افزایش سطح تولید شده اند. همگام با پیشرفت جهانی فناوری الکترونیک قدرت، شرکت مهندسی اطمینان بخش نیز با هدف افزایش علم و ثروت، توسعه اقتصادی بر پایه دانش و تحقق اهداف علمی و اقتصادی کشور در راستای تجاری سازی نتایج تحقیق و توسعه خود (شامل طراحی و تولید کالا و خدمات)، در حوزه فناوری الکترونیک قدرت و انرژیهای تجدیدپذیر فعالیت می­کند. شایان ذکر است که این شرکت با ایده محوری طراحی، تولید و ارائه خدمات درایوهای ولتاژ متوسط MV یک دانش بنیان گردیده است. شرکت مهندسی اطمینان بخش به عنوان اولین طراح و سازنده درایوهای MV در کشور، سالانه تعداد ۵۰۰ عدد درایو MV تولید و در صنایع مختلف نصب و به بهره­برداری برساند.
الکترونیک قدرت دانش و فناوری کنترل انتقال انرژی الکتریکی از منبع انرژی به مصرف کننده با در نظر گرفتن مقدار و کیفیت مورد نیاز است. ادوات نیمه هادی قدرت به خاطر قابلیت بالای کلید زنی، اتلاف توان پایین، آسانی مدار کنترل گیت و عدم نیاز به مدار اسنابر، به سرعت در زمینه‌های اصلی الکترونیک قدرت به کار گرفته شده­اند. درایوهای ولتاژ متوسط، محدوده توان نامی ۰.۴-۴۰ MW را در سطوح ولتاژی ۲.۳-۱۳.۸ KV نوع پوشش می­دهد. با این حال همانگونه که در شکل زیر نشان داده شده اکثر درایوهای ولتاژ متوسط نصب شده در صنعت، در محدوده توان نامی ۱-۴ MW و ولتاژ نامی ۳.۳-۶.۶ KV قرار دارد. در حال حاضر شرکت مهندسی اطمینان بخش نیز تمرکز تولید خود را در این طیف توانی و ولتاژی، بر روی توانهای تا ۵.۵MW و ولتاژ تا ۱۱KVقرار داده است. در فصلهای بعدی به تفصیل به مزایای استفاده از درایوهای EBD در صنایع مختلف می­پردازیم.
شکل۱- محدوده توان و ولتاژ نامی درایوهای ولتاژ متوسط
کاربرد درایوها در صنعت:
هنگامیکه یک الکتروموتور و یک درایو EBD برای یک کاربری در حال کار می­باشد، این نکته مهمی است که مقادیر توان نامی، گشتاور و مشخصات سرعت بار به چه صورتی می­باشد. شکل زیر مشخصات معمول برای بارهای متغیر و نمودار گشتاور-سرعت آن نشان داده شده است. بدیهی است که محل تلاقی این نمودار با منحنی گشتاور-سرعت موتور، نقطه کاری مشخص می­شود.
شکل۲- مشخصه گشتاور-سرعت بارهای مختلف
بارها را می­توان به سه گروه تقسیم نمود:
گشتاور ثابت: در این نوع بارها، در سراسر محدوده سرعت، گشتاور مقدار ثابتی دارد. تجهیزاتی مثل بالابر، تسمه نقاله، نورد دوار، دستگاه رنده و … از این دست هستند.
شکل۳- نمونه هایی از بارهای گشتاور ثابت
گشتاور متغیر: گشتاور به همراه افزایش سرعت افزایش می­یابد. پمپها، فنها و سانتریفیوژها از این دسته می­باشند.
شکل ۴- نمونه هایی از بارهای گشتاور متغیر
توان ثابت: گشتاور بار به هنگام افزایش سرعت، کاهش می­یابد. ماشین تراش، ماشین کاتر دوار از این دسته می­باشند.
شکل۵- نمونه هایی از بارهای توان ثابت
با توجه به کاربردهای مختلف موتورهای الکتریکی در صنایع مختلف، می­توان نتیجه گرفت که از درایوها تنها برای تنظیم سرعت الکتروموتورها استفاده نمی­شود بلکه با توجه به محل کاربری آن می­تواند کاربردهای مختلفی می­تواند داشته باشد؛ از جمله آن:
الزامات فنی و چالش ها:
الزامات فنی و چالشهای درایوهای MV با درایوهای ولتاژ پایین LV (کمتر از ۶۰۰V) متفاوت بوده و اکثر این الزامات مورد توجه در درایوهای MV، از دید درایوهای LV اهمیتی ندارد. الزامات و چالشهای درایوهای ولتاژ متوسط را می­توان به چهار گروه الزامات مربوط به کیفیت توان مبدل­های سمت منبع تغذیه، چالشهای مرتبط با طراحی مبدلهای سمت موتور، محدودیتهای وسایل کلیدزنی و الزامات سیستم درایو تقسیم­ بندی نمود. بلوک دیاگرام درایوهای MV در شکل زیر آمده است.
شکل۷- بلوک دیاگرام درایوهای MV
شکل۸- درایو MV تولید شده در شرکت مهندسی اطمینان بخش
الزامات سمت منبع تغذیه
۲. الزامات سمت موتور:
۳. محدودیتهای ادوات کلید زنی
شکل۹- ماژول درایو EBD
۴. الزامات سیستم درایو
راندمان بالا، هزینه ساخت پایین، حجم کم، قابلیت اطمینان بالا، حفاظت موثر در مقابل خطا، نصب آسان، حداقل زمان مورد نیاز برای تعمیرات و خودکار بودن از جمله الزامات عمومی محسوب می‌شود. در کاربردهای خاص الزامات همچون راندمان دینامیک بالا، قابلیت ترمز به صورت ژنراتوری و قابلیت کار در چهار محدوده کاری نمودار ولتاژ-جریان نیز در نظر گرفته می شود.
کاربرد محصولات در صنایع مختلف:
درایو­های ولتاژ متوسط توان بالا کاربرد گسترده­ای در صنعت پیدا کرده­اند. این درایوها برای پمپهای خط لوله در صنایع پتروشیمی، فنهای صنعت سیمان، پمپهای واحد پمپاژ آب، کاربرد­های حمل و نقل در صنعت ترابری، واحدهای نورد در صنایع فولاد و سایر کاربردها استفاده شده­اند. از آغاز قرن ۲۱ تا کنون، چندین هزار درایو ولتاژ متوسط در سراسر جهان به کار گرفته شده است تحقیقات نشان می­دهد که حدود ۸۵ درصد این درایوها در پمپها، فنها، کمپرسورها، نقاله­ها و وسایل حمل و نقل نصب شده­اند.
از نگاه مدیران شرکت، صنایع اشاره شده در بالا نیازمند بهبود کارایی و افزایش بهره­وری از طریق نصب درایوهای ولتاژ متوسط هستند. گزارشها حاکی از آن است که در حال حاضر %۹۷ موتورهای الکتریکی ولتاژ متوسط نصب شده، در سرعت ثابت کار می­کنند و فقط ۳ درصد از آنها توسط درایوهای سرعت متغیر کنترل می شوند. این فنها و پمپها توسط موتورهای سرعت ثابت درایو می­شوند؛ در حالی که کنترل دبی هوا یا مایع معمولا از طریق روشهای معمول مکانیکی صورت می­پذیرد که همگی باعث اتلاف انرژی بسیار زیادی می­شوند. از این روشهای مکانیکی می­توان به دریچه­های بخار یا فشار، دمپرهای ورودی و شیرهای کنترل دبی اشاره نمود.
نصب درایوهای ولتاژ متوسط می­تواند باعث صرفه جویی در هزینه انرژی گردد. گزارشها نشان می­دهد که نصب درایو ولتاژ متوسط با سرعت متغیر، باعث بازگشت سرمایه در مدت زمانی بین یک تا دو سال و نیم می­گردد. همچنین در بعضی صنایع مانند صنعت سیمان، استفاده از این محصول میزان تولید را نیز افزایش داده است. گرد و خاک جمع شده بر روی پره فنهایی که با سرعت ثابت کار می­کنند بایستی به طور منظم تمیز شوند؛ این بدان معناست که می­بایست خط تولید کارخانه در فواصل زمانی کوتاه چند­ماهه خاموش شود و نظافت صورت گیرد. اما زمانی که از درایوهای سرعت متغیر برای کنترل این فنها استفاده می­شود، کافیست که این پره­ها فقط در زمان تعطیلی کامل کارخانه، یعنی سالی یکبار تمیز شوند. افزایش سطح تولید به همراه صرفه جویی در هزینه انرژی باعث شده تا زمان بازگشت سرمایه در این حالت به شش ماه تقلیل یابد. در جدول شکل زیر به طور خلاصه­ به کاربرد درایوها در صنایع مختلف اشاره شده است. در ادامه به تفصیل به هر یک از صنایع خواهیم پرداخت.
صنایع سیمان:
ایران در سال ۲۰۱۸ با تولید ۵۳ میلیون تن سیمان در رتبه دهم تولید کننده سیمان در جهان قرار گرفت. چین، هند و آمریکا به ترتیب جایگاه اول تا سوم را دارند. بانک جهانی، ایران را چهارمین کشور جهان از نظر ظرفیت تولید سیمان معرفی کرده است. ایران با دارا بودن ۷۹ مجتمع تولید سیمان در کشور، یکی از بزرگترین صادرکندگان سیمان در جهان و منطقه است. صنعت سیمان کشور با حدود ۸۰ سال سابقه حدود ۲ درصد از تولید ناخالص داخلی را تشکیل می‌دهد و توانایی تولید بیست و هفت نوع سیمان را مطابق با استانداردهای ملی دارد. بر اساس چشم­انداز ترسیم شده برای صنعت سیمان، در افق ۱۴۰۴ تولید ۱۲۰ میلیون تن سیمان و دستیابی به رتبه سوم جهانی در تولید و نیز صادرات ۳۰ میلیون تن مورد انتظار است. به همین منظور دست­یابی به ارتقای بهره­وری، افزایش توان رقابت­پذیری، بهینه­سازی مصرف انرژی، تکمیل زنجیره ارزش و توسعه صنایع پایین دستی، ارتقای سطح کیفیت و استاندارد محصولات در سطح جهانی، دستیابی به شاخصهای استانداردهای زیست محیطی به عنوان اهداف کلی در این برنامه پیش­بینی شده است.
مزایای صنعت سیمان کشور: توانایی صادرات، ارزآوری، کاربرد متنوع و ظرفیت بالای تولید، مواد اولیه فراوان و دانش فنی بومی
نقاط ضعف صنعت سیمان کشور: مصرف انرژی بالا و بهره­وری کم، آلایندگی
نقاط ضعف این صنعت به طور مستقیم در بهره­وری و سوددهی آن تاثیر می­گذارد. شرکت مهندسی اطمینان بخش خود را ملزم می‌داند که در راستای دستیابی به در افزایش بهره­وری انرژی و کاهش آلایندگی در این صنعت (اهداف تعیین شده برنامه ششم توسعه و افق ۱۴۰۴ ) همراه و همگام با خانواده صنعت سیمان باشد.
کاربرد درایوها در صنعت سیمان:
تولید سیمان بسیار انرژی­ بر است و عمده انرژی آن در موتورهای الکتریکی فعال در خط تولید مصرف می­شود. آمارها نشان می­دهد که به ازای هر یک یورو که هزینه خرید یک موتور الکتریکی می­شود، صد یورو هزینه انرژی الکتریکی مصرف شده در آن موتور در طول دوره بهره­برداری آن موتور در کل طول عمرش می­شود. لذا بهره­برداری از این موتورهای با بالاترین بازده در اولویت اول قرار می­گیرد. تولیدکنندگان سیمان می­بایست برای افزایش کیفیت محصول و کاهش قیمت تمام شده می­بایست از بهینه­ترین تکنولوژیها استفاده کنند تا آینده خود را در بازار رقابتی این صنعت تضمین کنند. برای سودآوری بیشتر در این صنعت می­بایست:
شکل زیر فرایند تولید سیمان را نشان می­دهد. در صنایع سیمان، برای خردایش کانی­ها، اختلاط مواد، اختلاط، آسیاب مواد، پیش­گرمایش، پخت، آسیاب سیمان، حمل و نقل مواد، انبارکردن، بسته­بندی و بارگیری به طور گسترده‌ای از موتورهای الکتریکی استفاده می­شود. این موتورها به عنوان محرکه دستگاههای زیر کار می­کنند:
شکل-فرایند تولید سیمان در یک مجتمع سیمان
سنگ شکن
آسیاب
فنهای ID و FD
فنهای Baghouse
فنهای برج پیش گرمایش
فن گاز کوره
فن اگزور کولر کلینکر
فنهای Separator
نقاله ها