Loading...
APM'21 Conference
29 ноя. 2021 - 31 дек. 2021

Электрические моторы в циркулярной экономике

В описании кейса «Электрические моторы в циркулярной экономике» профессор университета Гент Курт Стокман и менеджер технического управления компании Evonik AntwerpenNV Вернер Ван Акер раскрывают детали Анализа жизненного цикла (Life Cycle Analysis) электродвигателя, начиная с производства машины по размеру двигателя и заканчивая этапом утилизации и переработки.
Этот анализ показывает критические аспекты, которые следует учитывать при оптимальной работе машины с точки зрения надежности, срока службы и энергоэффективности.
Во второй части презентации обсуждается влияние технического обслуживания. Роли современных сенсорных систем для мониторинга и ценных данных о фактических характеристиках моторных систем. На основе анализа данных и первоначального определения параметров двигателя обсуждается несколько сценариев для улучшения характеристик системы двигателя с точки зрения энергопотребления и надежности. Предлагаемая стратегия проиллюстрирована на примере промышленного использования в химической промышленности.
Чтобы продемонстрировать подход коллеги начинают с визуализации ключевых принципов циркулярной экономики от Ellen MacArthur Foundation:
Проектируйте без отходов и загрязнения;
Держите продукты и материалы в использовании;
Восстанавливайте естественные системы.
Источник: Ellen MacArthur Foundation
В ключе проекта Interreg «Циркулярное обслуживание» фокус был на перерабатывающей промышленности и демонстрации инновационных технологий применимо к прогнозу времени жизни, материальной эффективности, повторному использованию оборудования, а также новым бизнес-моделям, ориентированным на сервисы.
Далее авторы указывают на исходную ситуацию в отрасли, где в данный момент электродвигатели перерабатывают > 50% электрической энергии в промышленности, есть стабильный запрос на повышение эффективности моторов и ощутимое материальное воздействие стали, чугуна, меди, алюминия.
В существующей сервисной модели в большинстве случаев происходит замена подшипников, перемотка статора для более мощных двигателей (> 37 кВт), замена сломанного двигателя более новой версией (рециклинг), и при сохранении данные на заводской табличке двигателя.
Стоит отметить регуляторные интервенции для уменьшения экологического следа моторов, в фокусе фазы использования. Речь идёт о Эко-директивах с 2009 года, которые получили обновление в середине 2021 года. Их целью является изменение сознания в индустрии (рост приемлемых сроков окупаемости) и выход на рынок моторов с новыми технологиями.
Однако, авторы ставят под сомнение ожидаемое влияние регулирующих мер, единственный сценарий для индустрии: установленная база заменяется со скоростью <5% в год. В качестве альтернативы предлагают изучить непосредственно перспективы владельца актива: снизить затраты на электроэнергию установленной базы (необходимость в программе управления двигателем, основанной на множественных вводных данных), избежание простоя производства из-за отказа двигателя (мониторинг состояния критических активов), избежание двигателей некорректного размера, использование доступных ДАННЫХ.
Авторы рекомендуют обратить внимание на следующие активности, имеющие смысл с точки зрения «циркулярной экономики»:
традиционный сервис / перемотка оригинальной таблички. Влияние перемотки на эффективность: незначительно, если все сделано правильно. Отчет EASA указывает, что для 30 кВт - 75 кВт, 1 перемотке, изменение КПД -0,1%. (диапазон от -0,5% до + 0,3%);
восстановление «старого» мотора. Использование того факта, что многие двигатели имеют слишком большой размер. Перемотка статора для снижения номинальной мощности. Медный ротор. Уменьшение брака;
перемотка для более низкой мощности. Увеличение коэффициента заполнения паза статора, уменьшение шага катушки, ручная перемотка обеспечивает лучшую производительность. Переход на более низкую мощность двигателя более высокого класса IE в том же размере корпуса. Повышенная энергоэффективность, простой механический монтаж, уменьшение количества металлолома.
Следующим, идёт пример из обрабатывающей промышленности – EVONIK. Применение вентилятора 90 кВт, питание от инвертора, 24/24, 3000 об / мин, 400 - 690 В. Данные за 8 лет: токи, данные о вибрации, температура. Было реализовано:
Дополнительное электрическое измерение (1 неделя, 24/24). Продвинутое оборудование для мониторинга состояния.
Анализ данных и расчет прироста производительности. МОТОР + СИСТЕМА.
Перемотка и лабораторное тестирование университет UGent Campus Kortrijk.
Внедрение Evonik + экономический анализ.
Как результат снижение мощности мотора с 90 кВт до 55 кВт.
Инструмент расчета перемотки двигателя Bobisoft.
Расчет перемотки двигателя применительно к варианту использования. Конструкция для той же скорости скольжения, но 55 кВт вместо 90 кВт. Более низкое магнитное поле для уменьшения потерь в стали, уменьшенный ток намагничивания для уменьшения потерь в джоулях, максимальная эффективность при фактической нагрузке.
Выводы
Несколько технических решений по электродвигателям:
отремонтировать старый двигатель «as is»;
заменить на идентичный двигатель (более высокий класс IE);
заменить на двигатель меньшего размера (более высокий класс IE) больше размера (обнаружение негабаритного двигателя, стоимость адаптации при монтаже);
восстановите двигатель для более низкой номинальной мощности, если оригинал слишком большой.
Используйте имеющиеся данные, чтобы оценить текущую ситуацию.
Комментарий эксперта
Этот кейс является хорошим примером реализации модели циркулярной экономики. Авторы показывают прекрасное понимание и практическое использование системной диаграммы «бабочки» от The Ellen MacArthur Foundation, которая показывает непрерывный поток технических и биологических материалов через «круг ценностей».
Этот кейс является хорошим примером реализации модели циркулярной экономики. Авторы показывают прекрасное понимание и практическое использование системной диаграммы «бабочки» от The Ellen MacArthur Foundation, которая показывает непрерывный поток технических и биологических материалов через «круг ценностей».
Больше деталей о кейсах АРМ 4.0 - регистрируйтесь на конференцию 29 ноября.
Andrii Hnap
Эксперт по открытым данным. Тренер по открWытым данным с 2018 года в Фонде Евразия по контракту, в рамках проекта «Прозрачность и подотчетность в государственном управлении и услугах / TAPAS». CEO/Data Analyst в Waste Ukraine Analytics – B2B маркетплейс для компаний в сфере управления отходами на основе открытых данных. Участник комитета «Устойчивая промышленность» АППАУ.