Избор на трансформатор за завод за преработка на храни: Определяне на размерите за товари с честотни преобразуватели, зони за измиване и за нуждите на рефрижерационни системи

Завод за замразени храни в Средния запад замени два износени трансформатора по 750 kVA с един нов сух трансформатор от 1500 kVA, чиято мощност беше определена директно въз основа на списък с действащи товари. Единадесет месеца по-късно релето за температура на намотките започна да се задейства по време на измиване по метода CIP — нощем, при ток, който едва достигаше 60 % от номиналния ток, показан на амперметъра. Трансформаторът не беше претоварен. Беше мокър, прашен и разположен в помещение, чиято температура достигаше 43 °C през август.

Този един случай обяснява защо трансформатор за завод за преработка на храни не може да се специфицира по начина, по който се специфицира трансформатор за офис сграда. В производството на храни почти всеки товар е мокър, цикличен, богат на хармоници или всичко това едновременно, а спецификацията трябва да издържи всички три условия.

 

Защо обикновените правила за избор на мощност не важат за заводи за храни

Повечето индустриални натоварвания са предсказуеми. Чилърът работи близо до предвидения процент от номиналната си мощност, офисната сграда достига максимум в 17:00 часа и работи на празен ход през нощта, а топлинната времева константа на трансформатора тихо компенсира разликата. Производството на храни не следва този модел. Компресорите за охлаждане стартират под натоварване. Месителите и пълнителите променят посоката си хиляди пъти на смяна. А помещението, в което е монтиран трансформаторът, обикновено е същото помещение, което екипът за дезинфекция измива с вода в края на смяната.

Три допускания най-често се оказват погрешни при този тип проекти. Първо, проектната температура на околната среда е посочена като 30 °C, докато машинното помещение или нишата за измиване всъщност достигат 40–45 °C през лятото, което тихо намалява резерва за натоварване на уреда. Второ, цикличното охладително натоварване се третира като непрекъснато, защото общата стойност на kVA изглежда приемлива на хартия. Трето, хармоничните изкривявания се пренебрегват, защото свързаната стойност на kVA изглежда чиста; никой не сумира действителния ток, който шестимпулсните преобразуватели наистина консумират.

Това е практическият резултат. Когато трите допускания са едновременно погрешни, трансформаторът, който изглежда термично безпроблемен при изследването на разпределението на натоварването, става проблем за поддръжката още през второто лято, а предприятието обвинява производителя в недостатъчно точна спецификация — такава, която никой не е подлагал на стрес-тест.

 

Трите натоварвания, които определят спецификацията на трансформатора за предприятие за преработка на храни

Хладилни и замразителни системи. Винтови и възвратно-постъпателни компресори, амонячни или каскадни CO2 системи и нискотемпературните помещения, които те обслужват. Пускането е най-трудната част: компресор с директно включване (across-the-line) консумира при стартиране приблизително шест до осем пъти номиналния ток в първата дробна част от секундата; компресор, който стартира под натоварване, е класическият повод за лъжливи изключвания на релета в предприятия, които са добавили замразителна мощност след изграждането на първоначалната електрическа инсталация.

Производствени линии с честотно регулирани двигатели (VFD). Конвейерите, смесителите, напълнителите, капачките и опаковъчните машини днес почти изцяло се задвижват чрез инвертори. Механичната полза е реална, но шестимпулсният вход на инвертора консумира несинусоидален ток, който повишава Хармоници от честотни преобразуватели и допълнителните загуби в намотките и разпръснатите загуби, свързани с тях. На производствена линия с голяма концентрация от инвертори токовата деформация обикновено достига 25 % до 40 % при липса на мерки за нейното ограничаване — точно в този режим стандартната универсална единица започва да работи по-гореща от указаното на нейния типов табелка.

Промиване, CIP и влажност. Химикалите за почистване на място са корозивни, кисели и влажни и проникват в електрическото помещение под формата на пара, а не само като пръски. Кондензацията върху намотките е начинът на повреда, който никой не фотографира: изолационното съпротивление намалява, започва проскок по клемите и единица, която е издържала фабричното си изпитание преди две години, не издържа рутинно полево изпитание.

 

Сух тип или течностно потопена? Таблицата за вземане на решение, която използваме

В хранително производствено сграда подразбираната стойност е съдов трансформатор , защото няма запалима течност, няма нужда от бронирана камера и няма необходимост от съдържание на масло, което да се проектира около производствения под. Единиците с лит смола и VPI също по-добре понасят праха и циклите на температурни промени в завода, отколкото вентилираните сухи единици.

Течностно потопените трансформатори все още са предпочтителни при големи натоварвания и външни разположения: главна входяща единица, замразителна инсталация с рефрижерационни системи клас мегават или подстанция, споделена с услугата на електроснабдителя на обекта. Таблицата по-долу е кратка версия на начина, по който насочваме клиентите при избора.

Точка за вземане на решение	Сух тип (лит смола / VPI)	Течностно потопени
Разполагането	Вътрешни електрически помещения, мезонети и зони за чистене на място (CIP)	Външна бетонна площадка или ограден двор
Пожарна безопасност и застраховка	Няма запалима течност; предпочитани за вътрешно разположение в хранителни сгради	Изискват бронирана камера или разделение според NEC 450
Ограждение	NEMA 12 или NEMA 4X от неръждаема стомана за зони, подложени на миене с шланг (IP54+)	Сварен резервоар, покритие C5-M, запечатан или с консерватор
Поведение при влага	Изисква нагреватели против кондензация в помещения за миене	Запечатан резервоар плюс дихателно устройство или консерватор за справяне с циклирането
Типичен размер на инсталация	300 kVA до 3 000 kVA	1 000 kVA до 10 000 kVA
Рутинно обслужване	Вакуумно почистване от прах, проверки на въртящия момент, ИЧ сканиране	Анализ на разтворени газове и влага според IEEE C57.104

Един нюанс, който често улавя купувачите: външният трансформатор с маслено охлаждане рядко е подходящо решение за товар, разположен близо до зона за миене, само защото е евтин на kVA. Когато се вземат предвид цената на бронираното помещение, изолацията, пожарозащитата и задържащата система за масло, изисквани от NEC статия 450, инсталираната цена обикновено престава да бъде изгодна, както сочи оферта.

 

Размерни числа, които наистина прилагаме

Определяне на размера на трансформатор за завод за преработка на храни започва със списъка на натоварването, но завършва с цикъла на работа. При проект за хранителни продукти изчисляваме свързаното натоварване според член 220 от NEC, прилагаме коефициент 125 % за най-големия двигател според член 430 и след това добавяме явен резерв за двете неща, които всяка фабрика реализира в рамките на пет години: още една линия за замразяване и още една опаковъчна машина, задвижвана чрез преобразувател.

Типична спецификация за средно по големина сух трансформатор от нашата поръчкова книга изглежда по следния начин: 1000 kVA, 480 V делта първично намотка към 480Y/277 V вторично намотка, импеданс 5,75 %, изолационна система за температура до 220 °C и клас на повишаване на температурата, избран според условията в помещението, а не по навик. Устройството с повишаване на температурата до 150 °C е стандартната работна конфигурация; устройството с повишаване на температурата до 80 °C осигурява забележимо по-дълъг срок на служба на изолацията в помещение с температура над 40 °C и струва допълнителната мед, когато трансформаторът е разположен до линия за дърпане.

Когато Хармоници от честотни преобразуватели доминират в завода, ние намаляваме мощността, вместо да правим предположения. IEEE C57.110 определя как се установява способността при несинусоидален товарен ток, а UL 1561 дава K-факторни класификации (K-4, K-9, K-13, K-20), които позволяват на купувача да уточни способността за пренасяне на хармоничен ток, без да се надвишава номиналното повишаване на температурата. За завод с няколко малки честотни преобразуватели обикновено е достатъчен K-4 заедно с документирано изчисление за намаляване на мощността. За цех, пълен с опаковъчни линии, честна отправна точка е K-13, а K-20 се появява винаги, когато преобразувателите са големи и бюджетът за компенсация е намален късно в проекта. Колкото повече Хармоници от честотни преобразуватели на един шин, толкова по-малко подхожда универсалното устройство.

Стартирането на двигателя получава отделна проверка. Задържаме спада на напрежението в автобусната мрежа при най-големия компресор под 10 %, където това позволяват електроснабдителната компания или производственият процес на завода; а когато математическите изчисления не се състоят, го заявяваме навреме, защото алтернативите — по-голям агрегат, мек стартер или честотен преобразувател — струват по-малко преди поръчването на трансформатора, отколкото след изливането на бетонната основа.

 

Корпуси, влага и документация за сертифициране

Корпусът е мястото, където се печелят или губят инсталациите за промишлено измиване. Сухото помещение изисква NEMA тип 12 за защита срещу прах и капеща вода; помещението, което санитарният екип измива директно с маркуч, изисква тип 4X от неръждаема стомана. Списък на публикациите за корпуси NEMA е справочникът, който повечето електротехнически подизпълнители в Северна Америка вече притежават, и заслужава да се прочетат дефинициите, а не да се приемат безкритично твърденията в каталога на доставчика за „годност за измиване“.

Вътре в уреда евтината застраховка включва термостатично регулирани нагреватели против кондензация и капкозащитен щит, които се определят още от началото. Монтирането на нагреватели във вече запечатан лито-смолен уред е неудобно или дори невъзможно, а цената на тази опция при поръчване е незначителна в сравнение с проваления тест за съпротивление на изолацията по време на пускане в експлоатация.

Сертифицирането е другата част, която купувачите подценяват. В Съединените щати сухите трансформатори са сертифицирани според UL 1561; в Канада действащият строителен стандарт е CSA C22.2 No. 47. Ефективността също има значение: стандартите на Министерството на енергетиката на САЩ за разпределителни трансформатори, резюмирани на страницата на програмата за разпределителни трансформатори на DOE, Страницата на програмата за разпределителни трансформатори на DOE предвиждат дата за съответствие 23 април 2029 г., която е по-близка, отколкото повечето петгодишни капиталистични планове предполагат. А когато оборудването се намира в хигиенична зона, езикът на проектирането произлиза от практиката в хранителната индустрия, а не от електротехническите норми, което е причината 3-A Санитарни стандарти ръководството заслужава внимание, преди да приемете болтово монтиран панел с изложени фастони до резервоар.

 

Как Райън Електрик подхожда към поръчките за хранителни предприятия

Произвеждаме трансформатори с леен смолен тип и VPI сух тип, както и маслени трансформатори във фабрика с площ 120 000 м² в Цзянсу, която разполага с повече от 180 комплекта производствено оборудване и 37 патента, свързани с дизайна. Работата ни в хранителната и напитковата индустрия рядко се свежда до една-единствена екзотична класификация. Тя се състои в правилното изпълнение на непривлекателните подробности: корпус, който издържа пране с маркуч; K-фактор, който издържа честотните преобразуватели; нагреватели против кондензация, които никой не е поискал; и клас на повишаване на температурата, който съответства на действителната стая.

Като партньор в съвместно предприятие с Eaton от 2023 г. ние осигуряваме и документацията — файлове UL, CSA, IEEE и DEKRA, маркировки на табелките и протоколи от заводските изпитания, които инженерът по застраховане на предприятието или независим инспектор могат да проверят.

Един навик, който препоръчваме на всеки клиент: включете условията за измиване и началната задължителна работа на охлаждането в самата спецификация, а не в нишка от имейли. трансформатор за завод за преработка на храни доставчиците цитират това, което е посочено в спецификацията, и спецификация, която съдържа само „1000 kVA, 480 V“, ще бъде цитирана точно така.

 

Изпратете ни списъка с натоварванията и условията в помещението

Ако добавяте линия за замразяване, заменяте насыщена единица или определяте изисквания за нова инсталация, изпратете ни списъка с натоварванията, температурата в помещението и снимка на мястото, където ще бъде монтирана единицата. Това често е достатъчно, за да определят нашите инженери дали в пространството трябва да се монтира единица с повишаване на температурата от 150 °C или от 80 °C, кой тип корпус ще ви наложи екипът за санитарна обработка и какъв коефициент K изискват двигателите — преди да бъде подготвен цитатът. Свържете се с нас чрез ryantransformers.com и ние ще ви изпратим спецификация, а не страница от каталог.

За автора: Тази статия е написана от инженерния екип на Райън Електрик, съвместно предприятие на Итън и производител на трансформатори, сертифициран от UL/CSA, базиран в Цзянсу, Китай, който доставя сухи и маслени трансформатори на производители на храни и напитки, центрове за обработка на данни, енергийни компании и промишлени предприятия в Северна Америка, Югоизточна Азия, Близкия изток и Африка.