Maisto perdirbimo įmonės transformatorių parinkimas: matmenys kintamosios srovės variklių valdymo (VFD) apkrovoms, plovimo zonoms ir šaldymo režimui

Šiaurės Vidurio JAV šaldytų maisto gamybos įmonė pakeitė du išnaudotus 750 kVA transformatorius vienu 1500 kVA sausuoju transformatoriumi, kurio matmenys buvo nustatyti tiesiogiai remiantis veikiančios apkrovos sąrašu. Po vienuolikos mėnesių apvijų temperatūros relė pradėjo veikti CIP plovimo metu naktį, kai įrenginio matuoklis rodė tik maždaug 60 % nominaliosios srovės. Transformatorius nebuvo perkrautas. Jis buvo drėgnas, dulkingas ir stovėjo patalpoje, kurioje rugpjūtį temperatūra kartais pasiekdavo 43 °C.

Šis vienintelis grįžtamasis skambutis paaiškina, kodėl maisto perdirbimo įmonės transformatorius negalima nustatyti taip, kaip nustatomas biurų pastato transformatorius. Maisto gamyboje beveik kiekviena apkrova yra drėgna, ciklinė, harmoninė arba visi trys kartu, todėl specifikacija turi išlaikyti visus tris veiksnius.

 

Kodėl maisto gamybos įmonėse pažeidžiamos įprastos matmenų nustatymo taisyklės

Dauguma pramoninių apkrovų elgiasi numatoma tvarka. Šaldytuvas veikia arti numatyto naudingumo koeficiento procentinės dalies, biurų pastatas pasiekia maksimumą 17 val. ir naktį veikia tuščiąja eiga, o transformatoriaus šiluminis laiko pastovusis dydis tyliai kompensuoja skirtumus. Maisto gamyba neatitinka šio modelio. Šaldymo kompresoriai paleidžiami apkrauti. Maišytuvai ir pildytuvai keičia sukimosi kryptį tūkstančius kartų per pamainą. Be to, patalpa, kurioje stovi transformatorius, dažnai yra ta pati patalpa, kurioje sanitarinės tarnybos darbuotojai pabaigę pamainą plovė vandeniu.

Šio tipo projektuose dažniausiai nepavyksta trys prielaidos. Pirma, aplinkos temperatūra projektuojama kaip 30 °C, nors mechaninė patalpa arba plovimo niša vasarą iš tikrųjų veikia 40–45 °C temperatūroje, kas tyliai sumažina įrenginio apkrovos atsargą. Antra, ciklinė šaldymo apkrova laikoma nuolatine, nes bendras kVA skaičius dokumentuose atrodo priimtinas. Trečia, iškreipimai ignoruojami, nes prijungtos kVA vertės atrodo švarios; niekas nesuskaičiuoja, kiek iš tikrųjų suvartoja šešiopės bangos varikliai.

Štai praktinės pasekmės. Kai visos trys prielaidos vienu metu yra neteisingos, transformatorius, kuris šiluminėje apkrovos analizėje atrodo tinkamas, antrojo vasaros metu tampa techninės priežiūros problema, o gamykla kaltina gamintoją dėl specifikacijos, kuri niekada nebuvo išbandyta ekstremaliomis sąlygomis.

 

Trys apkrovos, kurios nulemia maisto perdirbimo gamyklos transformatoriaus specifikaciją

Šaldymas ir šaldymas. Sukamosios ir grįžtamosios veiksmo kompresoriai, amoniako ar kaskadinės CO2 sistemos bei žemos temperatūros patalpos, kurias jos aptarnauja. Paleidimas yra sudėtingiausia dalis: tiesioginio paleidimo kompresorius pirmąją sekundės dalį suvartoja apytiksliai šešis–aštuonis kartus didesnį pilnos apkrovos srovės dydį, o apkrauto kompresoriaus paleidimas yra klasikinis trikdžių relės išsijungimų priežastis gamyklose, kuriose šaldymo galia buvo pridėta po pirminės sistemos įrengimo.

Kintamosios dažnio valdymo (VFD) varomos technologinės linijos. Konvejerai, maišytuvai, pildytuvai, uždengiamosios įranga ir supakuojamosios mašinos šiuo metu beveik visos yra varomos varikliais. Mechaninis naudingumas tikras, tačiau šešių impulsų variklio įėjimas suvartoja nesinusinę srovę, o tokia srovė padidina Variklio valdymo prietaisų harmonikos ir papildomus apvijų bei išsibarstymo nuostolius, susijusius su jais. Linijoje, kurioje daug variklių, be priemonių, kad būtų sumažinta srovės iškraipymas, 25–40 % iškraipymas yra įprastas reiškinys – būtent tokiomis sąlygomis standartinis universalaus paskirties transformatorius pradeda veikti karščiau nei nurodyta jo techninėje charakteristikoje.

Plovimas, CIP (valymas vietoje) ir drėgmė. Valymas vietoje naudojant chemines medžiagas yra šarminis, rūgštinis ir drėgnas, o į elektros patalpą jis patenka garų pavidalu, ne tik kaip purškiamasis skysčio sluoksnis. Apvijose susidariusi kondensacija yra gedimo būdas, kurio niekas nufotografuoja: izoliacijos varža mažėja, prasideda elektrinės lankstymo (tracking) reišmės terminaluose, o vienetas, kuris prieš du metus sėkmingai išlaikė gamyklinius bandymus, nepasiekia įprastų lauko bandymų.

 

Džiovintosios arba skystybe panardintosios? Sprendimų lentelė, kurią mes naudojame

Maisto gamybos pastatuose numatytoji atsakymo parinktis yra „a“ sautasis transformatorius , nes čia nėra degiosios skystosios medžiagos, nereikia specialios paskirties patalpos (vault) ir nereikia projektuoti alyvos laikymo sistemų gamybos aikštėje. Litų dėžės ir vakuumo impregnavimo (VPI) vienetai taip pat geriau toleruoja gamyklos dulkes bei temperatūros svyravimus nei ventiliuojami džiovintieji vienetai.

Skystybe panardintieji vienetai vis dar turi pranašumą, kai apkrova yra didelė ir vieta – lauke: pagrindinis įeinamasis vienetas, šaldymo įrenginys su megavatinės galios šaldymo įranga arba transformatorinė pastotė, kurią bendrai naudoja objekto energijos tiekimo paslaugos. Žemiau pateikta lentelė – trumpa versija, kaip mes padedame klientams priimti sprendimą.

Spustelėjimo taškas	Džiovintosios (litų dėžės / VPI)	Skysta aplinko panardinimas
Padedimas	Vidinės elektros patalpos, tarpinės pakopos ir CIP zonos	Lauko betoninė plokštuma arba aptvertas kiemas
Gaisro ir draudimo reikalavimai	Nesukelia degių skysčių; pageidautina maisto gamybos pastatuose viduje	Reikalauja rezervuaro ar atskyrimo pagal NEC 450 standartą
Rinkinys	NEMA 12 arba NEMA 4X iš nerūdijančiojo plieno higieninėms zonoms (IP54+)	Suvirintas baklas, C5-M danga, sandarus arba su išplėtimo baklu
Drėgmės elgsena	Higieninėse patalpose reikia kondensacijos prevencijos šildytuvų	Sandarus baklas kartu su oro filtra arba išplėtimo baklu leidžia tvarkyti ciklinius apkrovos pokyčius
Tipiškas gamybos įrenginio dydis	300 kVA iki 3000 kVA	1000 kVA iki 10 000 kVA
Techninės priežiūros tvarka	Dulkių siurbimas vakuumu, sukimo momentų tikrinimai, infraraudonųjų spindulių tyrimai	Ištirpusių dujų ir drėgmės tyrimai pagal IEEE C57.104 standartą

Vienas niuansas, kuris dažnai priverčia pirkėjus persigalvoti: lauko alyvos transformatorius retai būna tinkamas sprendimas apkrovai šalia valymo zonos tik dėl to, kad jo kaina už kVA yra žemesnė. Kai į kainą įtraukiamos NEK straipsnio 450 reikalaujamos gelžbetoninės patalpos, atskyrimo sistemos, gaisro apsaugos ir alyvos sulaikymo priemonės, įrengimo sąnaudos dažniausiai nebeatitinka pradinės pasiūlytos naudos.

 

Mūsų faktiškai taikomi matmenys

Dujų dydžio nustatymas maisto perdirbimo įmonės transformatorius pradedami nuo apkrovos sąrašo, bet baigiami eksploatavimo ciklu. Maisto pramonės projektuose mes apskaičiuojame jungiamąją apkrovą pagal NEK straipsnį 220, taikome didžiausio variklio apkrovą 125 % pagal straipsnį 430, tada pridedame aiškų rezervą dviem dalykams, kuriuos kiekvienas gamybos įrenginys įdiegia per penkerius metus: dar vienai šaldymo linijai ir dar vienam varikliu valdomam pakavimo įrenginiui.

Tipiškas vidutinio dydžio sausasis transformatorius iš mūsų užsakymų knygos atrodo taip: 1000 kVA, 480 V delta pirminė į 480Y/277 V antrinę, 5,75 % varža, 220 °C izoliacinė sistema ir temperatūros kilimo klasė parenkama remiantis patalpos sąlygomis, o ne įprastu būdu. 150 °C kilimo vienetas yra standartinis darbo žirgas; 80 °C kilimo vienetas žymiai padidina izoliacijos tarnavimo laiką patalpoje, kurios temperatūra viršija 40 °C, ir vertas papildomos vario sąnaudos, jei transformatorius įrengiamas šalia kepimo linijos.

Kai Variklio valdymo prietaisų harmonikos valdyti gamyklą, mes sumažiname našumą vietoj spėliojimų. IEEE C57.110 nustato, kaip nustatyti įrenginio galimybes, kai apkrovos srovė nėra sinusinė, o UL 1561 pateikia K-koeficiento reitingus (K-4, K-9, K-13, K-20), kurie leidžia pirkėjui nurodyti galimybę neviršyti nustatytos temperatūros kilimo vežant harmonikų srovę. Gamykloje su keliomis mažomis variklių valdymo sistemomis paprastai pakanka K-4 reitingo kartu su dokumentuotu našumo sumažinimo skaičiavimu. Didelėje salėje, pilnoje supakuojamųjų linijų, sąžiningas pradžios taškas yra K-13, o K-20 pasitaiko tuomet, kai variklių valdymo sistemos yra didelės ir harmonikų mažinimo biudžetas buvo sumažintas projektui jau artėjant pabaigai. Kuo daugiau Variklio valdymo prietaisų harmonikos būna prijungta prie magistralės, tuo mažiau tinka universali įranga.

Variklio paleidimas turi savo patikrinimą. Mes ribojame autobuso įtampos kritimą esant didžiausiam kompresoriui mažiau nei 10 %, kur tik leidžia tiek elektros tiekimo įmonė, tiek gamyklos procesas, o jei skaičiavimai nepavyksta, tai pranešame anksti, nes alternatyvos – didesnis vienetas, minkštas paleidiklis arba kintamosios srovės variklio valdymo įrenginys – visos kainuoja mažiau iki transformatoriaus užsakymo nei po to, kai jau išlieta betono plokštė.

 

Korpusai, drėgmė ir sertifikavimo dokumentacija

Korpusas – tai vieta, kur pralaimima ar laimima valymo gamyklose. Sausoje patalpoje reikia NEMA 12 tipo korpuso nuo dulkių ir lašančio vandens; patalpoje, kurios sanitarinė tarnyba tiesiogiai plovė žarną, reikia nerūdijančiojo plieno NEMA 4X tipo korpuso. NEMA korpusų publikacijų sąrašas yra šaltinis, kurį dauguma Šiaurės Amerikos elektrikų jau turi, ir verta perskaityti apibrėžimus, o ne tik priimti tiekėjo katalogo teiginį „tinkamas valymui“.

Vntinėje įrenginio dalyje pigūs draudimai apima termostatiškai valdomus prieš kondensacijos šildytuvus ir lašų skydą, kurie nurodyti nuo pat pradžių. Šildytuvų įmontavimas į sandarų lietą rezino įrenginį yra labai nepatogus ar net neįmanomas, o pasirinkimo kaina užsakymo metu yra nepaisytina lyginant su nepavykusiu izoliacijos varžos bandymu paleidimo dieną.

Sertifikavimas – tai kita dalis, kurią pirkėjai dažnai nepakankamai vertina. Jungtinėse Valstijose sausosios tipo įrenginys sertifikuojami pagal UL 1561 standartą; Kanadoje veikiantis statybos standartas yra CSA C22.2 Nr. 47. Svarbi taip pat ir naudingumo našumas: Jungtinių Valstijų energijos departamento reikalavimai skirstomiesiems transformatoriams, išvardyti „ DOE distribution transformers programme page “ svetainėje, įsigalios 2029 m. balandžio 23 d., kas yra artesnė data nei daugelis penkerių metų kapitalinių planų numato. Be to, jei įranga įrengiama higieniškoje zonoje, projektavimo principai kyla ne iš elektros technikos taisyklių, o iš maisto pramonės praktikos, todėl 3-A Higieniniai standartai rekomendacijos vertos peržiūrėti prieš priimant pritvirtintą plokštę su matomais tvirtinimo elementais šalia pilnojo vožtuvo.

 

Kaip Ryan Electric tvarko maisto gamybos įmonių užsakymus

Mes gaminame liejamosios droselinės ir VPI sausosios tipo transformatorius bei aliejuje panardintus vienetus 120 000 m² dydžio gamykloje Dziansu provincijoje, kurioje veikia daugiau kaip 180 gamybos įrangos rinkinių ir kuri remiasi 37 patentais. Maisto ir gėrimų pramonės projektuose, kuriuos matome, beveik visada nekalbama apie vieną eksotišką sertifikavimą. Kalbama apie tai, kaip tiksliai įvykdyti kasdienius, nepastebimus reikalavimus: korpusą, kuris išlaiko vandens žarnos poveikį, K-faktorių, kuris atlaiko variklių valdymo įrenginių poveikį, kondensacijos prevencijos šildytuvus, kurių niekas nepaprašė, ir temperatūros kilimo klasę, kuri tiksliai atitinka faktinę patalpos temperatūrą.

Nuo 2023 m. esdami Eaton bendradarbiavimo partneriai, mes taip pat užtikriname dokumentinę pusę – UL, CSA, IEEE ir DEKRA sertifikatus, technines plokšteles su žymėjimais bei gamyklos bandymų ataskaitas, kurias gali patikrinti gamyklos draudimo inžinierius ar trečiosios šalies inspektoriai.

Vienas įpročių, kurį rekomenduojame kiekvienam klientui: nurodykite plovimo aplinkos sąlygas ir šaldymo pradėjimo apkrovą patyje techninėje specifikacijoje, o ne el. pašto laiškuose. maisto perdirbimo įmonės transformatorius tiekėjai pateikia pasiūlymus remdamiesi tik tuo, kas parašyta specifikacijoje, todėl specifikacija, kurioje nurodyta tik „1 000 kVA, 480 V“, bus cituota tiksliai taip.

 

Išsiųskite mums savo apkrovų sąrašą ir patalpos sąlygas

Jei įdiegiate šaldymo liniją, keičiate sotytąją įrangą arba parengiate techninę specifikaciją naujam gamybos objektui, išsiųskite mums apkrovų sąrašą, patalpos aplinkos sąlygas ir nuotrauką, kurioje matyti, kur bus montuojama įranga. Dažnai to pakanka mūsų inžinieriams nustatyti, ar erdvėje turi būti naudojama įranga su 150 °C arba 80 °C temperatūros kilimu, kokią korpuso konstrukciją privers jus pasirinkti sanitarinė tarnyba ir kokį K-faktorių reikalauja varikliai – dar prieš pateikiant pasiūlymą. Susisiekite su mumis per ryantransformers.com ir mes atsakysime ne katalogo puslapiu, o technine specifikacija.

Apie autorių: Šį straipsnį parašė inžinerijos komanda įmonėje Ryan Electric – Eaton bendrosios veiklos partneris ir UL/CSA sertifikuotas transformatorių gamintojas Džiangsu provincijoje, Kinijoje, tiekiantis sausosios ir aliuje panardinamųjų transformatorių maisto ir gėrimų perdirbimo įmonėms, duomenų centrų, energijos tiekėjams bei pramonės įmonėms Šiaurės Amerikoje, Pietryčių Azijoje, Vidurio Rytuose ir Afrikoje.