Pārtikas apstrādes rūpnīcas transformatora izvēle: izmēru noteikšana VFD slodzēm, mazgāšanas zonām un aukstuma ekspluatācijai

Saldētās pārtikas rūpnīca Vidumelē aizvietoja divus novecojušus 750 kVA transformatorus ar vienu 1500 kVA sausā tipa transformatoru, kura izmērs tika noteikts tieši pēc darbības slodzes saraksta. Divpadsmit mēnešus vēlāk, tīrīšanas režīmā (CIP), naktī, kad strāva uz skaitītāja bija tikai aptuveni 60 % no nominālās vērtības, tinumu temperatūras relejs sāka izslēgties. Transformators nebija pārslodzīts. Tas bija mitrs, putekļains un atradās telpā, kurā augustā temperatūra sasniedza 43 °C.

Šis viens atgriešanās gadījums izskaidro, kāpēc pārtikas apstrādes rūpnīcas transformators nevar tikt norādīts tāpat kā biroju ēkas transformators. Pārtikas ražošanā gandrīz katrs patērētājs ir mitrs, cikliski mainīgs vai bagāts ar harmonikām — vai arī visi trīs vienlaicīgi, un specifikācijai jābūt izturīgai pret visiem trim faktoriem.

 

Kāpēc pārtikas rūpnīcas pārkāpj parastās izmērošanas likmes

Vairums rūpnieciskās slodzes darbojas paredzamā veidā. Aukstuma ierīce darbojas tuvu paredzētajai jaudai, biroju ēka sasniedz maksimālo slodzi plkst. 17:00 un naktī darbojas tukšgaitā, bet transformatora termiskais laika konstante klusi absorbē starpību. Pārtikas ražošana nepakļaujas šim modelim. Aukstuma kompresori ieslēdzas slodzē. Maisītāji un piepildītāji maina griešanās virzienu tūkstošiem reižu darba maiņā. Turklāt telpa, kurā atrodas transformators, parasti ir tā pati telpa, kuru sanitārās apkalpes darbinieki mazgā ar ūdens strūklu maiņas beigās.

Šāda veida projektos visbiežāk neizdodas trīs pieņēmumi. Pirmkārt, projektētā apkājējā temperatūra norādīta kā 30 °C, tomēr mehāniskā telpa vai mazgāšanas niša vasarā faktiski sasniedz 40–45 °C, kas klusi samazina vienības slodzes rezervi. Otrkārt, cikliskā aukstuma slodze tiek uzskatīta par nepārtrauktu, jo kopējā kVA vērtība izskatās pieņemama dokumentos. Treškārt, harmonisko traucējumu ietekme tiek ignorēta, jo pieslēgtā kVA vērtība šķiet tīra; neviens nesummē to, ko patiesībā patērē sešu impulsu piedziņas.

Šeit ir praktiskā sekas. Kad šīs trīs pieņemtās priekšstatu vērtības vienlaicīgi ir nepareizas, transformators, kurš siltumtehniski ir pilnīgi piemērots slodzes plūsmas pētījumam, otrajā vasarā kļūst par apkopēs nepieciešamu ierīci, un rūpnīca vaino ražotāju par specifikāciju, kuru neviens nav pārbaudījis ekstremālos apstākļos.

 

Trīs slodzes, kas nosaka pārtikas apstrādes rūpnīcas transformatora specifikāciju

Aukstuma un saldēšana. Skrūvju un virzulveida kompresori, amonjaka vai kaskādes CO2 sistēmas un zemtemperatūras telpas, kurām tās kalpo. Sākšana ir grūtākā daļa: tieši pievienots kompresors pirmajās sekundes daļās patērē aptuveni sešas līdz astoņas reizes lielāku strāvu nekā pilnas slodzes gadījumā, un kompresora palaišana ar slodzi ir klasiskais iemesls, kāpēc rūpnīcās, kurās pēc sākotnējās elektroapgādes uzstādīšanas ir papildināta saldēšanas jauda, notiek nevajadzīgas releju izslēgšanās.

VFD vadītas tehnoloģiskās līnijas. Transportieri, maisītāji, pildītāji, aizveramie ierīces un iepakošanas mašīnas šodien jau gandrīz visi darbojas ar piedziņu. Mekhāniskā priekšrocība ir reāla, taču sešu impulsu piedziņas priekšgala strāva nav sinusoidāla, un šī strāva paaugstina VFD harmonikas un papildu zudumus, kas rodas no papildu tinumiem un izkliedētajiem strāvas plūsmām. Piedziņām bagātā ražošanas līnijā strāvas izkropļojums bez mitigācijas bieži sasniedz 25–40 %, kas ir tieši tas režīms, kurā standarta universālā vienība sāk darboties karstāk, nekā norādīts tās tehniskajā pasē.

Mazgāšana, CIP un mitrums. CIP ķīmija ir kauskā, skāba un mitra, un tā nonāk elektrotelpā kā tvaiks, ne tikai kā šķidruma pulveris. Tinuma kondensācija ir bojājuma veids, ko neviens nesfotografē: izolācijas pretestība samazinās, termināļos sākas strāvas izlaidumi, un vienība, kas divus gadus agrāk izturēja rūpnīcas testu, neiztur ikdienas lauka testu.

 

Sauss tips vai šķidrumā iegremdēts? Lēmumu tabula, ko mēs izmantojam

Pārtikas ražošanas ēkā noklusējuma atbilde ir sauss tipa transformators , jo nav uzliesmojošas šķidrās vielas, nav nepieciešama drošības telpa un nav jāprojektē eļļas noturēšanas sistēma ražošanas telpā. Litās sveķu un VPI vienības arī labāk iztur rūpnīcas putekļus un temperatūras svārstības nekā ventilētas sausās vienības.

Šķidrumā iegremdētās transformatoru vienības joprojām ir priekšrocībā lielām slodzēm un ārējām atrašanās vietām: galvenajā ieejā, saldētavā ar megavatu klases dzesēšanas sistēmu vai apakšstacijā, ko kopīgi izmanto vietnes komunālie pakalpojumi. Zemāk esošā tabula ir saīsināta versija par to, kā mēs palīdzam klientiem izvēlēties.

Lēmuma punkts	Sausā tips (litās sveķu / VPI)	Šķidrumā iegremdēts
Nolikums	Iekštelpu elektro telpas, starpstāvi un CIP zonas	Ārējs betona pamats vai žogots dārzs
Ugunsdrošība un apdrošināšana	Nav uzliesmojošas šķidrās vielas; ieteicams pārtikas ražošanas ēkās	Prasa drošības telpu vai atdalīšanu saskaņā ar NEC 450
Korpuss	NEMA 12 vai NEMA 4X no nerūsējošā tērauda ūdensizturīgām zonām (IP54+)	Iesvārīts tvertnes korpuss, C5-M pārklājums, noslēgta vai ar izplešanās tvertni
Mitruma uzvedība	Mazgāšanas telpās nepieciešami pretkondensācijas sildītāji	Nosvērīta tvertne kopā ar elpošanas vārstu vai izplešanās tvertni nodrošina ciklisku ekspluatāciju
Tipisks rūpnīcas izmērs	300 kVA līdz 3000 kVA	1000 kVA līdz 10 000 kVA
Uzturēšanas rutīna	Vakuuma putekļu savākšana, momenta pārbaudes, infrasarkano staru skenēšana	Šķīdušo gāzu un mitruma testi saskaņā ar IEEE C57.104

Viens niansējums, kas bieži ietekmē pircēju lēmumu: ārēja eļļas transformators reti ir piemērots slodzei tuvu mazgāšanas zonai tikai tāpēc, ka tā cena par kVA ir zemāka. Kad pievieno šachtas, atdalīšanas, ugunsdrošības un eļļas noturēšanas prasības, kas noteiktas NEC 450. pantā, uzstādīšanas izmaksas parasti vairs nav tik izdevīgas, kā to norāda piedāvājums.

 

Mēroga skaitļi, ko mēs faktiski pielietojam

Izmēru noteikšana pārtikas apstrādes rūpnīcas transformators sāk ar slodzes sarakstu, bet beidz ar darba ciklu. Pārtikas projektā mēs aprēķinām savienoto slodzi saskaņā ar NEC 220. pantu, lietojam lielāko motoru ar 125 % koeficientu saskaņā ar 430. pantu un pēc tam pievienojam skaidru rezervi divām lietām, ko katrs rūpnīcas objekts veic piecu gadu laikā: vēl vienu saldēšanas līniju un vēl vienu piedziņas vadītu iepakojuma mašīnu.

Tipisks vidēja izmēra sausā tipa transformatora specifikācijas apraksts no mūsu pasūtījumu grāmatas izskatās šādi: 1000 kVA, 480 V delta primārā strāva uz 480Y/277 V sekundāro strāvu, 5,75 % pretestība, 220 °C izolācijas sistēma un temperatūras pieauguma klase, kas izvēlēta atkarībā no telpas apstākļiem, nevis no ieraduma. 150 °C temperatūras pieauguma vienība ir standarta darba vienība; 80 °C temperatūras pieauguma vienība ievērojami pagarinās izolācijas kalpošanas laiku telpā, kur temperatūra pārsniedz 40 °C, un papildu vara izmaksas ir attaisnotas, ja transformators atrodas blakus ceptuvju līnijai.

Kad VFD harmonikas pārvaldīt rūpnīcu, mēs samazinām jaudu, nevis minam. IEEE C57.110 nosaka, kā noteikt ierīces spēju, ja slodzes strāva nav sinusoidāla, un UL 1561 norāda K-faktora reitings (K-4, K-9, K-13, K-20), kas ļauj pircējam norādīt spēju izturēt harmonisko strāvu, nepārsniedzot vērtēto temperatūras pieaugumu. Rūpnīcai ar dažām mazām piedziņām parasti pietiek ar K-4 un dokumentētu jaudas samazināšanas aprēķinu. Telpai, kurā ir daudzas iepakošanas līnijas, godīgais sākumpunkts ir K-13, bet K-20 tiek izmantots tad, kad piedziņas ir lielas un harmonisko strāvu novēršanas budžets tika samazināts projektā vēlā stadijā. Jo vairāk VFD harmonikas ir savienots ar barošanas autobusu, jo mazāk piemērota vispārējai lietošanai paredzētā ierīce.

Motoru palaišanai paredzēts atsevišķs pārbaudes process. Mēs ierobežojam autobusa sprieguma kritumu lielākā kompresora darbības laikā līdz 10 % vai mazāk, kur vien to ļauj elektroenerģijas piegādātājs vai rūpnīcas tehnoloģiskais process; ja matemātiskās aprēķinu rezultāti nav saskaņoti, mēs to norādām jau agrīnā posmā, jo alternatīvas — lielāka vienība, mīkstā palaišanas ierīce vai mainīgās frekvences piedziņa — visām ir zemāka cena pirms transformatora pasūtīšanas nekā pēc betona pamatnes izliešanas.

 

Korpuss, mitrums un sertifikāciju dokumentācija

Korpuss ir tas, kas izlemj, vai tīrīšanas procesi rūpnīcā notiek veiksmīgi vai neveiksmīgi. Sausai telpai nepieciešams NEMA 12 tips pret putekļiem un lāsēm; telpai, kur sanitārās apkalpes darbinieki tieši izmanto ūdens šļūteni, nepieciešams nerūsējošā tērauda NEMA 4X tips. NEMA korpusu publikāciju saraksts ir atsauce, ko jau lieto vairums Ziemeļamerikas elektromontāžas uzņēmumu, un tā definīcijas ir vērts izlasīt, nevis vienkārši pieņemt piegādātāja kataloga apgalvojumu par „tīrīšanai piemērotu”.

Iekšienē vienībā lētākais apdrošinājums ir termostatiski regulējami pretkondensācijas sildītāji un pilnušanas aizsargs, kas noteikti jau no paša sākuma. Sildītāju uzstādīšana pēc tam hermētiskā lietā rezinā izgatavotā vienībā ir vai nu ļoti neērta, vai arī vispār neiespējama, un šīs iespējas cena pasūtot ir niecīga salīdzinājumā ar izolācijas pretestības testa neveiksmi iedarbināšanas dienā.

Sertifikācija ir vēl viena daļa, kuru pircēji zemnovērtē. ASV sausās tipa vienības ir reģistrētas atbilstoši UL 1561 standartam; Kanādā būvniecības standarts ir CSA C22.2 Nr. 47. Svarīga ir arī efektivitāte: ASV Enerģētikas departamenta standarti sadalītājtransformatoriem, kuri kopsavilkumā norādīti DOE sadalītājtransformatoru programmā , paredz atbilstības termiņu 2029. gada 23. aprīlī, kas ir tuvāk, nekā lielākā daļa piecu gadu kapitāla plānu pieņem. 3-A Sanitāro standarti vadība ir vērta uzmanības, pirms pieņemat skrūvētu paneli ar redzamām skrūvēm blakus piepildītājam.

 

Kā Ryan Electric pieejas pārtikas rūpnīcu pasūtījumiem

Mēs ražojam litus rezinu un VPI sausās tipa transformatorus un eļļas iemērktus vienības 120 000 m² lielā rūpnīcā Dzjanšu provincē, kurā darbojas vairāk nekā 180 ražošanas iekārtu komplekti un kuru dizainam ir 37 patentu aizsardzība; pārtikas un dzērienu nozares darbi, ko mēs redzam, reti attiecas uz vienu eksotisku klasifikāciju. Tas ir par to, lai pareizi izpildītu neuzkrītošos detalus: korpusu, kas iztur šļūteni, K-faktoru, kas iztur piedziņas, kondensācijas novēršanas sildītājus, par kuriem neviens nav lūdzis, un temperatūras pieauguma klasi, kas atbilst faktiskajai telpai.

Kopš 2023. gada, būdami Eaton kopuzņēmuma partneris, mēs nodrošinām arī dokumentācijas daļu — UL, CSA, IEEE un DEKRA failus, uzrakstus uz plāksnītēm un rūpnīcas testu ziņojumus, kurus rūpnīcas apdrošināšanas inženieris vai trešās puses inspektors patiešām var pārbaudīt.

Viens ieradums, ko mēs iesakām katram klientam: uzrakstīt mazgāšanas vides un aukstuma iekārtas darbības sākuma nosacījumus pašā specifikācijā, nevis e-pasta pavedienā. pārtikas apstrādes rūpnīcas transformators piegādātāji piedāvā to, kas norādīts specifikācijā, un specifikācija, kurā ir tikai „1000 kVA, 480 V”, tiks piedāvāta tieši šādi.

 

Nosūtiet mums savu slodzes sarakstu un telpas apstākļus

Ja jūs pievienojat saldēšanas līniju, nomaināt piesātinātu vienību vai izstrādājat specifikāciju jaunai rūpnīcai, nosūtiet mums slodzes sarakstu, telpas apkājējo temperatūru un attēlu ar vietu, kur tiks novietota vienība. Bieži vien tas pietiek, lai mūsu inženieri jau pirms piedāvājuma sagatavošanas noteiktu, vai telpā jāizmanto vienība ar 150 °C vai 80 °C temperatūras pieaugumu, kuru korpusu sanitārās apkalpes komanda jūs piespiedīs izmantot un kādu K-faktoru prasa dzinēji. Sazinieties ar mums caur ryantransformers.com un mēs atbildēsim ar specifikāciju, nevis kataloga lapu.

Par autoru: Šo rakstu sagatavoja inženieru komanda uzņēmumā Ryan Electric, kas ir Eaton kopuzņēmuma partners un UL/CSA sertificēts transformatoru ražotājs Dzjansu provincē, Ķīnā; uzņēmums piegādā sausos un eļļā iegremdētos transformatorus pārtikas un dzērienu apstrādes uzņēmumiem, datu centriem, enerģētikas uzņēmumiem un rūpnieciskajām rūpnīcām visā Ziemeļamerikā, Dienvidaustrumāzijā, Vidusrietumu reģionā un Āfrikā.