Modernit kuivaamomoottorit huippu ominaisuuksilla on suunniteltu täyttämään suomalaisten puutavarakuivaamo valmistajien kovat vaatimukset. Kuivaamomoottorit on valmistettu korkeaan +90 °C käyttölämpötilaan.
Puutavarakuivaamomoottorit toimivat 75-90 ºC lämpötilassa. Kuivaamottoreissa on kuumanpaikan laakerointi ja voiteluaineet, jotka täyttävät ympäristön lämpötilavaatimukset.
Varmatoiminen moottori vaativassa käyttöympäristössä
Kuivauksen alussa on korkea kosteuspitoisuus, lähes 100% ja ympäristölämpötila yli 70 °C. Käyttöympäristössä nestemäisten hiukkasten seos halkaisija vaihtelee 0,002 µm alkaen. Sahatussa puupinnasta irtoaa halkaisijaltaan alle 2,5 µm kokoisia leijuvia kiinteitä hiukkasia ja muita kemiallisia huuruja.
Eikä siinä kaikki, puuaineksesta haihtuu erilaisia kemiallisiahuuruja korkean lämpötilan vaikutuksesta, ligniinistä erkanee aromaattisia yhdisteitä kuten fenoleja, kreosoleja ja guajakoleja ja pihkasta terpeenejä sekä heikkoja happoja, hartsihappoja.
Pihkassa on rasvaliukoisia haihtuvia ja haihtumattomia terpenoideja ja fenolisia sekundäärisiä yhdisteitä, jotka heikentävät tavanomaisten voiteluaineiden ominaisuuksia.
Laakerissa voiteluainekalvon paksuus on noin 0,05 µm.
Kuivaamomoottorit joutuvat toimimaan kovassa kuumuudessa ja korkeassa kosteuspitoisuudessa sekä kestämään kemikaalista hyökkäystä.
Kuivaamomoottoreihin ei sovelleta (IE-hyötysuhdeluokkia) sähkömoottoreiden ekologista suunnittelua koskevaa EU direktiiviä 2019/1781 – direktiivin 1. artiklassa on määritellyt perusteet.
”Tätä asetusta ei sovelleta moottoreihin, jotka on spesifioitu toimimaan yksinomaan yli +60 °C:n ympäristölämpötilassa.”
Korkea lämpötila lyhentää moottoreiden elinikää, jonka vuoksi puutavarakuivaamomoottoreihin on valittu erityiskäämitys, joka soveltuu paremmin ankariin käyttöolosuhteisiin. Käämieristeet on suunniteltu yli 1000 V käyttöjännitteellä toimiviin moottoreihin.
Korkeassa lämpötilassa materiaalien resitanssi kasvaa.
Tämän vuoksi moottorin valmistuksessa on käytetty normaalia suurempia käämiuria ja enemmän käämikuparia jotta moottorin läpenemä saadaan pidettyä olosuhteiden vaatimalla tasolla.
Suurempi käämimäärä näkyy moottorin korkeana hyötysuhteena ja matalampana käyntilämpötilana.
Kuivaamomoottoreissa käytetään korkeatasoista käämilankaa, joka on suojattu emalilakalla. Emalilakka antaa suojaa puusta haihtuvia hartsihappoja vastaan sekä parantaa läpilyöntikestävyyttä taajuusmuuttaja käytössä.
Staattorin sisäpinnat suojataan tropiikkikäsittelyllä, joka estää kosteuden pääsyn käämeihin. Kosteus lisää käämeissä läpilyöntejä, jotka heikentävät käämieristeiden kestävyyttä vähitellen.
Tropikkisuojaus lisää moottorin käämien ja käämieristeiden sähköistä kestävyyttä.
WEG kuivaamomoottorit on alusta alkaen suunniteltu taajuusmuuttajakäyttöön puutavarakuivaamoissa yli 8 000 tuntia/vuodessa, optimaalisella pyörimisnopeudella, 75-90 ºC asteen lämpötilassa.
Kuivaamomoottorit ovat parhaimmillaan uusissa jatkuvatoimisissa puutavarakuivamoissa.
Kuivauksen alussa lähes 100 % kosteus sekä höyryyn sitoutuneet kemialliset huurut asettaa tiukat vaatimukset kuivaamomoottoreiden laakeroinnille ja voitelulle sekä käämien eristykselle.
Puutavarakuivaamossa tehokas ilmavirtaus mahdollistaa sahatavaran tasaisen kuivauksen tehokkaasti.
Kuivaamon olosuhteet muuttuvat puutavarakuormien kulkiessa kuivaamokammion läpi.
Puhaltimen pyörimisnopeus on sama kuin kuivaamomoottorin pyörimisnopeus.
Puhaltimen teho on suoraan verrannollinen sähköenergian kulutukseen, jolloin pyörimisnopeuden puolittuessa sähkötehontarve tippuu kahdeksasosaan alkuperäisestä.
Aksiaalipuhaltimet tuottaa kokoonsa ja painoonsa nähden suuren ilmavirran.
Sähkömoottorin kestävyydelle kuivaamoympäristö asettaa kovat haasteet, korkea jopa yli 95% suhteellinen kosteus sekä ympäristön korkea lämpötila +75 – 90 °C.
Taajuusmuuttajakäytössä kuivaamomoottorit voidaan käynnistää pehmeästi pienellä käynnistysvirralla ja nopeutta voidaan säätää kuivaus tarpeisiin sopivaksi.
Pohjoismaisten puulajien kuivaus vaatii huomattavasti suuremman ilmamäärän tasaisen loppukosteuden varmistamiseksi, Keski-Eurooppalaisiin puulajeihin verrattuna
Taajuusmuuttajat pienentävät oikosulkumoottorin käynnistysvirtaa, mikä vähentää sähköverkkoon kohdistuvaa rasitusta. Moottorin nopeus on säädettävissä prosessin mukaan, samalla optimoidaan energian käyttö.
Kuivaamomoottorin pidempi elinikä mahdollistaa puutavarakuivaamon hyvän kuivaustehon, ilman tuotantokatkoja.
Kuuman tilan laakerit
Kuivaamomoottoreissa laakerien osien lämpölaajeneminen vaikuttaa käyntivälykseen, poikkeuksellisen korkean ympäristölämpötilan vuoksi kuivaamomoottoreihimme on valittu normaalia suurempi laakerin säteisvälys C4.
Korkea lämpötila vaikuttaa myös oikean laakerityypin valintaan, lämpökestävyyteen.
Peruslaakerimateriaalin rakenne menettää lujuuttaan nopeasti lämpötilan noustessa. Mikä voi nopeuttaa laakerin ja moottorin hajomisen.
Kuivaamomoottoriin on valittu erikoismateriaalista valmistetut laakerit joiden lämpötilaluokka on +200 °C.
Kuivaamomoottoreissa myös voiteluaineet joutuvat toimimaan äärimmäisissä olosuhteissa, korkea kosteus ja lämpötila sekä kuivausprosessin aikana höyryyn sitoutuu syövyttäviä kemikaaleja kiertoilmaan.
Kuumuutta kestävät voiteluaineet
Laakerirasvojen tulisi täyttää samat lämpötilavaatimukset kuin laakeri materiaalinkin. Kun laakerin ulkorenkaalta mitattu lämpötila ylittää +70 oC, jokaista +15 oC kohoamista kohti voiteluväli puolittuu.
Käyttöolosuhteisiin vallitessa oikeaa voiteluainetta voiteluainekalvon tulee riittävän vahva . Yleisesti tulisi voitelukalvon vähimmäispaksuuden
olla yhdestä kymmenesosasta muutamaan mikrometrin kymmenesosaan. Suotuisissa olosuhteissa saavutetaan useita mikrometrejä.
Rasvavoitelussa vain hyvin pieni määrä voiteluainetta ottaa aktiivisesti osaa voitelutapahtumaan. Rasva, joka jää vierintäpinnoille ja laakerin sivuille, tulee jatkuvasti antaa tarvittavan pienen määrän toimintapintojen voiteluun.
Vierintäkosketuspintojen välissä vaikuttava voiteluainemäärä riittää normaalilla rasituksella pitemmäksi aikaa voiteluun.
Laakerin käyttölämpötila ei saa saavuttaa missään vaiheessa voitelurasvan alinta eikä ylintä käyttölämpötilarajaa.
Korkein laakerin pintalämpötilan tulee jäädä vähintään +20 °C ylärajan alapuolelle ja alin käyttölämpötila jää 20 °C alarajan yläpuolelle.
Keskusvoitelujärjestelmien käyttölämpötila-alue –20 °C … +70 °C, on liian matala käytettäväksi puutavarakuivaamoissa. Laitevalmistajien mukaan, korkeassa lämpötilassa voiteluaineesta haihtuu liikaa voitelevia yhdisteitä.
Kuivaamomoottoreiden laakereiden optimaalisen kestävyyden saavuttamiseksi voiteluaineeksi on valittu perfluoropolyeetteri-rasva, joka on paksunnettu PTFE teflon-saentimella.
Perfluoropolyeetteri-voiteluaineet hylkivät kosteutta, ne ovat inerttejä lähes kaikille kemikaaleille. Laakerissa voiteluainekalvon paksuus on vain 0,05 µm, vaativissa olosuhteissa voiteluaineen ominaisuudet tulevat esille.
Synteettinen perusöljy ja saennin voitelevat erittäin hyvin korkeissa lämpötiloissa, laaja käyttölämpötila-alue -40/+210 °C.
Perfluoropolyeetteripohjaisilla rasvoilla on pitkä käyttöikä, mutta myös hyvät korroosiota ehkäisevät ominaisuudet. Perfluorialkyylipolyeetterit eivät reagoi happikaasun ja nestemäisen hapen kanssa korkeissa lämpötiloissa ja paineessa. Myös parempi läpilyönnin kestävyys, taajuusmuuttaja käytöissä.
Valkoinen perfluorialkyylipolyeetterirasva sisältää 2% sodium nitriittiä, joka suojaa ruostumiselta normaalissa ilmanlämpötilassa ja korroosiolta korkeissa lämpötiloissa, sekä suojaa kulumiselta.
Suorat jälkivoitelukanavat ohjaa voiteluaineen tehokkaasti laakerille.
Kuivaamomoottorin takapäässä umpinainen laakerikilpi varustettuna jälkivoiteluvarustuksella.
Kuivaamomoottorin rakenne
Kuivaamomoottorin runko on FC-200 valurautaa, minkä ansiosta moottorin ominaisuuksiin kuuluvat hyvä tärinän vaimennuskyky, lämmönjohtavuus ja mekaaninen kestävyys sekä hyvä pinnanlaatu.
Samaa moottorirunkoa käytetään kaivoksilla kivenmurskauslaitteissa vaativissa käyttöolosuhteissa.
Tropiikkisuojaus lisää kuivaamomoottoreiden kestävyyttä vaativissa kosteus olosuhteissa.
Moottoria suunniteltaessa onkin tärkeää asettaa eristyksen korkein lämpötila yhdeksi materiaali valintoja rajoittavista tekijöistä.
Käämilangoiksi ja -eristeiksi on valittu samoja materiaaleja joita yleensä käytetään vain korkeajännitemoottoreissa. Korkealaatuisilla materiaaleilla haetaan pitkää käyntiaikaa ja elinkaarta.
Termistorit ovat vakiovaruste suojaamassa kuivaamomoottorin käämitystä korkeissa lämpötiloissa. Termistorit on asennettu käämivyyhden kuuminpaan pisteeseen, jokaiseen vaiheseen on sijoitettu oma termistori.
Käämilangan lämpötilaluokka on +200 °C ja moottorit valmistetaan eristysluokkaan H.
Kuivaamomoottorit on valmistettu korkeaan +90 °C käyttölämpötilaan.
Korkeassa lämpötilassa materiaalien resitanssi kasvaa. Tämän vuoksi moottorin valmistuksessa on käytetty normaalia suurempia käämiuria ja käämikuparia jotta moottorin läpenemä saadaan pidettyä olosuhteiden vaatimalla tasolla. Ja moottori käymään viileämpänä.
Korkealaatuisella käämien eristemateriaalilla on myös parempi läpilyöntikestävyys.
Suurempi käämin määrä näkyy korkeampana hyötysuhteena. Esimerkiksi 30 kW kuivaamomoottorin 93,1% hyötysuhde on lähellä IE3-hyötysuhdetta.
Korkeammalla hyötysuhtella toimivat kuivaamomoottorit käyvät viileämpinä ja käyttävät niukasti sähköenergiaa käydessään.
Kuivaamomoottorissa suuremmalla käämilangan määrällä on tavoiteltu alhaisempaa käyntilämpötilana. Suuremman käämimäärän ansiosta kuivaamoissa voidaan turvallisesti käyttää jopa +90 °C kuivauslämpötilassa, kuivaamomoottorit kestävät sen.
Häviöiden synnyttämä lämpöenergia siirtyy ja varastoituu moottorin massaan ja osa siitä pyritään siirtämään jäähdytyksen avulla ympäristöön. Moottorin käämityksessä olevat eristysrakenteet määräävät moottorin suurimman sallitun lämpötilan.
Riittävän jäähdytyksen varmistus
Kuivaamomoottorin jäähdytys on haastava.
Jo valmiiksi korkeassa lämpötilassa on pyrittävä siirrettävä ylimääräinen lämpökuorma pois moottorista.
Korkea kosteus ja lämpötila rasittaa moottorin käämitystä ja laakereita. Puhallinsiiven on tuotettava riittävä ilmavirta moottorin jäähdyttämiseksi.
Kuivaamomoottorin käyttöikään vaikuttaa korkealämpötila, joka vaikuttaa niin voiteluun, laakerimateriaalien kuin käämieristeiden eristävyyteen.
Moottorien jäähdytysrivat on suunnitelu vaiheessa simuloitu 3D ympäristössä.
Taajuusmuuttajakäytössä on varmistettava riittävän suuri ilmavirta moottorin jäähdyttämiseksi. Puhallinsiipi valmistajan teknisistä tiedoista tulee varmistaa riittävä ilmavirta puhaltimen säätöalueella.
Kuivaamomoottoreista on säännöllisesti puhdistettava jäähdytys rivat epäpuhtauksista. Sahatavarasta irtoaa epäpuhtauksia kuivaamon ilmaan, ne sitoutuvat kiinteille pinnoille korkean kosteuspitoisuuden ja huurujen sisältämien yhdisteiden vaikutuksesta.
Epäpuhtaudet voivat aiheuttaa myös muita häiriöitä, kuten puhallinsiiven epätasapainon. Epätasapainossa oleva puhallinsiipi alkaa värähdellä, joka voi nopeasti aiheuttaa laakerivaurion kuivaamomoottorissa.
Lämmönsiirtymiseen vaikuttaa kääminnän osien välinen tarkka kosketuspinta, laminoinnin hyvä kohdistus sekä työstön oikea geometrinentarkkuus.
Puutteellinen käämintä ja pintojenväliset epätasaisuudet jättävät ilmataskuja, aiheuttaen huonon kosketuksen joka siten heikentää lämmönsiirtoa. Korkeassa lämpötilassa ilma on tehokas eriste.
Koska ilma on hyvä eriste, on erittäin tärkeää, että käämitys suunnitellaan ja valmistetaan oikealla tavalla. Käämiurien täydellinen kyllästys parantaa kosketusta.
Puhuttaessa moottorin käyttöiän lyhenemisestä. Eristyksen elinikä tarkoittaa eristemateriaalin asteittaista ikääntymistä, eristysmateriaali kuivuu, jolloin sen eristysominaisuudet häviävät, kunnes se ei kestä käyttöjännitettä.
Moottorin käyttöikään vaikuttavat useat eritekijät, kuten tärinä, huurut, ympäristö jne.
Kaikista tekijöistä tärkein on käytettyjen eristemateriaalien käyttölämpötila. Lämpötilan noustessa 8-10 astetta nimellislämpötilan yläpuolelle moottorin käyttöikä puolittuu.
Käyttämällä nykyaikaisia materiaaleja saadaan paljon parempi lämmönsiirto eristemateriaalien kautta.
Suunnittelu ja valmistusprosessien sekä jatkuvan laadunvalvonnan ansiosta moottorit takaavat erinomaiset suorituskyvyn.
Kuivaamomoottorien energiatehokkuus vaatimus
Kuivaamomoottoreihin ei sovelleta (IE-hyötysuhdeluokkia) sähkömoottoreiden ekologista suunnittelua koskevaa EU direktiiviä 640/2009 – direktiivin 1. artiklassa on määritellyt perusteet.
”Tätä asetusta ei sovelleta moottoreihin, jotka on spesifioitu toimimaan yksinomaan yli +60 °C:n ympäristölämpötilassa.”
Komission asetus 1.10.2019 (EU) 2019/1781 tulee korvaamaan EU:n asetuksen 640/2009 heinäkuussa 2021.
IE1-Kuivaamomoottoreiden hyötysuhteet esitetty yllä olevassa graffissa, sinisillä pisteillä. Moottorien hyötysuhteet täyttävät myös IE2 hyötysuhde vaatimukset.
Mutta, EU direktiivin mukaan yli +60 °C:n ympäristölämpötilassa toimivia moottoreita ei voi luokitella IE-hyötysuhde luokkiin, niitä pidetää luokittelemattomina eli IE1 hyötysuhteen moottoreina.
Tuotevalikoimassamme on valikoima moderneita kuivaamomoottoreita huippu ominaisuuksilla. Runsas lisävarustevalikoima täydentää tuotteiden käytettävyyttä.
