Vor einer Generation, als sich ein großer Industriemotor dem Ende seiner Lebensdauer näherte, war die Debatte über die Reparatur oder den Austausch normalerweise an die magische Zahl 57 gebunden. Dies war eine Zahl, die von Einkäufern abgeleitet wurde, basierend auf dem Restwert eines Auslaufmotors plus Reparaturkosten, im Vergleich zu den Kosten eines neuen Motors und der Verzögerung bei der Inbetriebnahme.
Wenn der Motor für weniger als 57% des Preises eines neuen repariert werden konnte, wurde er repariert; wenn der interne Schaden umfangreich war und die Reparaturkosten 57% übersteigen würden, bestellte der Agent einen neuen Motor. Das war damals.
Dies ist jetzt der Fall: Die Energiekosten sind höher, der Motorwirkungsgrad kann höher sein und die Reparaturtechnologie wird erheblich verbessert, was zu einem geringen oder gar keinem Verlust des Motorwirkungsgrads nach einem Rücklauf führt. (Tatsächlich kann ein Servicecenter beim Zurückspulen eines älteren „Pre-EPACT“ -Stators die Effizienz größerer PS-Einheiten verbessern.) Insbesondere bei Wechselstrommotoren ist die Reparatur- / Austauschwahl kompliziert geworden – insbesondere bei mittleren und großen Motoren, die eine mittlere oder hohe Anzahl von Stunden pro Jahr laufen. Erschwerend kommt hinzu, dass es drei Kategorien von Induktionsmotoren gibt: Standard-, energieeffiziente (EE) und aktuelle EE-Motoren der ersten Generation. In der realen Welt werden sie oft synonym verwendet.
Motor Circuit Evaluation (MCE) Testing liefert ein Heads-up, wenn sich ein Motor dem Ende seiner Lebensdauer nähert. Wenn die megohm (gemeinhin als „megger“) teil der test zeigt widerstand zu boden ist weniger als 100 ohm, die motor ist kurz vor dem ende. Überspannungstests neigen dazu, die Ergebnisse des Megger-Tests zu sichern, wenn die Überspannungsmuster ungleichmäßig sind. Hi-Pot-Tests sind insofern ein Go / No-Go-Test, als sie Wicklungen zerstören; Ein Motor, der einen Hi-Pot-Test nicht besteht, ist nicht mehr wartbar.
Es ist leicht zu zeigen, dass bei Motoren, die nahezu kontinuierlich arbeiten, bei der Wahl zwischen der Reparatur einer Standardeinheit und dem Kauf eines EE-Motors der neue Motor zweifellos gewinnt, da er sich in wenigen Jahren amortisiert. Weniger klar ist die Wahl zwischen der Reparatur eines vorhandenen EE—Motors oder dem Austausch durch einen neuen – oder die gleiche Wahl zwischen zwei Standardmotoren, die weniger Stunden arbeiten.
Nur am unteren Ende des PS-Bereichs, unter 40 PS, und bei geringer Betriebszeit gilt noch die alte 57%-Regel.
Erweiterte reparatur technologie
In einfachsten begriffe, EE motoren sind mehr effiziente durch anziehen herstellung toleranzen und verpackung mehr leiter in die motor zu reduzieren interne verluste. Ebenso ist die Reparaturtechnologie präziser geworden, und die bei einem Motorrücklauf übliche Verschlechterung des Wirkungsgrads wurde drastisch reduziert. Jetzt können Reparaturwerkstätten einen Motor auf seinen ursprünglichen Typenschildwirkungsgrad zurückspulen und unter bestimmten Umständen den Wirkungsgrad verbessern. Dies gilt sowohl für Standard- als auch für EE-Motoren.
Natürlich können die Kosten für einen Rücklauf mit dem Grad der inneren Beschädigung variieren, aber ein typischer Preis für einen 100-PS—Induktionsmotor, den wir als Beispiel verwenden werden, liegt zwischen 2.500 und 2.700 US-Dollar – oder durchschnittlich 2.600 US-Dollar pro IPS Washington Service Center Preisrichtlinien.
Die Stundenschwelle
Hohe Stunden: Wenn ein Motor mehr als 4.000 Stunden pro Jahr arbeitet, werden die Energiekosten zum übergeordneten Faktor bei der Reparatur- / Austauschentscheidung. Wie bei einem Fahrzeug mit hoher Laufleistung überwiegen die Kosten für „Kraftstoff“ schnell die Kosten für das Fahrzeug, und eine Reparatur- / Austauschentscheidung wird zur Frage der Wahl der Lösung mit der größten Effizienz (siehe Abbildung 1). Typische Anwendungen sind Geräte, die nahezu kontinuierlich arbeiten, darunter große Kompressoren, petrochemische Pumpstationen, Brecher, Speisewasserpumpen, Papiermaschinen, einige Metallextruder, Kunststofffolienlinien, Sägewerke, Walzwerke — oder einfach alles, was dreischichtig arbeitet.
Das Beispiel des 8.000-Stunden-Motors mit 100 PS in der Abbildung veranschaulicht die logische Wahl: Laut NEMA-Projektionen spart eine Effizienzsteigerung von 1% 695 USD / Jahr bei Stromkosten von 0,10 USD / kWh, dem groben nationalen Durchschnitt in den USA und Kanada. Der Unterschied zwischen Standard- und EE-Motoren dieser Leistung beträgt etwa 4%, sodass die Einsparungen 2.780 USD / Jahr betragen würden. Ein neuer EE-Motor kostet rund 8.800 US-Dollar. Die Kosten für einen „typischen“ Rücklauf betragen 2.600 US-Dollar. Auf eine Lebensdauer von 10 Jahren projiziert, diktieren allein die Energieeinsparungen die Entscheidung, eine neue EE-Maschine zu kaufen.
Intermediate: In der Mid-Time—Region – bei Motoren, die bis zu 3000 Stunden pro Jahr arbeiten — kann die Entscheidung für eine Reparatur oder einen Austausch von Ihrem Standort abhängen. Das liegt daran, dass die Stromkosten im ganzen Land variieren, von etwas mehr als 0,05 USD / kWh bis über 0,13 USD / kWh. Die hier genannten Beispiele basieren auf dem nationalen Durchschnitt, aber Stromkosten, die 30% über dem Durchschnitt liegen, erfordern ein anderes Denken.
In Fällen, in denen die Energiekosten hoch sind, kann ein Motor, der in der Zwischenstundenregion betrieben wird, jährliche Energiekosten haben, die denen in der Hochzeitregion ähnlich sind, und sollte als Hochstundenmotor betrachtet werden. Umgekehrt, wenn die Stromkosten niedrig sind, könnten die jährlichen Stromkosten den Motor in die Kategorie der niedrigen Betriebsstunden drängen.
Low-Time: Für Low-Time—Motoren — solche mit jährlichen Betriebsstunden von weniger als 1500 – ist die Wahl ähnlich wie in der Vergangenheit. Wenn ein Rücklauf mehr als 57% des Preises einer neuen Einheit kostet, entscheiden Sie sich für die neue Maschine. Beispiele sind die meisten Motoren, die für eine Schicht pro Tag oder weniger verwendet werden.
Es sei denn, sie sind einzigartig oder Teil einer einzigartigen Ausrüstung, niemand repariert Wechselstrommotoren unter 15 PS. Die Mathematik und Argumentation sind einfach: Die minimalen Reparaturkosten überschreiten die Schwelle von 57%.
Der Rechner
Der einfachste Weg, eine vorläufige Reparatur- /Austauschentscheidung zu treffen, ist die Verwendung des in Abbildung 2 gezeigten Rechners. Hier ist, wie es funktioniert. Bestimmen Sie zuerst Folgendes:
- Jährliche Betriebsstunden für die Motoranwendung (HA)
- Lokale Energiekosten, in $/ kWh (E)
- Effizienzänderung, in % (FNEW – FREPAIR)
- Reparaturkosten, in $ (CR)
- Kosten eines neuen Motors, in $ (CN)
- und fügen Sie die Werte in die folgende Gleichung ein:
- Entscheidungskoeffizient = HA • E • (FNEW – FREPAIR) • CR / CN
Angenommen, ein energieeffizienter Motor mit 100 PS und 3.000 Stunden zeigt Anzeichen eines Ausfalls. Die Energiekosten betragen 0,09 USD vom örtlichen Versorgungsunternehmen. Schätzen Sie auch konservativ ab, dass der Motor beim Zurückspulen 1% Wirkungsgrad verliert, von 95,5% für den neuen auf 94,5%. Die Kosten für das Zurückspulen betragen 2.600 USD und ein neuer Ersatz kostet 8.800 USD. Sollte es zurückgespult oder ersetzt werden?
Entscheidungskoeffizient = 3,000 • 0.09 • 1 • 2,600 /8,800 = 79.77
Auf dem Rechner fällt diese Zahl gut in den Bereich „Reparatur“. Auf der anderen Seite, wenn der Motor noch 1.500 Stunden gelaufen wäre und sich in einem Gebiet befunden hätte, in dem die Energiekosten 0,13 US-Dollar betragen, wäre die Antwort genau am Haltepunkt gewesen.
Diese Gleichung zeigt die übergeordnete Bedeutung der Effizienz. Durch einfaches Ändern der Effizienzverschiebung von 1 auf 2 verdoppelt sich der Koeffizient. Ebenfalls, Die Gleichung ist insofern konservativ, als sie keinen Rolltreppenfaktor für die Erhöhung der Stromkosten enthält — welche, wie Tod und Steuern, sind eine Gewissheit. Wenn der Rechner also angibt, dass sich die Reparatur- / Austauschentscheidung in der Nähe des Haltepunkts befindet, ist es ratsam, den Motor auszutauschen, um den höheren Wirkungsgrad des neuen Motors bei steigenden Stromkosten zu nutzen.
Entscheidungen über Gleichstrommotoren
Die Gleichstrommaschine ist, wie das Sprichwort sagt, ein anderes Tier. Abgesehen von Lagern unterscheiden sich die Verschleißpunkte von denen von Wechselstrommaschinen und der Bau ist viel teurer — je nach Ausführung um den Faktor 2 bis 4. Ebenso sind Gleichstrommaschinen in der Reparatur etwas teurer als Wechselstromgeräte, jedoch nicht um den Faktor 4, es sei denn, Kommutator und Anker werden vollständig zerstört.
Große Gleichstrommaschinen eignen sich für spezielle Anwendungen, bei denen eine äußerst präzise Drehzahlregelung von größter Bedeutung ist oder bei denen ein regenerativer Antrieb verwendet werden kann, um einen Teil der bereits in den Drehmechanismus investierten Energie zurückzugewinnen. Abgesehen davon wurde die DC-Technologie von AC beiseite geschult, und große Gleichstrommotoren sind auf Anwendungen beschränkt, bei denen nichts anderes so präzise gesteuert werden kann.
Reparatur- / Austauschentscheidungen für Gleichstrom sind normalerweise einfacher als für Wechselstrom, da keine Premium Efficiency-Linie hergestellt wird. Da die Motoren teurer herzustellen sind, neigen Benutzer dazu, sie länger zu halten. Für dc maschinen, die reparatur/ersetzen haltepunkt neigt höher zu sein als die für ac, über 65% die preis von eine neue einheit.