för en generation sedan, när en stor industriell motor närmade sig slutet av sin livslängd, var debatten om att reparera eller byta ut den vanligtvis knuten till det magiska numret 57. Detta var ett antal som härrör från Inköpsagenter, baserat på restvärdet för en slutmotor plus reparationskostnad, jämfört med kostnaden för en ny motor och förseningen med att få den i bruk.
om motorn kunde repareras för mindre än 57% av priset på en ny, reparerades den; om den inre skadan var omfattande och reparationskostnaden skulle överstiga 57% beställde agenten en ny motor. Det var då.
det här är nu: energikostnaderna är större, motoreffektiviteten kan vara större och reparationstekniken förbättras mycket, vilket resulterar i liten eller ingen förlust av motoreffektivitet efter en spolning. (I själva verket kan ett servicecenter faktiskt förbättra effektiviteten på större hästkraftsenheter när man spolar tillbaka en äldre ”pre-EPACT” – stator.) För växelströmsmotorer i synnerhet har reparations – /ersättningsvalet blivit komplicerat-särskilt för medelstora och stora motorer som körs under ett mellanliggande eller högt antal timmar per år. Att komplicera frågan är det faktum att det finns tre kategorier av induktionsmotorer: standard, första generationens energieffektiva (EE) och nuvarande EE-motorer. I den verkliga världen används de ofta omväxlande.
Motor circuit evaluation (MCE) testning ger en heads-up när en motor närmar sig slutet av sin livslängd. Om megohm (vanligen kallad ”megger”) del av testet visar motstånd mot marken är mindre än 100 ohm, motorn närmar sig slutet. Överspänningstestning tenderar att säkerhetskopiera resultaten av megger-testet om överspänningsmönster är ojämna. Hi-pot-testning är ett go / no-go-test genom att det är destruktivt för lindningar; en motor som misslyckas med ett hi-pot-test kan inte längre användas.
det är lätt att visa att för motorer som arbetar nästan kontinuerligt, när man väljer mellan att reparera en standardenhet och köpa en EE-motor, vinner den nya motorn händerna ner eftersom den kommer att betala sig om några år. Det som är mindre tydligt är att välja mellan reparation av en befintlig EE—motor eller ersätta den med en ny-eller göra samma val mellan två Standardmotorer som arbetar i färre timmar.
endast i den nedre änden av hästkraftsområdet, under 40 hk, och låg driftstid gäller den gamla 57% – regeln fortfarande.
avancerad reparationsteknik
i enklaste termer görs EE-motorer effektivare genom att dra åt tillverkningstoleranser och packa mer ledare i motorn för att minska interna förluster. På samma sätt har reparationstekniken blivit mer exakt, och försämringen av effektiviteten som var vanlig i en motorspolning har skurits drastiskt. Nu, verkstäder kan spola tillbaka en motor till sin ursprungliga namnskylt effektivitet och, under vissa omständigheter, förbättra effektiviteten. Detta gäller både standard-och EE-motorer.
självklart kan kostnaden för en spolning variera med graden av inre skador, men ett typiskt pris för en 100-hk induktionsmotor som vi kommer att använda som exempel är mellan $2,500 och $2,700—eller $2,600 genomsnitt per IPS Washington Service Center prisriktlinjer.
timgränsen
höga timmar: när en motor arbetar mer än 4000 timmar per år blir energikostnaden den övergripande faktorn i reparations – /ersättningsbeslutet. Liksom ett fordon med hög körsträcka uppväger kostnaden för ”bränsle” snabbt kostnaden för fordonet, och ett reparations – /ersättningsbeslut blir en fråga om att välja lösningen med störst effektivitet (se Figur 1). Typiska applikationer är de enheter som arbetar nästan kontinuerligt, inklusive stora kompressorer, petrokemiska pumpstationer, krossar, matarvattenpumpar, pappersmaskiner, vissa metallsträngsprutare, plastfilmslinjer, sågverk, valsverk—eller nästan vad som helst som fungerar i tre skift.
exemplet på 8000-hr, 100-hk-motorn i figuren illustrerar det logiska valet: enligt NEMA-prognoser kommer en effektivitetsökning på 1% att spara $695/år till en effektkostnad på $0.10/kWh, det grova nationella genomsnittet i både USA och Kanada. Skillnaden mellan standard-och EE-motorer på denna hästkraft är cirka 4%, så besparingarna skulle vara 2 780 dollar/år. En ny ee-motor kostar cirka 8 800 dollar. Kostnaden för en” typisk ” spolning är $2600. Så, projicerad över en 10-årig livslängd, dikterar besparingarna i energi ensam valet att köpa en ny EE-maskin.
mellanliggande: i mitten av tidsregionen-de motorer som arbetar upp till 3000 timmar per år—kan beslutet att reparera eller byta ut bestämmas av din plats. Det beror på att kostnaden för kraft varierar runt om i landet, från drygt $0.05/kWh till över $0.13/kWh. De exempel som citeras här är baserade på nationellt genomsnitt, men kraftkostnader som är 30% högre än genomsnittet kräver olika tänkande.
i de fall där effektkostnaderna är höga kan en motor som arbetar i mellantimmarregionen ha årliga effektkostnader som liknar en i högtidsregionen och bör betraktas som en högtimmarsmotor. Omvänt, om strömkostnaderna är låga, kan årliga strömkostnader driva motorn in i kategorin lågtimmar.
Lågtid: för lågtidsmotorer-de med årliga driftstimmar på mindre än 1500-är valet ungefär detsamma som tidigare. Om en spolning kommer att kosta mer än 57% av priset på en ny enhet, välj den nya maskinen. Exempel är de flesta motorer som används för ett skift per dag eller mindre.
om de inte är unika eller delar av unik utrustning, reparerar ingen växelströmsmotorer under 15 hk. Matematiken och resonemanget är enkla: den minsta reparationskostnaden överstiger 57% tröskeln.
räknaren
det enklaste sättet att göra ett preliminärt reparations – /ersättningsbeslut är att använda räknaren som visas i Figur 2. Så här fungerar det. Bestäm först följande:
- årliga drifttimmar för motorapplikationen (HA)
- lokal energikostnad, i $/kWh (E)
- Effektivitetsförändring, i % (FNEW – FREPAIR)
- reparationskostnad, i $ (CR)
- kostnad för en ny motor, i $ (CN)
- och sätt in värdena i följande ekvation:
- beslutskoefficient = ha • e • (Fnew – frepair) • cr/CN
Antag till exempel att en 100 hk, 3000 hr energieffektiv Motor visar tecken på fel. Energikostnaden är $ 0,09 från det lokala verktyget. Dessutom uppskattar konservativt att om motorn spolas tillbaka kommer den att förlora 1% effektivitet, från 95,5% för den nya till 94,5%. Kostnaden för återspolning är $2600, och en ny ersättning kostar $8800. Ska det spolas tillbaka eller bytas ut?
Beslutskoefficient = 3,000 • 0.09 • 1 • 2,600 /8,800 = 79.77
på räknaren faller denna siffra väl inom” reparation ” – regionen. Å andra sidan, hade motorn kört ytterligare 1500 timmar och varit belägen i ett område där energikostnaderna är $0,13, skulle svaret ha varit rätt vid brytpunkten.
denna ekvation visar den övergripande betydelsen av effektivitet. Genom att helt enkelt ändra effektivitetsskiftet från 1 till 2 fördubblas koefficienten. Ekvationen är också konservativ genom att den inte innehåller en rulltrappfaktor för ökningar av kraftkostnader—vilket, som död och skatter, är en säkerhet. Om räknaren indikerar att reparations – / ersättningsbeslutet ligger nära brytpunkten, skulle det kloka valet vara att byta ut motorn för att dra nytta av den nya motorns större effektivitet när kraftkostnaderna ökar.
beslut om likströmsmotorer
dc-maskinen är, som ordspråket säger, ett annat djur. Med undantag för lager är dess slitpunkter annorlunda än för ac—maskiner och det är mycket dyrare att bygga-med en faktor 2 till 4, beroende på dess design. Likaledes, dc-maskiner är något dyrare att reparera än ac-enheter, men inte med en faktor 4 om kommutatorn och ankaret är helt förstörda.
stora dc-maskiner klamrar sig fast vid de specialiserade applikationer där extremt exakt hastighetskontroll är viktigast, eller där det är möjligt att använda en regenerativ enhet för att återta en del av den energi som redan investerats i rotationsmekanismen. Utöver det har dc-tekniken tagits åt sidan av ac, och stora likströmsmotorer har förflyttats till de applikationer där inget annat kan styras så exakt.
reparera / ersätta beslut för dc är oftast enklare än för ac eftersom det inte finns någon premium effektivitet linje tillverkas. Eftersom motorerna är dyrare att tillverka tenderar användarna att hålla fast vid dem längre. För dc-maskiner tenderar brytpunkten för reparation/byte att vara högre än för ac, cirka 65% priset på en ny enhet.