naar top
Menu
Logo Print
Artikel - 29/11/2017

GRATIS TOOL HELPT AANDRIJFSYSTEMEN ENERGETISCH OPTIMALISEREN

Breng het effect van aanpassing aan aandrijflijnen in beeld met Motor Systems Tool

De efficiëntieverhoging van elektromechanische aandrijfsystemen is al langere tijd een aandachtspunt binnen Europese normeringen en reglementeringen. Om het rendement van een volledige aandrijftrein te kennen, moet niet alleen het rendement van de motor gekend zijn, maar ook dat van de andere componenten. UGent en het Deense DTI werkten samen een gratis tool uit waarmee iedere gebruiker met een basisbagage van techniek zelf een technische en economische inschatting kan maken van aanpassingen in de aandrijflijn op het vlak van totaal energiegebruik. Die tool kreeg de naam Motor Systems Tool.


AANDRIJFTREIN IS MEER DAN ALLEEN EEN MOTOR

Wanneer een bedrijf zich de efficiëntieverhoging van een aandrijftrein als doel vooropstelt, ligt de optimale componentenkeuze voor de eindgebruiker (machinebouwers, onderhoudstechnici …) lang niet altijd voor de hand. De focus komt daarbij (in bepaalde gevallen overigens terecht) heel sterk op de aandrijvende elektrische motor. De reglementering rond het verplichte gebruik van IE3-motoren voor direct-online inductiemachines met vermogens tussen 0,75 en 375 kW heeft daarin zeker een aandeel.

Een aandrijflijn omvat echter meer dan alleen een elektrische motor, en het is zo dat er in de reglementering rond een minimale efficiëntie minder aandacht gaat naar die andere componenten, hoewel er aan de motor bijvoorbeeld in vele gevallen een reductiekast of een riemoverbrenging is gekoppeld. De terechte vraag kan worden gesteld of bijvoorbeeld een investering in een andere overbrenging niet aan de orde is om de efficiëntie van de volledige lijn te verbeteren.


Info over rendement van componenten is moeilijk beschikbaar

Om gefundeerde keuzes te kunnen maken, heeft de gebruiker nood aan informatie over het (deellast)rendement van de verschillende componenten uit de aandrijflijn. Die informatie is niet zelden heel moeilijk of niet te verkrijgen bij de leverancier van de componenten. Vooral rendementen van de componenten in deellast zijn moeilijk tot niet beschikbaar voor de eindgebruiker.


BREDERE RENDEMENTSKENNIS

De afgelopen jaren verrichte UGent campus Kortrijk heel wat onderzoek en dienstverlening rond bovenstaande thema's. Dankzij zelf uitgevoerde testbankmetingen op heel wat aandrijfcomponenten verzamelden zij zo heel wat kennis omtrent het rendement in het volledige werkingsgebied van de meeste types (snelheidsgeregelde) elektrische motoren, reductoren en riemoverbrengingen.


Kennis verspreiden

De uitdaging bestond er nu in om deze merkonafhankelijke kennis over te brengen naar het grote publiek. Hiervoor werd een samenwerking aangegaan met het Deense Teknologisk Institut (DTI) dat vergelijkbare onderzoeks- en dienstverleningsactiviteiten aanbiedt rond aandrijfsystemen, zoals de onderzoeksgroep van UGent in Kortrijk.


MOTOR SYSTEMS TOOL

Het resultaat van de samenwerking werd uiteindelijk de merkonafhankelijke freeware MSTool (Motor Systems Tool). Daarin werden alle onderzoeksresultaten op het vlak van de (deellast)efficiëntie van elektromechanische aandrijfcomponenten uit beide onderzoekscentra gebundeld en ter beschikking gesteld voor het ruime publiek. Hierdoor is iedere gebruiker met een basis aan technische bagage nu in staat om zelf een technische en economische inschatting te maken van aanpassingen in de aandrijflijn op het vlak van het totale energiegebruik.


Procedure

De gebruiker start met het ingeven van de drie onderdelen van de aandrijflijn, namelijk de motor, de overbrenging en het type belasting. Bij de motoren behoren niet enkel de klassieke inductiemachines met hun verschillende rendementsklassen tot de mogelijkheden, maar ook de recent ontwikkelde synchrone reluctantiemotoren en permanentemagneetmotoren. In vele gevallen winnen die modernere technologieën het (vooral qua deellastrendement) van de inductiemachines.

Bij de overbrenging kiest de gebruiker voor een rechtstreekse overbrenging of voor een overbrenging via verschillende types riemen (SPA, SPB …) of reductoren.

Ten slotte kiest de gebruiker het type belasting, met de keuze uit vier standaardtypes belastingen. Als de gebruiker al meer gedetailleerde informatie heeft over de deellastrendementen van de belasting, bestaat ook de mogelijkheid om deze in te geven in de tool. Na ingave van die informatie toont de software onmiddellijk een schatting van de totaalefficiëntie van het aandrijfsysteem. De data op de achtergrond zijn gebaseerd op een hele reeks effectieve metingen uit de testlabo's van UGent campus Kortrijk en DTI in Denemarken op verschillende types reductoren, motoren en riemen van verschillende fabrikanten.


Niet 100% sluitend

Het mag duidelijk zijn dat er nooit kan worden gegarandeerd dat de resultaten volledig de werkelijkheid zullen benaderen tot op een paar procent. Nog heel wat andere factoren zoals temperatuur, montagewijze van de reductoren, types smeerolie … hebben invloed op het totaalrendement van een systeem. Echter is het zo dat deze tool uniek is in de aandrijfwereld en voor om het even welk werkingspunt van uw aandrijfsysteem een vrij goed merkonafhankelijk idee zal geven van het effect van aanpassingen op het vlak van de efficiëntie van een aandrijfsysteem. Op basis hiervan kunnen nu veel beter economische en technische beslissingen worden genomen om de efficiëntie van het aandrijfsysteem te verbeteren tijdens de ontwerpfase of bij aanpassingen van de aandrijflijn.


CASE CENTRIFUGALE VENTILATOR

De mogelijkheden van de tool worden aangetoond aan de hand van de case. Deze case is gebaseerd op een werkelijke optimaliseringsopdracht voor een bedrijf, uitgevoerd door UGent campus Kortrijk.


CONCLUSIE

Als conclusie kan worden gesteld dat de MSTool het mogelijk maakt om vrij snel een inschatting te maken van het effect op het totaalrendement van een systeem bij een simulatie van aanpassingen in de aandrijflijn. Niet alle opties van de software werden toegelicht in dit artikel. Zo bestaat bijvoorbeeld de mogelijkheid om variërende lastprofielen te implementeren in het aandrijfsysteem.

MSTOOL DOWNLOADEN?

De software is gratis te downloaden via deze link. Op deze website bestaat tevens de mogelijkheid om zich in te schrijven op een nieuwsbrief die zich focust op de laatste ontwikkelingen op het vlak van reglementeringen en normeringen rond de efficiëntie van elektrische motoraangedreven systemen. UGent Campus Kortrijk organiseert ook opleidingen op maat rond dit thema voor bedrijven, o.a. rond het gebruik van de MSTool. Hiervoor kunt u contact opnemen met

steve.dereyne@ugent.be, kurt.stockman@ugent.be of pieter.defreyne@ugent.be.