Penggerak kecepatan variabel yang penting untuk roda panas RainForest

Di balik layar, banyak teknik mesin yang digunakan untuk menciptakan dan memelihara hutan hujan tropis di dekat Danau Erie, hanya 40 mil dari perbatasan Kanada. Ini adalah prestasi yang dicapai oleh Cleveland (Ohio) Metroparks, otoritas rekreasi yang menyediakan "kalung zamrud" dari hutan, lapangan golf, jalur hiking, dan atraksi lain di sekitar kota Midwestern ini – yang dikenal sebagai tim olahraga kelas dunia. orkestra dan Rock 'n Roll Hall of Fame. Tanpa teknologi HVAC yang canggih, diragukan keberadaan habitat tropis yang unik ini – yang terletak di dalam kompleks Kebun Binatang Cleveland Metroparks – dapat eksis; dan terus mendapat manfaat dari peningkatan peralatan, seperti motor canggih dan desain penggerak.

Pertama kali dibuka pada tahun 1992, The RainForest di Cleveland Metroparks Zoo adalah biosfer simulasi berkubah yang berisi sekitar dua hektar tanaman dan satwa liar, sebanding dengan yang ditemukan di hutan hujan tropis dan hutan. Sistem penanganan udaranya, yang mencakup roda panas setengah ton serta motor dan penggerak ABB, menghemat 18.000 pon air setiap hari dari fasilitas dengan mentransfer kelembapan ke udara segar yang masuk dan kering setiap 2,5 jam.

RainForest di Cleveland Metroparks Zoo berisi dua hektar tanaman dan satwa liar yang serupa dengan yang ditemukan di hutan hujan di seluruh dunia. Setiap tahun, lebih dari satu juta pengunjung datang ke biosfer berlantai dua, berkubah, dan disimulasikan ini untuk mengalami bagaimana rasanya berjalan melalui daerah tropis di Amerika Tengah, Afrika atau Asia – dan melihat sekitar 600 hewan di alam, termasuk burung, monyet, reptil, dan ikan berwarna-warni yang bermain di laguna, rawa, dan sungai yang hangat.

Lingkungan Rapuh di Iklim yang Sulit
Meskipun perubahan suhu dan kelembaban yang luas di Great Lakes, di mana badai "Alberta Clipper" dapat dengan cepat menghasilkan suhu di bawah titik beku di musim dingin, dan hari-hari musim panas yang bermandikan sinar matahari di atas 90 derajat Fahrenheit, pengunjung dan penghuni The RainForest menikmati suhu 76 derajat Celcius yang hampir konstan. derajat F dan kelembaban 76 persen. Ini karena sistem HVAC yang kuat yang telah berkembang selama bertahun-tahun untuk menggabungkan komponen yang telah meningkatkan keandalan sistem hingga 100 persen.

The RainForest tidak hanya, investasi $30 juta, menyelimuti pengunjung di lingkungan yang eksotis, tetapi juga berfungsi sebagai pengingat akan apa yang hilang – kecuali jika lebih banyak hutan hujan dan areal hutan dapat dilindungi dari pembangunan yang berlebihan.

Aplikasi Roda Panas Penting untuk Kontrol Suhu dan Kelembaban Konstan

Direct Air Systems Inc., dengan lokasi di Cleveland dan Columbus, Ohio, bekerja sama dengan Zesco Inc., spesialis dalam kontrol gerak listrik-mekanis dan berbasis di Cleveland, menyediakan layanan HVAC ke The RainForest, serta situs lokal terkenal lainnya, termasuk Rock 'n Roll Hall of Fame.

RainForest memiliki dua unit pengendali udara yang 100 persen berada di luar udara. Untuk menyediakan dan memelihara kondisi lingkungan yang optimal untuk fasilitas tersebut, Direct Air Systems memasang sistem roda energi SEMCO untuk unit, salah satunya memiliki kapasitas 60.000 kaki kubik per menit, yang digunakan terutama untuk pendinginan; sedangkan unit lainnya, dengan nilai 40.000 cfm, dilengkapi dengan rak pra-pemanas dan pelembab udara. Kedua unit memiliki roda panas pengering kering yang berdampingan, berdiameter 10 kaki, 1.000 pon, yang diperlukan untuk menghemat 18.000 pon air setiap hari, mentransfer kelembapan dari udara buangan RainForest yang basi dan memberikannya ke bagian luar yang kering. aliran udara setiap 2,5 jam sekali.

Ditampilkan dua roda panas, berdiameter 10 kaki, yang merupakan sarana untuk memindahkan uap air dan panas dari fasilitas RainForest dan mengembalikan udara segar. Mereka diputar dengan kecepatan tujuh hingga 18 kali per menit, menggunakan Kontrol Torsi Langsung motor/drive ABB, yang tidak memerlukan girboks. Menghilangkan gearbox sangat meningkatkan keandalan sistem penanganan udara.

Istilah "pengering" mengacu pada bahan yang terikat pada permukaan roda panas yang mengumpulkan uap air, serta bau, yang kemudian dikeluarkan dari gedung melalui bagian atas roda.

Roda berputar di mana saja dari tujuh hingga 18 kali per menit, tergantung pada tingkat kelembaban. Udara segar, disebut sebagai “udara proses”, disedot di bagian bawah penangan udara dan menyaring melalui roda.

Suhu dan kelembaban udara segar dimoderasi oleh putaran roda yang lambat dan fakta bahwa massa roda dan permukaan pengering mentransfer sebagian panas dan kelembaban yang dikumpulkan dari interior. Pemanas, bila perlu, menghangatkan udara sebelum masuk ke interior luas The RainForest, yang memiliki lebih dari 60 zona suhu, termasuk untuk kantor, kafetaria, dan toko suvenir.

Unit Penanganan Udara Terpasang di Fasilitas
Alih-alih dipasang di atap dan terkena elemen, seperti yang biasa dilakukan dengan unit penanganan udara, unit yang melayani The RainForest dibangun ke dalam fasilitas untuk mempertahankan efisiensi unit yang jika tidak akan hilang di musim panas dan musim dingin Cleveland yang hangat.

Efisiensi dan Kesederhanaan Membedakan Sistem
Proses pengering dipilih untuk efisiensi dan kesederhanaan. Disimpulkan bahwa boiler, saluran-z, pipa panas atau metode lain tidak sebanding dengan efisiensi 85 persen yang disediakan roda panas. Selain itu, roda panas sangat mudah dioperasikan. Pemikirannya adalah bahwa semakin sederhana peralatan mekanik dasar, semakin besar keandalan dan kemudahan perawatannya. Itu terbukti menjadi kasusnya – sampai titik tertentu. Sementara teknologi seharusnya bekerja dengan sempurna, masalah yang mengganggu berkembang.

Setiap roda berputar dengan sabuk sepanjang 31 kaki yang dibuat khusus dan, ketika pertama kali dipasang, dilengkapi dengan motor listrik AC 1-tenaga kuda dengan kecepatan 1.750 rpm, dan gearbox mekanis untuk mengurangi gigi 5:1.

Pada saat instalasi, ini adalah konfigurasi peralatan yang cukup umum. Namun, ditemukan bahwa gearbox mekanis yang digunakan untuk The RainForest mengalami kegagalan pada tingkat yang mengkhawatirkan. Setahun sekali, salah satu gearbox harus diganti. Tidak ada pola yang dapat dilihat yang menunjuk pada susunan roda dan kotak persneling tertentu. Itu acak. Satu-satunya elemen konstan dalam masalah adalah kegagalan rutin gearbox.

Kesulitan akhirnya diidentifikasi. Ini berurusan dengan revolusi per menit. Kecepatannya terlalu lambat untuk sistem pelumasan percikan gearbox untuk bekerja dengan benar. Akibatnya, suku cadang tidak diminyaki dengan benar dan aus sebelum waktunya.

Jalan menuju Solusi
Karena penggunaan gearbox adalah pendekatan umum ketika roda panas dipasang, masalah awalnya tidak dilihat sebagai salah satu pemilihan peralatan, tetapi dilihat sebagai masalah aplikasi. Setiap pemasangan roda panas dibuat khusus dan memiliki dinamikanya sendiri untuk dihadapi.

Solusi untuk masalah tersebut termasuk melanjutkan praktik mengganti gearbox yang gagal; namun, segera menjadi jelas bahwa ini mahal dan agak tidak terduga.

Juga dipertimbangkan adalah menggunakan gearbox yang melumasi secara berbeda, serta membuat gearbox yang disesuaikan khusus untuk aplikasi The RainForest. Karena semakin banyak pemikiran yang masuk ke dalam merancang cara untuk menangani masalah pelumasan, disimpulkan bahwa kemungkinan ini berbatasan dengan eksperimen. RainForest, dengan 600 hewan penghuninya, bukanlah kandidat yang baik untuk mengambil risiko seperti itu, terutama ketika solusi yang lebih mutakhir tersedia.

Dengan Drive, tidak Perlu Gearbox
Direct Air Systems memikirkan pengalaman mereka dengan aplikasi HVAC lainnya dan menyebutkan kepada tim pemeliharaan Kebun Binatang Cleveland Metroparks solusi penggerak AC/motor AC yang tidak memerlukan kotak roda gigi. Ini menjadi pengaturan yang semakin umum dan memiliki rekam jejak yang baik. Itu juga merupakan teknologi tercanggih, bergerak menjauh dari masalah dan kompleksitas yang disajikan oleh mekanisme bagian yang bergerak.

“Ketika kami melihat kami tidak terlalu jauh dengan masalah pelumasan kotak roda gigi, kami beralih ke peralatan yang tersedia untuk kami – sekarang,” Steve Snyder, presiden Direct Air Systems, menjelaskan. “Pendekatan torsi langsung yang kami rekomendasikan adalah sesuatu yang hemat biaya, mudah dirawat, dan sederhana dalam pengoperasiannya. Pelumasan gigi tidak akan menjadi masalah. Plus, torsi langsung rekayasa terbukti. Cleveland Metroparks mencari tawaran untuk proyek tersebut, karena ini adalah agen publik, dan tawaran kami terpilih.”

Retrofit melibatkan solusi Kontrol Torsi Langsung ABB, yang menggunakan torsi motor AC sebagai elemen kontrol utama.

Hard disk ABB ACS 800 yang ringkas, bagian dari solusi Kontrol Torsi Langsung ABB, memerlukan footprint yang jauh lebih kecil daripada model hard disk sebelumnya. Ini sangat membantu di area di mana ruang terbatas.

Motor AC 1-tenaga kuda asli dan peralatan gearbox di masing-masing sistem roda energi telah dilepas dan diganti dengan kombinasi motor induksi ABB 5-tenaga kuda/penggerak tegangan rendah AC. Susunan ini memungkinkan motor terhubung langsung ke motor/beban tanpa memerlukan gearbox atau pulse encoder. Solusi ABB memungkinkan torsi motor penuh turun ke kecepatan nol.

Melalui penggunaan algoritme, drive ABB, dalam hal ini model ACS kecepatan variabel, dapat berjalan tanpa encoder untuk memberikan umpan balik kecepatan. Algoritme memungkinkan drive menghitung status torsi dan fluks motor 40.000 kali per detik. Penghapusan encoder semakin mengurangi pemeliharaan dan mengurangi waktu henti.

Meskipun setiap sistem roda energi dikendalikan oleh sistem Johnson Controls individual, status motor dan penggeraknya dipantau oleh sistem manajemen gedung Johnson Controls yang komprehensif dari RainForest.

Jika terjadi kegagalan kontrol, drive ABB ACS dirancang untuk bekerja, secara otomatis, ke tingkat rpm yang telah ditentukan sebelumnya, untuk memastikan perpindahan panas tetap terjaga. Motor cadangan diinventarisasi di The RainForest dan drive disimpan di lokasi kantor Direct Air Systems, beberapa menit dari fasilitas.

Sejak pemasangan kombinasi motor/penggerak ABB lebih dari empat tahun yang lalu, tidak ada gangguan dalam layanan. Direct Air Systems melihat peningkatan penggunaan kontrol torsi langsung.

“Ini jelas merupakan salah satu pendekatan yang kami rekomendasikan,” jelas Snyder. “Seringkali ada lebih dari satu cara untuk memecahkan masalah. Berdasarkan keadaan dalam contoh ini, metode kontrol torsi langsung terbukti menjadi solusi yang baik. Kami juga telah menerapkannya pada proyek lain. Ini memiliki tiga karakteristik yang kami sukai. Ini hemat biaya, sederhana, dan dapat diandalkan.”

Model untuk Menyelamatkan Hutan Hujan Dunia
Melalui kontribusi dari pengunjung The RainForest, dan upaya dari organisasi dan pemerintah lain, sejumlah kecil areal hutan hujan dan hutan rimba kini dilindungi dari pembangunan yang berlebihan. Dukungan yang berkelanjutan akan menyisihkan lebih banyak lagi tanah berharga ini yang tidak hanya berfungsi sebagai suaka margasatwa bagi tumbuhan dan hewan asli, tetapi juga memperbaiki lingkungan Bumi dengan mengeluarkan karbon dioksida dari atmosfer. Selain itu, kawasan lindung ini terbukti menjadi sumber penting untuk obat ajaib masa depan.

Lebih dari satu juta orang mengunjungi The RainForest setiap tahun, menikmati lingkungan kelembaban hampir 76 derajat F/76 persen yang dipertahankan oleh sistem penanganan udara. Selain memberikan hiburan dan pendidikan tentang biologi, misi lain dari fasilitas ini adalah untuk mengingatkan pengunjung tentang perlunya melindungi hutan hujan asli, yang diperkirakan hilang dengan laju 1,5 hektar per detik akibat deforestasi.

Ditampilkan di Animal Planet, The RainForest adalah salah satu dari beberapa atraksi di Kebun Binatang Cleveland Metroparks yang mencakup 168 hektar dan menampilkan koleksi spesies primata terbesar di Amerika Utara di antara 3.000 hewannya.

Tentang penulis:

ABB, Automation Products, Low-Voltage Drives, adalah produsen motor dan penggerak listrik terbesar di dunia. Di AS, saluran terpadu perwakilan penjualan, distributor, dan integrator sistem memungkinkan ABB, New Berlin, Wis., untuk memasok rangkaian lengkap penggerak listrik, motor, dan sistem penggerak rekayasa hemat energi ke berbagai industri dan komersial pelanggan. Produk yang diproduksi meliputi penggerak kecepatan variabel AC dan DC untuk motor listrik dari 1/8 hingga 135.000 tenaga kuda, dan solusi sistem penggerak khusus aplikasi untuk memenuhi beragam kebutuhan pelanggan. Untuk informasi lebih lanjut, kunjungi www.abb.us/drives.com.