1. 冷却塔モーターの環境
冷却塔ファンモーターは、他のほとんどの産業用途よりもモーターの劣化を加速させる様々な環境条件下で動作します。適切なモーター仕様を策定するためには、それぞれの環境条件を理解することが重要です。
冷却塔を通過する空気は、ファン入口で飽和状態(100% RH)になります。飽和空気の露点以下の温度にあるモータ表面には、常に結露が発生します。この結露は、IP65以下の定格のモータハウジング内に入り込み、巻線絶縁体を濡らし、絶縁抵抗の劣化や巻線の早期故障を引き起こします。
ファンは飽和空気だけでなく、充填部から気流に混入した微細な水滴も吸い込みます。これらの水滴にはミネラル(炭酸カルシウム、シリカ、溶解塩)が含まれており、水分が蒸発する際にモーター表面に付着し、水分を吸収して腐食を促進するミネラルスケールを形成します。
冷却水は、レジオネラ菌や藻類の繁殖を抑制するために、殺生物剤(塩素、臭素、第四級アンモニウム化合物)で処理されています。これらの化学物質はモーターに到達する水滴中に含まれており、時間の経過とともにモーターの塗装や巻線ワニスを侵食する可能性があります。冷却水に含まれるスケール防止剤や腐食防止剤は、さらに化学物質への曝露を増加させます。
冷却塔ファンモーターは、大きな温度変化にさらされます。全負荷運転中は暖かく湿った空気(ファン付近の周囲温度は40~50℃)、夜間や冬季停止中は冷たい周囲温度(寒冷地では0℃以下)、そして電源を切った後の急速な冷却による熱衝撃などです。F種絶縁は、B種絶縁モーターでは対応できない巻線絶縁への熱サイクルの影響に耐えることができます。
2. 冷却塔ファン速度の極数選択
冷却塔ファンは、直径1.5~10mの大径軸流ファンで、騒音低減とファンブレード効率向上のため、低速回転で動作し、ファン先端速度を低く保ちます。ファンの回転速度は冷却塔の空力設計によって決まりますが、一般的には大型工業用冷却塔では300~900rpm、パッケージ型冷却塔では700~1,200rpmの範囲となります。
小型ファン(直径0.5~1.5m)を備えたパッケージ型冷却塔で、ギアボックスまたはベルト減速機によって最終的なファン速度を実現します。また、ファンの設計速度が1,200~1,400rpmの小型強制通風式冷却塔の直接駆動にも使用されます。
冷却塔直結駆動用途の標準仕様。960rpmは、ギアボックスを必要とせずに、ほとんどの大型FRP冷却塔ファンブレード(直径2~6m)の動作範囲内です。産業用およびHVAC用冷却塔で最も一般的な仕様です。
ファン直径が5mを超える大型冷却塔で、ファン先端回転速度を960rpmにすると設計限界を超える場合。また、低騒音冷却塔にも使用され、同じ風量で960rpm運転時と比較して720rpm運転時の方が空気騒音を低減できる。
冷却塔において、2段階のファン速度(夏季ピーク時は高速、温暖な気候時は低速)を必要とする場合に用いられる、2速・極数切替式モーターです。YDモーターは2台のモーターを置き換えることができ、外部巻線切替リレーの複雑さを解消します。制御については、第5章を参照してください。
3. 冷却塔サービスにおけるIP55および腐食防止
モーターは、充填部上部の気流中に配置され、下部のスプレーヘッダーからの温かく水で飽和した空気や水滴の飛散に直接さらされます。冷却塔ファンモーターの設置には、IP55(防塵、あらゆる方向からの噴流水に対する保護)が最低限の要件です。IP55は、気流中に含まれる水滴の直接侵入を防ぎ、呼吸によってモーターハウジング内に湿った空気が流入する速度を制限します。IP54以下の定格のモーターは、冷却塔での使用において2~4年以内に巻線絶縁の劣化により故障することが確認されており、信頼性の高い長期使用にはIP55仕様が必要です。
標準的なモーター塗装とフレームコーティングは、乾燥した工業環境向けに設計されており、湿潤でミネラル分を多く含む冷却塔の環境では急速に劣化します。韓国エバーパワーY2シリーズ冷却塔オプションには、耐湿性仕様のエポキシ系巻線含浸処理、すべての外面への船舶用エポキシプライマーとポリウレタン上塗り、ステンレス鋼または溶融亜鉛めっきの端子箱ネジと銘板固定具、シャフト貫通部への炭化ケイ素ワイパーシールが含まれています。これらの耐腐食処理により、冷却塔モーターの一般的な耐用年数は、標準モーターの2~4年から、Y2冷却塔仕様では8~15年に延長されます。
スペースヒーター:寒冷地の冷却塔で、長時間の停止中にモーターが5℃以下の温度にさらされる可能性がある場合は、巻線にモーター取り付け型スペースヒーター(結露防止ヒーター)を指定してください。これらの50~150Wのヒーターは、停止中に巻線を露点以上に保ち、巻線内部への結露の発生を防ぎます。スペースヒーターは、モーター運転中は電源を遮断し、モーター停止時に電源を投入する必要があります。モーターコンタクタにシンプルなインターロックリレーを取り付けることで、これを自動的に実現できます。
4. 冷却塔ファンモーターの電力計算
ファン速度:6極ダイレクトドライブ、960rpm
ファン先端速度:π × 4.0 × 960/60 = 201 m/s —
待ってください――それは制限を超えているので:
ファン先端速度: π × 4.0 × 960 ÷ 60 = 201 → 確認:
v チップ = π × D × n/60 = π × 4.0 × 960/60 = 201 m/min = 33.5 m/s
(一般的なFRP製ファンの風速制限である35~45m/sの範囲内)
ファン静圧 ΔP = 45 Pa (標準的な低抵抗タワー)
ファン効率η-fan = 0.72(設計点における軸流)
軸出力 = Q × ΔP ÷ η-fan = 41.7 × 45 ÷ 0.72 = 2,605 W
モーター効率 IE3 6極 ≈ 0.90
モーター入力電力 = 2,605 ÷ 0.90 = 2.9 kW
サービス係数1.2の場合: Y2 4.0 kW、6極、IP55を選択してください
注:冷却塔ファンモーターの実際の出力は、ファンブレードの設計、ピッチ角、および塔内の空気抵抗を考慮した、塔メーカーのファン性能データで確認する必要があります。上記の簡単な計算は、初期モーター選定のための概算値を提供します。季節や運転サイクルの変化によるファン性能の変動を考慮するため、1.15~1.25のサービス係数を適用してください。
5. 始動方法と2段階速度ファン制御
11kW以下の冷却塔ファンモーターは、直接始動(DOL)が可能です。ファン始動時の慣性は大きい(大径ファンブレードは回転慣性が大きい)ものの、ファンブレードのピッチが小さく、停止時の空気抵抗が最小限であるため、始動トルクは低くなります。ファンが定格速度に達するまでの3~6秒間、定格電流の6~7倍の始動電流を流すのが一般的です。DOL始動は、単速小型冷却塔ファンにとって最も簡単な方法です。
11kWを超える冷却塔ファンモーターは、始動電流による電源への影響を軽減するため、スターデルタ始動またはソフトスターターを使用する必要があります。ファンの慣性が大きいため、スターデルタ始動ではモーターの加速が遅く、スター接続時間が長くなります。4~6mのファンを駆動する6極モーターの場合、8~15秒が一般的です。スターデルタへの切り替えはスムーズに行う必要があり、大型ファンではデルタ接続時の電流サージを避けるため、抵抗器を用いた切り替えが推奨されます。
冷却塔ファンにYDマルチスピード極数切替モーター(4極/6極、1,450/960rpm)を使用することで、VFDなしで2つの固定ファン速度を実現できます。夏のピーク冷却需要時には、ファンは高速(1,450rpm、最大風量および冷却能力)で運転されます。温暖な気候では、低速(960rpm)に切り替えることで、十分な冷却能力を維持しながら、ファンの消費電力を約70%(速度比の3乗:(960/1,450)³ = 0.29)削減できます。2速制御は、連続変調を必要としない冷却塔にとって、最も費用対効果の高い能力制御方法です。
6. 韓国エバーパワー社製 Y2シリーズ 冷却塔ファン駆動装置
韓国エバーパワーのY2シリーズは、6極と8極の構成があり、直接駆動冷却塔ファンモーターに必要な0.75~45kWの電力範囲をカバーしています。960rpmの6極Y2は、ほとんどの産業用および商業用冷却塔ファン用途の標準仕様です。韓国エバーパワーは、冷却塔パッケージ仕様として、耐湿性巻線含浸強化、耐腐食性外装コーティング、ステンレス鋼製端子ボックス固定具を備えた冷却塔用Y2を提供しています。Y2シリーズの全製品は、 三相モーター製品セクション。 接触 韓国エバーパワー 冷却塔パッケージの仕様には、スペースヒーター、スペースヒーター制御リレー、および結露防止巻線処理オプションが含まれます。
| ポーランド人 | 6P(960rpm)標準 |
| パワーレンジ | 0.75~45kW |
| IPレーティング | IP55規格 |
| 絶縁 | クラスF、耐湿性 |
| 効率 | IE3(エネルギー効率クラス) |
| 義務 | S1連続 |
| スペースヒーター | オプション(CTサービス用100W) |
| 2段階変速オプション | YD 4/6極が利用可能 |
7. 冷却塔ファン駆動アプリケーション
工業プロセス冷却(化学、石油化学、発電所、製造業)用の向流式および直流式冷却塔。ファンモーターは7.5~45kW、6極、IP55、クラスF。一般的な冷却塔セル構成は、ファンセル2~8個で構成され、各セルにモーターが1個搭載されます。Y2 6極ダイレクトドライブは、ファン直径2~5mのセルの標準仕様です。
建物空調用チラーコンデンサー向けのパッケージ型および現場組立式冷却塔。ファンモーターは0.75~15kW、6極または小型タワー用ギアボックス付き4極。2速YDモーターは、年間稼働時間の大部分が部分負荷運転となるオフィスビル用冷却塔で人気。
データセンターのチラープラント凝縮用冷却塔。年間稼働時間が非常に長い(連続稼働8,760時間)。Y2型6極、出力3.0~22kW、IP55準拠、冷却塔停止期間中はスペースヒーターを装備。データセンターの継続性において冷却が重要な役割を担うため、長寿命仕様が不可欠。
冷凍システム(冷蔵倉庫、食品加工、産業用冷凍)用の蒸発式凝縮器は、直接空気冷却と蒸発冷却を組み合わせた機構を採用しています。モーターの要件は冷却塔ファンモーターと全く同じで、IP55、6極、耐湿巻線、耐腐食性外装を備えています。Y2 0.75~7.5kWは、ほとんどの蒸発式凝縮器ファン用途に対応します。




8. よくある質問
Cxmによる編集