账号:
密码:
智动化 / 文章 /

风机节能:以中压变频器为水泥厂年省百万电费
[作者 台達能源基礎設施事業群]   2024年05月29日 星期三 浏览人次: [1189]

中压变频器的产品寿命长达10-15年,是一套投资回收期短,又能够立即看见节能减碳效果的设备。不过,中压变频器为一套架构复杂的整合系统,当中结合变压器、功率单元、风机、DSP+PLC控制系统等多种元件,需要更全面、更专业的预防性维护以及即时故障排除、备品支援,才能最大化使用效益。本文以实例说明在水泥厂的冷却引风机马达上加装中压变频器运用,从而达到大幅节能效益。


随着2023年欧盟开徵碳关税,台湾2050年净零排碳目标,因此制造业、半导体、钢铁、水泥、纺织、自来水厂等高耗能产业需肩负起节能减碳的义务,工厂、商办无不竭尽所能优化用电结构,如进行工厂节能,或提升太阳能、风能等再生能源的用电比例。其中,由於国际能源署(International Energy Agency;IEA)指出,工业用电中,马达用电就占比69%;绿能政策带动制造业转型,当中的水泥业为高耗能产业,节能减碳的脚步更是刻不容缓,必须严实把控每个节能环节。


根据经济部能源局报告,风机马达的耗电量达全国用电量10%,马达节能自然也成为水泥业的项目重点之一。台达作为能源管理专家,曾实际对水泥厂进行节电改造,年省百万之谱,投报年限短,其中的关键在於台达加装中压变频器於该厂的冷却引风机马达上,使马达由定速运行,转为变速运行,节能效率达51%。


掌握风机马达运转转速 大幅节省用电量

风机的耗电原因,除了风机本身的设计问题外,其运行调节方式也是一大重点。传统风机一般是透过挡板调整风量与压力,即便风量变小,此时的风机马达仍然维持全速且定速运行,容易造成电力浪费;即便选用交流绕线式马达搭配水电阻降速,也仅能做到2-3段的调速,灵活度有限。


而中压变频器搭配风机马达能做到无段调速,可以使该马达由定速运行,变成变速运行,并按作业环境情况做到精准调速,不但可以控制出风量、出水量的大小,还能达到高效节能的目的。


中压变频器直接控制其马达转速後,可以使该马达由定速运行,变成变速运行,不但可以控制出风量、出水量的大小,又兼具节能省电的效果。


经济部能源局的报告中更直接建议,加装变频器对风机的马达调速,进而进行风量调节,可有效节省电力,还能减缓因电流启动对电网、电机造成的冲击,延长设备使用年限。



图一 : 在相同流量(风量或水量)需求下,安装中压变频器後的马达耗电量明显小於未安装的。(source:台达)
图一 : 在相同流量(风量或水量)需求下,安装中压变频器後的马达耗电量明显小於未安装的。(source:台达)

水泥制程8大节能机会点

水泥生产流程中需要用到许多大功率的风机,产线会根据产能以及运转情况的需求,控制风机管道内的风量或压力,目前的控制方式多以马达定速运行,搭配挡风板控制风量,因此耗电量大,很适合加装中压变频器进行节能改造。一般水泥厂生产流程中,常见的大功率风机如图二所示。



图二 : 水泥生产流程中的大型风机,可透过中压变频器节能。(source:台达)
图二 : 水泥生产流程中的大型风机,可透过中压变频器节能。(source:台达)

节能成功案例

【案例一】宜兰水泥厂 /冷却引风机/ 260kW , 3.3kV

本案例原使用挡板开度来调整风量,进而控制管道内压力,实际使用中压变频器前,每日用电度数为5,681度电;使用中压变频器後,每日用电度数降为2,734度电,节能率高达51.9%,换算2020年工业平均电价,改造一台引风机,一年就省下260万。


表一:260kW, 3.3kV马达变频运转前後用电度数差异

 

每日用电度数(kWHr/Day

实际节能率%

未装变频器

5,681

51.9%

安装变频器

2,734



图三 : 中压变频器安装於水泥厂,为冷却引风机节电。(source:台达)
图三 : 中压变频器安装於水泥厂,为冷却引风机节电。(source:台达)

【案例二】宜兰水泥厂 / 冷却引风机 / 600kW , 3.3kV

本案例的冷却引风机本身为交流绕线式马达,除了利用挡板开度来达到调整调整风量以外,也透过水电阻调降马达转速,但因为水电阻降速幅度有限,马达转速仅下降3%(冷却引风机马达额定转速原为588rpm,降速後为574rpm),评估後认为加装中压变频器还有节能空间。


进行中压变频器改造後,每日用电度数由原来的12,890度电降至10,759度电,节能率为17.9%,换算2020年的工业平均电价,年约节省190万。


表二:600kW, 3.3kV马达变频运转前後用电度数差异

 

每日用电度数(kWHr/Day

实际节能率%

未装变频器

12890

17.9%

安装变频器

10579


风机、泵浦类马达的节能效益最高

由於中压变频器的泛用性高,只要中压变频器与马达的电压、电流、功率匹配,就可以进行控制。而驱动流体为主的风机、泵浦类马达,因转轴上的输出功率与转速的立方成正比,亦即当转速越高时,耗能就越大,因此,风机与泵浦类的马达搭载中压变频器以後,更能彰显节能效益,产业中常见搭载中压变频器的设备,如图四所示。



图四 : 产业中常见搭载中压变频器的设备(source:台达)
图四 : 产业中常见搭载中压变频器的设备(source:台达)

图五 : 台达中压变频器拥有自主研发、在地服务的实力,可避免客户成为设备孤儿。(source:台达)
图五 : 台达中压变频器拥有自主研发、在地服务的实力,可避免客户成为设备孤儿。(source:台达)

中压变频器能为工商厂办带来巨大的节能效益,产品寿命更长达10-15年,是一套投资回收期短,又能立即看见节能减碳效果的设备。然而中压变频器是一套架构复杂的整合系统,它结合了变压器、功率单元、风机、DSP+PLC控制系统等多种元件,需要更全面、更专业的预防性维护,以及即时故障排除、备品支援,才能最大化使用效益。


**刊头图(source:台达)


相关文章
工控大厂带头打造资安防护网
充电站布局多元商业模式
以线性运动模组精密控制 提升产线良率与稼动率
高精张力控制技术提升电芯卷绕制程品质
以Wi-Fi无线通讯设备增进仓储物流效率与安全
comments powered by Disqus
  相关新闻
» WALTER以自动化生产(ATP)系统为精密刀具提供创新方案
» 宏正公布6月份合并营收达新台币3.90亿元
» 小水力发电结合微电网设施 打造偏乡绿能部落
» 农科院加入农产品碳足迹查验证行列 下一步定向温室气体减量
» 科思创推出阻燃级TPU电缆护套 满足高阻燃性电线电缆应用需求
  相关产品
» 明纬推出CF系列:12V/24V COB LED灯带
» 2024年vector竞赛由太空科学家夺金奖
» 泓格iSN-301系列模组以ToF技术提升测距精准度
» 凌华新一代铁路解决方案满足铁路行业转变需求
» Emerson新型气动阀提供自动化高度灵活性和优化流量