割草机以及小型电动机零配件生产厂商Briggs & Stratton（简称B&S）已经花费了超过1百万美金用于购买燃料在其实验室中进行耐久测试。为了削减成本并且能够从现有的功耗中回收浪费的热能，B&S公司与一家自动化供应商合作开发一套新型电力再生系统。新型系统帮助B&S公司荣获了两项可持续性大奖，预期节省556000kWh电能，能够为48个家庭提供一年的耗电量。
        B&S公司位于威斯康星州Milwaukee的总部工厂的可靠性实验室内，每天不分昼夜地萦绕着小型电机的嗡嗡声。员工监控原型机，并对电机进行修改，以符合一家最大的割草机、吹雪机及其他户外电力设备生产厂商指定的标准。
        “我们的任务就是在实验室里扫除故障，在产品销售给用户之前证明其设计的耐久性和安全性，” B&S公司的测试工程经理Ray Matuszak解释道，“对于测试时间和运转特征的连续、一直和精确的测量对于实现电动机的长期可靠性至关重要。”
        2011年2月，Matuszak和其团队开始从其全自动化测试平台搜集关键的信息www.cechina.cn，还为工厂提供了开创先河的电力再生系统。这种创新的技术帮助B&S公司的可靠性实验室成为业界最为先进的实验室之一，并迅速赢得了在环境和可持续性方面的公司奖励。长达四年的努力和绞尽脑汁终于克服艰难险阻获得回报。

B&S公司的电动机在工厂内的可再生站点进行测试，并且将再生电能用于实际应用。图片来源：Rockwell Automation

        挑战巨大的燃料成本
        可靠性实验室进行的无休止的耐久性测试是十分昂贵的。B&S已经花费了超过1百万美金用于购买燃料在其实验室中进行耐久测试。B&S公司的工程师们意识到只要能够从现有功耗中回收以热能形式浪费的电能，他们就能够降低这项作业成本。他们的目标是利用那些热能并将其转换成电能供工厂使用。工程师们担心判断投资成效的成本可能会过高，除此之外，可靠性实验室还需要其他一些先进技术来实现这个核心目标。首先需要的是：具有自定义可视化功能和历史数据备份能力的自动化监控和数据采集系统。
        当时，技术人员在实验室内使用记录本手动监控每台电动机生命周期表现，记录负载、各种运行温度和其他关键指标。这种劳动密集型的信息采集系统很容易发生矛盾和认为错误。
        聚焦于能源的解决方案
        来自于这两家公司的工程师们开始针对用户需求进行头脑风暴，他们也努力寻找具有最佳投资回报的解决方案。一个潜在的机会：和其他州相似，威斯康辛州颁布了一项“聚焦能源”奖励，以鼓励并刺激使用可再生资源的行为。
        工程师们从2008年开始到2009年连续两年争取这项州立基金，在第三次尝试中，他们获得了以一半成本开展试点项目的资助。
        联合工程团队在随后的几个月里紧密合作，在回收被浪费的能源的同时，确保与外部电网的平顺和安全连接。自动化工程师与一家本地电力公司We Energies合作，确保电力的双向流动。
        在数据采集方面，最大障碍就是确定自动化系统应该采集哪些信息，以及系统应该怎样控制和配备何种安全防护措施。然后就控制细节进行讨论，电动机的工作特性应该如何显示，还有便于理解的术语和数据系统自定义特性。
        “对于那些已经习惯在记录板上记录信息的技术人员来说，使用交互式触摸屏确实是一项头脑的转变。” B&S公司能源服务经理Richard Feustel说道，“自动化供应商用几个小时用白板手把手教我们如何输入、获得以及共享数据。这种转变影响到的每一个人都有机会献计献策控制工程网版权所有，所以我们最终得到的就是我们需要的。这使后期在实验室中做的转变也更加容易，因为我们每一个人都参与到了设计过程中。”
        2011年2月份，试点项目上马CONTROL ENGINEERING China版权所有，项目包含12套测试设备CONTROL ENGINEERING China版权所有，针对各种不同的电机类型和马力限值而设计。每一套测试设备使用一台配有变频驱动（VFD）的交流电机驱动。驱动以固定的速度运行，启动一台汽油发动机，一旦汽油发动机达到这个速度，交流电机和驱动就会根据这台汽油发动机的额定马力为其施加一个负载扭矩。或者，这个系统也能够根据操作员的定义，在变复杂和变速度的情况下控制复杂的作业循环。
        能源再生系统搜集汽油电动机的功率输出，并用来产生电能。所有12台交流电机和驱动器就可以转变为直流电源总线，直流电源总线将直流电转换为交流电，并将其与交流电力线同步，然后所有交流电力线将所有电力反馈回内部电网——减少对外部电力的需求。

B&S 公司的Regen控制机柜：电力再生机柜和工作站。

        6个本地外壳提供两种功能：在装配过程中对驱动器实现本地控制，每台电机分配6个热电偶。被用来监控电机健康状况和诊断潜在故障的数据——包括测试运行时间、多点温度值、交流电压、电机速度和扭矩——通过以太网网络发送给可编程自动化控制器（PAC）。
        使用人机界面，工程师和技术人员就能够浏览实时信息，包括电机负载、速度、温度、测试运行时间、燃油使用率以及其他实验室工业计算机上的参数。历史备份软件自动搜集实时数据并使用微软的Excel软件进行分析，技术人员可以为可靠性工程师做趋势分析。
        B&S公司投资了一套工业能源管理软件，它是一套复杂的基于Web的应用程序，能够记录并分析能源的使用数据，可以在工厂或者多个相关站点内使用。B&S公司的能源管理团队使用此软件从安装在Milwaukee大学内的电力监控设备收集电力、燃气和蒸汽用量相关信息。能源经理可以通过工业能源管理软件访问这些信息www.cechina.cn，并创建能源报表——并使用趋势图在工厂各个部门之间共享这些信息。这些信息可以帮助理解最为重要的电力问题。
        投资能源管理软件物超所值。“有了它我们就可以量化我们的电力用量并计算出节省的成本，”Feustel说道：“以前，我们能够获取的关于能源用量的唯一信息就是来自于电费账单上。”
        B&S公司因此获得了一系列好处，可靠性实验室每年可以产生556000kWh的电力，并将其反馈回工厂的内部电网，帮助公司每年节省5万美元。
        另一项环境相关的好处：12台试验设备所产生的电力每年能够将公司的温室气体排放量减少442吨。
        可再生工程是B&S公司在2011年获得两项奖励的重要原因。B&S公司对其自动化供应商在创建可再生系统过程中所扮演的重要角色表示感谢。Matuszak自身非常明白可再生系统的重要性，同时他也明白新型数据采集和控制能力是同等重要的。
        “如果没有能源再生系统，这个工程是无法获得如此殊荣的，”Matuszak说道“但是数据的自动采集和控制也有很多积极意义，最重要的好处就是相比于传统的原始数据记录方法，流程化的数据采集方案提升了测试仿真程度。如果电机工作异常或者测试方法不对，我们立即就可以发现。有了新型系统，技术人员就可以专心于其他工作，这提升了生产力和效率。”Feustel和Matuszak同意道，他们愿意最终将这个项目推广采用，但是首先他们必须整理目前阶段的重要收获。
        “信息的种类和数量是惊人的，”Feustel说道，“关于如何最佳地利用来自于这12台测试设备的数据，我们仍处于学习阶段。”然而，B&S公司正在快速推广工业能源管理软件的应用，以及这个软件能够对多个站点跟踪、分析和可视化能源用度的能力。公司已经在其Milwaukee工厂中安装了12个能源监控器，这些监控器能够向此软件反馈数据。不久，B&S公司计划在其位于美国肯塔基州Murray的工厂中安装5台监控器，并且计划5年内，在公司全球其他10家工厂安装此监控器。
        “有了这套基于Web的系统，我们就能够浏览其他工厂的运行状况，跟踪并比较在企业内部，我们工厂的能源用度和花费处于什么水平。”Feustel解释道，“这可谓一套全球化的仪表板，我们进一步实现了可持续性，而且这个过程是那么地简单。”
        制动能量回收
        良好的能效设计能够节约能源，回收动能一样能够产生可再生能源。
        大多数逆变器都无法将制动能回收并反馈回主输电线，因为这一努力将花费额外的成本，所以从多个角度来看都并不划算。如果想要使回收能源并将其反馈回主输电线值得一做，就需要额外的可再生模块，并将其与一台或者多台逆变器的直流总线相连。因此，如果平均可再生电力超过5kW，那么使用可再生模块就有利可图。

        在很多应用中制动能不可小觑，其他驱动器同时以电机模式工作，例如同步驱动器和连续生产流水线上的开卷机。在这些场合，应该连接逆变器的直流总线（直流总线连接）以允许能量做直接交换。直流总线连接也能够被用来搭建中央可再生单元，与多个驱动器相连，节省成本。
        另一种利用制动能的方法就是将其储存在电容中，在下一次加速或者提升作业时利用这些能源。与可再生单元相比，这种方法的成本低廉，但是电容的存储能力有限。目前来说，对于高速循环驱动器能量存储的方法还是具有性价比的。