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建造更高效的工厂

www.cechina.cn2014.06.03阅读 8053

        根据美国能源部的说法,“更好的建筑控制工程网版权所有,更好的工厂”计划(Better Buildings, Better Plants Program)是由国家合作伙伴发起的倡议:在10年内推动实现工业能源强度降低25%,同时降低碳排放量并提高美国的竞争力。由美国能源部能源效率和可再生能源办公室下属的先进制造业办公室领导,该倡议鼓励和认可美国公司通过建立和实现能效目标而提高生产制造设施的门槛。其中一项可行的方法是采用变频器,通过优化性能、将能源消耗降低近50%,该技术能够显著促进能效目标的实现。
        迄今为止,已有 123家美国企业成为“更好的建筑控制工程网版权所有,更好的工厂”计划的合作伙伴,并承诺:在下一个10年内,将能源强度降低25%。这是它们节约能源的承诺。总的来讲,这些公司呈现给大家的是:好的能源管理实践,对公司业务有益、对经济有益、对环境有益。
        2005年通过的能源法案给出的“能源强度”的定义为:在工业工程中,每单位物理产出所消耗的一次能源。这些物理产出的单位(也称为产品单位),可以是产品的数量、质量、体积、大小、功能或经济价值。在承诺将能源强度降低25%时,各公司同意建立起能源强度基线,并在它们参与活动计划期间,追踪能源强度的变化。作为活动计划的合作者,它们还制定了一个年度的能源管理计划,作为实现能源降低目标的蓝图。
        此外,每个计划合作者必须在公司内指定一个能源经理,作为美国能源部合作伙伴的联系人,负责向能源部报告年度能源强度、能源利用数据以及成果。
        作为承诺的回报www.cechina.cn,计划合作者有权通过能源部任命的技术客户经理,组织和协调服务。技术客户经理会帮助建立和分析关键能源利用数据和指标,用于开发基线和制定计划。它们还会甄别新出现的、适用于工厂运营的高能效技术。
        此外,美国先进制造业办公室及其合作伙伴会为计划合作者,提供工厂配置相关的一揽子评估和培训。这包括指导如何确定和优化节约能源的机会,有效实施和复制节约能源的工程,以及将评估整合进能源管理政策中去。提供财务选择、先进技术、能源分析软件、能源管理以及其它主题的研讨会。该计划还为合作者提供经验证有效的能源分析软件工具,以及其它由美国能源部、政府和其它合作组织提供的技术资源的使用权。
        当参与公司签署承诺,并向着能源强度目标迈进的时候,“更好的建筑控制工程网版权所有,更好的工厂”计划为其提供了国家层面的认可。这包括由能源部签发的欢迎信、能源部网页上的专题文章,如果实现年度提升率等于或超过2.5%,能源部还会签发一封祝贺信,更有在完成10年目标后,由能源部颁发的证书。
        提升当前效率
        承诺成为计划合作伙伴的公司,均用自己各种各样的行动,来帮助其实现能源强度降低的目标。比如提高隔热水平、维修压缩空气系统的泄漏、安装运动传感器和高能效的照明系统、引进其它有效的技术。变频驱动技术就是这些有效技术中的一个,通过优化性能、将能源消耗降低近50%,可以显著影响能源的能效目标.


通过改变提供给电机的电流频率,变频器能够降低电机的转速,更精确地匹配负载,实现更多的能源节约。图片来源:Danfoss公司

        变频器可以为任何由交流电机驱动的设备,包括风机、水泵、压缩机、起重机等,提供简单、高效的控制。节约的能源与技术与以下事实紧密相关:即工程应用在空闲或部分负荷运行时,需要更少的能源。通过改变电机驱动电流的频率,变频器可以降低电机的转速,更精确的匹配负载,从而扩大了能源的节约,而且通过平滑控制,降低了噪音,减少了维护需求,提高了系统的稳定性。压力控制同样也会减少冲洗和分配系统的损失,节约用水。客户定制的程序,可以由工厂经理来确定:哪些参数是它们特别需要的。
        为了优化变频器的性能,工厂经理可以充分利用生产制造商提供的调试服务和维护程序。专业的启动服务包括:检查驱动器的安装、确保适当的冷却间隙以及连接的完整性。接着根据特定的应用场合,对变频器进行编程,向工厂展示变频驱动技术的优势。同时还应提供面向客户的培训,帮助工厂人员熟悉变频驱动的程序和运行。


升级电机也是工厂经理可以利用的一种降低工厂能源消耗的方式。采用Danfoss公司的VLT OneGearDrive电机,其效率水平最高可达89%,与传统系统相比,可以节约25%的能源消耗。它同时还可降低备品备件的库存。

        预防性的维护,能确保设备在整个寿期内,高效、安全的运行www.cechina.cn,节约能源,提高功能,避免出现造成停机和昂贵的设备故障。可以根据实际应用需求的变化,定期修改变频驱动器的参数。驱动服务的专业人员,提供的变频驱动器服务,使工厂技术人员可以专注于其它核心的商业运行活动。
        电机升级也有助于工厂实现其能源强度降低的目标。集成的电机和齿轮箱可以将高效的永磁体三相同步电机和优化的伞齿轮箱结合在一起。变频器有助于优化工厂的产量,提高能源效率。系统的效率水平可以达到89%,和常规的系统相比,可以节约25%的能源。
        高度集成的电机和齿轮箱可以用于运输和传送带系统,以及机床和设备。尽管驱动器是为食品和饮料工业设计的,但是它在所有的传送带驱动应用中,都有显著的收益。
        与传统的系统相比,集成单元系统能够涵盖多种应用,并且其体积只有一个驱动器大小,而且变化的种类也比较少,从而可以降低库存备件的数量。统一的外形尺寸简化了工程。根据应用的不同,工厂经理可以在两个版本中选择CONTROL ENGINEERING China版权所有,一个用于干、湿生产区域,另外一个用于湿的区域,可提供具有很高清洁度的无菌清洁生产区域。


Danfoss公司的变频器,帮助Holcim公司降低了电费,并在不到两年的时间内就收回了安装成本。

        安装变频器后,工厂经理可以延长设备服务时长。部分负荷运行时,在两次更换油(利用食品级的油)中间,驱动器系统可以运行35,000个小时。这就意味着较长的服务周期,较低的维护费用和运行成本。
        变频器、高效电机升级和其它高效技术,能够帮助工厂成功降低能源消耗和运营成本。并且,通过参与“更好的建筑控制工程网版权所有,更好的工厂”计划,工厂可以塑造未来工业:激发工作创新、促进经济繁荣、为可持续发展的环境做贡献。
        变频器降低能源消耗
        与变频器相关的能源节约的实际例子,包括两个不同的公司:一个是位于美国密苏里州Bloomsdale附近的Ste. Genevieve水泥生产商,另外一个是位于加拿大安大略省Woodstock附近的Gunn's Hill 奶酪工厂。Ste. Genevieve工厂作为北美最大的水泥生产厂,由美国Holcim公司运营,提供的产品是水泥和相关矿物材料混合而成的混凝土。它每年生产超过400万公吨的水泥,每天生产12,000公吨的熟料。熟料是生产水泥过程中使用的关键的矿物混合物。
        为了在冷却炉中产生适当的气流,将该处的熟料温度从最高1450℃降低到100℃,Ste. Genevieve工厂将多个风机串联起来,其功率可达350马力。初始安装时,电机使用直接启动器。启动时,阻尼器将全幅电压加载在电机的端子上,这会导致很高的冲击电流。此外,在全年的绝大多数时间内,运行时阻尼器的开度都要小于100%。


 Holcim公司的工程师正在检查变频器的设定。

        为了提高整体效率,公司安装了变频器,专为工业应用中的风机马达而设计。变频器可大幅降低工厂的电费账单,2年内节省的费用就可以抵消该工程所需要的费用,同时由于在启动时降低了冲击电流,这也降低了由于冲击电流所需缴纳的惩罚性电费。此外,由于超级节能,在该项目上马的第二年,公司获得了美国环境保护署颁发的能源之星的称号。
        Gunn's Hill Artisan奶酪厂在三个区域(流体泵、空调系统和冷却压缩机上)安装使用了变频器,来改善能源效率和控制。三个变频器,使用三个不同的转速,驱动卸载泵将牛奶从卡车上卸载www.cechina.cn,输送至原料罐,最终送至原料桶等待清洗,虽然转速不同,但不会造成电机的损坏。其中,一个变频器用于驱动反向增压空气处理器,为整个工厂提供100%的新鲜空气。空气处理器同时也需要提供补偿空气,将工厂内的空气维持在所需要的正压上。还有一个变频器应用在NEMA12等级的密封装置中,调节室外冷却器的压缩机,降低成本。
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