編者語：作(zuo)為(wei)一(yi)名(ming)工(gong)程(cheng)師(shi)，你(ni)需(xu)要(yao)無(wu)休(xiu)止(zhi)的(de)提(ti)高(gao)效(xiao)率(lv)。盡(jin)管(guan)最(zui)近(jin)一(yi)些(xie)能(neng)源(yuan)的(de)價(jia)格(ge)出(chu)現(xian)跳(tiao)水(shui)

，但(dan)是(shi)關(guan)注(zhu)你(ni)的(de)工(gong)廠(chang)能(neng)源(yuan)使(shi)用(yong)情(qing)況(kuang)絕(jue)對(dui)不(bu)會(hui)有(you)錯(cuo)。因(yin)為(wei)這(zhe)些(xie)價(jia)格(ge)不(bu)可(ke)能(neng)永(yong)遠(yuan)處(chu)在(zai)低(di)位(wei)
，這(zhe)就(jiu)意(yi)味(wei)著(zhe)你(ni)當(dang)前(qian)在(zai)削(xue)減(jian)能(neng)源(yuan)支(zhi)出(chu)做(zuo)的(de)每(mei)一(yi)項(xiang)工(gong)作(zuo)日(ri)後(hou)都(dou)會(hui)為(wei)企(qi)業(ye)創(chuang)造(zao)價(jia)值(zhi)。這一係列文章關注的是離散和流程製造工廠直接並且簡單的能源節約方法
，將給出每個領域裏識別和解決問題的一些基本建議。

　　工廠和設備用電

　　ruguoxiangyaogongchengshiduiyuguanligongchangnenghaochanshengxingqu
，diyibujiushiyaorangtamenlejiezijimeitianxiaohaoleduoshaonengyuan
，yijishiruhexiaohaode，beijialaidechanpinjingliCorey Morton如是說：“這在單一工廠裏很容易實現，隻需要使用便攜測量設備或者安裝能源測量設備就可以。”

   Morton認為解決能源使用問題最簡單的方法，就是讓工程師觀察自己所在工廠的運營方式
，以製定類似“削減負荷”這樣的能源管理原則。“julilaishuo，kaolvyigeliangbanshengchandegongchang，kenengqizhonghenduodecaozuodoushiyikaoqidongde
，donglilaiziyitaizhongxinkongqiyasuoji。youyuzhiyoulianggebanci，jiubuxuzaidisangebancizhongkaidongyasuojile。tongyangdesiluyekeyikuozhandaoHVAC係統

、工廠照明和供水係統。”

　　另外一種解決能耗問題的方法
，是發現“工作需要”。如果一家工廠在其生產過程同樣需要大量的水
，那麼用水量將取決於在同一時間工作設備的數量。“如果驅動水泵的電機可以跨生產線運行(比如它們按照生產線電壓接觸器開關的控製)，同樣的電力消耗與實際需要無關”
，Morton解釋道。這一問題可以通過測量需求(流量)或者用按需驅動對泵進行調速來解決。

　　滿足工作需要的另外一個好處是“功率因數”的提高
，驅動／電機係統的功率因數通常要比獨立電機更高。一般來說，功率因數是工廠利用電力效果如何的衡量標準。“功率因數較低，就意味著工廠和生產設施的配電係統必須進行調整，以保證與進行生產所需的電力水平(實際用電)匹配”，Morton說道：“因此，功率因數低的工廠可能就存在過度用電。”

　　上麵提到的泵的使用也可以作為“峰值需要”deyigelizi。meiciyikaodianjiqidongbengdeshihou，douhuichuxianyigeshunshidefengzhidianliu，zhehuidaozhigongchangyongdianzaiyishunjianturanzengjia。xuduogongchangzaijiaodianfeideshihoudoushianzhaoqichangguixuyaodegonglv，errensidefengzhixuyaodouzuyiranggongchangdedianfeifeilvshangshengyigetaijie。“限製峰值電流的一個簡單方法，就是使用軟啟動器或者驅動，它會將電機逐漸調整到運轉速度，因此降低了啟動電流”，Moron說道。

　　每一處已經使用驅動器的地方都為能源管理提供了機會。舉例來說
，在一個使用電機驅動展開材料、加工材料、然後在卷起材料的應用中，“展開環節通常使用的是一種反饋模式，也就是說電能從電機傳遞回驅動”，Moton說道：“接(jie)下(xia)來(lai)驅(qu)動(dong)肯(ken)定(ding)對(dui)於(yu)這(zhe)些(xie)能(neng)量(liang)有(you)所(suo)行(xing)動(dong)。很(hen)多(duo)情(qing)況(kuang)下(xia)
，它(ta)隻(zhi)通(tong)過(guo)電(dian)阻(zu)釋(shi)放(fang)這(zhe)些(xie)能(neng)量(liang)一(yi)製(zhi)動(dong)電(dian)阻(zu)就(jiu)是(shi)這(zhe)樣(yang)一(yi)個(ge)例(li)子(zi)。因(yin)此(ci)
，這(zhe)些(xie)反(fan)饋(kui)回(hui)來(lai)的(de)能(neng)量(liang)被(bei)浪(lang)費(fei)了(le)。利(li)用(yong)這(zhe)些(xie)能(neng)量(liang)的(de)一(yi)種(zhong)方(fang)法(fa)
，是(shi)共(gong)享(xiang)每(mei)一(yi)台(tai)驅(qu)動(dong)的(de)直(zhi)流(liu)總(zong)線(xian)。這(zhe)就(jiu)使(shi)得(de)驅(qu)動(dong)消(xiao)耗(hao)的(de)能(neng)量(liang)來(lai)自(zi)展(zhan)開(kai)驅(qu)動(dong)的(de)反(fan)饋(kui)電(dian)能(neng)。”

　　Moton提到盡管共享每台驅動的直流總線可以減少能量浪費，但是卻不能徹底消除浪費。“製動電阻仍然會消耗過多的能量”，他補充道。

　　電機與驅動

　　考慮到電機係統是最主要的三種工業能耗來源之一(見圖“美國工業能耗”  )
，自動化工程師更多關注這個領域就顯得很有意義。

　　“令人吃驚的是，隻有30％的製造企業在它們的三相電機中使用變頻驅動(VFD)”
，安川電機新產品總監Ron Koehler說道。然而，將VFD應用於三相電機隻是工程師可以直接影響公司生產線的一項工作。

　　Koehler建議工程師思考下列四個與驅動相關的問題，這樣可以通過驅動同時節約能源和成本。“這些建議的最大優勢在於它們不需要任何費用”
，Kolhler說：“所以肯定是有投資回報的。”

　　●停(ting)止(zhi)加(jia)大(da)驅(qu)動(dong)和(he)電(dian)機(ji)的(de)規(gui)格(ge)。檢(jian)查(zha)每(mei)個(ge)特(te)別(bie)項(xiang)目(mu)的(de)負(fu)載(zai)需(xu)求(qiu)
，最(zui)大(da)發(fa)揮(hui)驅(qu)動(dong)的(de)潛(qian)能(neng)。如(ru)果(guo)你(ni)降(jiang)低(di)了(le)驅(qu)動(dong)的(de)速(su)度(du)和(he)扭(niu)矩(ju)，很(hen)明(ming)顯(xian)工(gong)作(zuo)的(de)時(shi)候(hou)就(jiu)會(hui)節(jie)約(yue)大(da)量(liang)能(neng)源(yuan)。工(gong)程(cheng)師(shi)應(ying)該(gai)觀(guan)察(cha)正(zheng)在(zai)執(zhi)行(xing)的(de)項(xiang)目(mu)情(qing)況(kuang)
，確(que)定(ding)完(wan)成(cheng)工(gong)作(zuo)所(suo)需(xu)的(de)驅(qu)動(dong)規(gui)格(ge)。

　　●無wu翼yi驅qu動dong，這zhe一yi類lei型xing特te殊shu設she計ji的de驅qu動dong很hen有you特te點dian
，可ke以yi降jiang低di對dui於yu附fu加jia冷leng卻que方fang法fa的de依yi賴lai。其qi類lei似si散san熱re片pian的de特te征zheng可ke以yi使shi熱re量liang從cong驅qu動dong後hou部bu散san發fa，所suo以yi就jiu減jian少shao了le機ji箱xiang所suo需xu的de尺chi寸cun
，降jiang低di了le驅qu動dong製zhi冷leng的de能neng量liang需xu求qiu。

　　●通過散熱風扇開／關控製實現按序操作。自動開／關guan風feng扇shan控kong製zhi的de使shi用yong，可ke以yi減jian少shao不bu必bi要yao的de電dian能neng，關guan機ji的de時shi候hou可ke以yi節jie約yue能neng源yuan和he成cheng本ben。這zhe聽ting起qi來lai是shi一yi個ge很hen簡jian單dan的de方fang法fa，但dan是shi很hen多duo情qing況kuang下xia它ta並bing沒mei有you受shou到dao足zu夠gou重zhong視shi
，能neng源yuan也ye就jiu白bai白bai損sun失shi掉diao了le。工gong程cheng師shi應ying該gai確que保bao驅qu動dong器qi擁yong有you這zhe樣yang的de選xuan項xiang，而er且qie正zheng在zai被bei使shi用yong。

　　●永磁控製，帶有永磁(PM)控製的電機可以通過管理磁場發揮優勢。這些電機可以實現比NEMA標準更高規格能源節約。koehler說：“有時候，它的效率甚至要比高效能電機還要高出幾個百分點。”

  變頻驅動如何節約能源成本

    多家供應商都在追捧變頻驅動（VFD）的潛力，那麼它到底是如何節約能源成本
？SEW EURODRIVE美國產品經理Rich Mintz說：“它是通過消除電動機啟動時候的湧流。客戶是按照生產設施的峰值
，將峰值需求盡可能降低
，VFD可以帶來顯著的節約
，尤其是在高周應用的情況下。”

　　Mintz介紹了異步電動機自本原理，它是將電壓直接作用刁機線圈
，在線圈上形成了旋轉磁場。與此同時，這也同轉子中的磁場發生感應。                   

   “這兩個場並不是同步的” Mintz說：“轉zhuan子zi運yun動dong以yi捕bu捉zhuo定ding子zi中zhong的de旋xuan轉zhuan磁ci場chang。定ding子zi中zhong磁ci場chang旋xuan轉zhuan速su度du與yu轉zhuan子zi旋xuan轉zhuan速su度du的de差cha別bie叫jiao做zuo轉zhuan差cha，可ke以yi讓rang轉zhuan差cha最zui小xiao化hua的de是shi扭niu矩ju。轉zhuan差cha越yue大da，電dian機ji就jiu要yao消xiao耗hao越yue多duo的de電dian謂wei減jian少shao轉zhuan差cha。”         

   跨線啟動異步電機會使得電機的湧流非常高(最多可以達到平時或者滿載電流的10倍)
，來調整電機。在電機跨線啟動時，轉差是100％
，這是因為電機正在盡量“跟上線圈中突然產生的旋轉電磁場”， Mintz說道。

   “為了跟得上磁場，電機將釋放盡可能大的電流。當電機達到正常速度，轉差最小，電流也下降到工作或者正常電流，以保持速度”，Mintz解釋道。 

   通過使用VFD，電壓和頻率都用來在可選可調的斜線上進行調整。“因此
，電機速度從來不會遠離電磁場的轉速
，這就以為著轉差總是在最小的狀態，也就不會出現大電流造成差別”， Mintz說。

   很多大公司或者發電廠發現開發大型VFD產品是很有必要的。對於這些企業來說，大型中壓VFD可能是實現能源節約、改進電機係統性能的一個更好的選擇。

   “過去的二十年裏。大型工業和發電企業已經開始應用這項技術，結果是很好的”，西門子能源與自動化計劃核夏動業務總監Mark Harshman說道。Harshman談到了通過機電技術使用中壓頻驅動實現的節能。

   “總的來說，機電方麵的優勢帶巨大的市場價值和節約”
，他說“比如，電站的熱功率提高了1.0%~1.5%。shuibengzhongdejiansukongzhihefengshanhuanchongkongzhixianzaidouyijingzaiyingyongle，yijingrangkehuhegongdianwangluodoudedaoleshouyi。bingqie，daxingzhongyabianpinqudongjubeiduohuanshebeiyijimianxiangsuoyouliuchengdekongzhichengxu，liyonglvhengao。”大型變頻驅動被很多工程師認為容易安裝部署在生產流程之中。 Harshman說：“它們可以安裝工廠的一個角落，很容易在現有電機上進行翻新。”         　

　　通過直流總線實現能源重用

　　據安川電機新產品總監Ron Koehle所說，有一些應用至少在一套協同係統上安裝了兩台變頻驅動器，這樣借助通用直流總線實現多重轉換。使用通用直流總線連接VFD，可以在一條直流總線上共享電力負載，因為多個轉換器可以同時驅動電機以及發電。

　　Koehler說：“下xia麵mian談tan一yi談tan它ta是shi如ru何he工gong作zuo的de。在zai減jian速su過guo程cheng產chan生sheng的de反fan饋kui能neng量liang沒mei有you浪lang費fei，而er是shi重zhong新xin利li用yong，回hui收shou重zhong新xin供gong給gei生sheng產chan線xian
，從cong而er實shi現xian係xi統tong能neng效xiao最zui高gao。工gong程cheng師shi可ke以yi對dui他ta們men的de係xi統tong重zhong新xin；進行配置，以確保能量正在有效使用。整流器所需或者使用的電力越少，係統的效率就越高。”

　　由於絕大部分變頻驅動器上的直流總線終端是標準的
，所以材料成本也很少。但是，Koehler說：“工程師參與其中非常必要。”

　　tongyongzongxianlianjiekeyichuanshunengliang，xingchengyigefankuifuzai
，weizhushurudianlujinxingbuchong。fankuidianliukeyiyongziqudongfuzai，yinerjianshaolezhushurudianliusuoxudedianli。fouze，fankuinengliangjiubaibaisunshi，huozhejiuzaidongtaizhidongdianzuzhizhongbianchengreliangxiaohaole。