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机器制造行业节能增效解决方案

ae86  发表于 2014/3/21 0:11:34      3879 查看 38 回复  [上一主题]  [下一主题]

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机器制造行业节能增效解决方案

在制造业转型的大背景下,节能增效已经成为自动化技术发展的方向之一。节能增效这个话题实际上是全人类的话题,首先是社会责任。全球领先的自动化巨头们都已经纷纷将未来发展定位在节能增效,并提出了各自的解决方案。而作为能效管理专家的施耐德电气,同样拿出了自己的解决方案,以保持自己行业领先的地位。

1.降低能耗的多种方法

1.1机械设计与节能增效

机械驱动机构的过大选型现象十分常见(电动马达、气动传动装置),这将导致机械的能耗增大,而有时通过正确的设计可以轻松避免这种现象发生。对于任何一种应用,都应当谨慎评估对待,思考一种机器的高效和可靠性应当达到何种程度,同时需要前瞻性的评估其将来的扩展升级策略。

根据以往的经验,从节能的角度考虑,使用精确匹配应用需求的电动机比单纯使用“过大”功率的电动机更有助于能耗优化。而恰恰是这种精确匹配需求的基本应用方案平均可实现3-4% 的节能目标。不但如此,它还能进一步缩小供电控制系统的规模!

高效的电动机具有的出众能效性不言而喻,一般的投资回收期仅为1-2 年。按照新的IEC 标准分类,高效电动机被分成4 类。而高效电动机的另外一个优势是其设备使用寿命长,这有助于设备的可持续使用,预计可实现10% 的节能目标。

 

 


1.2应用工程“造福”节能之路

在节能增效的慢慢长路中,自动化可谓是一个关键的“契机”,为通过程序控制的应用创造了更多新的可能。例如,新运算法则在经过实践验证后被保存在应用程序库中。

如果将运算法则与程序控制系统相集成,那么预调节控制回路将比传统的PID 调节更为优越,其潜在节能效率将达10% 以上。

最终用户在使用机器时不会一直将机器开到最大工作状态,这需要取决于他们的生产目标。在一些其他应用,他们还会有意频繁关闭机器,以控制能耗。这类技术在输送应用中效率更高,例如输送设备只会在负重时激活运转,而不是一直持续空转。

停止、空闲或等待状态时需要停止驱动器,而且这些功能应当与程序控制相整合,为最终用户带来更大的节能效益。

研究表明,如今的机器的生产效率几乎不可能达到100%,据预测,如果机器在闲置时能够被妥善管理的话,比如只是简单地切断其电源,其能耗也将减少近37%。

 1.3选用合适的自动化架构、控制与配电系统

自动化控制系统同样耗电(并非在执行层面耗电),但通过选择合适的产品采用正确的决策可对系统进行优化。

根据不同的应用场合,选择合适的自动化架构对整体控制系统的能耗产生积极影响。例如,分散式架构的能耗是集中型架构的两倍。当然,由于应用环境的规模大小,以及安防和性能标准差异,选择分散式架构有时也是极其必要的。此外,通过避免使用多个电源,进而消除其产生的相关损耗,对24V 供电装置的有效优化可实现高达25% 的节能。

HMI 人机界面带有背光管理功能,可节省65% 的功耗,例如当机器处于闲置模式时,该功能会关闭显示器(如Magelis XBTGT)。

为了补偿无功功率,并最终将其抵消,最好是选定尽可能靠近电源的位置。这不仅有助于优化机器的能源使用情况,还将帮助最终用户避免受到电力公司的罚款并对电网造成污染。

使用接触器时,一些简单的选择也能大幅降低功耗。现今,使用低功耗接触器或专用接触器(如闭锁继电器),并通过挑选合适的接触器(如TeSys U系列电动机起动方式)可以显著降低高达4 倍的功耗,这归功于简化的接线,能减少能耗。实际上,TeSys U 系列电动机起动方式与传统的电动机起动方式相比耗散减少了75%,这主要是因为TeSys U 系列电动机起动方式减少了触点数量并将控制电路的能耗降低至最低。

1.4设备能耗监控,成效立竿见影

根据以往的经验,我们只需采取简单的主动能效措施,就能在设备运行及其生命周期内通过提前发现异象,实现8% 的额外节能。针对可能对设备能效造成不利影响的状况,操作人员、维修人员和生产管理团队可以迅速采取相应的缓解措施。

  基本的测量可被视为一台设备的“电子签名”,并且可以作为未来设备改良和效率提高的基准。此外,最终用户也能从中受益。

今天,能耗测量已变得愈发轻松简单。比如使用小巧的NSX Micrologic,它不仅能够测量输入电源,还能通过一个单独的功率计,比如PM800,对功率进行监控。

1.5提高设备能效,实现技术创新

诚如所见,通过利用新设计及引进新技术,OEM不但能够创造新价值还能为最终用户当前推行的可持续发展策略有所建树。自动化和控制功能为实现节能减排提供了广阔的可能性,因此我们应当对其进行系统化的考量。主动能效措施可以为最终用户优化生产能耗以及为实现短期和长期能源节省创造机会。

2.施耐德节能增效方案

MachineStruxure首先是一个概念,它概述了施耐德在节能增效方面的独特理念,施耐德始终致力于通过节能减排给最终用户带来切实的效益,从而把“别人要他做”扭转为“主动愿意做”,从可持续增长的角度来讲,用跟少的能源,实际上不单是为了节约自己的金钱,而且对地球对整个社会也是有裨益的。另外,MachineStruxure还是一个解决方案,施耐德借助MachineStruxure来实现机器能效的提高。MachineStruxure解决方案主要包括单一应用环境的软件SoMachine、可升级的软硬件平台、经测试验证和归档的架构及应用功能模块。

SoMachine是一个模块化的软件包,可对PLC、变频器、伺服和人机界面等硬件进行统一编程和调试,从而缩短及其设计及调试时间。







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