驱动设备制造商在欧洲电气驱动技术设备制造商协会(CEMEP)的框架内自愿承担提起高能效的义务,这种义务通过增加使用能效等级为一级的电机(eff1-电机)得以实现。不过,即使确立了目标,eff1-电机所能达到的能效比例仍然停留在一位数百分比的范围之内。这是有原因的。因为要实现节能的目标必须要进行综合性的考虑,孤立地单独考虑制动设备或者驱动设备是远远不够的。Bonfiglioli公司生产的所有电机都是能效等级为二级的电机,由于其波动式或称为非持续性操作的使用条件,这些电机要经过一段时间后才能达到最佳状态,而且可以达到CEMEP规定的大约90%的目标。像Bonfiglioli公司这样的电驱动设备的成套或系统供应商都实行三种战略,以便在能效方面也能给机器制造厂商提供支持,以此帮助他们销售其产品。第一个战略是关系到分散的驱动设备,也就是单个设备的能效问题。在这方面要注意的是,能效并不仅仅限于电机的问题。
Bonfiglioli公司的Active系列变频器:应用中的高能效产品
经过检验的驱动设备
至今为止,在公开的讨论中似乎很少涉及变频器、减速机和驱动系统其他设备的能效问题。不过,Bonfiglioli公司的Active系列变频器表明,相对较小结构尺寸的已经设备能够将能耗降低到最小程度。和竞争厂家的产品相比,Active系列变频器的结构尺寸体积可以减小40%。
对于变频器的外围设备来说,在节能方面起重要作用的因素是:这些产品是否允许电网反馈,即电网反馈是否会给电网增加负担或使其削弱。在这方面的能力是一个决定性的因素,因为最近的电网停电的事例表明,在任何情况下都不能对电网供电的问题掉以轻心。Bonfiglioli公司多年来一直提供自己的电网反馈设备。
驱动设备互相协调匹配对于系统的节能也是具有决定性意义的。自左至右:行星齿轮电机、螺旋正齿轮传动电机、Active变频器、正齿轮传动制动电机
设备要相互协调匹配
第二个战略是通过各个设备之间的互相协调匹配而达到驱动系统的优化配置。在选择设备时要注重系统的协调和和谐,不要因为一个部分而破坏系统的总体目标。
将一台波动式操作的eff1-电动机和一个太大的变频器及一个市场上通用的涡轮蜗杆减速机组合在一起,至少从节能角度来说肯定不是最佳的选择。应该根据具体的使用情况来确定适用的单个设备构成产品的有效组合。当然,最理想的是:在讨论中不仅仅局限于讨论设备的单纯的节能作用,而要讨论经济平衡的问题和设备要工作多长时间的问题,从而论证生产中能源投入的增加是合理的。在这方面,大多情况下设备的价格是一个重要的指标。
在风机制造中的节能
除了要考虑能耗和产品的价格之外,在成本优化方面最终还要考虑包括购置、操作、维护保养、停产风险和排放费用在内的生命周期总成本(Total Cost of Ownership)。这样,一个带有免维修的涡轮蜗杆齿轮电动机的小型驱动装置完全可能具有竞争力,可以做到持久性地节约能源。或者也可能是一台在风力发电装置中使用的功率强大的行星齿轮传动电动机,其转子可以稳固地在风中工作,转子叶片的形状符合空气动力学原理。
从一台新设计的风机的驱动装置的例子可以非常清楚地看出设备在一个系统中最佳的使用情况。根据新的TA空气标准的规定,要求废气装置的经营者要按照这个标准改造他们的装置。
Bonfiglioli公司专为一台风机制造的双变频器:由于整合的串联电路而达到能源的优化
在下巴伐利亚的Egglham的Hofbauer风机制造公司,通过使用Bonfiglioli公司的变频器达到了这一要求。现在,不再通过活门或分向转接器对部分负荷的废气装置的操作进行调节,而是对风机电机的速度进行非常精确的调整。
利用变频器改造废气装置
找到了一种符合要求的功率和能源利用相结合的好方法,就不需要再增加控制系统的费用了。作为解决方案,将30kW的风机电机的功率分配到两个15和18.5kW的变频器上。在Bonfiglioli公司的Active系列的两台变频器上可以直接进行串联调节。通过串接在固件操作系统上的SPS(存储器可编程控制)功能可以在1.5~33.5kW的功率范围内实现符合要求的优化节能调节。而不再需要加装由于编程和连接而费时费力的昂贵的控制系统。和电网峰值操作相比,已经得到验证可以节省8kW电能,或者说节能约23%。总的来说,通过采用串联回路实现节能而使装置在平均操作负荷情况下的投资回收摊提时间降低到只有2.5年。对于经常进行部分负荷操作的装置来说,节能可以达到50%,因此投资成本回收时间还可以缩短。
跨专业的应用设计
第三个战略和前两个战略有着连带关系:跨专业的应用设计。这样,机器制造商不仅在驱动设备本身的选择上,而且在整个机器或装置选择能耗优化的驱动系统方面都会得到支持。
Bonfiglioli公司的驱动设备在能耗优化的废气装置中的应用
因此,Bonfiglioli公司非常注重培养从事应用设计的人员拥有广泛的知识和经验,因为他们要以集中或分散的系统解决方案的理念为用户进行工作。尽管Bonfiglioli公司能够提供品种型号繁多的驱动产品,但是有时候仍然需要设计一些特殊结构的产品。
根据具体应用情况,涡轮蜗杆传动电机也可以达到整个寿命期间的成本优化
在跨专业的系统解决方案上,单纯从能源方面考虑也越来越不再起决定性作用了。虽然这样断言是不一定是完全正确的。现在单台设备的采购价格的起的决定性作用越来越小,而是要考虑“生命周期的总成本”。在选择驱动装置时只从能源角度考虑是不够的。虽然能源费用的投入肯定不会变小,但是它要单独起决定性作用只能在持续性操作的情况下才有可能。
Bonfiglioli公司的生产的能效等级为2级的电机,对于波动式操作可以达到运行时的最佳状态。图示为Bonfiglioli公司的BN系列制动电机
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