變頻驅動方案再精進 ABB助企業輕鬆推升節能效益
- 陳毅斌／台北
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2015年終，「聯合國全球氣候高峰會」第21屆締約方大會於巴黎舉行，歷經13天談判協商，產出最新全球氣候協議，明文訂定全球暖化不超過工業革命前的平均溫度攝氏2度的目標，使節能減碳意識持續攀高；為此全球電力和自動化技術領導廠商ABB，順應時勢推出諸多節能方案。
為遏止全球暖化現象持續惡化，各國政府莫不戮力推動節能減碳政策，台灣亦從善如流，訂定智慧節電相關計畫，力拚達成2030年減碳50%目標，因而促使增效節能蔚為大勢所趨。有鑑於此，ABB於日前在台中舉辦「綠色製造暨節能研討會」，邀集台電、工研院、北科大等產學研專家齊聚一堂，藉由實際案例分享、產業發展與應用趨勢剖析，協助與會的企業代表掌握節能之道。
另一方面，ABB傳動與控制業務部協理楊泰榮表示，ABB長期積極投入增效節能相關產品研發、市場拓展與維護服務。為響應政府的節能政策，近期將在台灣正式引進多款新一代產品，包括通用型變頻器ACS580、工業級高效變頻器ACS880，及永磁同步馬達高效節能冷卻水塔驅動控制系統，相關新品的介紹，也成為本次會議的另一焦點。
調變馬達轉速 為工業節能首要課題
台電協和發電廠電氣組經理葉恩明指出，為配合台電系統調度，以致4部500MW發電機組負載經常變動，送風機因馬達定速運轉，出現可觀節流損失；為此決定針對協四機機組鍋爐送風進氣量，由原本風門控制改善為可變頻馬達(VFD)之轉速控制。
葉恩明指出，協四機送風機馬達改善為VFD驅動後，運轉至2015年10月止，共計節省1.38億度電，減碳約10.7公噸二氧化碳，可謂成效斐然；另外，原液壓控制的聯軸器運轉設備，經一併改善為固定式聯軸器及變頻轉速驅動器設備後，也產生近20%節能效能，且因馬達「軟起動」，無起動次數限制，有助延長壽命，進而提高發電機組運轉可靠性。
來自工研院機械與系統研究所的鄭詠仁博士，強調最有效節能方式，便是提高末端設備效率，談到綠色製造亦是如此，因此一向耗用工廠65%~70%電力的馬達，無疑是亟需提升能效的關鍵元件。
鄭詠仁歸納，綠色製造的實踐方式包括推動綠色設計、降低整體製造過程的能耗、慎選無害無鉛的有效材料、改善製程、包裝減量，及實現材質回收再利用。他並建議用戶導入多機協同運作機制，以多台空壓機為例，可透過「單機變頻＋多機連鎖」模式，兼收調節需量、降低配置成本雙效，創造節能效果。
臺北科技大學電機系副教授黃明熙，分享ABB同步磁阻馬達及其驅動器之性能測試結果。他指出，「馬達驅動器＋馬達」可滿足IE4效率要求，而ABB於2010年開發完成的同步磁阻馬達(SynRM)即是實現IE4的有效對策。其主要特點包括定子可與感應馬達共用，且轉子結構簡單；轉子無磁石，無需擔心稀土磁石之價格波動與退磁問題；轉子無繞線，故不存在銅損，有助延長軸承壽命及縮小體積。
黃明熙採用同以ACS880驅動的SynRM、及相近規格的他牌感應馬達，執行性能測試，證實SynRM除流體負載外，用於其餘型式負載皆有不錯的效率提升；而ACS880採取直接轉矩控制(DTC)，無需使用馬達速度回授裝置，亦具備不錯的速度控制與動態響應能力。
全新節能方案登場 成本效益持續躍進
為協助企業加速實現綠色製造與節能減碳，ABB特別介紹其創新節能技術。ABB區域業務經理Simo Niskanen表示，該公司每年投注創新研發的經費皆高於15億美元，旨在創造可衡量的性能改善效果；ABB可望對綠色製造產生助力，除了橫跨發電到用電所有階段之能效提升技術外，亦可藉由易操作、易維護、富含安全機制，且適應各種自動化應用場域的整合控制器，強化末端設備的節能效率。
ABB傳動與控制業務副理陳志強介紹新款通用型變頻器ACS580，強調此產品適用範圍極廣，含括水泵、循環泵、工業冷卻、各式風機、離心式壓縮機…等等，為ACS550的升級版，但新品不僅提供更具親和性的人機介面，且內建更豐富的配件，如R5框號以上機型都標準配備AC電抗器、EMC濾波器、共模濾波器，讓用戶在選購時不需多所顧慮，以利及早試車與使用。
另值得一提，比較前後代變頻器，新品ACS580的保護級更高(從ACS550最高支援的IP54提升至IP55)，但體積卻反向縮減，按機種不同可節省23%~49%空間，有助用戶降低樓地使用面積，並提升安裝效率。
ABB傳動與控制工程部資深經理李建勳，則以萬用型工業變頻器ACS880為主軸，介紹其盤體設計方案(含括Multi-Drive、Single High Power Drive)，強調ABB為此提供完整機型選擇與模組圖面、對應物料清單、安裝手冊、品質管理、技術支援，使用戶得因本地組裝而享有成本優勢，也因減少海運時程、減少設計所需時間，故而加快交期，並享有等同原廠盤品質的散熱設計、EMC防制設計。
活動最後，ABB電動機與發電機業務經理陳彥成，介紹ABB三大全新節能利器的最後一項「永磁同步馬達高效節能冷卻水塔驅動控制系統」，強調傳統式冷卻水塔不管在於齒輪箱、傳動軸、聯軸器、馬達、使用效率、噪音、環境汙染、保養維修…等諸多面向都面臨棘手難題，惟一旦採用ABB冷卻水塔直驅式永磁馬達技術，便將一舉消除齒輪箱、傳動軸、聯軸器等機械傳動元件，提升整體系統效能3%~10%，進而大幅改善系統可靠度、降低系統振動與噪音值，可謂一舉數得。此方案連同上述ACS580、ACS880兩款變頻器，皆引發與會者熱烈詢問與討論，凸顯台灣企業對於追求綠色製造暨節能減碳的積極度，確實顯著攀升。
