能源效率:驱动技术怎样帮助降低能源成本

根据研究,电力驱动的消耗高达工业总能耗的70%。这不仅是相当大的成本因素,也意味着很大的优化和节能潜力。诺德(NORD)传动集团支持客户挖掘利用这一潜力。

例如,诺德(NORD)传动集团为内部物流行业和行李处理系统的各种项目提供了多达1万套驱动系统。在5.5千瓦以下的低功率范围,减速电机本身无需很高的能耗,购置成本也是适中的。但考虑到驱动器的数量和运行时间以及所产生的生命周期成本,那么在能源和运营管理方面就存在很高的节省潜力。在内部物流设备中,此类驱动器通常按照一到三班制运行。如果平均装机功率约为0.75千瓦,一个驱动系统已经等于大约一个单户家庭的电能需求。因此,一个完整的内部物流或行李输送系统的电力消耗就可很快达到一整个企业的用电规模。如果人们想要减少二氧化碳的排放量,那么就应:<sub></sub>正确面对和行动。从气候政策和运营管理角度来看,利用这些节省潜力是很有意义的。

了解成本驱动因素并采取行动

可见成本,即驱动系统的投资成本,只占生命周期成本的15%,而85%的成本来自于后期运营:能源成本,管理成本,服务和维护成本,培训和资料汇编成本、人力成本、备件库存成本、故障和停机损失成本。在气候变化时期,整个项目的可持续性是对外形象的一个重要因素。随着原材料和能源价格上涨,保持可持续发展的方式行事始终可对生命周期成本产生积极影响。内部物流设备运营商可以采取哪些措施?如果是新系统设计,设备运营商应该在投标规定中相应地考虑可持续性和生命周期成本等因素。如果是现有系统,建议进行能源审计,以确定目标优化的出发点。只有深入调研具体项目及其要求,并仔细考量所有经济因素,才能使驱动设计为运营商带来较佳的效果。因此,诺德(NORD)传动集团的应用工程师早在规划阶段就为客户提供全面分析和咨询服务。

负荷
[%]
IE3 异步电机
[W]
IE5+ 同步电动机
[W]
DuoDrive (SK
EVO 80)

[W]
100
(满负荷)
536 458 442
75 527 446 428
50 507 410 391
0
(空转)
462 336 318

效率与成本平衡

诺德(NORD)新一代 IE5+ 电机设计的应用重点在于内部物流行业。结构紧凑的同步电机在较大扭矩范围内可始终提供高效率,即使在部分负载区和部分速度范围也能获得佳的能耗性能。将传统 IE3 异步电机(0.75 kW,电机效率83%,伞齿轮式减速电机)与相应的 IE5+ 同步电机(0.75 kW,电机效率93%,伞齿轮式减速电机)相比较,每天工作16小时(每年4000小时)的二氧化碳排放系数为 366 g/kWh,节能约11%。<sub></sub>这约等于每年 400 kWh 及 0.15 吨二氧化碳排放。<sub></sub>

由于材料高效利用和安装空间紧凑,如果是相同功率范围,IE5+同步电机的重量与IE3异步电机相比优化超过50%。诺德(NORD)传动集团可供应 IE5+ 同步电机,功率范围从0.35到4.0千瓦不等,电机效率高达95%,有 TENV 和 TEFC 两种款式。

功率
[kW]
IE5+ IE3 安装空间
IE5 < IE3
重量
IE5 < IE3
0,5 71 F1/8 80 SP/4 -31,7 % -27,8 %
1,0 71 F2/8 90 SP/4 -54,1 % -50,3 %
1,5 71 F3/8 90 LP/4 -54,1 % -52,4 %
2,2 71 F4/8 100 LP/4 -58,8 % -61,2 %
3,0 90 F3/8 100 AP/4 -32,1 % -49,6 %
3,7 90 F4/8 112 MP/4 -53,1 % -56,1 %

附加的可持续发展影响

体积越小和重量越轻,运输成本就越低,从而实现保护环境目的。上面提到的0.75千瓦 IE3 电机重量约为10公斤,类似的 IE5+ 电机却只有约6公斤。如果用卡车将 IE5+ 电机从汉堡运到斯图加特,而不是 IE3 电机,那么每台电机所需的二氧化碳排放量将减少约120克。<sub></sub>鉴于高达1万个驱动器的生产规模,以及考虑诺德(NORD)传动集团在全球范围提供驱动系统的事实,很明显高效产品组合中的电机不仅可通过减少能源消耗对可持续发展做出直接贡献,而且体积和重量较小也能做出间接贡献。

下一步骤:合二为一

接口越少,系统效率越高。基于 DuoDrive,诺德(NORD)传动集团现在开发了一种革命性卫生型可冲洗式减速电机,里面装有一台 IE5+ 同步电机与一台单极同轴斜齿轮减速机。作为一个系统,结构紧凑的 DuoDrive 方案实现了比上述驱动系统(采用 IE5+ 同步电机和伞齿轮减速机)更高的能效等级。DuoDrive 的系统效率高达92%,是市面上该功率等级内效率较高的产品之一,在部分负荷运行时也能实现极高的系统效率。

转速
转速

(工作点)
负荷
(工作点)
IE2 GM 异步 IE3 GM 异步 DuoDrive IE2 搭配 DuoDrive
(节能)
75 % 25 % 64,4 % 68,6 % 87,5 % -23,1 %
50 % 25 % 64,2 % 68,2 % 88,2 % -24,0 %
50 % 50 % 73,6 % 76,4 % 91,5 % -17,9 %

现场分布系统是怎样制造出来的:德国奥里希厂区一览

产品种类少、零件数量多的工业化大生产时代早已过去。定制式生产的需求在当今日益增加。越来越多的客户要求特殊的配置,希望完全按照其个性化需求实行定制。这一大趋势在未来将会有增无减。与此同时,还要求生产批量越来越小。原有的工厂配置无法满足这种批量减少而差异性不断增加的生产需求。为了对客户需求和市场变化作出快速灵活的反应,需要智能化、灵活应变和高效率的制造工艺。智能化生产的工业4.0可出色配合这些需求。

能效等级:最新法规和即将到来的变化

在此文件中,诺德(NORD)传动集团将对有关驱动技术的能效法规进行说明。正如预期的那样,这个问题非常复杂,因为总需考虑许多细节和特殊情况,所以诺德(NORD)只能在这里阐释某些一般性问题。目前世界各国适用的能源效率法规可以在诺德(NORD)专门的效率法规网站上找到最新的信息。

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