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行业动态
探索未来智能化工厂的三种节能方式
2014-07-11

降低生产成本,是企业一直都在努力解决的问题,产能退后不前,只会被大环境优胜劣汰。先进自动化技术是可以帮助企业脱线突围的曙光,越来越多的企业也逐渐转型为智能化工厂。利用机器人等自动化技术提高作业的智能化,确实可以提高产能以及减少人力,但是日夜工作的智能化机器产生的也是巨大的消耗。因此,智能工厂的日后发展,还需要不断的探索最大限度降低能源消耗。

采用机器人先进自动化技术的确可以提升工厂的产能和节减人力的开资,但自动化设备前期投入是巨大的,另外大量采用自动设备意味着工厂需要消耗更多的电能。我们可以想象得到未来的工厂将会走向无人化,而换来的是大量的智能化机器日日夜在不停地工作生产,因此在未来的工厂中的节能降耗是十分重要的一环节。俗话说“开源节流”,工厂除了通过自动化技术去提升生产效率之外,还得考虑如何最大限度降低能源耗。

目前工厂节能的方式有很多,但主要还是体现在电力能源方面的管理节省,例如采用高效电机,变频器和智慧能源管理系统。以下我们看下目前工厂最常用和有效的一些节能方解方法。

软件自动化能效管理

细水方可长流,大量采用机器自动化生产的工厂中需要合理管理机器运转,而这种工作也可以通过自动化软件来实现控制,这就是能效管理系统。能效管理系统通过对主要用能设施、设备进行能耗分项计量,然后用智能化系统进行节约与改善。

能效管理系统对各类用能系统整体的实际运行状态,找出关键耗能点和异常耗能点,提出成熟的、可靠的、实际的“能效控制方案”,进行远程控制和管理,并不断结合实际采集数据,对之前“能效控制方案”进行微调,最终寻找到符合实际状况的方案,从整体上降低工厂能耗。

“十二五”期间,我国工业节能减排的约束性指标要求更高、范围更广、约束性更强,其中单位工业增加值能耗比“十一五”末降低18%、二氧化碳排放量和用水量分别降低18%以上和30%,工业固体废物综合利用率提高72%。工业领域节能减排任务面临的形势依然严峻。

随着市场竞争的日趋激烈和能源成本的逐步上扬,广大机器设备生产商和工业最终用户在自动化应用、能效管理等方面的意识和要求正在逐步提升,对信息化和自动化的紧密结合提出了更高的要求。如何利用行业创新技术和成功应用经验,帮助企业自身提升信息化协同、运营维护管理能力和实现能效优化是广大自动化企业的使命。

变频器与高效电机降低耗损

产品加工制造业中使用的生产机械绝大部分是通过电动机拖动的,自动化设备中电机是主要的耗电对象,目前我国工业能耗约占总能耗的70%,其中电机能耗约占工业能耗的60%~70%,加上非工业电机能耗,电机实际能耗约占总能耗的50%以上。根据国家中小电机质量监督检验中心对国内重点企业198台电机的抽样调查,其中达到2级以上的高效节能电机比例只有8%。这对整个社会资源产生了极大的浪费。

目前,行业已经推出新一代高效电机,高效电机从设计、材料和工艺上采取措施,例如采用合理的定、转子槽数、风扇参数和正弦绕组等措施,降低损耗,效率得以提高。高效电动机与普通电动机相比,损耗平均下降20%左右,而超高效电动机则比普通电动机损耗平均下降30%以上。因为超高效电动机的损耗较高效电机有更进一步下降,因此对于长期连续运行、负荷率较高的场合,节能效果更为明显。

我国已经决定将通过加大财政补贴等方式推广高效电机,加快推进国内高效电机规模化应用,以缩小与国外之差距。我国高效电机也因此将迎来“大补”时代。目前有博世、GE、ABB、西门子、SKF、日立、富士等国际电机巨头已经推出了各自己的节能电机,并开始在中国大力推广。

另外研制高效电机的同时,采用变频调速技术是另一项行之有效的节能措施。高效电机和变频电机试验对测试设备的功能及性能指标提出了较高的要求,为了准确获取电机的效率,应该采用带微处理器的宽频功率分析仪和准确级较高的变频电量变送器/传感器。

变频调速以其优异的调速和起制动性能,高效率、高功率因数和节能效果,广泛的适用范围及其它许多优点而被国内外公认为最有发展前途的调速方式。将交流电通过整流,变成直流电,再将其按照正弦轨迹变成脉冲波,最后用电容器将不同幅值的脉冲波滤波,形成较平滑的积分曲线。变频器的频率改变是通过改变脉冲的宽度得以实现的。

十二五规划提出改造提升制造业,其中发展先进装备、促进制造业由大变强成为指导未来发展的方向。变频技术因其具有的优异性能将在工业调速和精密控制领域得到进一步推广。尤其是制造业应用广泛的低压变频技术,未来发展与自动化改造和装备升级紧密相关。目前我国变频器市场仍未达到饱和状态,仍将会有5年左右的高速增速期。

我国变频器自研发至今,变频技术在许多生产工艺中都取得了显著的节能效果。,产品质量的稳定性逐渐提升,加上服务和价格等方面的优势,国内厂家的竞争力将愈加强大。目前像台达、森兰变频器、汇川变频器、英威腾变频器等一些国产品牌已经发起起来,并已经在国内占有一定的市场份额。

智能控制照明有效节能

照明是工厂的重要组成部份,通常传统的工厂以人力为主,对于光线照明依赖性高。而在未来采用机器化的工厂里照明方面就可以降低明度或者不再需要照明。合理使用照明可能为工厂节省大量的能源。目前很多企业十分重视照明上的节能,采用智能照明控制系统来帮助工厂节省电力。

智能照明系统是最先进的一种照明控制方式,它采用全数字、模块化、分布式的系统结构,通过五类控制线将系统中的各种控制功能模块及部件连接成一个照明控制网络,在照明控制实现手段上更专业、更灵活,可实现对各种照明灯的调光控制或开关控制,是实现舒适照明的有效手段,也是节能的有效措施。

智能照明控制系统,必须顺应时下的节能环保概念,因为照明一直是城市电力消耗的大户,如果再保证照明需求的前提下实现节能环保,是一个必须解决的问题。智能照明控制系统的出现则解决了这一难题,目前做照明控制系统的有施耐德、ABB、松下、中控等企业。

目前,智能技术和电子镇流器等新照明光源和照明技术的结合,将构筑崭新的照明技术平台,其应用领域从智能家居照明扩大到智能化的城市照明、商业照明、工业照明等有着无限广阔的发展前景,并且这种结合还将创造一种崭新的高技术、高科学思想含量的照明文化。

专家表示,针对工业照明、商业照明的专业智能照明控制系统又称无线照明控制系统由灯光控制器单灯控制器与智能网关、节能监控平台组成,嵌入了ZigBee模块的灯光控制器连接灯具,控制灯具的开与关、调光、调色等功能;智能网关由ZigBee模块与GPRS模块配合,做到远近结合的数据传输。节能监控平台负责整套系统的运行与管理。

未来几年,中国LED光源的市场规模将突破1000亿美元。目前,国内的智能照明市场渗透率还不足2%,产品应用主要体现在可调光LED景观灯、可调色温LED路灯及其监控等方面。其他细分市场的发展前景不可估量。

智能化的工厂在未来的发展道路中,高效节能的探索之路是不能停滞的。开源与节流双管齐下,才是持续发展的有效途径。 


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