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歐日系空壓機大廠 力拚節能效益最大化

2020-01-15 08:47智動化

[作者 陳念舜]

【2020 年第 55 期 1 月號】工業嵌入式系統-智慧時代的新思維與新挑戰
【2020 年第 55 期 1 月號】工業嵌入式系統-智慧時代的新思維與新挑戰
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在2019年底召開的第25屆世界氣候變遷大會(COP25)期間,台灣因為非巴黎氣候協定締約國,只能比照往年一樣在場外賣力宣傳。但同時由環保團體德國看守(German watch)在議場邊發布的「2020年氣候變遷績效指標(Climate Change Performance Index,CCPI 2020)」報告中,除了前三名從缺,以瑞典排名第四最佳;且格外諷刺的是,台灣不僅在過去幾年來排名每況愈下,於去年61個評比國家中名列59,倒數第三名更是歷屆最差,只贏過沙烏地阿拉伯和美國,甚至落後中國大陸、印度。

在2019年底召開的第25屆世界氣候變遷大會(COP25)期間,台灣因為非巴黎氣候協定締約國,只能比照往年一樣在場外賣力宣傳。但同時由環保團體德國看守(German watch)在議場邊發布的「2020年氣候變遷績效指標(Climate Change Performance Index,CCPI 2020)」報告中,除了前三名從缺,以瑞典排名第四最佳;且格外諷刺的是,台灣不僅在過去幾年來排名每況愈下,於去年61個評比國家中名列59,倒數第三名更是歷屆最差,只贏過沙烏地阿拉伯和美國,甚至落後中國大陸、印度。

圖1 : 瑞典環保少女桑伯格(Greta Thunberg)在2019年COP2...
圖1 : 瑞典環保少女桑伯格(Greta Thunberg)在2019年COP25世界氣候變遷大會上,呼籲各國政府與產業應負起節能減碳責任,來避免災難性的全球暖化。(source: reneweconomy.com.au)
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雖然事後因為該報告中的前三項評比資料:溫室氣體排放、再生能源發展、能源使用,均引用2017年統計數據而受爭議。但依照曾參與CCPI評比的環境品質文教基金會董事長謝英士表示,這幾年來因為台灣為了強推「2025非核家園」政策,而無視於太陽能、風力、水力等電力來源的不穩定特性,必須仰賴近80%大量燒煤及天然氣等石化燃料為主的火力發電維持備轉基載;並且因此占用濕地、林地空間,反而破壞生態等,皆導致台灣人均排碳量居高不下。

對於台灣產業而言,除了應持續利用可再生能源,以減少碳排放之外,還須不斷尋求創新解決方案和技術,以加強管理、節省使用能源,才是減少碳足跡最重要的方法。如根據統計現今典型工業設施中約可減少耗能15~20%,而壓縮空氣系統又占全球工業耗能約10%,包含在生產過程中,唯恐受到馬達或其他產生動力的設備效能不佳,所以必須從生產、管路配置與消耗等能源鏈各環節都盡可能提高效率。

圖2 : 「2020年氣候變遷績效指標(CCPI 2020)」報告發布,除了以瑞...
圖2 : 「2020年氣候變遷績效指標(CCPI 2020)」報告發布,除了以瑞典排名第四最佳,台灣排名倒數第三位更是歷屆最差。(source:news.cgtn.com
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空壓機地位舉足輕重 串聯整廠網路節能減碳

估計目前由工廠造成的總能源消耗中,壓縮空氣裝置約占5%~40%,而在空壓機5~10年生命週期成本中,就有70%與能耗相關;另有約20%壓縮空氣會自供應空氣配管中洩漏,距離越遠就越容易浪費能量;即使停機狀態下,也會消耗額定功率20%,造成空氣需求波動。

因此,使用者必須同時納入壓縮空氣網路的供應端(supply)、配置端(distribution)、需求端(demand;user)三大環節,預防配置端洩漏,避免造成壓縮空氣系統最大浪費來源;以及進入生產過程後,容易因為製程設備或生產線轉換而形成的洩漏點,更難以評估和修復,成本同樣高昂;進而將廢棄物管理觀念用於壓縮空氣裝置,透過適當維護服務及時預防或回收,即可降低約5%以上耗能,促使能效最大化。

瑞典空壓機大廠Atlas Copco公司逾百年來持續提供創新空壓機、真空解決方案、空氣處理系統和動力技術,並專注於開發具備可持續生產力、能源效率、安全性和人體工程學相關的產品和服務;進而達成最佳化配置,同時提供需求端使用者許多現場解決方案,建議最佳產氣量,避免不必要的浪費。

於供應端則為了協助顧客預防浪費,使能效最大化,而建議採用較佳產品提高壓縮空氣網路每度發電效率。例如推出VSD+系列變頻空壓機貼近客戶實際用氣量需求,通常可降低能耗約50%左右。並陸續推出與空壓技術相關產品,包含無油/微油/高壓/離心空氣壓縮機、渦輪增壓設備和乾燥空氣後處理系統等,囊括5~15,000HP範圍,並以10HP~3,000HP為主流,應用廣及電子、汽車、塑化、鋼鐵、食品、化工等產業。

除了近年來已售予台灣TFT-LCD產業1,000HP以上空壓機;並符合半導體產業對於輸出高品質空氣、高可靠度與安靜無聲要求的無油式空壓機,成功切入供應鏈。同時可搭配自行研發的智能控制器和ES系列多機聯控系統,選擇最有效的空壓機組合及運行模式,得以較低起動電流減少高峰狀態、穩定調節壓縮功率,省下可觀使用和售後服務成本;還有極少機會卸載或放空,在如此龐大的空壓系統內,仍有餘裕加入多部壓縮機,從而達到最低能源需求,加快回收投資報酬。

隨著如今各家國內外空壓機大廠都競相推出節能解決方案cost down,並配合政策爭取補貼,Atlas Copco也透過旗下永磁式變頻空壓機種所提供的全方位增效節能解決方案,已獲得Siemens認證其採用的變頻馬達效能更佳,可不必像傳統定頻、感應式馬達受到IE等級規範限制,在相同馬力、能源使用率前提下的抽/排氣效率較高。

也就是說在相同75HP運轉前提下,Atlas Copco變頻空壓機運轉頻率可依負載於25~98Hz區間調節,而非僅憑藉定頻馬達+變頻器協助剎車或調整轉速快慢,而分別達到50~60Hz、40~60Hz頻率,滿足終端需求用氣量不浪費;進而省下後續維護保養費用,避免磨耗增加而縮短使用壽命。

最新推出的微油變頻螺旋式空壓機係採取內建垂直式永磁IPM馬達+變頻器直接傳動,加上整合內建冷乾機,得以更大程度節約占地面積與工作空間,最多可增加12%風量;即使在用氣需求20%~100%劇烈變化時,仍可維持平均節能50%。無油變頻螺旋式鼓風機則採用第五代智慧控制操作面板,具備RS-485輸出、MART LINK無線遠端監控發報功能,並通過ISO-8573-1 Class Zero無油認證,比起傳統魯式鼓風機節能效益30%。

Atlas Copco空壓技術部門總經理John Demers表示:「即使未來面對更成熟的市場環境,該公司仍將繼續努力成為在品質、節能、效益、環保、服務和符合人體工程學設計的佼佼者,以確保客戶可持續生產力。」目前Atlas Copco在台灣從原來空壓機、真空泵、動力設備和低壓產品線等部門外,今年再增添24/7可靠租賃解決方案,以協助使用者減少停機時間,並實現生產最大化,進而爭取離岸風電產業商機。

引進高效空壓機種 更強調潔淨比節能更重要字

另一家日系空壓機大廠日立公司(Hitachi)則自1911年開始製造壓縮機以來,也有超過百年歷史,至今已是日本市占率約達32%的第一大品牌,近年來更完成整併旗下所有空壓機製造工廠,並訴求將持續致力於乾淨壓縮空氣的生產效能,為地球環境貢獻節能。

維恩實業從1997年開始成為Hitachi在台灣地區的空壓機總代理商之後,除了不斷引進原廠最新優質設備,客戶群已涵蓋3C電子、高科技、食品產業等多家上市櫃公司及各大醫院,還提供全方位技術服務及諮詢,以節能技術促進產業革新。2016年更獲得Hitachi技術核可,在維恩桃園總公司成立「日立空壓機學校在台教育中心」,與日本原廠技術同步。

目前便針對半導體及光電產業客戶,特地引進Hitachi無塵式專用的DSP/SDS兩大系列無油螺旋空壓機,全系列機種均依據ISO8573-1標準,符合在壓縮機設置場所的大氣中,均能提供所含油份及有機溶劑成份等濃度,皆達到潔淨度Class 0等級的壓縮空氣。

其中DSP系列無油變頻式空壓機的節能模式,可依使用端的用氣量需求變化分為三階段控制,確實為客戶達成了最佳省電節能要求;而更大型的SDS系列無油螺旋式空壓機吐出的最大壓縮空氣量,更可高達80m3/min以上,滿足光電業者對大用氣量的需求。同時搭配更具人性化的NEXT II彩色觸控式操作面板,除了提升性能外,也大幅加強了監視空壓機使用狀態的功能。

【欲閱讀更豐富的內容,請參閱智動雜誌 2020 年第 55 期 1 月號】

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