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1　項(xiàng)目背景

當(dāng)運(yùn)行23年之久的舊吹塑機(jī)產(chǎn)量降低時(shí)，位于北愛(ài)爾蘭的PrimePac陷入了兩難境地。這臺(tái)機(jī)器采用一臺(tái)液壓電機(jī)為吹塑機(jī)內(nèi)的擠出機(jī)供能。隨著每周5天，每天24小時(shí)的長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行，這臺(tái)電機(jī)的運(yùn)行已經(jīng)十分低效，速度控制不佳。為此，PrimePac決定更換驅(qū)動(dòng)吹塑機(jī)內(nèi)擠壓機(jī)的舊液壓電機(jī)。全新解決方案采用的是ABB同步磁阻電機(jī)和ACS880變頻器。

以前，PrimePac生產(chǎn)一個(gè)塑料瓶只需10s。近幾年，單位生產(chǎn)時(shí)間延長(zhǎng)到了12s。擠出機(jī)生產(chǎn)出帶“長(zhǎng)尾巴”的多余塑料后，還要對(duì)其進(jìn)行修整和回收，整個(gè)過(guò)程耗能巨大。PrimePac曾計(jì)劃花費(fèi)4.4萬(wàn)美元翻新機(jī)器。盡管這可以讓機(jī)器繼續(xù)運(yùn)行，但它采用的仍然是原有技術(shù)，能耗也保持不變。而能耗對(duì)于這家電容量限值為600kVA的工廠而言是一個(gè)關(guān)鍵因素。而引入額外的全電動(dòng)注塑機(jī)生產(chǎn)新型藥瓶的計(jì)劃需要新增投資30多萬(wàn)美元，投資主要用于供電系統(tǒng)升級(jí)。

圖1 生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)圖

2　通過(guò)能源評(píng)估找到可能性

為了尋找其他解決方法，PrimePac邀請(qǐng)能源和自動(dòng)化合作伙伴Advantage Control Limited（ABB授權(quán)價(jià)值供應(yīng)商）針對(duì)現(xiàn)有機(jī)器進(jìn)行能源評(píng)估。Advantage Control Limited用一周的時(shí)間進(jìn)行了能耗測(cè)量。評(píng)估結(jié)果表明，舊機(jī)器在生產(chǎn)同尺寸和同重量的塑料瓶時(shí)，耗能巨大。而且因?yàn)橐簤合到y(tǒng)在啟動(dòng)時(shí)需要消耗額外的轉(zhuǎn)矩，所以存在能耗不穩(wěn)定和耗電量大的問(wèn)題。更糟糕的是，吹塑機(jī)欠佳的調(diào)速功能還會(huì)導(dǎo)致塑料瓶畸形。

評(píng)估認(rèn)為涵蓋ABB同步磁阻電機(jī)和ACS880傳動(dòng)的產(chǎn)品組合不僅可以減少耗電量、改善調(diào)速功能、提高成品質(zhì)量并保持其一致性，還能釋放電容，為新吹塑機(jī)供電。

圖2 ACS880-01傳動(dòng)具有IP55防護(hù)等級(jí)，可安裝在生產(chǎn)流程附近

圖3 節(jié)能幅度的增加使PrimePac無(wú)需升級(jí)600kVA供電系統(tǒng)就能安裝新擠出機(jī)

3　節(jié)能方案

全新電機(jī)-傳動(dòng)組合安裝完成后，記錄數(shù)據(jù)顯示節(jié)能幅度達(dá)到60%。即使需要改造機(jī)器，55kW IE4同步磁阻電機(jī)-傳動(dòng)組合的1.1萬(wàn)美元購(gòu)買費(fèi)用預(yù)計(jì)也能在12個(gè)月內(nèi)收回投資。

圖4 液壓組合原本耗電68kW，安裝同步磁阻電機(jī)-傳動(dòng)組合后，耗電量保持在26kW，節(jié)省了60%的能耗

圖5 PrimePac 可在半年內(nèi)收回同步磁阻電機(jī)-傳動(dòng)組合的投資

4　效益分析

ABB工業(yè)傳動(dòng)具備直接轉(zhuǎn)矩控制功能（DTC），在傳動(dòng)的實(shí)際速度控制方面取得了實(shí)質(zhì)性的進(jìn)步。現(xiàn)在，它的準(zhǔn)確性更高，能夠使通過(guò)擠出機(jī)和進(jìn)入模腔的塑料長(zhǎng)度、重量保持一致。這意味著產(chǎn)品不再外溢，不再有“長(zhǎng)尾巴”，浪費(fèi)也得到減少。

PrimePac Ltd工程經(jīng)理Clifford Craig表示：“以前因?yàn)楣β什蛔悖覀儫o(wú)法安裝新機(jī)器，而現(xiàn)在，舊吹塑機(jī)的能耗降低了60%，足以讓我們安裝另一臺(tái)全新的全電動(dòng)吹塑機(jī)，這完全超出我們的預(yù)期。只是安裝了一個(gè)ABB同步磁阻電機(jī)-傳動(dòng)組合，我們的生產(chǎn)量就顯著增加。”

4.1　產(chǎn)量提高

以前，只有63%的擠壓半成品真正被制成了塑料瓶，這是因?yàn)闄C(jī)器運(yùn)動(dòng)不穩(wěn)定并且時(shí)斷時(shí)續(xù)。同步磁阻電機(jī)-傳動(dòng)組合完成安裝后，有96%的擠壓半成品被成功制成塑料瓶，另外4%要?dú)w因于逐步停機(jī)過(guò)程。隨著浪費(fèi)的減少，用于廢物循環(huán)的18.5kW造粒機(jī)的使用頻率也得到降低，這可以節(jié)省5%的能耗。其他優(yōu)勢(shì)還包括，顯著減少噪音和震動(dòng)，現(xiàn)在操作人員站在電機(jī)旁也能聽(tīng)見(jiàn)同事的交談。

4.2　經(jīng)濟(jì)效益

傳動(dòng)能源評(píng)估間接幫助塑料容器生產(chǎn)商降低了60%的能源成本，產(chǎn)量提高30%。此外，節(jié)省了為安裝額外的吹塑機(jī)，將供電從600kVA升級(jí)至800kVA所花費(fèi)的成本35.6萬(wàn)美元以及采用相同技術(shù)翻新泵機(jī)和傳動(dòng)的成本4.4萬(wàn)美元。

摘自《自動(dòng)化博覽》2017年10月刊