1　項目背景

當運行23年之久的舊吹塑機產(chǎn)量降低時(shí)，位于北愛(ài)爾蘭的PrimePac陷入了兩難境地。這臺機器采用一臺液壓電機為吹塑機內的擠出機供能。隨著(zhù)每周5天，每天24小時(shí)的長(cháng)時(shí)間運行，這臺電機的運行已經(jīng)十分低效，速度控制不佳。為此，PrimePac決定更換驅動(dòng)吹塑機內擠壓機的舊液壓電機。全新解決方案采用的是ABB同步磁阻電機和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(cháng)到了12s。擠出機生產(chǎn)出帶“長(cháng)尾巴”的多余塑料后，還要對其進(jìn)行修整和回收，整個(gè)過(guò)程耗能巨大。PrimePac曾計劃花費4.4萬(wàn)美元翻新機器。盡管這可以讓機器繼續運行，但它采用的仍然是原有技術(shù)，能耗也保持不變。而能耗對于這家電容量限值為600kVA的工廠(chǎng)而言是一個(gè)關(guān)鍵因素。而引入額外的全電動(dòng)注塑機生產(chǎn)新型藥瓶的計劃需要新增投資30多萬(wàn)美元，投資主要用于供電系統升級。

圖1 生產(chǎn)現場(chǎng)圖

2　通過(guò)能源評估找到可能性

為了尋找其他解決方法，PrimePac邀請能源和自動(dòng)化合作伙伴Advantage Control Limited（ABB授權價(jià)值供應商）針對現有機器進(jìn)行能源評估。Advantage Control Limited用一周的時(shí)間進(jìn)行了能耗測量。評估結果表明，舊機器在生產(chǎn)同尺寸和同重量的塑料瓶時(shí)，耗能巨大。而且因為液壓系統在啟動(dòng)時(shí)需要消耗額外的轉矩，所以存在能耗不穩定和耗電量大的問(wèn)題。更糟糕的是，吹塑機欠佳的調速功能還會(huì )導致塑料瓶畸形。

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

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

圖3 節能幅度的增加使PrimePac無(wú)需升級600kVA供電系統就能安裝新擠出機

3　節能方案

全新電機-傳動(dòng)組合安裝完成后，記錄數據顯示節能幅度達到60%。即使需要改造機器，55kW IE4同步磁阻電機-傳動(dòng)組合的1.1萬(wàn)美元購買(mǎi)費用預計也能在12個(gè)月內收回投資。

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

圖5 PrimePac 可在半年內收回同步磁阻電機-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?，F在，它的準確性更高，能夠使通過(guò)擠出機和進(jìn)入模腔的塑料長(cháng)度、重量保持一致。這意味著(zhù)產(chǎn)品不再外溢，不再有“長(cháng)尾巴”，浪費也得到減少。

PrimePac Ltd工程經(jīng)理Clifford Craig表示：“以前因為功率不足，我們無(wú)法安裝新機器，而現在，舊吹塑機的能耗降低了60%，足以讓我們安裝另一臺全新的全電動(dòng)吹塑機，這完全超出我們的預期。只是安裝了一個(gè)ABB同步磁阻電機-傳動(dòng)組合，我們的生產(chǎn)量就顯著(zhù)增加?！?/p>

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，這是因為機器運動(dòng)不穩定并且時(shí)斷時(shí)續。同步磁阻電機-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%要歸因于逐步停機過(guò)程。隨著(zhù)浪費的減少，用于廢物循環(huán)的18.5kW造粒機的使用頻率也得到降低，這可以節省5%的能耗。其他優(yōu)勢還包括，顯著(zhù)減少噪音和震動(dòng)，現在操作人員站在電機旁也能聽(tīng)見(jiàn)同事的交談。

4.2　經(jīng)濟效益

傳動(dòng)能源評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，節省了為安裝額外的吹塑機，將供電從600kVA升級至800kVA所花費的成本35.6萬(wàn)美元以及采用相同技術(shù)翻新泵機和傳動(dòng)的成本4.4萬(wàn)美元。

摘自《自動(dòng)化博覽》2017年10月刊