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1　項目背景

當運行23年之久的舊吹塑機產(chǎn)量降低時，位于北愛爾蘭的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(nèi)的擠出機供能。隨著每周5天，每天24小時的長時間運行，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(qū)動吹塑機內(nèi)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)一個塑料瓶只需10s。近幾年，單位生產(chǎn)時間延長到了12s。擠出機生產(chǎn)出帶“長尾巴”的多余塑料后，還要對其進行修整和回收，整個過程耗能巨大。PrimePac曾計劃花費4.4萬美元翻新機器。盡管這可以讓機器繼續(xù)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的工廠而言是一個關(guān)鍵因素。而引入額外的全電動注塑機生產(chǎn)新型藥瓶的計劃需要新增投資30多萬美元，投資主要用于供電系統(tǒng)升級。

圖1 生產(chǎn)現(xiàn)場圖

2　通過能源評估找到可能性

為了尋找其他解決方法，PrimePac邀請能源和自動化合作伙伴Advantage Control Limited（ABB授權(quán)價值供應商）針對現(xiàn)有機器進行能源評估。Advantage Control Limited用一周的時間進行了能耗測量。評估結(jié)果表明，舊機器在生產(chǎn)同尺寸和同重量的塑料瓶時，耗能巨大。而且因為液壓系統(tǒng)在啟動時需要消耗額外的轉(zhuǎn)矩，所以存在能耗不穩(wěn)定和耗電量大的問題。更糟糕的是，吹塑機欠佳的調(diào)速功能還會導致塑料瓶畸形。

評估認為涵蓋ABB同步磁阻電機和ACS880傳動的產(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，為新吹塑機供電。

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

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

3　節(jié)能方案

全新電機-傳動組合安裝完成后，記錄數(shù)據(jù)顯示節(jié)能幅度達到60%。即使需要改造機器，55kW IE4同步磁阻電機-傳動組合的1.1萬美元購買費用預計也能在12個月內(nèi)收回投資。

圖4 液壓組合原本耗電68kW，安裝同步磁阻電機-傳動組合后，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-傳動組合的投資

4　效益分析

ABB工業(yè)傳動具備直接轉(zhuǎn)矩控制功能（DTC），在傳動的實際速度控制方面取得了實質(zhì)性的進步。現(xiàn)在，它的準確性更高，能夠使通過擠出機和進入模腔的塑料長度、重量保持一致。這意味著產(chǎn)品不再外溢，不再有“長尾巴”，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，我們無法安裝新機器，而現(xiàn)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吹塑機，這完全超出我們的預期。只是安裝了一個ABB同步磁阻電機-傳動組合，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，這是因為機器運動不穩(wěn)定并且時斷時續(xù)。同步磁阻電機-傳動組合完成安裝后，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程。隨著浪費的減少，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(jié)省5%的能耗。其他優(yōu)勢還包括，顯著減少噪音和震動，現(xiàn)在操作人員站在電機旁也能聽見同事的交談。

4.2　經(jīng)濟效益

傳動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(jié)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35.6萬美元以及采用相同技術(shù)翻新泵機和傳動的成本4.4萬美元。

摘自《自動化博覽》2017年10月刊