冷卻水塔智慧型驅控系統正夯

作者 : 蔡銘仁

因應節能減碳趨勢,東元電機在今年的自動化展端出軟硬體解決方案,聚焦低碳工業、智慧工廠及碳資產管理等三大方向;其中「超高能效冷卻水塔智慧型驅控系統」方案,備受外界關注。

因應節能減碳趨勢,東元電機在今年的自動化展端出軟硬體解決方案,聚焦低碳工業、智慧工廠及碳資產管理等三大方向;其中,「超高能效冷卻水塔智慧型驅控系統」方案,詢問度相當高,據悉,在負載滿載的情況下運行,相較傳統方案可省下15~25%的成本。東元機電系統暨自動化事業群總經理高飛鳶透露需求強勁,「每次去拜訪談到冷卻水塔方案,話題就開了!」

據國際能源總署(IEA)分析,以馬達為核心的產業機械,為目前工業界最大的耗電設備;台電今年宣佈電價平均上漲8.4%,用電大戶上漲15%,這樣的情況下,驅使不少企業更重視像冷卻水塔風扇這類持續運轉且為馬達驅動設備的省電。傳統的風扇驅動方案,大部分透過馬達、聯軸器和減速機驅動風扇;東元的方案,則以IE4 (超優級效率) 永磁馬達搭配變頻器做頻率轉換,並與冷卻水塔廠商合作,結合場域的Know-How設計電控韌體,得以更貼近客戶需求,實現減少耗損和提升效率目標。

馬達依額定效率等級,分為五個等級,IE1最低、IE5最高。東元表示,傳統方案雖成本略低,但能效較低且保養相對麻煩,東元的方案透過直驅,減少銅損等磨耗,永磁馬達也比多數方案使用的IE3 (超高效率)馬達能效可提升3~8%,整體IE5超高效冷卻水塔永磁直驅系統傳統效率提升5~15%,使冷卻水塔運轉更省電;透過直驅系統效率提升及維護成本降低,讓總營運成本無論電費或維護保養成本都會大幅降低。

進一步看到東元內部的資料,若以每年運轉250天、一天運轉20小時,IE3馬達使用一年可以減排9,104kg二氧化碳排放量,在其生命週期15年內約可創造相當於1萬顆樹的碳吸收量;換言之,進步到永磁馬達,減碳效率也隨之提升。東元為提升馬達效率,也投入超過1,000萬美金建置運用3D視覺機械手臂、無人搬運車及自動捲入線機組成的工業用馬達智慧產線,以強化漆包線繞線等面向,持續提升馬達效率。

據悉,東元2016年就著手開發永磁馬達,許多知名電子廠已有導入,尤其現在業界著重高能效,五成左右的工業耗電都跟馬達有關,此方案雖多了變頻器而增加建置成本,不過有機會在導入幾年後凸顯出其成本效益。高飛鳶表示,未來硬體的冷卻水塔方案也會跟東捷資訊碳資產管理系統、東訊智慧機電健康管理平台等系統串接,一併推廣予客戶。

節能減碳需求強勁 東元軟硬體一條龍服務創造競爭力

東捷資訊的「碳資產管理解決方案系統」。(來源:東元提供)

碳資產管理跟機電健康管理系統,可說是東元跟國際機電廠競爭的優勢之一,因此東元首次規劃「碳資產管理解決方案」展區。東元串聯智慧機電健康管理平台、機電設備能耗與能效管理系統及碳資產管理解決方案系統,協助企業掌握馬達、鼓風機、空壓機、幫浦、或是冰水主機的冷媒壓縮機等設備的健康指標,並蒐集、整合設備能耗、能效數據、與產品碳排資訊,進行動態可視化管理,進行碳盤查、碳權管理、和節能減排規劃。

「還沒有聽到有機電廠可以兩個(指碳資產管理和機電健康管理系統)一起提供的,」高飛鳶表示,東元以前專注在馬達,現在機電系統硬體之外還需要軟體,一般機電廠很少看到軟硬體都可以到位提供客戶的。現在推廣產品的方式跟以前不同,是整套解決方案介紹,且直接對到終端客戶,企業主對節能減排方案也很買單,甚至去拜訪客戶,有時是董事長或總經理自己出來,還有其他廠區也會連線參與,變成上百人的會議。

東元首度公開擁有故障預警診斷功能的「次世代小型化變頻器E710」等新產品。(來源:東元)

高飛鳶也說,現在景氣趨緩,企業對資本支出相對謹慎,但對節能減碳的投資是例外,現在看用多少電、排多少碳,以後看碳成本,業者也很急著想找他們去現場診斷看還有哪些部份需要變更,石化業、造紙業、紡織廠等被列為用電大戶的業者,需求很強,比如以前他們只在意馬達能不能轉,大部分都還在用IE1 (高效率) ,現在很多直接升級到IE4或IE5。方案先在台灣先行,後續擴大推進到新加坡、美國、中國大陸等地的市場。

今年自動化展中,東元也首度公開擁有故障預警診斷功能的「次世代小型化變頻器E710」等新產品,E710具備同時驅動同步磁組馬達、永磁馬達及感應馬達等三種馬達功能;另,東元也特別推出紡織業專用的變頻器,針對紡織設備所需做客製化;整體方案的規劃,展現以實現「節能、減排、智能、自動」的公司願景為目標,並注入地球永續與碳中和的未來方向。

驅動模組客製化 東元馬達的秘密武器

東元「智慧工廠解決方案」展區則強調開發時程短、快速導入、低技術門檻、和自行客製化等特色,包括工廠智慧倉流管理系統、智慧搬運開放式平台、以及機器人手臂關節模組等的導入,專注在自動搬運、自動夾取,AMR、或是移動平台的應用。除了DC伺服系列可應用在AGV和協作機器人手臂,可依需求組成二軸、三軸、五軸,或結合AGV做二次開發的關節模組,目標要協助客戶更容易自動化升級。

東元DC伺服系列產品,協助客戶工廠更容易自動化升級。(來源:東元)

東元表示,關節模組是試著把機械手臂拆解成類似積木的概念,關節模組整合編碼器、驅動器、馬達、剎車減速機等元件,透過不同類型的關節模組搭配,使用者只要接上電源,並完成通訊及連接控制器,就可以做出想要的手臂,比如,大多數產品都是六軸,想要三軸或四軸的產品就可以這樣使用。

特別的是在東元關節模組旁,也展示他們的400W驅動模組,這也是他們第一次做這樣的展示;該模組用32bit微控制器(MCU)搭配FPGA (Field Programmable Gate Array)晶片,搭配小型化的零件做到極小型化。東元指出,一般伺服馬達都是配套,因應智慧製造的需求多元,就需要客製化,他們的驅動器可以跟其他馬達做一體機或設備整合,客戶馬達想搭配也可以在韌體做修改。

據悉,伺服馬達要求的就是快、準、穩,定義就是要隨Call隨到,力量跟反應都要快。因此,東元的驅動模組導入32bit MCU跟FPGA的雙核心設計;有別於早期編碼器解析度為17bit,該模組用Delta-Sigma編碼器解析度達23bit,使其定位的準確度更高。

東元首度於展會展出驅動器等零部件方案,瞄準客製化商機。(來源:蔡銘仁攝影)

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