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工廠馬達動力設備節能實例

2023/07/04

在眾多企業集思廣益如何在原料、生產、辦公、運輸過程降低碳排量時，如何做到有效率節能，同時降低企業支出成本，是共同在實踐過程遇到的關鍵議題，同時也是產官學協力合作的範疇。

工業技術研究院機械與機電系統研究所針對工廠動力設備研擬減碳技術方案，以工廠具備的動力設備為主軸，評估能效健檢技術，協助工廠偵測並降低生產過程中的無謂支出。以下將動力設備分為感應馬達、空壓系統、泵浦及風機系統等應用方向評估：

工研院機械與機電系統研究所-沈宗福工程師，分享工廠動力設備減碳技術方案

傳統馬達於運轉過程易產生因轉子和定子的矽鋼片產生渦電流和磁阻的電磁損失、摩擦和風阻、導線電阻(I2R)損失及雜散損失。

而高效率馬達針對電磁損失進行高導磁矽鋼片及減薄矽鋼片的設計，針對摩擦和風阻進行風扇效率改善，針對導線電阻損失進行導線充填及導線電阻改善，針對雜散損失進行導線改善及溝槽設計，工廠得輔助運用電力品質與馬達分析儀，評估馬達運轉效率，將有效對焦馬達改善項目以降低無謂能耗與支出。

空壓系統節能潛力極大，以降低用氣量及提升運轉效率為原則，從基礎維護空壓系統設備、監視系統單位耗能(kWh/m3)管理、裝設速度變頻控制裝置(消除空車浪費)、減少發生在閥或管路接頭等部件之空氣洩漏、評估供氣管路系統佈局方式、回收及使用廢熱等皆為可行著手處。

前述於部件處或裝置特性之空氣洩漏即為常見可阻防項目，舉例而言，無熱式吸附式乾燥機再生定時排氣，造成被合理化洩漏，得增設露點控制器或改用加熱式吸附式乾燥機改善。

而監視系統單位耗能(kWh/m3)管理作為眾改善方案之基礎，藉由加裝瓦時計與流量計監控，執行用電量、用氣量、單位耗能長時間趨勢管理，以智能化設備方式運作，方能及時偵測異常或偵測改善前後效益。以工研院所研發之「雲端智慧空壓機能源管理節能診斷 IIOT 模組」為例，於50 hp 場域實際監測改善如下：

ITRI空壓EMS系統-50hp場域驗證。圖片來源：工業技術研究院機械所-沈宗福工程師

瞭解系統阻抗曲線，裝設速度變頻控制裝置，並運用得偵測效率之裝置。以風機系統為例，於出口葉片之調整為最耗電的改善方式，速度控制(變速調整)可有效達到節能目的。

上述更細緻之節能改善方法可參考工研院之節能彙編手冊，而經濟部能源局目前已提供動力與公用設備補助方案[1]，為鼓勵能源用戶使用高效率動力設備，以提升生產效能及能源使用效率。透由產官學協力合作，集思廣益，共同朝節能減碳目標邁進。

[1] 經濟部能源局補助說明連結：https://www.moeaboe.gov.tw/ECW/populace/news/Board.aspx?kind=3&menu_id=57&news_id=31397