プラントの効率を高めるための 5 つの小さな変更

プラントの効率を高めるための 5 つの小さな変更

電気モーターを 10 年間稼働させるためのエネルギーコストは、当初の購入価格の少なくとも 30 倍になります。生涯コストの大部分はエネルギー消費に起因するため、モーターおよびドライブのメーカーである WEG の Marek Lukaszczyk 氏は、モーターのエネルギー効率を向上させる 5 つの方法について説明します。ありがたいことに、コストを節約するためにプラントに大きな変更を加える必要はありません。これらの変更の多くは、既存の設置面積や機器で機能します。

使用されている電気モーターの多くは効率が低いか、用途に適したサイズではありません。どちらの問題も、モーターが必要以上に激しく動作し、その過程でより多くのエネルギーを消費することになります。同様に、古いモーターはメンテナンス中に数回巻き戻され、効率が低下している可能性があります。

実際、モーターは巻き戻すたびに効率が 1 ～ 2% 失われると推定されています。エネルギー消費はモーターの総ライフサイクルコストの 96% を占めるため、高効率モーターに追加料金を支払えば、その寿命にわたる投資収益率が高まります。

しかし、モーターが正常に動作し、何十年も動作し続けている場合、手間をかけてアップグレードする価値があるでしょうか?適切なモーターのサプライヤーを選択すれば、アップグレード プロセスに混乱が生じることはありません。事前に定義されたスケジュールにより、モーター交換は最小限のダウンタイムで迅速に実行されます。業界標準の設置面積を選択すると、工場のレイアウトを変更する必要がないため、このプロセスを合理化できます。

施設内に何百ものモーターがある場合、それらを一度に交換するのは現実的ではないのは明らかです。巻き戻しが行われたモーターを最初にターゲットにし、重大なダウンタイムを避けるために 2 ～ 3 年にわたる交換スケジュールを計画します。

モーター性能センサー

モーターの最適な動作を維持するために、工場管理者は後付けセンサーを設置できます。振動や温度などの重要な指標をリアルタイムで監視することで、組み込まれた予知保全分析により、障害が発生する前に将来の問題を特定します。センサーベースのアプリケーションを使用すると、モーターデータが抽出され、スマートフォンまたはタブレットに送信されます。ブラジルのある製造工場では、4 台の同一の空気再循環装置を駆動するモーターにこの技術を導入しました。メンテナンス チームは、振動レベルが許容しきい値よりも高いというアラートを受け取ったとき、警戒を高めて問題を解決することができました。

この洞察がなければ、予期せぬ工場閉鎖が発生した可能性があります。しかし、前述のシナリオではどこでエネルギーが節約されるのでしょうか?まず、振動が増加すると、エネルギー使用量が増加します。振動を少なくするには、モーターにしっかりと一体化された脚と優れた機械的剛性が不可欠です。最適でないパフォーマンスを迅速に解決することで、この無駄なエネルギーが最小限に抑えられました。

第二に、工場の完全なシャットダウンを防ぐことで、すべての機械を再起動するためのより高いエネルギー要件が不要になりました。

ソフトスターターをインストールする

連続稼働しない機械やモーターの場合、工場管理者はソフトスターターを設置する必要があります。これらのデバイスは、パワートレインの負荷とトルク、および始動時のモーターの電流サージを一時的に軽減します。

これは赤信号にあると考えてください。信号が青に変わったらアクセルペダルを踏み込むこともできますが、これは非効率的で機械的にストレスのかかる運転方法であり、危険であることはご存知のとおりです。

同様に、機械装置の場合、始動が遅いと使用するエネルギーが少なくなり、モーターやシャフトにかかる機械的ストレスが少なくなります。ソフトスターターはモーターの寿命全体にわたり、エネルギーコストの削減によるコスト削減を実現します。一部のソフトスターターには自動エネルギー最適化機能も組み込まれています。コンプレッサー用途に最適なソフトスターターは、負荷要件を判断し、それに応じてエネルギー消費を最小限に抑えるように調整します。

可変速ドライブ (VSD) を使用する

可変周波数ドライブ (VFD) またはインバーター ドライブとも呼ばれる VSD は、アプリケーション要件に基づいて電気モーターの速度を調整します。この制御がないと、必要な力が少なくなったときにシステムは単にブレーキをかけ、無駄なエネルギーを熱として排出します。たとえばファンの用途では、VSD は最大能力を維持しながら単に空気の流れを遮断するのではなく、要件に応じて空気の流れを減らします。

VSD と超高効率モーターを組み合わせると、エネルギーコストの削減が明らかになります。たとえば、冷却塔アプリケーションでは、W22 IE4 スーパー プレミアム モーターと CFW701 HVAC VSD を適切なサイズで使用すると、エネルギー コストが最大 80% 削減され、平均で 22% の節水が実現します。

現在の規制では、IE2 モーターは VSD とともに使用する必要があると規定されていますが、これを業界全体で強制することは困難です。これが規制が厳しくなっている理由を説明しています。 2021 年 7 月 1 日以降、VSD の追加に関係なく、三相モーターは IE3 規格を満たす必要があります。

2021 年の変更により、VSD もより高い基準に保たれ、この製品グループにも IE 評価が割り当てられました。これらは IE2 標準を満たすことが期待されますが、IE2 ドライブは IE2 モーターと同等の効率を表すものではありません。これらは別の評価システムです。

VSDを最大限に活用する

VSD をインストールすることと、VSD を最大限に活用することは別のことです。多くの VSD には、工場管理者が存在を知らない便利な機能が満載されています。ポンプ用途がその良い例です。液体の取り扱いは乱流になる可能性があり、漏れや液体レベルの低下など、さまざまな問題が発生する可能性があります。内蔵制御により、生産需要と流体の利用可能性に基づいてモーターをより効果的に使用できます。

VSD の破損したパイプの自動検出により、液体の漏れゾーンを特定し、それに応じてモーターのパフォーマンスを調整できます。さらに、ドライポンプ検出により、液体がなくなるとモーターが自動的に停止し、ドライポンプ警報が発せられます。どちらの場合も、利用可能なリソースを処理するために必要なエネルギーが少なくなると、モーターはエネルギー消費を削減します。

ポンプアプリケーションで複数のモーターを使用する場合、ジョッキーポンプ制御により、異なるサイズのモーターの使用を最適化することもできます。需要によっては、小型モーターのみを使用するか、小型モーターと大型モーターを組み合わせて使用​​する必要がある可能性があります。 Pump Genius は、特定の流量に最適なサイズのモーターを使用するための柔軟性を高めます。

VSD は、デラグが一貫して実行されることを保証するために、モーター インペラの自動クリーニングを実行することもできます。これによりモーターが最適な状態に保たれ、エネルギー効率にプラスの効果が得られます。

10 年間でモーター価格の 30 倍の光熱費を支払うことに満足できない場合は、次のような変更を加える時期が来ています。これらは一夜にして実現するものではありませんが、最も非効率な問題点をターゲットにした戦略計画により、エネルギー効率に大きなメリットがもたらされます。