플랜트 효율성을 높이기 위한 5가지 작은 변화
전기 모터를 10년 동안 작동시키는 데 드는 에너지 비용은 원래 구입 가격의 최소 30배입니다. 전체 수명 비용의 대부분을 차지하는 에너지 소비에 대해 모터 및 드라이브 제조업체인 WEG의 Marek Lukaszczyk는 모터 에너지 효율성을 향상시키는 5가지 방법을 설명합니다. 다행히도 비용 절감을 위해 공장의 변화가 클 필요는 없습니다. 이러한 변경 사항 중 대부분은 기존 공간 및 장비에 적용됩니다.
사용 중인 많은 전기 모터는 효율이 낮거나 용도에 맞게 크기가 적절하지 않습니다. 두 가지 문제 모두 모터가 필요 이상으로 더 열심히 작동하게 하여 그 과정에서 더 많은 에너지를 사용하게 됩니다. 마찬가지로 오래된 모터는 유지 관리 중에 여러 번 되감겨 효율성이 저하될 수 있습니다.
실제로 모터는 되감길 때마다 1~2%의 효율이 떨어지는 것으로 추정됩니다. 에너지 소비는 모터의 전체 수명주기 비용의 96%를 차지하므로 프리미엄 효율 모터에 추가 비용을 지불하면 수명 전체에 걸쳐 투자 수익을 얻을 수 있습니다.
하지만 모터가 작동하고 있고 수십 년 동안 작동해 왔다면 굳이 업그레이드할 가치가 있을까요? 올바른 모터 공급업체를 이용하면 업그레이드 프로세스가 중단되지 않습니다. 사전 정의된 일정을 통해 가동 중지 시간을 최소화하면서 모터 교환을 신속하게 수행할 수 있습니다. 산업 표준 설치 공간을 선택하면 공장 레이아웃을 변경할 필요가 없으므로 이 프로세스를 간소화하는 데 도움이 됩니다.
물론 시설에 수백 개의 모터가 있는 경우 이를 한 번에 교체하는 것은 불가능합니다. 되감기 작업을 수행한 모터를 먼저 대상으로 삼고 상당한 가동 중단 시간을 방지하기 위해 2~3년에 걸친 교체 일정을 계획하십시오.
모터 성능 센서
모터의 최적 작동을 유지하기 위해 공장 관리자는 개조 센서를 설치할 수 있습니다. 실시간으로 모니터링되는 진동 및 온도와 같은 중요한 지표를 통해 내장된 예측 유지 관리 분석을 통해 고장이 발생하기 전에 향후 문제를 식별할 수 있습니다. 센서 기반 애플리케이션을 사용하면 모터 데이터가 추출되어 스마트폰이나 태블릿으로 전송됩니다. 브라질의 한 제조 공장에서는 4개의 동일한 공기 재순환 기계를 구동하는 모터에 이 기술을 구현했습니다. 유지보수 팀은 진동 수준이 허용 가능한 임계값보다 높다는 경고를 받았을 때 더욱 강화된 경계를 통해 문제를 해결할 수 있었습니다.
이러한 통찰력이 없었다면 예상치 못한 공장 폐쇄가 발생할 수 있었습니다. 그러나 앞서 언급한 시나리오에서 에너지 절감 효과는 어디에 있습니까? 첫째, 진동이 증가하면 에너지 사용량이 증가합니다. 모터에 견고하게 통합된 피트와 우수한 기계적 강성은 진동을 줄이는 데 중요합니다. 최적이 아닌 성능을 신속하게 해결함으로써 낭비되는 에너지를 최소화했습니다.
둘째, 공장 전체 가동 중단을 방지함으로써 모든 기계를 다시 시작하기 위해 더 높은 에너지 요구 사항이 필요하지 않았습니다.
소프트스타터 설치
지속적으로 작동하지 않는 기계 및 모터의 경우 공장 관리자는 소프트 스타터를 설치해야 합니다. 이러한 장치는 동력전달장치의 부하와 토크를 일시적으로 줄이고 시동 중 모터의 전류 서지를 줄여줍니다.
이것을 빨간 신호등에 있다고 생각하십시오. 신호등이 녹색으로 바뀔 때 가속 페달을 세게 밟을 수도 있지만 이는 비효율적이고 기계적으로 스트레스가 많은 운전 방법일 뿐만 아니라 위험하다는 것을 알고 있습니다.
마찬가지로, 기계 장비의 경우 시작이 느리면 에너지를 덜 사용하고 모터와 샤프트에 기계적 응력이 줄어듭니다. 모터 수명 동안 소프트 스타터는 에너지 비용 절감으로 인한 비용 절감 효과를 제공합니다. 일부 소프트스타터에는 자동 에너지 최적화 기능도 내장되어 있습니다. 압축기 응용 분야에 이상적인 소프트 스타터는 부하 요구 사항을 판단하고 그에 따라 조정하여 에너지 소비를 최소화합니다.
가변 속도 드라이브(VSD) 사용
가변 주파수 드라이브(VFD) 또는 인버터 드라이브라고도 하는 VSD는 애플리케이션 요구 사항에 따라 전기 모터의 속도를 조정합니다. 이러한 제어가 없으면 시스템은 더 적은 힘이 필요할 때 단순히 제동을 걸어 낭비되는 에너지를 열로 배출합니다. 예를 들어 팬 애플리케이션에서 VSD는 최대 용량을 유지하면서 단순히 공기 흐름을 차단하는 것이 아니라 요구 사항에 따라 공기 흐름을 줄입니다.
VSD를 슈퍼 프리미엄 효율 모터와 결합하면 에너지 비용 절감 효과가 입증됩니다. 예를 들어 냉각탑 애플리케이션에서 CFW701 HVAC VSD와 함께 W22 IE4 슈퍼 프리미엄 모터를 사용하면 적절한 크기로 에너지 비용을 최대 80% 절감하고 평균 물을 22% 절약할 수 있습니다.
현재 규정에는 IE2 모터를 VSD와 함께 사용해야 한다고 명시되어 있지만 업계 전반에 걸쳐 이를 시행하기가 어려웠습니다. 규제가 더욱 엄격해지는 이유도 바로 여기에 있다. 2021년 7월 1일부터 3상 모터는 VSD 추가 여부에 관계없이 IE3 표준을 충족해야 합니다.
2021년 변경 사항은 또한 VSD를 더 높은 표준으로 유지하여 이 제품 그룹 IE 등급도 할당합니다. IE2 드라이브는 IE2 모터와 동등한 효율성을 나타내지 않지만 IE2 표준을 충족할 것으로 예상됩니다. 이는 별도의 등급 시스템입니다.
VSD를 최대한 활용하세요
VSD를 설치하는 것과 VSD를 최대한 활용하는 것은 별개의 문제입니다. 많은 VSD에는 공장 관리자가 알지 못하는 유용한 기능이 포함되어 있습니다. 펌프 응용이 좋은 예입니다. 유체 취급은 난류일 수 있으며, 누출과 낮은 유체 레벨 사이에는 잘못될 수 있는 일이 많습니다. 내장형 제어 기능을 통해 생산 요구 사항 및 유체 가용성에 따라 모터를 보다 효과적으로 사용할 수 있습니다.
VSD의 자동 파손 파이프 감지 기능은 유체 누출 구역을 식별하고 이에 따라 모터 성능을 조정할 수 있습니다. 또한 건식 펌프 감지는 유체가 부족할 경우 모터가 자동으로 비활성화되고 건식 펌프 경고가 발생함을 의미합니다. 두 경우 모두 사용 가능한 자원을 처리하는 데 더 적은 에너지가 필요할 때 모터는 에너지 소비를 줄입니다.
펌프 응용 분야에서 여러 모터를 사용하는 경우 자키 펌프 제어를 통해 다양한 크기의 모터 사용을 최적화할 수도 있습니다. 수요에 따라 소형 모터만 사용해야 하거나 소형 모터와 대형 모터를 조합해야 할 수도 있습니다. Pump Genius는 주어진 유량에 대해 최적 크기의 모터를 사용할 수 있는 유연성을 높여줍니다.
VSD는 모터 임펠러의 자동 청소를 수행하여 디레이징이 일관되게 수행되도록 할 수도 있습니다. 이는 모터를 최적의 상태로 유지하여 에너지 효율에 긍정적인 영향을 미칩니다.
10년 동안 에너지 요금으로 자동차 가격의 30배를 지불하는 것이 마음에 들지 않는다면, 이제 이러한 변화를 적용해야 할 때입니다. 하룻밤 사이에 일어나지는 않겠지만, 가장 비효율적인 문제점을 해결하는 전략적 계획은 상당한 에너지 효율성 이점을 가져올 것입니다.
게시 시간: 2023년 9월 8일