北京ABB电气传动系统有限公司

1　项目背景

当运行23年之久的旧吹塑机产量降低时，位于北爱尔兰的PrimePac陷入了两难境地。这台机器采用一台液压电机为吹塑机内的挤出机供能。随着每周5天，每天24小时的长时间运行，这台电机的运行已经十分低效，速度控制不佳。为此，PrimePac决定更换驱动吹塑机内挤压机的旧液压电机。全新解决方案采用的是ABB同步磁阻电机和ACS880变频器。

以前，PrimePac生产一个塑料瓶只需10s。近几年，单位生产时间延长到了12s。挤出机生产出带“长尾巴”的多余塑料后，还要对其进行修整和回收，整个过程耗能巨大。PrimePac曾计划花费4.4万美元翻新机器。尽管这可以让机器继续运行，但它采用的仍然是原有技术，能耗也保持不变。而能耗对于这家电容量限值为600kVA的工厂而言是一个关键因素。而引入额外的全电动注塑机生产新型药瓶的计划需要新增投资30多万美元，投资主要用于供电系统升级。

图1 生产现场图

2　通过能源评估找到可能性

为了寻找其他解决方法，PrimePac邀请能源和自动化合作伙伴Advantage Control Limited（ABB授权价值供应商）针对现有机器进行能源评估。Advantage Control Limited用一周的时间进行了能耗测量。评估结果表明，旧机器在生产同尺寸和同重量的塑料瓶时，耗能巨大。而且因为液压系统在启动时需要消耗额外的转矩，所以存在能耗不稳定和耗电量大的问题。更糟糕的是，吹塑机欠佳的调速功能还会导致塑料瓶畸形。

评估认为涵盖ABB同步磁阻电机和ACS880传动的产品组合不仅可以减少耗电量、改善调速功能、提高成品质量并保持其一致性，还能释放电容，为新吹塑机供电。

图2 ACS880-01传动具有IP55防护等级，可安装在生产流程附近

图3 节能幅度的增加使PrimePac无需升级600kVA供电系统就能安装新挤出机

3　节能方案

全新电机-传动组合安装完成后，记录数据显示节能幅度达到60%。即使需要改造机器，55kW IE4同步磁阻电机-传动组合的1.1万美元购买费用预计也能在12个月内收回投资。

图4 液压组合原本耗电68kW，安装同步磁阻电机-传动组合后，耗电量保持在26kW，节省了60%的能耗

图5 PrimePac 可在半年内收回同步磁阻电机-传动组合的投资

4　效益分析

ABB工业传动具备直接转矩控制功能（DTC），在传动的实际速度控制方面取得了实质性的进步。现在，它的准确性更高，能够使通过挤出机和进入模腔的塑料长度、重量保持一致。这意味着产品不再外溢，不再有“长尾巴”，浪费也得到减少。

PrimePac Ltd工程经理Clifford Craig表示：“以前因为功率不足，我们无法安装新机器，而现在，旧吹塑机的能耗降低了60%，足以让我们安装另一台全新的全电动吹塑机，这完全超出我们的预期。只是安装了一个ABB同步磁阻电机-传动组合，我们的生产量就显著增加。”

4.1　产量提高

以前，只有63%的挤压半成品真正被制成了塑料瓶，这是因为机器运动不稳定并且时断时续。同步磁阻电机-传动组合完成安装后，有96%的挤压半成品被成功制成塑料瓶，另外4%要归因于逐步停机过程。随着浪费的减少，用于废物循环的18.5kW造粒机的使用频率也得到降低，这可以节省5%的能耗。其他优势还包括，显著减少噪音和震动，现在操作人员站在电机旁也能听见同事的交谈。

4.2　经济效益

传动能源评估间接帮助塑料容器生产商降低了60%的能源成本，产量提高30%。此外，节省了为安装额外的吹塑机，将供电从600kVA升级至800kVA所花费的成本35.6万美元以及采用相同技术翻新泵机和传动的成本4.4万美元。

摘自《自动化博览》2017年10月刊