智慧變頻器可為石油、天然氣、化學品、食品飲料等能源密集型產業節省數千美元。

工業設施經理和工程師一直在尋求降低設備成本和設備佔用空間的方法，同時減少設備所使用的能源。畢竟美國公司每年花費超過 1650 億美元為製造廠房提供動力。

工業與公共工程應用中的電動馬達和馬達系統（運作如幫浦、風扇、輸送帶與壓縮機等）使用了超過全球總耗電量的 50%。

而好消息是智慧變頻器（VFD）有望大幅降低馬達系統的能耗。

根據離心風扇與幫浦的親和定律，馬達速度降低25%可將馬達的能源消耗降低約 60%。將幫浦或風扇馬達的速度降低50%可將馬達的能源消耗降低近 90%。 此外，以較低速度運作也能延長幫浦與其他驅動設備的使用壽命。因此，使用變頻器將馬達速度針對特定應用需求降低，可立即節省能源！

還有另一個好消息。Rockwell Automation 為工程師提供另一種重新思考資產利用率的方式。使用 PowerFlex 中壓（MV）變頻器與同步傳輸控制，工程師可以減少更多資本，並獲得節能解決方案……

降低設備成本

與大多數廠房採用的傳統一對一變頻器至馬達架構不同，工程師可使用同步傳輸控制，透過單一中壓變頻器每次選擇性地控制多個馬達。

圖一 : 工程師可使用同步傳輸控制，透過單一中壓變頻器每次選擇性地控制多個馬達。

透過同步傳輸控制，您可以使用中壓變頻器輸出將馬達供應頻率調整為與公用電源供應器相同的頻率，隨後將馬達從變頻器輸出傳送至該公用電源，然後再重複此流程。事實上，一個採用同步傳輸技術的中壓變頻器已用於控制最多 10 個馬達系統。

此外，每部馬達在製程需要時，都會有一個內建的變頻器（VFD）旁通，以全壓運作。因此，使用同步傳輸系統，製造商的資本成本節約可高達 50%，而且可獲得最長運作時間的備援。

不僅如此。

降低能源成本至關重要

雖然在降低變頻器系統的初始資本成本方面投入了大量心力，但各公司仍應考量安裝壽命期間的總能源成本。這遠比馬達與變頻器（VFD）的購買價格還重要。

在20年期間，一般150 kW（200 Hp）工業用馬達的整體擁有成本的90%以上是其消耗的能源，馬達在運作三個月內即可消耗相當於其資本成本的電力！20 年來，馬達的資本成本可能低於總整體擁有成本的 2%。

圖二 : 對比室內A 4-馬達同步傳輸系統（左）、4個VFD的空間需求（右）。

石油與天然氣同步傳輸控制

例如，在石油與天然氣產業中，各公司使用數百個幫浦與壓縮機，將原油與天然氣從石油與天然氣場的管路移動到精煉廠或加工廠。

典型的管路站可運輸石油相關製品。站點的總馬達電源額定值取決於多種因素，包括黏度、管路距離、符合排程所需的流量等。針對特定的幫浦站，最極端的幫浦容量需求可能總計高達 6711 kW（9000 Hp）。但與其使用一個大型幫浦，由一個 PowerFlex 中壓變頻器（VFD）控制的三台 2237-kW（3000-Hp）幫浦系列，可提供更高的資產利用率和幫浦至馬達備援。

在製程需求達到峰值時，同步傳輸系統可增加幫浦能力。同樣地，變頻器的超速操作可以利用更低峰值能源速率，因此當公用設施速率較低時，會移動更多產品。

遠端監控與即時資料

PowerFlex 變頻器（VDF）也提供即時製程控制與資料，有助於改善獲利與損失。

例如，透過將變頻器連接至設施的控制網路，操作員會發現個別能源公用區域的兩個已連線幫浦站的電力速率明顯不同。然後，操作員可以在較低速率的區域中更輕鬆地操作幫浦站。

即使是在一個公用設施區，操作員也可以發現在離峰時間的能源成本較低，然後調整系統以利用較低的速率。

智慧變頻器（VFD）有助於縮短停機時間

有了智慧變頻器，工程師可以設定分析模型來測量設備速度或其他特性。此外，他們可以使用遠端存取資料來識別潛在的維護需求。在檢查以相同速度運轉的三個幫浦時，工程師可能會注意到一個幫浦的負載扭矩較低。因此可派遣技術人員來調查問題。具備遠端資料透明度的變頻器（VFD）有助於：

● 縮短停機時間並降低維護成本

● 根據內建的分析功能，提供重要元件的生產壽命警告

● 確認變頻器元件執行時間與維護要求

● 此外，當PowerFlex 6000T VFD與FactoryTalk Analytics GuardianAI結合使用時，操作員可以更全面地檢視廠房資產的健全狀況，包括：

● 預測並識別幫浦、風扇或風箱的失效

● 取得氣流受限、空蝕、安裝鬆脫、葉片未對齊、軸承故障等通知

中壓變頻器能締造最大價值

石油、金屬、礦物、食品、紙張和化學品等能源密集型產業，占全球工業能源使用量的50%以上，為智慧型馬達控制解決方案提供無數機會。

PowerFlex中壓變頻器可控制幫浦、壓縮機、輸送帶、風箱、擠壓機、風扇、攪拌機、起重機、升降機、冷卻器與螺旋槳的馬達，而且每個應用都提供減少能耗的機會。

在水、污水、石油與天然氣產業的幫浦中應用同步傳輸控制的機會非常大。Rockwell Automation 在能源產業的客戶之一使用超過100個中壓變頻器，而且大多數都使用同步傳輸系統。

3大同步傳輸馬達控制優點

以更少的設備完成更多工作。PowerFlex 6000T 與 PowerFlex 7000 VFD 含同步傳輸控制能幫助：

● 節省能源：結合變頻器（VFD）的效率與順暢同步轉換，以最佳速度獲得直接啟動操作的節能效益。降低能源消耗峰值費用。由於變頻器的尺寸與數量減少，而減少變頻器功率損耗。

● 節省時間：減少設計多變頻器系統的時間和成本：指定、購買、運送、安裝、試運轉和維護額外的變頻器。

● 節省成本：降低資本與營運成本。與多個變頻器相比，使用同步傳輸系統的購買、存放、供電和冷卻一個中壓變頻器的成本更低。

Rockwell Automation從1989年起提供具有中壓變頻器的同步傳輸系統，目前已在全球實作數百個同步傳輸系統。智慧變頻器透過預測性維護警示提供精確的馬達控制與即時製程資料，能夠協助達成生產目標。

（本文作者Richard Paes¹、Frederick Jason²為Rockwell Automation¹電源與整合、重工業技術顧問、²中壓驅動器產品經理）

**刊頭圖（source：Rockwell Automation）