可持續性是良好的商業實踐。制定了可靠的可持續發展戰略、長期愿景和雄心勃勃的目標的公司比沒有優先考慮這一價值的公司表現更好。與沒有此類舉措的類似組織相比,可持續驅動的公司通常具有更高的員工保留率,通過與消費者意識保持一致來建立強大的品牌忠誠度,從而產生更好的股票回報。1實際上,可持續發展應該應用于組織的各個層面——從采購到產品開發和制造,再到員工協議和客戶成果,因為良好的企業公民的好處遠不止“做正確的事”。雖然在整個業務范圍內有許多詳細說明回報的例子,但有意的可持續性努力的一些最切實的結果集中在提高生產環境效率的優勢上。在工業環境中,系統性能改進所帶來的效率和成本節約本質上是可持續的,可帶來可觀的投資回報。在諸如替代能源風能和太陽能發電場或數據中心等連續運營中,回報很快,因為系統一直在運行。因此,即使是幾個百分點的效率提升也比在可能運行一個班次的自動化生產線上提供了更快的回報。在任何一種情況下,提高效率方程已成為競爭的必要條件、底線助推器和可持續運營的節能要素。
電力消耗:一個全球性問題,一個工業解決方案
據美國能源信息協會稱,全球電力消耗的增長速度繼續快于全球人口的增長速度。2照明、電器、運輸和工業過程對電力的要求最高,工業在產品制造的能源使用方面最為深刻。事實上,據估計,多達 40% 的發電量用于工業,其中近 70% 用于電機。3因此,通過特定應用的功能優化以及其他技術來提高電機效率,可以對工業環境中的節能產生重大影響。考慮到許多電機只是在“開”或“關”模式下運行;它們不能自我調節以適應不同應用要求的速度。然而,這樣做將在全球范圍內顯著降低功耗和排放。
電機效率低下和全球能源消耗的現實導致立法努力,例如最低效率性能標準 (MEPS),因地區和國家而異。4例如,在歐盟,在過去 10 年中,額定功率為 0.75 至 375 kW 的電機的效率要求逐漸提高。2011 年的標準是 IE2(高效率),而到 2017 年,要求現在是 IE3(高效率),預計 2021 年將有新規定。雖然必要,但這些指標越來越難以滿足,盡管具體的設計考慮如下因為熱管理優化和提高電機應用(如泵、風扇和鼓風機)的效率可以帶來實質性的效率提升。除了集成驅動器和 PLC 等控制以提高電機效率外,優化性能的最有效方法之一是消除熱量。電機運行期間產生的過多熱量會通過電阻或磁損耗降低功能生產力,或者在最壞的情況下,由于過熱而導致完全故障。將高性能熱界面材料集成為電機系統設計策略的一部分,不僅可以控制電機溫度以提高效率,而且高一致性 GAP PAD 或液隙填充物等散熱材料也有助于提高可靠性,因此它們的使用是電機運行和壽命的雙贏。據估計,溫度每降低 5 度,電機效率可實現高達 15% 的提升。熱控制策略以及其他解決方案(例如保護性灌封和襯墊材料)為可持續運行提供了電機性能效率、可靠性和使用壽命優勢。
驅動器:終極調節器
除了優化電機工程設計外,集成驅動器是降低電機能耗和節省運營成本的最有效方法之一。當人們考慮到一種驅動器——例如可以根據應用需求控制速度和扭矩的變頻驅動器——在某些情況下可以將電機能耗降低多達 70%,5對全球行業的潛在影響是驚人的。歐盟的 MEPS 立法也沒有忽視以節能、電機可靠性和使用壽命的形式推動可持續性的重要性。值得注意的是,當前的 IE3 標準引用了更早的3有一個例外,允許由變速驅動器控制的電機滿足較低的 IE2 效率等級,因為驅動器通過匹配電機運行所需的負載來提高效率。
上述所有的
顯然,就全球可持續發展的節能工作而言,行業將帶來最大的潛在成果。而且,與大多數可持續發展計劃一樣,該方法是多方面的,涉及自動化控制技術和 IIoT 方法,直至對性能和可靠性產生積極影響的電子材料設計。同樣,諸如 MEPS 之類的立法標準正在鼓勵創新的設計工程思維方式,實現這些雄心勃勃的目標需要在各個層面進行優化。
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