2012年3月3日 星期六

電力整合系統

為了節能減碳,同時是要替自己節省荷包,電力的管理是非常重要的ㄧ件事情, 一般的設備不會告訴你他到底花了多少電力,同時即使有,數據上通常也只是即時值,而不是統計值.

舉例而言,上圖的組態是空調系統的元件,包括冰機,水塔,泵浦跟空調箱,這幾個元件當中,除了冰機會有顯示耗電量的裝置之外,其他的設備通常都是沒有帶顯示耗電量的元件裝置.

即使是冰機,上面可能會秀出運轉電流,電壓,甚至有冰機自己算出的kw值,可是根本不可能告訴你他這一個月吃了多少電,換句話講,運轉時數,負載高低都會變動的狀態下,連最重要的元件都沒有統計量,其他的元件更不用講.有些系統會把冰機的運轉資訊接到監控,甚至也會利用監控做出歷史曲線,但是冰機自己根本就沒有耗電的統計量數據,接去監控系統又如何?還是沒有單月的電量統計量,沒有這個數據就算不出以時間為計算單位的電費.怎麼有辦法把耗電量管理好.

power meter俗稱集合式電表,這個東西當然有分傳統機械式跟電子式的設計,傳統式的就是用齒輪驅動,然後純粹做統計的功能,現在台電的的表幾乎都是這類型,但是這種表對於管理幫助不大,因為你只能從上面知道統計量,看不到即時值的變化,雖然即時值無法幫助計算耗電量,但是對機器運轉狀況的診斷有幫助,所以應該也算是電表必須具有的功能.

電子式集合式電表的功能就會強大的多,小弟目前用的是一家日本廠商做的,它的基本功能除了即時值,這包括了電壓V,電流A,實功KW,虛功KVAR,總功KVA,電力統計,還包括諧波分析及通信功能,總之,基本上這種電表就是一台非常強的電力分析機器,而且最重要的是它完全支援開放式的RS485 MODBUS通信功能.

這種電表基本上內建了非常多的紀錄暫存器,每一種的電力數據就紀錄在專屬位址的暫存器內,
懂監控的人就知道,只要寫幾個簡單的程式,像上圖那樣,看是用PLC還是人機,直接到電表裡面的暫存器位址抓資料,那麼所有的數據就有了.

這個有什麼好處?第一是不用抄表,因為抓到的資料可以直接紀錄到人機裡面,然後轉成EXCEL表,換句話講,簡化了管理的流程而且非常的精確,要調耗電數據直接電腦裡面調.簡化管理就代表成本的降低.第二,它所提供的數據功能強過冰機所提供的數據太多,可以提供性能改善的依據.舉例而言,假設業主有一台500RT的主機,額定功率是300KW,那麼跑一個月下來,耗電量的統計應該不能超過720*300=216000度.事實上這個應該再打個6,7折左右.如果沒有這個統計的數據,請問怎麼計算這台冰機一個月到底吃了多少電?沒有這些統計數據,即使冰機因為一些因素導致效率不好,應該也沒人知道.

那麼有人會講,平常在抄表的那些數據難道一點參考意義都沒有?抄表當然會有意義,可是差別是在頻率,也就是說,沒有這樣的機器輔助,抄表可能一天去抄個兩次三次,但不可能像機器一樣可以提供定時的數據紀錄,譬如說每十分鍾或每秒,對系統的診斷來講,有時候就必須做到那麼細,假如一台機器常常在啟動時會碰到一些麻煩,那麼啟動的時間就是那短短幾秒,用人抄或看怎麼夠快.

有時候我會很納悶,一台要價數百萬甚至千萬的機器,多做一些數據輸出或統計的功能成本會差到哪裡去,但是這些設備商就是不做,然後有些公司也很奇怪,裝了集合式電表之後,再派人去抄表,或是為了節省一點購置成本,買了功能不夠強的機器,不是通信和PLC或人機不好連,不然就是
輸出數據的功能差了一大堆.

目前市場上存在的狀態幾乎就是這樣,老闆都想要多省一些運轉成本,可是卻不肯給下面的人夠好的設備去做這一塊,有時候去客戶那邊的時候,我最喜歡問客戶一個問題,請問你的設備上個月的一號零時到月底最後一天的零時吃了多少電,或是把時間切開,去看某一個時段的電量數據,幾乎沒有人講的出來.老闆在管理上會看電力公司的電費統計數據,然後抓一個大概值,但是絕對不精確.因為廠務如果不是有足夠的硬體跟系統,它怎麼可能講的出來,既然東西都拿不出來,怎麼有辦法幫公司做一些性能改善.

上面的這個系統其實是很簡單的,把電表,PLC,人機都弄進來,配線配好,軟體設定好數據就有了,這個系統圖就是要抓整個空調系統的耗電,圖上沒有的是熱量計,如果再把熱量計裝上去,那麼總耗電去除以總熱量,是不是就能夠得到總效率.這個應該是很清楚的.因為電量算清楚了,總熱量也算清楚了,如果效率不好,是不是就代表哪裡有問題?

譬如說人家的系統做一噸的熱量所需的電力是1KW,但是你的是2KW,足足比人家多一倍,換句話講同樣的熱負載下,人家一個月的電費是100萬,那你的就要200萬,莫名其妙搞掉一百萬,公司可以多做多少事情?

我講一個事情,公司的管理階層很喜歡做一件事,拿過去的歷史電費跟現在比,舉例而言,假設公司一剛開始運轉,每個月的平均是100萬,這裡面空調假設吃掉一半,那麼就是50萬,一年一年時間在過很快,老闆最簡單的就是要產量跟電費相除,去年平均是一個月100萬,今年的出貨量跟去年接近,電費一樣是一個月平均100萬,所以就認為系統應該沒有改善空間.

可是問題是一開始的每個月50萬的空調電費可能是每噸熱量2KW做出來的,原因可能是操作方法不對,或是系統效率或設計上根本就不好,可是老闆根本就不知道,因為它的電力系統看的是自己的總合,而不是跟別人或是高的標準比,一年一年這樣下來,它已經接受這樣的數據是正常的,今天說要裝一套系統去找問題再加以改善又要多花錢,心裏面根本就不會認為必須去花這筆錢,假設說改善完後,處理同樣的熱量只要1KW,那麼理論上一個月可以省25萬,一年是300萬.可是因為老闆心裏面早已習慣一個月的電費100萬是正常的,他當然沒有改善的動機.因為從頭到尾,它的數據都是跟自己比,而不是去看系統效率的合理性,這樣怎麼有辦法節能減碳?

像說有些系統我去看了以後,直覺上就認為這個系統一定很耗電,但是因為是設計建造完以後就這樣,這種系統總效率的東西也很難拿到別人的參考資料,所以會非常的直覺認為自己的系統一定沒有改善的空間.因為從頭到尾都是自己跟自己比,也就身陷認知錯誤的陷阱當中.

我現在手上有的資料是美國CTI協會做的一份簡報裡面提到的資料,整個冰水系統裡面,系統的效率應該在1.1KW/RT以下,換算成COP應該是3點多,不算是太好,不過這是整個系統的,事實上,現在的設備效率越來越好,這個數據越低,系統就越省電.可是我看到的,有些還有2點多KW/RT甚至3點多KW/RT的.造成的原因是什麼我在別的文章已經講過很多次了.

這種電力系統當然也可以管理其他的用電設備,因為電力這種東西本來就沒有分一定誰用,要去監控製程機台的耗電就多裝幾個,再把表裡面的數據信號拉回來就是了.電力大一點的就CT用大一點,高壓的就加個PT,道理是一樣的.

POWER METER這種東西會用的話真的是很好用,但是如果只是裝上去,不懂得去抓裡面的暫存器資料來做管理及統計的工作,這樣就浪費了人家精心設計的功能了.之前也有用過國產表,價格是便宜一些,但是在通信上及暫存器的存取上,都讓我困擾不已,非得他家的軟體才能連的好,別人的就不行,這個東西便宜又有什麼用,因此到現在那顆還躺在我辦公室的抽屜裏.雖然說買之前我已經再三跟他確認我要的功能.但是拿來試了就是做不到.再三確認又能如何?但是用在一般的現場拿來抄抄表,這個東西一定就夠了.

現在一堆的變頻器也都具有POWER METER的功能,有沒有統計值我是不清楚,不過這個東西可以跟廠商確認,因為後端的比較小的泵浦或是風車幾乎都會裝變頻來節省電力,買變頻器的時候選有這種功能的就不用再裝POWER METER了,而且不好的POWER METER量到的電量資料比變頻器自己輸出的還不準,還不如直接用變頻器裡面的數據,只是你必須去把它這些資料想辦法連起來就是了.

電力管理一點都不難,找對硬體,軟體,正確的設定,就可以在節能管理上發揮非常大的功效,而且有精確的數據可依,而不是用瞎猜的.當然,如果心態上沒有正確的認識,或是裝了也不會用,那還不如不裝,今天給你拿了一把跟名廚在使用的一模一樣的菜刀,沒有正確的訓練也是切不出跟他一樣漂亮的刀功,道理完全是一樣的.同樣的東西不一樣的人耍,效果絕對是不同的.