2020年4月3日 星期五

磁浮冰機新時代

這世界是整體的,缺了任何一塊都會不完整.歷史是滾動的,時間的長河
掏盡了一代一代人的壽命,但時間從來不會停止前進.

1679年的蒸氣機,開啟了工業革命的序曲,1886年卡爾賓士的三輪汽車,拉近了各地的距離,1903年萊特兄弟的飛機,之後的各項科技進步更大大縮短了洲與洲的交通時間,造就一個天涯若比鄰的世界.

要說這世界不變,100年前的世界跟現在完全就是兩回事,現代科技一日千里,進步不可同日而語,在工業設備界又何嘗不是如此!

冰水主機,空壓機是現代工業必備的重要設備,1902年,威利斯-開利發明現代第一台以電力推動的空調,冷氣的發明讓現代的人類從此走上更文明的道路.

經過一百多年的發展,冷氣壓縮機從往復式,渦卷式,螺旋,離心,一代比一代更進步,更省電.

但是有一個不變的是他們調節冷凍容量的方法,就是要嘛就ON/OFF控制,要嘛就節流控制,簡單講,ON/OFF控制就是溫度到達設定值就啟動或停止,全流量的跑,這在簡單,小型的系統上都是如此,冷凍噸數的範圍分布在大約100RT以下的系統,再往上就是商業用或工業用的了,要調節流量就是用節流的方式.

怎麼節流?用汽車制動的原理來比喻,踩油門前進,踩煞車停止.在螺旋機上,就是用滑塊結構,把冷媒流量擋住,在離心機上則是用扇門結構,調節冷媒的流量,簡單講,因為電動機的轉速是固定的,所以等於是一腳踩煞車,一腳踩油門,這樣的效率怎麼好的起來?在部分負載階段,越低載效率就越差,因為那代表滑塊或是扇門關得更小更緊.想像自己開車的時候,一腳大踩油門,一腳大踩煞車,車會動嗎?

變頻冰機的原理就不是這麼一回事,他等於是把煞車放開了,靠變頻馬達的轉速調節流量,煞車沒了,磨擦損失也沒了,自然而然大省電.

原理是這樣,但實際上還是有煞車,那是因為機械流體力學以及部分負載狀況下起停控制調節的工況下運用的,不過這個不重要,重點是當冰機變頻了,磨擦損失大大減少,自然達成節能的目的.

流量調整的磨擦解決了,但還有一個問題,培林潤滑的部分還是要用油,我在之前的文章中提到,冷凍油的作用主要就是拿來潤滑機件,他對冷凍效果沒有任何幫助,相反的,冷凍油太多或太少都會造成危害,太多嚴重影響冷房效果,太少潤滑不夠機件受損,偏偏冷凍油又很難精確測量系統內到底有多少量?這是滿麻煩的一件事.

那如果拿掉冷凍油,讓軸承不需要潤滑會怎樣呢?
https://km.twenergy.org.tw/ReadFile/?p=KLBase&n=20138291846.pdf,

這是一篇台灣有關探討主動式磁浮軸承技術的文章,發表時間沒有註明,但裡面有提到,希望在2013-2016年導入試產.

https://www.nedo.go.jp/content/100084729.pdf
這篇是講有關ISO國際標準主動式磁浮軸承的14839-1的文章,這個標準發表在2002年的5月.

https://www.danfoss.com/en/products/compressors/dcs/turbocor/#tab-overview
這個是世界上第一家目前生產磁懸浮壓縮機的丹佛斯網頁說明,全球範圍內已經生產超過7萬顆這種類型的壓縮機.而DANFOSS關於磁浮軸承的研究跟發展,根據他的說明,早在上世紀1993年就開始.

磁浮軸承解決了傳統機器冷凍油的問題,也解決了一部分保養的問題,科技革命的確是解決能源問題的硬道理.從發展跟應用的歷史看,客戶對使用這種冰機的疑慮其實是多慮了!

磁浮冰機的效率比傳統冰機整體效能大概節省50%的能耗,原理就如我前面所描述的,少了磨擦跟熱傳的損失,大幅提高了冰機的效率.以冰機耗電佔整個空調系統50%左右的數據去看,若是汰換掉耗電的冰水主機,整體節能率可以到25%,那可是一筆大錢.

對應用上來講,由於是變頻機,所以在應用上跟一般變頻器要注意的完全一樣,配線要注意,電力供應的品質要注意,還有由於DANFOSS只提供壓縮機,並不提供整機,所以各家自己寫的控制軟體品質也須注意,我在這邊不能做評斷,畢竟原料一樣,變出的花樣不一樣.

至於競爭品牌,YORK,MCQUAY,TRANE等大廠,也都推出相對應的競爭機種,不同於丹佛斯提供機頭的商業策略,他們採取整機販售,孰好孰壞,由市場成績證明,我不予評斷.

總之,節能之路真正算還是科技競賽,真正要靠管理及保養維護提升有限,因為靠管理及保養維護最後還是受限於初始設計的限制,那個是變動不了的,真正的跳躍還是靠科技,大刀對上槍,練20年也抵不過一顆子彈,至於白老鼠心理大可不必,仔細去探究任何一個新科技發展的歷史就知道,人家都已經做過多少實證了,跟上都來不及,哪會是第一個接受試驗的白老鼠呢!

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