高效率馬達節能應用技術 - tami · 法規標準-廢除低效率...

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Copyright 2008 ITRI 工業技術研究院

高效率馬達節能應用技術

鄭詠仁博士

機械所 / 工研院


報告內容

一. 馬達與傳動設備節能推動

二. 馬達節能應用

三. 馬達負載、效率與節能效益評估

四. 改善規劃

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資料來源：IEA(International Energy Agency)

終端電力消耗

資料來源：美國馬達動力系統省能方案研究

馬達動力設備用電比率


(歐盟馬達動力系統省能方案)

63.10017.218.31.4Machinery and Metal

57.15.3014.1158.5Iron and Steel

26.62.65.728.110.626.4Chemical

39.7030.38.711.59.8Food andTobacco

6.90.90.413.221.756.9Paper, Pumpand Print

48.86.2016.821.46.8Non-MetallicMineral

Other其他

Conveyors輸送帶

Cool Comp壓縮機

Air Comp空壓機

Fans風扇

Pumps幫浦

行業別馬達系統耗電比例

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歐盟評估改善馬達系統效率的節能數額

13％42％11％N/A-24％％ of Kyoto target

121427310079CO2eq savings(milliontones per year)

24284231202181Total electricity savings potential

15172619125112Application part of the motor systems(pumps，fans，compressors)

671085045Variable speed drivers

34642724High efficiency motors

UKItalyGermanyFranceEU-25EU-15Saving potential in Billion (kWh/year)


美國EPAct

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2008 energy efficiency classes


國內外馬達能源效率標準• 各國全閉型四極馬達能源效率標準曲線圖

EPAct是美國馬達效率標準，NEMA是美國馬達超高效率標準，eff1、eff2、eff3是歐盟馬達效率標準，JIS C 4212是日本馬達效率標準，CNS14400台灣馬達效率標準。

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高效率設備

高效率馬達與傳動設備推動策略

製造商技術提昇開發新產品

能源局

節能工具開發與推廣-節能伙伴-可攜式能效診斷工具開發

馬達設備能效驗證實驗室（馬達、泵浦、壓縮機、馬達減速機)

管制使用高效率馬達

新品能效驗證

要求

提供

策略/方法效益

‧提高工業用電能源效率

‧促成工廠節能投資

‧工廠馬達系統節能改善

‧高效率馬達設備採購

工廠（User）

節能服務公司

法規標準-廢除低效率標準-國際調合-產品效能分級標章

節能宣導

教育訓練

高效率馬達及設備開發技術

‧促成高效率馬達使用成長5%/年

‧保障ECFA後市場傳統產業產值450億元

‧提升產品高效率技術

‧建構馬達設備品質認證制度

高效率馬達標準與國際同步

目標

高效率馬達計畫


馬達設備管理規範推動流程

研擬/修訂能效基準與標示管理辦法草案

公告管理辦法

蒐集國內外能效基準與標示管理辦法

能源局審議

訪廠/專家座談會

WTO公開閱覽

草案英文版

能源局公開閱覽

提出能效基準與標示管理辦法建議案

實施管理辦法

建置登錄系統

建置能效資料庫

研擬/修訂能效測試方法與能效基準草案

公告/實施能效分級基準與標示標準

蒐集國內外能效測試方法與能效基準

能源局審議

訪廠/專家座談會

提出能效測試方法與能效基準建議案

設備能效基準研擬流程

設備能效管理辦法推動流程

ISO Guide 65

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管理制度推動藍圖

三相馬達

單相馬達

空壓機

泵浦

風機

減速機

比較分析管理辦法

研擬管理辦法草案

修訂管理辦法草案

提管理辦法建議案/

WTO預告建置登錄資訊系統

實施驗證登錄/抽測管理


96 97 98 99 100 101 102


修訂管理辦法草案


WTO預告建置登錄資訊系統


研擬能效測試方法

研擬能效基準草案


提測試方法(ISO)及能效基準建議案

建置登錄資訊系統





修訂能效基準草案











修訂能效基準草案


提測試方法及能效基準(IE2)建議案

可實施時間可公告管理辦法時間

CNS14400

CNS1057

建驗證實驗室三相馬達

單相馬達

風機泵浦減速機空壓機

(能環所)


WTO預告

提管理辦法建議案/ WTO預告




報告內容




四. 改善規劃

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馬達節能應用

• 節能之方法– 使用較高效率之馬達– 減少機械傳動裝置– 適時停止馬達動力裝置– 以能量回收裝置回收多餘之動能


定部組合:外殼,鐵心,線圈轉部組合:主軸,鐵心,銅棒,短路環,內外扇

前後托架組合:托架,軸承,內外軸承蓋,加排油管

接線箱

屋外罩

扇蓋

馬達之主要結構

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馬達內部能損示意圖


馬達能源損失

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單機降低電量損失設計


資料來源：IEA(International Energy Agency)

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馬達系統節能潛力分析

資料來源：歐盟Motor Challenge計畫


馬達節能應用

• 變頻器為目前應用最廣泛之馬達驅動裝置, 可提供能量回收之功能選項

– 使用變頻器的效益• 設備與工程

– 自動化– 增進品質及彈性製造– 適時適地適量的變化

• 省能源方面– 驅動風扇及幫浦調速可節省能源25%~50%– 增進系統變化的適應性

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變頻器節能

• 利用變頻器調整馬達轉速– 較佳的製程控制– 較低的機械設備磨損– 低噪音– 節能效益


變頻器應用節能-泵浦

• 離心機消耗功率與轉速三次方成正比• 降低製程流量節流閥控制或控制轉速

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• 多部泵浦並聯– 將兩部泵浦以50%額定流量操作，大約只需要單部泵浦100%運轉所需的1/4功率。

– 亦可消除系統起動時的高衝擊力。

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變頻器應用節能-送風機• VFD藉由降低總系統流量，減少能量損失。• 緩衝啟動能力• 注意事項：

– 降低太多轉速，會有操作不穩定的風險。– 與組件的共振。


變頻器應用節能-電梯• 當電梯下降且負載重量比counter weight還要重時，電動機

轉矩與轉速反向煞車。電梯無載往上升時，電動機若利用回生變頻器控制，則可達到節能的目的。

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報告內容




四. 改善規劃


馬達負載與效率評估

1. 功率量測1.1 輸入功率量測值1.2 線電流量測值1.3 滑差法及誤差修正

2. 負載變動程度3. 決定馬達效率

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馬達計算公式

資料來源：高效率馬達動力系統簡訊5


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馬達負載與效率評估技術

輸入功率量測值

有一部40匹馬力、1800 rpm轉速的防水馬達，使用時間為12年並未重新修理過。電氣技師進行下列量測：量測值：Vab = 467V Ia = 36A PFa = 0.75Vbc = 473V Ib = 38A PFb = 0.78Vca = 469V Ic = 37A PFc = 0.76V = (467+473+469)/3 = 469.7VI = (36+38+37)/3 = 37APF = (0.75+0.78+0.76)/3 = 0.763得到：Pi = 469.7×37×0.763×√3/1000 = 22.97kW


一、馬達負載與效率評估技術

1.2 線電流量測值• 只有線電流量測得到值時，才建議使用電流負載預估法。

• 負載50%以下，由於反應磁通電流，功率因素會降低，使得電流曲線逐漸變得非線性，即不適用。

負載 = 100%×(I/Ir )× (V/Vr)其中：負載 = 以%額定功率表示的輸出功率I = 平均三相均方根電流，I r = 銘牌額定電流V = 平均三相線對線均方根電壓，V r = 銘牌額定電壓

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1.2 線電流量測值



1.3 滑差法• 只有馬達運轉速度量測得到時，才使用滑差法。

• 感應型馬達的同步轉速與電源頻率和馬達極數有關。

• 實際馬達轉速低於同步轉速，其中同步轉速與實際轉速之間的差就如同滑動。

• 所出現的滑動量與馬達驅動設備所造成的負載成正比。

• 馬達部份負載的轉速/滑差法相當簡單且具安全優點。

• 以轉速計來測量。

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1.3 滑差法假設：以轉速為單位的同步轉速 =1,800rpm

銘牌滿載速度 = 1,750rpm以轉速為單位的量測速度 = 1,770rpm銘牌額定馬力 = 25 HP

求出實際輸出馬力。

負載 =[(1,800-1,770)/(1,800-1750)] × 100% = 60%實際輸出馬力等於60% × 25HP = 15HP

負載 = 100%×滑差/ SS - Sr其中：負載 = 以%額定功率表示的輸出功率滑差 = 同步轉速 - 轉速量測值SS = 以轉速為單位的同步轉速Sr = 銘牌滿載速度



1.3 滑差法(誤差修正方式)- 滑差量隨著電壓平方改變，但是馬達端子電壓

只影響電流的一次方

負載 = [滑差量/ (SS – Sr )] ×(Vr/V)2 × 100%其中：負載 = 以%額定功率表示的輸出功率滑差量 = 同步轉速 - 以轉速為單位的量測速度SS = 以轉速為單位的同步轉速Sr = 銘牌滿載速度V = 均方根電壓，平均三相線對線電壓V r = 銘牌額定電壓

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2. 負載變動的程度• 使用時機：負載為變數時，就必須求出馬達的

平均負載。

• 可透過長期監控輸入功率得知。- 兩種負載，先將每個馬達負載週期相乘，即

可求出加權平均負載。

- 許多負載出現，則必須監控某段時間的負載，然後計算加權平均負載。



3. 決定馬達效率• 有三個步驟用來評估效率與負載。

- 先使用功率(1.1)、電流(1.2)或滑差(1.3)量測值求出運轉馬達所造成的負載。

- 取得製造商資料內插值近似的馬達部份負載效率值。

- 利用馬達的功率量測值，即可推導修正負載估算值。

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3. 決定馬達效率NEMA能源效率之定義係輸出有效功率對輸入總功率的比。

e=0.7457×Por ×負載/ Pi 其中：e = 運轉效率，以%表示Por = 銘牌額定馬力負載 = 輸出功率，以%的額定功率表示Pi = 三相功率，以kW為單位


節能改善效益

• 單機馬達效率改善效益

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節約電費計算

• E1：標準效率；E2：高效率


馬達銘版(5HP,4P, 85.5%)

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馬達成本分析的計算


高效率馬達取代一般馬達的效益評估

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馬達運轉生命成本分析

初期投資回收期


高效率馬達省能回收期更新節能投資回收期

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分析節省用電之經濟可行性

PB = ($ premium - $ rebate) / $ savings

其中：

PB = 以年為單位的簡單償還期$ premium = 高效率馬達的售價$ rebate =高效率馬達的售價優惠$ savings = 每年總節省費

PB =($ new + $ inst - $ rebate) / $ savings

其中：

PB = 以年為單位的簡單償還期$ new = 新購馬達費$ inst = 安裝費$ rebate =高效率馬達的售價優惠$ savings = 每年總節省費

取代或重繞運轉中

另法：

回收年限=新購高效率馬達馬達成本 - 原馬達價值或標準效率馬達價值

高效率馬達運轉費用 - 原本達或標準馬達運轉費用


報告內容




四. 改善規劃

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馬達改善規劃步驟• 準確求出每一部馬達的負載(kW) 。• 準確建立每一馬達負載的功率因素。• 建立現有馬達效率。• 求出每一部馬達每年運轉時數。• 如果馬達負載低於50%，請考慮從公司庫存或新購備品更

換成較小型馬達。如果選擇新購馬達，則評估使用高效率馬達。

• 如果現有馬達故障，則分析重繞馬達、新購標準型馬達與高效率馬達之使用差異。

• 建議公司採用最高成本效益的替代方式。• 爭取核准採用“最佳”替代方式。• 預估“改善時機”，發生前先建立行動計畫。


馬達改善規劃

2. 能源效率改善方式• 現有馬達故障。

- 修理馬達。

- 更換新的標準型馬達。

- 更換新的高效率馬達。

• 現有馬達尚未故障- 讓馬達持續運轉。

- 立刻將馬達更換成較高效率的馬達。

不能用的

能用的≠好的

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馬達改善規劃

馬達能效改善方式

現有馬達故障

現有馬達未故障

修理馬達

換新標準效率馬達

換新高效率馬達

暫不換繼續使用

不能用的

能用的≠好的

‧定子重繞、機構修理‧重新組裝(大型馬達)

‧維修便宜‧運轉時數低

‧馬力不大‧維修不符效益‧長時運轉‧可停機時更換(馬達未故障)

‧避免停工成本


馬達改善規劃

馬達故障替代方式

•衡量數種因素以作出滿意的決定，這些因素包含：- 所建議更換馬達的費用。

- 所建議馬達的效率。

- 每一種替代方式(如果不同的話)所需的停機費用。

- 修理現有馬達的費用。

- 現有馬達修理後之效率。

- 可利用的政府獎勵、補助措施。

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馬達改善規劃

• 用新的高效率馬達更換運轉中馬達- 高效率馬達與現有馬達相比

-具有相同的機型大小

-啟動扭力與電流

-高效率馬達的轉速比標準型馬達旋轉快約1%。-離心幫浦與風扇的應用，會增加流量並消耗能源，可能減少所預期的節省能量費用。


馬達維修與更換比較評估

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馬達改善規劃

重新設計動力系統的馬達規格

• 現行經驗- 最佳縮短停工時間的方式即有馬達能夠更換安裝。

- 用較大型馬達先進行更換，。

- 幾乎沒有足夠的時間

- 許多工業設備用的馬達馬力隨著時間而增大。

故障=>停工=>馬上換=>沒備品=>換大顆=>開工及送修=>修好=>沒空換回來=>燒錢

越來越大，越來越多電費


馬達改善規劃


• 功率- 傳輸功率決定條件

- 轉速決定條件

- 扭力-轉速曲線- 馬達控制內容、負載控制內容

- 馬達功率、轉速、扭力關係

- 額定馬力、公稱馬力

- 馬達馬力、負載、輸出功率的關係

- 低載運轉和過載運轉對馬達的影響

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馬達改善規劃


• 減小馬達馬力規格有兩大原因能夠節省費用：- 購買馬達時，較小型馬達會比較便宜。

- 低負載馬達運轉效率較差，而且功率因素也比較低。

部份負載之馬達性能


節能效益評估

• 馬達生命週期成本

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總結

每家工廠、每個系統都有節能改善空間，

以生命週期成本評估節能效益。

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工業送風機節能設計與控制

工研院機械所鄭詠仁

99.6.29


Topics1. 送風機設計與評估—種類介紹、動作原理說明、評估風機系統需求。

2. 維護與管理—基本維護、常見風機系統問題。

3. 節能控制—改善風機系統效率之配置、變動負載風機控制、風機驅動器之選擇、多風扇配置。

4. 能源效率計算與檢測— 量測方法、能源效率檢測。

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1.國際：馬達用電占美國整體工業用電之64% (DOE/US)、占歐盟整體工業用電之65% (EU-Motor Challenge Program)、占中國大陸整體工業用電之70% (中國標準局2005研究）

2.台灣：2007年整體工業用電1172億度，馬達用電約計820億度，占70%(經濟部能源局統計資料）

能源消耗分析

馬達驅動(motor-driven)設備

其他設備36%

泵浦 22%風機 16%

空壓機18%

冷凍空調7%

輸送1%

工業設備耗電

其他設備, 30%

馬達70%


1.送風機設計與評估

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送風機(fan)• 定義：

– 裝有一個或多個葉片，通過軸旋轉推動氣流的機械。– 葉片將施加於軸上旋轉的機械能，轉變為推動氣體流動的壓力，從而實現氣體的流動。

– 美國機械工程師協會：『氣流從進風口到出風口的過程中，氣體密度的增加不超過7%』。

• 大約是在標準的狀況下增壓7620Pa，增壓大於7%時則屬於空氣壓縮機。

• 應用：– 應用非常廣泛的通用型設備，作為通風應用(如換氣、溫度控制…等)，輸送、集塵等功能


評估送風機系統需求-通風目的

• 維持作業場所之安全與舒適• 控制污染有害物擴散• 排除污染有害物• 稀釋有害物之濃度• 供給補充空氣• 環境品質的創造與控制• 防火及防爆 - 可燃性氣體濃度控制在爆炸下限

25%濃度以下

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基礎知識-壓力(Pressure)• 壓力定義：

– 單位面積所承受之力量– 1 atm=29.92 in. Hg=760 mm Hg=14.7 lbf/in2 (psi) =1.01×102 kPa=1.01 ×

105 N/m2=407.5 in. H2O = 1.0133 bar = 1.0333 kg/cm2

– 錶壓=絕對壓力-大氣壓力

• 動壓與靜壓：氣流

SP = hw

氣流

TP = hw

氣流

VP = hw

靜壓全壓動壓


基礎知識-通風原理• By 能量守恆： (TP1 = SP1+VP1 = SP2+VP2 = TP2)

– 白努力方程式(Bernoulli‘s Equation)• 不可壓縮、無摩擦

ConstantZgVP

c

=++ γρ2

2

)(cggργ =

靜壓SP無方向性

動壓VP有方向性

全壓TP0

⇒

VPVgVVP

c

043.42

2

=⇒

= ρ

公制(SI)

單位：V：m/s；VP：mmH2O

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風機選取• 系統操作基礎需求：

– 空氣流量、溫度、壓力、氣流特性及系統配置。• 限制條件：

– 費用、效率、運轉壽命、維護、速度、材料種類、空間限制、驅動器配置、溫度及操作條件範圍的變化。

• 風機型式– 計算系統所需風量及壓力。– 不確定性再加上結構的影響、預期容量增加等因素。– 過大的風機及馬達

• 風機效率不佳• 過大風量噪音• 低可靠度• 管路或風管震動等。


風機(性能)曲線

Fan (performance) curve:Show the relationship between the quantity of air a fan will deliver and the pressure generated at various air quantities.

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系統效應(System effect)• 系統效應係由於組件交互作用所造成的系統效能變化：

– Friction loss：resistance to airflow caused by duct size, roughness of duct walls, and air velocity

– Dynamic loss：resistance to airflow caused by changes in air velocity and direction

– Pressure loss：resistance to airflow caused by components such as diffusers, coils, and filters

– 壓力損失對應於風量，可繪出一條阻力曲線，該曲線為系統(阻力)曲線。

– 系統曲線的計算是將每一系統組件的損失相加起來（阻尼器、風管、隔板、過濾器、T型接頭、肘管、格架、百葉窗等）。


系統(阻力)曲線• 風機性能為壓力及流量範圍內所需能量。

System (Resistance) Curves:System resistance curves are a graphical representation of how a system reacts to a given airflow. The system resistance is the sum of all pressure losses through the duct, all elbows, filters, dampers, coils and any other device that resists flow.

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評估風機系統需求-最佳效率運轉• BEP範圍內操作。• 不良氣流量控制：

– 負載在風機間移動，風機單機可能在失速(stall)狀態下運轉或沿著性能曲線中不穩定部份追逐(trace)正確操作點。

– Surge的系統阻力相當高。


風機定律

• Note:– 選取風機型式及轉速關鍵因素系統需求之變化及不確定性

• 低速高流量風機（如前曲式葉片離心風機）需要準確估算系統流量及壓力需求。

• 不適當的轉速會造成效能不足或過流量及壓力。

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風機定律應用-系統容量改變• 容量增加：

– 安裝較大的風機– 提高風機轉速：

• 在皮帶驅動情形下，可以改變帶輪直徑以增加轉速。• 風機轉速及氣流量率間是線性關係；• 而風機轉速與消耗功率間之關係則為3次方關係。• 提高風機轉速以增加氣流量率會大幅提高功率，並且可能需要較大馬達。

– 增加風機可增加氣流量率。• 多風機配置可適應系統需求變化• 故障時備用。

• 容量減低：– 配有較大風機的系統可適應風機以較低的轉速運轉。– 根據風機定律，風機轉速降低20﹪，可降低50﹪風機能量。


風機型式

• 兩種形式以空氣流過風機的路徑區分。• 離心式(Centrifugal)：

– 使用旋轉葉片增加空氣流速，當空氣由葉片軸心流到葉片尖端時，空氣獲得動能，動能轉換成靜壓，並在進入出口前因空氣變慢而提升。

– 可產生相當高的壓力。– 通常應用於原料輸送中之髒空氣（高溼度及含

有微粒）及較高溫系統上。

• 軸流式(Axial)：– 氣流沿著風機軸心移動，空氣以風機葉片產生

的流體動力學上的升力加壓。

– 軸流風機常用於乾淨空氣也就是低壓高流量之應用上。

– 軸流風機有較高轉速及較高噪音傾向。

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離心式風機-前向式(Forward-Curved Blades)

• 葉片向旋轉方向彎曲。• 常用於低壓、低或中等流量情形。• 效率低（約在55﹪到66﹪間）。• 此種風機可在噪音程度非常低的低

轉速下運轉。

• 通常是因為前向式風機較他型風機小，才會選擇此型風機。

• 適用於住宅暖氣、通風和空調（HVAC）使用。

• 性能曲線下沉部份代表失速範圍，在低氣流量率時會產生操作問題。

• 不適用於氣流量需正確控制的地方。


離心式風機-徑向式(Radial-Blade)

• 使用於低量到中量氣流量率、高壓情形下。

• 平板形狀的葉片形狀可以限制物質堆積，此型風機可適用於高微粒氣流包括灰塵、木屑和金屬碎屑。

• 葉片間寬大的間隙，使此型風機在會產生失速的低氣流量下運轉時不會有震動問題。

• 此型風機特有的耐久性，是他們被視為工業重負荷設備的主因。

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離心式風機-徑向尖端 (Radial-Tip)• 特徵為葉片和進流空氣間的攻角很

低，低攻角會降低亂流。

• 適用於具中濃度微粒的空氣及高溼度的空氣。

• 徑向尖端風機效率可達75﹪。• 因為有較大的運轉空隙，常應用於處

理含固體物質之空氣。

攻角(angle of attack)


離心式風機- 向後傾斜式(Backward-Inclined Fans)

• 特徵為葉片向與旋轉方向相反– 促使微粒在風機葉片上堆積，而造成效能

問題。

– 向後傾斜式風機常用於強迫通風。– 馬力會隨著氣流量增加，在高氣流量率時

馬力會突然下降

• 不同形狀的葉片：– 平葉片的、曲線的及機翼式的。– 平葉片式較為堅固；曲線式葉片效率較

佳；

– 機翼式葉片效率最好的，效率能超過85%，

• 倚靠每一葉片所產生的升力，此型風機很可能因為失速而發生不穩定運轉。

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軸流式風機

• 主要優點為簡潔、費用低及重量輕• 常用於小顆粒空浮，如灰塵、煙、和蒸汽之排氣。

• 可在相反方向下運轉。(反轉排污)• 同樣氣流量，軸流風機的轉速比離心式風機高。• 軸流風機的噪音較離心風機噪音高，噪音音頻為高頻噪音。

• 失速(stall)：有很嚴重的失速區域，不適用操作條件變化大的系統。


軸流式風機-螺旋槳風機(Propeller Fans)

• 可產生低壓高流量率氣流。• 通常不與風管結合。• 螺旋槳風機效率相當低，且噪音

大。

• 功率需求隨氣流量增加而減少，接近自然供風時其效率最高。

• 常使用於屋頂通風。

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軸流式風機-管軸流風機 (Tubeaxial Fans)

• 管軸流風機可以得到比螺旋槳風機更高的壓力及更好的操作效率。

• 使用於中壓高流量率的應用，且很適用於HVAC裝置。

• 風機下游氣流形狀不平均。• 常使用於排氣的應用，因為可產

生足夠的壓力以克服風管損失。

• 管軸流風機可以直接與馬達連接，也可經由皮帶傳動。

• 可很快加速到額定速度(Rated velocity)。


軸流式風機-葉片軸流風機(Vaneaxial Fan)

• 具有出口葉片的管軸流風機– 出口葉片改善氣流型態，並且將氣

流的動能轉換為壓力。

– 這些出口葉片可產生相當均勻的氣流型態。

• 適用於中到高壓的應用，如鍋爐排氣的抽風。

• 通常會配置可變螺距葉片，可以調整改變與進流氣流間的攻角。

• 風機效率可達85%

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各型風機的特徵

1/3 - 1501,200 - 150,00020 - 600 - 5Direct DriveVane Axial

1/3 - 750500 - 350,00010 - 1100 - 10Backward InclinedTubular

Centrifugal

1/3 - 152,500 - 50,00020 - 500 - 1Direct DriveTube Axial

1/6 - 1050 - 50,00010 - 500 - 1Direct DrivePropeller Axial

1/3 - 15001,500 - 450,00020 - 1200 - 14Backward Inclined Airfoil

1/3 - 200500 - 125,00010 - 750 - 12Backward InclinedCentrifugal

Break Horse Power(bhp)

Air Flow(CPM)

Wheel Diameter(inches)

Static Pressure(inches Water

Gauge)Wheel TypeFan Type


各型風機的效率

• Fan efficiency is the ratio between the power transferred to the air stream and the power delivered by the motor to the fan.

Efficiency versus Flowrate Efficiency of Various Fans

ηηff = p= ptt * q / P* q / P (total pressure eff.)whereηf = fan efficiency (values between 0 ~ 1)pt = total pressure (Pa) increase in the fanq = air volume delivered by the fan (m3/s)P = power used by the fan (W, Nm/s)

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各型風機性能曲線比較

• Centrifugal fans with forwarded blades are suited for application with higher air flow volumes and pressures.

• Axial propeller fans are more suited for applications with lower volumes and pressures.

• The pressure head of different types of fans with equal periphery speed of the wheel


評估風機系統需求-氣流特性• 溼度及微粒含量。

– 堆積在風機葉片上之污染物• 效能嚴重退化• 風機失去平衡。

– 後傾式風機葉片形狀使低速空氣流過葉片，容易堆積污染物

– 徑向尖端風機與徑向葉片風機的操作，使氣流經過葉片表面時能將污染物堆積降至最低。

• 易燃環境– 金屬微粒與金屬接觸產生火花的風險。– 在易燃環境下操作的風機必須適當接地，包括旋轉部份，以將因靜電放電產生之火花降至最低。

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評估風機系統需求-溫度• 溫度範圍決定風機型式及材質的選擇。

– 在高溫環境下，許多材料會失去機械強度。

– 當風機轉速增加，旋轉組件的應力會增加。

– 高溫下採用最低轉速之風機型式。• 徑向式葉片結構強，時常應用於高溫環境。

– 高溫時可選擇不同種類合金以提供必要的機械性質。

– 系統組件材質也嚴重影響風機應用於高溫環境的能力


評估風機系統需求-空間限制• 容納：

– 風機空間尺寸限制– 維修通道、基礎、結構支撐需求– 通風管

• 解決方案：– 風機上游或下游端裝設肘管考慮使用整流器改善運轉效率。

• 因為經過風管配件的非均勻流會增加壓損經並降低風機效能。

– 小管徑風管或扁風管配置所增加的壓損會大大增加操作費用。

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評估風機系統需求-風機啟動• 將風機由停止加速至正常運轉速度

– 離心式風機有很大的慣性，也就是說要達到操作速度需要很大的扭力。

– 馬達啟動電流約為運轉電流的2到5倍• 在最小機械負荷下啟動風機，比在全負荷下啟動，馬達上的應力會大幅降低。

• 可裝置系統damper以降低啟動時風機馬達之負荷。– 離心風機所需的功會隨流量增加而增加，大型風機啟動時需將下游damper關閉。

– 軸流風機的功則會隨流量增加而降低，對軸流式風機而言，大型風機啟動時需將下游damper開啟。


評估風機系統需求-風機啟動– 控制風機逐漸加速的緩衝啟動器

• 變頻驅動設施（VFD），可降低馬達啟動電流為運轉電流的1.5到2倍。

• 使用軸流風機時，可變螺距風機能降低啟動電流，將葉片推到低攻角以減低風機啟動所需的扭力

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2.維護與管理


基本維護• 定期檢查所有系統組件• 軸承潤滑及更換• 皮帶拉緊及更換• 馬達維修及更換• 風機清理

基本維護清單

皮帶：檢查皮帶情形，緊度和對準。也檢查滑輪情形。

軸承：由過度磨損噪音，量測軸承操作溫度或利用預防維護技術如震動分析或油分析判定軸承狀況，依風機製造商手冊潤滑軸承。如有必要更換軸承。

系統清潔：可能累積污染物的風機及系統零件應定期清潔

洩漏：檢查會造成能量損失或影響系統效能之風管洩漏。

馬達狀況：檢查馬達繞組絕緣是否完整，這些測試在一定電壓下量測絕緣，或施加電壓於絕緣時，量測電壓經過絕緣時之衰減率。此外，震動分析可以顯示馬達繞組內部情形，可以預先偵測問題的發生。

Reactive Proactive Analytic

Push Maintenance

• M2M – Machine to Machine integration• Online Asset health monitoring• Automated decision support / analytics• Push info to workforce on any device• RFID

Reactive MaintenanceService assets as needed

Preventive Maintenance

Predictive Maintenance

Maintenance at a fixed frequency

Maintain when a potential failure is identified

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風機驅動

• 直接驅動– 效率較高、空間較省及維修較少。– 適用大馬力(超過300hp) – 直接驅動風機轉速必須與馬達相同（典型速度為

3600rpm及1800rpm或1200rpm），限制了應用場合。

• 齒輪驅動– 效率範圍很大，依齒輪設計和速度比而定。– 齒輪系統很堅固，可靠度佳。– 齒輪改變風機速度的彈性小


基本維護-皮帶拉緊及更換• 皮帶能源損失(5~10%)

– 例如：在200馬力風機，5﹪能量傳遞損失就差不多有10馬力的損失，對連續運轉系統言，換算約為每年損失美金11萬元。

• 多皮帶配置– 注意產生一或多條皮帶過載的風險。– 所有皮帶應在相同運轉時間，可降低不平均負載的風險。

• 避免過度拉緊皮帶。– 造成高徑向軸承負載、加速磨損及縮短軸承更換間隔。

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風機驅動-皮帶驅動• 接觸弧度修正：皮帶經過滑輪時少於180度圓周所造成的能

量損失。

• 最大實際速度比：大部份速度比限制為4：1（馬達速度比風機速度快4倍），但小馬力應用可以高到10：1– 限制速度比的因素為實際滑輪尺寸、皮帶與驅動輪間的接觸弧度和

皮帶速度。

V型皮帶接觸弧度對額定馬力的影響


風機驅動-皮帶驅動• 可以利用不同大小滑輪得到想要的風機速度。

• 皮帶種類：平皮帶、V型皮帶、齒狀V型皮帶

‧平皮帶有均勻的剖面，並且經由與平皮帶表面接觸的摩擦力傳遞能量。

‧V型皮帶式是平皮帶的改良，利用楔行作用補助摩擦能量傳遞。

‧齒狀皮帶，刻痕式設計提供額外的彈性，可使用較小的滑輪。齒狀V型皮帶效率較傳統V型皮帶高，因為其增加的彈性及刻痕表面傳送力量效率較高。

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常見風機系統問題-風機過大現象

• 美國環保署最近調查，有60﹪系統風機過大，有近10﹪風機過大超過60﹪。

• 能量損失：– 風機效率差，不在最佳效率點附近運轉。– 產生過多的氣流量，使用較多能量並增加系統應力。

• 解決方案：– 可能需要縮小馬達– 安裝可調整速度驅動裝置或多速馬達– 使用具可變螺距葉片的軸流風機


常見風機系統問題-通風管及配管• 氣流與風管表面間之摩擦常是風機所有負載中最大的部分• 尺寸的影響：

– 較大風管產生之空氣流動阻力較低。• 形狀的影響：

– 圓形風管之每單位剖面表面積較矩形風管為小，其洩漏也比較小。– 對熱或冷氣流，表面積也會影響傳遞至周圍環境的熱量。

• 洩漏等級：– 以CL表示，是風管完整性的指標。– CL的變數包含

• 接頭型式• 風管單位長度接頭數量• 風管型式。• 風管長度

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常見風機系統問題-洩漏• 洩漏等級：Coeff. of Leakage，表示每單位面積風管表面，

在單位時間內內，有多少的洩漏量。

• Ref:– Sheet Metal and Air Conditioning Contractors National, Association, Inc.

（SMACNA）。– American Society of Heating, Refrigerating, and Air Conditioning （ASHRAE）標準

ASHRAE 90.1 Energy Standard for Building Except Low-Rise Residential Building


常見風機系統問題-噪音紊流(turbulence)產生之噪音↓

• 降低噪音：– 包覆風管– 風機安裝於橡膠或適當的彈簧隔離器

以限制震動能量的傳遞– 安裝聲音阻尼物質或擋板以吸收噪音

能量。– 主動式噪音控制

各型風機的噪音特性

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常見風機系統問題-噪音• 分貝Decibel (dB)

– 人耳可聽到之最微弱聲音壓力為20 μPa 0 dB。

– 人耳在音壓為200 Pa下，耳膜會感疼痛 140 dB。

20

2

10P PP log 10 L =

實際音壓

基準音壓(20μPa)


3. 節能控制

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風機系統組件

• 風機系統由風機、馬達、驅動系統、風管或管路、流量控制設備和空調設備（過濾器、冷卻盤管、熱交換器等）所組成。

Outlet Diffusers

Baffles

Heat Exchanger

Turning Vanes (typically used on short radius elbows)

MotorCentrifugal Fan

Inlet Vanes

Filter

Belt Drive

Motor Controller

Variable Frequency Drive


風機系統組件-驅動系統

• 驅動系統：– 直接驅動

• 風機與驅動軸連接，簡單有效，對調整轉速的彈性較小。• 軸流風機而言，對有低溫及乾淨系統空氣的應用非常適用直接驅動

– 皮帶驅動• 優點為提供風機系統速度選擇的彈性。• 在軸流風機中，皮帶驅動讓馬達遠離氣流。• 同步皮帶效率最佳

– 可以限制滑動– 驅動鏈突然加速的操作情形會加速磨損及突然損壞，並產生噪音

• V型皮帶最常使用– 優點為費用低、操作可靠及操作彈性等。– V型皮帶可以滑動，在突然負載改變時能保護驅動鏈。

– 齒輪系統• 齒輪系統比皮帶系統昂貴，檢查及維修頻率上較皮帶系統為短

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改善風機系統效率之配置-風機進口流道設計

• 預先旋轉渦流：

• 肘管靠近風機入口的影響：


改善風機系統效率之配置-風機出口流道設計

• 風機與T接頭距離

• 風機與下游肘的方向

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改善風機系統效率之配置-分流器

• 分流器可避免在T接頭形成的擾流。

• T型匯流管


改善風機系統效率之配置- 風管大小

• 摩擦力佔風機所消耗能量中的大部份。

• 摩擦係數f，依據風管表面加工、風管直徑和氣流擾流程度而定。– 例如：將圓形風管直徑由10吋增加到12吋可以降低摩擦損失60﹪。

風管表面與氣流間的摩擦力

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空氣流量控制裝置

• 節流進入或離開風機的空氣以控制氣流量。• 利用產生漩渦使空氣撞擊風機葉片或是節流風門，限制風

機的空氣量。

• 經過damper及vanes會產生壓降，並消耗流動能量。– 風機出口damper

• Damper 增加背壓減少風機總輸出，會迫使風機操作點沿著性能曲線向左移。

– 風機運轉效率較低– 發生不穩定現象，因為沒有足夠空氣流過葉片，而產生空氣動力學的Surge現象，產生噪音及驅動系統磨損。

– 風機入口葉片vanes• 空氣預先轉向或漩渦有助於降低風機制動馬力。• 入口葉片在省能最佳化條件下可提供較好的可控制性。



1. 出氣風門(Outlet Dampers)• 在風車或是風管出風口處安裝風

門

• 以關小風門方式減少風量• 會增加額外的風機風壓，如圖由

點A移到點B或點C。

2. 可變式進氣導向葉輪(Variable Inlet Guide Vanes)

• 在風車進氣口處安裝導向葉輪• 改變進氣導向葉輪的傾斜角度• 省能效益比使用出氣風門大。

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空氣流量控制裝置3. 可調式葉輪風機(Variable pitch fan)

• 改變風機葉輪的傾斜角度方式改變風車之出風量• 大多使用於軸流風機。• 此法之省能效益比前兩者大。



• 風機轉速調整：– 空氣流量控制中效率最好的方法。

• 風機定律中，轉速與流量呈線性關係，與壓力成2次方關係，與能量成3次方關係。

– 兩種主要速度控制方法：• 多速馬達：多速馬達具分散式的速度，例如，高、中、低速等。

• VFD(變頻器 )：VFDs控制馬達電源的頻率以建立其操作速度，允許馬達在一連續速度範圍內運轉，能準確配合系統需求。

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變化負載風機控制

• 流量控制– 入口葉片– 出口damper– 轉速控制

• 考量：初設費、控制效率及能源效率

– 不常用的風機系統（例如1年使用少於500小時）初設費用是主要的因素。

– 對高運轉系統，流量控制效率及能源效率可為主要因素。



轉速調整

• 優點：– VFD藉由降低降低風機轉速，減少

不必要輸入氣流的能量。

– 當風機速度降低，風機性能曲線及馬力曲線向原點移動。

• 缺點– 會有操作不穩定的風險，選擇VFD

前要先小心檢視性能曲線。

– 降低風機轉速增加碰到共振速度的機會。

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多風機配置

• 並聯或串聯數台風機，當作一台單獨較大風機。– 風機串聯適用於有長風管或經過系統組件有很大壓降的系統。

– 兩台較小風機比一台相當的大的風機便宜且效率較佳。– 可將風管及空間的加壓量降至最低。– 多風機配置之優點包括：

• 較低平均風管壓力• 低噪音• 備用• 效率• 結構及電氣限制


多風機配置-串聯

• 較低的風管壓力：– 降低最大系統壓力可將因系統洩漏造成的能量損失降至最低。

• 效率高：– 允許每一部風機在靠近最佳效率點運轉

• 結構及電氣限制：– 大馬達有大啟動電流

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多風機配置-並聯• 優點：

– 空氣輸送設備需求變化大的系統，可採並聯配置。– 在整個系統需求變化中維持高效率– 有備用可減低因故障或非預期維修停機風險

• 缺點：– 大風機主導性：– 不穩定發生：


改善風機系統效率之配置-空調及處理設備

• 過濾器：用於移除顆粒或氣體，包括旋風式或網式– 網狀過濾器

• 壓降大• 聚積顆粒時會增加壓力損失。

– 旋風式過濾器• 可將較重無法快速改變方向的微粒移除。• 旋風式過濾器較網式過濾器效率差• 但旋風式過濾器的維修需求較少且壓降低。

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改善風機系統效率之配置-Compartmentalization

Hood Fume Hood or BSC Isolation Chamber

Filter & HEPA

HEPA Filter

Curtain

HEPA filter

Fan


改善風機系統效率之配置-通風有效性

Case 1

Case 3Case 2

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改善風機系統效率之配置-排氣短通路效應


4. 能源效率計算與檢測

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風機系統經濟性• 計算電力消耗

– 使用馬達銘牌– 直接測量馬達電流或功率– 使用性能曲線資料

• 風機負載：– 負載因素(Load factor) ：

• 風機運轉一段時間內全負載的平均百分比

• 負載因素=（實際負載×在此負載下運轉時間）/額定負載×運轉時間

– 負載循環(Load-Duty Cycle)：• 設備在各種負載運轉相對其額定容量運轉的總時間。

Load-Duty Cycle


風機系統經濟性-使用馬達銘牌• 簡單計算

– 年度電力費用：– （馬達全負載bhp）X （0.746 kW/hp）– （1/效率）×（每年運轉時數）×（電力費用＄/ kW h）×（負載因素）

• 假設– 電力費用＝＄0.05/ kWh– 負載因素=6.5﹪– 馬達效率=95﹪

• 舉例：– 馬達全負載 =100hp– 每年運轉時數＝8760小時（3班連續運轉）– 年度電力費用＝（100hp）×（0.746 kW /hp）×（1/0.95）×（8.76小時）×（＄

0.05/ kW h）×（0.65）＝＄22356

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直接測量馬達電流或功率-直接量測計算

• 情形1.電壓計與電流計分開– 每年電力費用＝（全負載電流）×（伏特數）×（1.732）×（功率因素）÷

（1000）×（每年運轉時數）×（電力費用＄/ kWh）×（功率因素）• 情形2.使用功率計

– 每年電力費用＝功率計讀數（使用3相設定）×（每年運轉時數）×（電力費用＄/ kWh）×（功率因素）

• 假設– 電力費用＝0.05＄/ kWh– 負載因素＝65﹪– 馬達效率＝95﹪– 功率因素=0.85

• 範例– 全負載電流=115 安培– 電壓=460伏特– 每年運轉時數=8,760小時– 全年電力費用=（115安培）×（460伏特）×（0.85）÷（1000）×（8,760小

時）×（0.05＄/ kWh）×（0.65）＝＄22172


直接測量馬達電流或功率-使用風機曲線

• 量取上游壓力，再利用風機性能曲線決定相對應之hp。

• 年度電力費用– 風機hp/馬達效率×（每年運轉時

數）×（電力費用＄/kWh ）×（負載因素）

– 假設• 風機出口壓力已知• 馬達效率＝90﹪• 負載因素＝65﹪• ＄0.05/kWh 單位電價(USD)

– 範例• 風機出口壓力=19in. wg• hp線上的讀值，風機bhp=49• 全年電費=（49bhp）×

（0.746kW/hp）×（1/0.9）×（8760小時）×（＄0.05/kWh）×（0.65）＝＄11563

35


量測風機壓力的方法


量測說明(1/3)

風速&風壓測試儀風速&風壓測試儀

風速測試棒風速測試棒

出風口風壓測試口出風口風壓測試口進風口風壓測試口進風口風壓測試口機械工廠排風機機械工廠排風機

量測標的量測設備說明

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量測說明(2/3)

風速量測位置(直管段)

風速量測位置(直管段)

進風口風壓量測位置(吸入靜壓)

進風口風壓量測位置(吸入靜壓)

出風口風壓量測位置(排風靜壓)

出風口風壓量測位置(排風靜壓)

管路量測位置接頭施作& 儀器裝設

風壓、風量量測實況


量測說明(3/3)

電力計電力計

電壓Sensors x3電壓Sensors x3電流Sensors x3電流Sensors x3

風機配電盤外觀&內部風機耗能量測實況

37


能源效率檢測-風扇特性測試

依據AMCA 210-85 “Laboratory Methods of Testing Fans for Rating＂測試規範。


皮托管

皮托管橫向量測點

.316R.548R.707R

.837R.949R

同心圓等面積

測量點在同心圓等面之中心

38


結論

• 成本生命週期評估(LCA) – 初始投資與運轉成本間維持的是一種反向的關係，因此不可能有一種設計策略可同時減少初始成本及能源成本。最好的設計策略是在這兩者間取得折衷點，使兩者的和為最小

Motor-driven equipments


Q & A

鄭詠仁敬上機械所/工研院(03) [email protected]

UBERTY

1 簡煥然老師 [email protected]

煜然

離心式泵浦節能設計與應用離心式泵浦節能設計與應用

講師：簡煥然老師

勤益科大冷凍系流體機械兼任講師

煜然有限公司智權研發經理

UBERTY


煜然

大綱大綱

1.1.泵浦的規格與效率

2.渦卷離心泵的操作範圍

3.3.歐盟的離心泵效率要求歐盟的離心泵效率要求

4.歐盟清水離心泵效率的選用法

5.中國的離心泵效率要求

6.離心泵與管路系統的耗能

7.變頻離心泵的耗能管理

8.離心泵節能的實務做法

9.沉水深井泵選用與節能

UBERTY


煜然

簡煥然老師 0937828709 [email protected] 3

CNS B4004 渦卷離心泵規格表

1.泵浦的規格與效率

UBERTY


煜然

編號轉速rpm

入口mm

出口mm

葉輪外徑mm

流量m3/min

揚程m

流功kW

A效率%

B效率%

泵軸功kW

比速率Ns

1 3450 50 40 125 0.25 29 1.18 51 41.5 2.32 138

2 3450 50 40 160 0.25 46 1.88 51 41.5 3.68 98

3 3450 50 40 200 0.25 72 2.94 51 41.5 5.76 70

4 3450 65 50 125 0.5 29 2.37 59 48.4 4.01 195

5 3450 65 50 160 0.5 46 3.76 59 48.4 6.37 138

6 3450 65 50 200 0.5 72 5.88 59 48.4 9.97 99

7 3450 65 50 250 0.5 80 6.53 59 48.4 11.07 91

1.1 泵浦規格表-揚程與流量@3450rpm

揚程m 揚程72m--- φ200

流量cmm

φ50—0.5cmmΦ40—0.25cmm

揚程46m--- φ160

揚程29m--- φ125

揚程80m--- φ250

UBERTY


煜然

編號轉速rpm

入口mm

出口mm

葉輪外徑mm

流量m3/min

揚程m

流功kW

A效率%

B效率%

泵軸功kW

比速率Ns

8 3450 80 65 125 1 29 4.74 65.5 53.7 7.23 276

9 3450 80 65 160 1 46 7.51 65.5 53.7 11.47 195

10 3450 80 65 200 1 72 11.76 65.5 53.7 17.95 140

11 3450 80 65 250 1 80 13.07 65.5 53.7 19.95 129

12 3450 100 80 125 2 29 9.47 70.5 57.8 13.44 390

13 3450 100 80 160 2 46 15.03 70.5 57.8 21.31 276

14 3450 100 80 200 2 72 23.52 70.5 57.8 33.36 197

15 3450 100 80 250 2 80 26.13 70.5 57.8 37.07 182


流量cmm

Φ80—2.0cmm

揚程46m--- φ160

揚程29m--- φ125

揚程80m--- φ250

Φ65—1.0cmm

1.1 泵浦規格表-揚程與流量@3450rpm(續)

UBERTY


煜然

編號轉速rpm

入口mm

出口mm

葉輪外徑mm

流量m3/min

揚程m

流功kW

A效率%

B效率%

泵軸功kW

比速率Ns

16 3450 125 100 160 3.17 46 23.82 73.3 60.1 32.49 348

17 3450 125 100 160 4 46 30.05 74 60.7 40.61 391

18 3450 125 100 200 3.17 72 37.28 73.3 60.1 50.86 249

19 3450 125 100 250 3.17 80 41.42 73.3 60.1 56.51 230

20 3450 125 100 200 4 72 47.04 74 60.7 63.57 279

21 3450 125 100 250 4 80 52.27 74 60.7 70.63 258


流量cmmΦ100—4.0cmm

揚程46m--- φ160

揚程80m--- φ250

Φ100—3.17cmm

1.1泵浦規格表-揚程與流量@3450rpm(續)

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煜然

揚程m

流量cmm

0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.00.25

15

29

46

72

80m

φ125

φ160

φ200

φ250

Ns=391

Ns=276

Ns=195Ns=138Ns=98

相同比速率Ns有相似的幾何形狀，可以經由縮小與放大得到希望的性能

1.2 1.2 泵浦規格表與比速度Ns @3450rpm

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煜然

使用比速率Ns的設計，可以大幅減少產品開發，並可確保產品性能

1.3 比速率Ns與泵浦規格群組

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煜然

UBERTY


煜然

Stepanoff Stepanoff 泵浦平均效率－泵浦平均效率－NsNs曲線（清水離心式泵浦曲線（清水離心式泵浦))））

1.4 比速率、相似定律及其應用

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煜然

葉輪外徑與轉速對揚程的關係

轉速rpm

葉輪外徑mm

揚程m

轉速rpm

葉輪外徑mm

揚程m

3450 125 29 1750 125 73450 160 46 1750 160 11.53450 200 72 1750 200 183450 250 80 1750 250 29

1750 315 461750 400 72

揚程有4倍關係轉速有2倍關係

1.5泵浦相似定律

揚程有4倍關係直徑有2倍關係

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煜然

流量相差1.2倍揚程相差1.44倍

60Hz與50Hz轉速相差1.2倍

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煜然

1.6 泵性能變化---葉輪外徑修正

當液體粘度不大且假設泵的效率不變，泵的轉速變化小於20%時，泵的流量、揚程、軸功率與轉速的近似關係可按比例定律進行計算：

3

bhp

bhp2 '

W'W,'','' ⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛=⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛==

DD

DD

HH

DD

QQ

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煜然

1.7 1.7 泵性能修正泵性能修正------葉輪轉速變化葉輪轉速變化

當液體粘度不大且假設泵的效率不變，泵的轉速變當液體粘度不大且假設泵的效率不變，泵的轉速變化小於化小於20%20%時，泵的流量、揚程、軸功率與轉速的時，泵的流量、揚程、軸功率與轉速的近似關係可按比例定律進行計算：近似關係可按比例定律進行計算：

3

2

1

2bhp1bhp

2

2

1

2

1

2

1

2

1nn

WW,

nn

HH,

nn

QQ

⎟⎠

⎞⎜⎝

⎛=⎟

⎠

⎞⎜⎝

⎛==

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煜然1.8 泵浦性能圖

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煜然

2.0 渦卷離心泵的操作範圍

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煜然

2.1 效率 CNS B4004 小型渦卷泵

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煜然

3.13.1單級離心式泵浦可獲得的最高效率單級離心式泵浦可獲得的最高效率%%--比速度比速度(ns)(ns)--流量流量(m(m33/hr)/hr)

3.3.歐盟的離心泵浦效率要求歐盟的離心泵浦效率要求

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煜然

第七次論壇工作報告 27-29 05 2008Meeting 07 - 27 & 29/05/2008

Documentation on the meetings of the Consultation Forumhttp://ec.europa.eu/energy/efficiency/ecodesign/forum_en.htm

3.2 歐盟有關泵浦效率推動

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煜然

Ns=rpm*(m3/sec)^0.5/(m)^0.75

泵浦效率-比速率-流量曲線模擬

上式中的比速率之流量計算單位=m3/sec但在計算效率時的流量計算單位=m3/hr

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煜然

C=10%代表只有10%的產品達不到此一要求

單級端吸(ES)/立式多級(MS)/沉水深井(Mss)

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煜然

最終目標希望產品都能達到現有的C=80%的效率值

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煜然

單級端吸離心泵的分類與性能範圍

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煜然

立式多級離心泵的分類與性能範圍

沉水多級深井泵的分類與性能範圍

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煜然

歐洲泵浦協會泵浦可能得到的最高效率(清水離心式泵浦）

ESCC Pumps 效率圖 1450 rpm (4)

ESOB Pumps：End suction pumps having their own bearings(聯軸式)

4.歐盟清水離心泵效率的選用法

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煜然

ESOB Pumps 效率圖 2900 rpm (3)

歐洲泵浦協會泵浦可能得到的最高效率(清水離心式泵浦）

ESOB Pumps：End suction pumps having their own bearings(聯軸式)

UBERTY


煜然

歐洲泵浦協會泵浦可能得到的最高效率（清水離心式泵浦）


ESCC Pumps： End suction close coupled pumps(直結式)

UBERTY


煜然

歐洲泵浦協會泵浦可能得到的最高效率（清水離心式泵浦）


ESCC Pumps： End suction close coupled pumps(直結式)

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煜然

中國單級渦卷離心泵效率要求

5.中國清水離心泵效率要求 GB19762-2005-泵浦效率

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煜然

中國多級離心泵效率要求

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煜然

中國單級與多級離心泵效率修正值(1)

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煜然

中國單級與多級離心泵效率修正值(2)

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煜然

中國豎軸多級離心泵效率要求(輪機泵、深井泵)

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煜然

中國豎軸多級離心泵效率修正值(輪機泵、深井泵)

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煜然

6.離心泵與管路系統的耗能

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煜然

管路阻抗曲線圖

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煜然

HS1

C0

S2

Q

HS1

C0

S2

Q

管路阻抗曲線會隨著系統的需求改變

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煜然

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煜然

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煜然

7.變頻離心泵的耗能管理

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煜然

Q

H 節能區域

D

A＇

A

Q0Q1 Q

H 節能區域

D

A＇

A

Q0Q1

恆壓變頻之節能效果

近端恆壓力值

定頻泵浦性能曲線

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煜然

遠端壓力計

泵浦

位置

揚程

出口管

回流管

P

遠端壓力計

泵浦

位置

揚程

出口管

回流管

P

遠端壓力控制裝置示意圖

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煜然

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煜然

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煜然

泵浦變頻運轉之系統耗能計算泵浦變頻運轉之系統耗能計算(a)(a)系統運行時間與負載系統運行時間與負載((依據用途而異依據用途而異))

負載Q 時間t

100％ t100％

75％ t75％

50％ t50％

25％ t25％

t100％+t75％+t50％+t25％＝100％

運行時間比例與應用系統相關

負載Q的比例次系統應用時的最大流量為100％

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煜然

(b)(b)系統耗能指標計算系統耗能指標計算

Pave＝P100％t100％+P75％t75％+P50％t50％+P25％t25％

Pref＝以（H100％･Q100％）以流功為基準取得耗能曲線之消耗電力功。

耗能指標＝Pave/ Pref

註：測試點的揚程必須大於負載曲線的揚程（使用相似定律換算法）

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煜然

(C)耗能基準線建立---以家用熱水循環泵為例

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煜然

變頻熱水循環泵可達到的節能指標

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煜然

8.離心泵節能的實務做法

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煜然

低能源效率的風險---管路阻抗曲線計算的不確定

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煜然

確認泵浦運轉在高效率區

1.操作點A是最佳的操作點2.操作點B是在大流量低揚程區域3.操作點B代表管路為低阻力管路系統4.應重新選用以操作點B為高效率的泵浦5.操作點C是在低流量高揚程區域6.操作點B代表管路為高阻力管路系統7.應重新選用以操作點C為高效率的泵浦8.重新確認管路系統阻抗曲線

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煜然

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煜然

管路系統阻抗曲線測試與計算步驟

1.量取出入口壓力、流量2.計算流量轉換成流速(m/sec)3.轉換壓力單位(Nt/m2)

錶壓力：P(Kg/cm2 )4.計算揚程損失HL=泵浦輸出揚程Ht5.設定系統淨高C0，須考慮U形管效應6.帶入HL(m)、C0與Q(m

3/min)，計算C1值7.建立系統阻抗曲線，輸入Q(m3/min)計算HL(m)8.依據Q(m3/min)與HL(m)重新選擇泵浦規格

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煜然

△泵浦揚程泵浦出口揚程泵浦入口揚程

21

2

2222

1

2111

2

2221

211

2

2

)2

()2

(

HtHtt

t

t

t

H

Zg

Vg

PH

Zg

Vg

PH

Zg

Vg

PZg

Vg

PH

−=Δ

++=

++=

++−++=Δ

ρ

ρ

ρρ

系統阻抗曲線計算

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煜然

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節能管理的實務做法---定期紀錄統計耗能

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煜然

節能管理的實務做法---統計相同口徑的泵浦耗能

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煜然

節能管理的實務做法---管理密封環間隙

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煜然

9.沉水深井泵選用與節能

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煜然

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煜然

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煜然

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煜然

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煜然

泵浦規格選用與操作範圍

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煜然

泵浦耗能計算公式泵浦耗能計算公式

流動功（W）＝壓力P（Nt/m2）×流量Q（m3/sec）

壓力P（Nt/m2）＝ρgH

＝密度ρ（Kg/m3）×加速度g(m/sec2) ×揚程H（m）

CNSB4004列出的清水泵額定規格，流量與揚程計算額定

點清水泵的輸出流功

CNSB4004泵浦流量－效率 A曲線算出實際馬達軸功

實際馬達軸功＝流功/泵浦效率

CNS14400高效率馬達的功率與效率值，計算馬達實際耗能

馬達實際耗能＝馬達軸功/馬達效率

節能管理的實務做法---計算每噸水的成本

UBERTY


煜然

節能管理的實務做法---計算每噸水的成本

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煜然

編

號

轉速

rpm

入

口

mm

出

口

mm

葉

輪

mm

流量

cmm

流量

cmh

揚

程

m

流功

kW

比速率

Ns

比速

率

m3/s

Ns

CNS

B效率

%

CNS

A效率

%

歐盟

B效率

%

歐盟

A效率

%

歐盟

效率

修正

C%值

歐盟

B效率

%修正

歐盟

%nsQ

最低

效率

C10

%

CNS

馬達

效率

%

CNS

B效率

電力

kW

CNS

A效率

電力

kW

歐盟

B效率

電力

kW

歐盟

A效

率

電力

kW

歐盟

B效率

修電

力

kW

歐盟

%nsQ

電力

kW

1 1750 40 32 125 0.12 7.2 7 0.14 140.9 18.2 35.0% 43.0% 44.5 68.0% 0.58 0.47 0.452 1750 40 32 160 0.12 7.2 12 0.23 97.1 12.5 35.0% 43.0% 35.0 69.0% 0.93 0.76 0.933 1750 50 40 125 0.25 15 7 0.29 203.3 26.2 41.5% 51.0% 56.8 69.0% 1.00 0.81 0.734 1750 40 32 200 0.12 7.2 18 0.35 69.4 9.0 35.0% 43.0% 23.7 79.0% 1.28 1.04 1.885 1750 50 40 160 0.25 15 12 0.47 140.1 18.1 41.5% 51.0% 50.6 80.0% 1.41 1.15 1.166 1750 65 50 125 0.5 30 7 0.57 287.5 37.1 48.4% 59.0% 67.0% 75.0% 0.0% 67.0% 64.6 80.5% 1.47 1.20 1.06 0.95 1.06 1.107 1750 50 40 200 0.25 15 18 0.74 100.1 12.9 41.5% 51.0% 42.2 81.0% 2.2 1.8 2.28 1750 65 50 160 0.5 30 12 0.94 198.2 25.6 48.4% 59.0% 67.0% 75.0% 4.0% 63.0% 61.4 81.4% 2.4 2.0 1.7 1.5 1.8 1.99 1750 80 65 125 1 60 7 1.1 406.6 52.5 53.7% 65.5% 70.0% 78.0% 0.0% 70.0% 68.6 81.6% 2.6 2.1 2.0 1.8 2.0 2.010 3450 50 40 125 0.25 15 29 1.2 138.0 17.8 41.5% 51.0% 60.0% 67.0% 11.0% 49.0% 50.2 82.5% 3.5 2.8 2.4 2.1 2.9 2.911 1750 65 50 200 0.5 30 18 1.47 141.6 18.3 48.4% 59.0% 67.0% 75.0% 10.0% 57.0% 55.8 85.5% 3.6 2.9 2.6 2.3 3.0 3.112 3450 50 40 160 0.25 15 46 1.9 97.7 12.6 41.5% 51.0% 58.0% 67.0% 17.0% 41.0% 41.5 85.5% 5.3 4.3 3.8 3.3 5.4 5.313 1750 80 65 160 1 60 12 1.9 280.2 36.2 53.7% 65.5% 70.0% 78.0% 1.0% 69.0% 68.4 85.5% 4.1 3.4 3.1 2.8 3.2 3.214 1750 65 50 250 0.5 30 29 2.37 99.0 12.8 48.4% 59.0% 67.0% 75.0% 18.0% 49.0% 46.9 85.5% 5.7 4.7 4.1 3.7 5.7 5.915 3450 65 50 125 0.5 30 29 2.4 195.2 25.2 48.4% 59.0% 64.0% 71.0% 5.0% 59.0% 61.2 85.5% 5.7 4.7 4.3 3.9 4.7 4.516 3450 50 40 200 0.25 15 72 2.9 69.8 9.0 41.5% 51.0% 58.0% 67.0% 28.0% 30.0% 30.3 86.5% 8.2 6.7 5.9 5.1 11.3 11.217 1750 80 65 200 1 60 18 2.9 200.3 25.9 53.7% 65.5% 70.0% 78.0% 5.0% 65.0% 65.6 85.4% 6.4 5.3 4.9 4.4 5.3 5.318 1750 100 80 160 1.58 94.8 12 3.0 352.2 45.5 57.0% 69.0% 72.0% 79.0% 0.0% 72.0% 71.0 85.5% 6.1 5.0 4.8 4.4 4.8 4.919 3450 65 50 160 0.5 30 46 3.8 138.1 17.8 48.4% 59.0% 64.0% 71.0% 10.5% 53.5% 55.2 87.5% 8.9 7.3 6.7 6.0 8.0 7.820 1750 125 100 160 2 120 12 3.8 396.3 51.2 57.8% 70.5% 73.0% 80.0% 0.0% 73.0% 71.7 86.5% 7.5 6.2 5.9 5.4 5.9 6.121 1750 100 80 200 1.58 94.8 18 4.6 251.7 32.5 57.0% 69.0% 72.0% 79.0% 1.0% 71.0% 70.0 87.5% 9.3 7.7 7.4 6.7 7.5 7.6

離心泵額定點規格CNS14400+B4004 @3450rpm@1750rpm

編

號

轉速

rpm

入

口

mm

出

口

mm

葉

輪

mm

流量

cmm

流量

cmh

揚

程

m

流功

kW

比速率

Ns

比速

率

m3/s

Ns

CNS

B效率

%

CNS

A效率

%

歐盟

B效率

%

歐盟

A效率

%

歐盟

效率

修正

C%值

歐盟

B效率

%修正

歐盟

%nsQ

最低

效率

C10

%

CNS

馬達

效率

%

CNS

B效率

電力

kW

CNS

A效率

電力

kW

歐盟

B效率

電力

kW

歐盟

A效

率

電力

kW

歐盟

B效率

修電

力

kW

歐盟

%nsQ

電力

kW

22 1750 125 100 160 2.5 150 12 4.7 443.1 57.2 59.5% 72.0% 74.0% 80.5% 0.0% 74.0% 72.0 87.5% 9.0 7.5 7.3 6.7 7.3 7.523 1750 80 65 250 1 60 29 4.7 140.0 18.1 53.7% 65.5% 70.0% 78.0% 9.0% 61.0% 59.7 87.5% 10.1 8.3 7.7 6.9 8.9 9.124 3450 80 65 125 1 60 29 4.7 276.1 35.6 53.7% 65.5% 67.0% 75.0% 0.0% 67.0% 68.3 87.5% 10.1 8.3 8.1 7.2 8.1 7.925 3450 65 50 200 0.5 30 72 5.9 98.7 12.7 48.4% 59.0% 64.0% 71.0% 19.0% 45.0% 46.8 88.5% 13.7 11.3 10.4 9.4 14.8 14.226 1750 125 100 200 2 120 18 5.9 283.2 36.6 57.8% 70.5% 73.0% 80.0% 1.0% 72.0% 71.6 87.5% 11.6 9.5 9.2 8.4 9.3 9.427 3450 65 50 250 0.5 30 80 6.5 91.2 11.8 48.4% 59.0% 64.0% 71.0% 20.0% 44.0% 44.5 88.5% 15.3 12.5 11.5 10.4 16.8 16.628 1750 125 100 200 2.5 150 18 7.4 316.6 40.9 59.5% 72.0% 74.0% 80.5% 0.0% 74.0% 72.8 88.5% 14.0 11.5 11.2 10.3 11.2 11.429 1750 100 80 250 1.58 94.8 29 7.5 176.0 22.7 57.0% 69.0% 72.0% 79.0% 6.5% 65.5% 66.0 88.5% 14.8 12.3 11.7 10.7 12.9 12.830 3450 80 65 160 1 60 46 7.5 195.3 25.2 53.7% 65.5% 67.0% 75.0% 4.0% 63.0% 65.2 88.5% 15.8 13.0 12.7 11.3 13.5 13.031 1750 125 100 250 2 120 29 9.5 198.0 25.6 57.8% 70.5% 73.0% 80.0% 4.5% 68.5% 68.7 89.5% 18.3 15.0 14.5 13.2 15.5 15.432 3450 100 80 125 2 120 29 9.5 390.4 50.4 57.8% 70.5% 73.0% 80.0% 0.0% 73.0% 71.8 88.5% 18.5 15.2 14.7 13.4 14.7 14.933 3450 80 65 200 1 60 72 11.8 139.6 18.0 53.7% 65.5% 67.0% 75.0% 11.0% 56.0% 59.6 89.5% 24.5 20.1 19.6 17.5 23.5 22.034 1750 150 125 200 4 240 18 11.8 400.5 51.7 60.7% 74.0% 75.5% 82.5% 0.0% 75.5% 73.9 89.5% 21.6 17.8 17.4 15.9 17.4 17.835 1750 125 100 250 2.5 150 29 11.8 221.4 28.6 59.5% 72.0% 74.0% 80.5% 3.0% 71.0% 70.8 89.5% 22.2 18.4 17.9 16.4 18.6 18.736 1750 100 80 315 1.58 94.8 46 11.9 124.5 16.1 57.0% 69.0% 72.0% 79.0% 17.5% 54.5% 59.4 89.5% 23.3 19.2 18.4 16.8 24.3 22.337 3450 80 65 250 1 60 80 13.1 129.0 16.7 53.7% 65.5% 67.0% 75.0% 12.5% 54.5% 57.9 89.5% 27.2 22.3 21.8 19.5 26.8 25.238 3450 100 80 160 2 120 46 15.0 276.2 35.7 57.8% 70.5% 73.0% 80.0% 0.5% 72.5% 71.5 89.5% 29.0 23.8 23.0 21.0 23.2 23.539 1750 125 100 315 2 120 46 15.0 140.1 18.1 57.8% 70.5% 73.0% 80.0% 10.5% 62.5% 63.0 91.0% 28.6 23.4 22.6 20.6 26.4 26.240 1750 125 100 315 2.5 150 46 18.8 156.7 20.2 59.5% 72.0% 74.0% 80.5% 8.0% 66.0% 66.0 91.0% 34.7 28.7 27.9 25.6 31.3 31.341 1750 150 125 250 4 240 29 18.9 280.1 36.2 60.7% 74.0% 75.5% 82.5% 1.0% 74.5% 73.9 91.0% 34.3 28.1 27.6 25.2 27.9 28.242 3450 100 80 200 2 120 72 23.5 197.4 25.5 57.8% 70.5% 73.0% 80.0% 5.0% 68.0% 68.6 91.0% 44.7 36.7 35.4 32.3 38.0 37.7


編

號

轉速

rpm

入

口

mm

出

口

mm

葉

輪

mm

流量

cmm

流量

cmh

揚

程

m

流功

kW

比速率

Ns

比速

率

m3/s

Ns

CNS

B效率

%

CNS

A效率

%

歐盟

B效率

%

歐盟

A效率

%

歐盟

效率

修正

C%值

歐盟

B效率

%修正

歐盟

%nsQ

最低

效率

C10

%

CNS

馬達

效率

%

CNS

B效率

電力

kW

CNS

A效率

電力

kW

歐盟

B效率

電力

kW

歐盟

A效

率

電力

kW

歐盟

B效率

修電

力

kW

歐盟

%nsQ

電力

kW

43 1750 125 100 400 2 120 72 23.5 100.1 12.9 57.8% 70.5% 73.0% 80.0% 18.5% 54.5% 54.9 91.7% 44.4 36.4 35.1 32.1 47.1 46.744 3450 125 100 160 3.17 190 46 23.8 347.8 44.9 60.1% 73.3% 76.0% 82.0% 0.0% 76.0% 73.6 91.0% 43.5 35.7 34.4 31.9 34.4 35.645 3450 100 80 250 2 120 80 26.1 182.4 23.5 57.8% 70.5% 73.0% 80.0% 5.0% 68.0% 67.6 91.7% 49.3 40.4 39.0 35.6 41.9 42.246 1750 125 100 400 2.5 150 72 29.4 111.9 14.5 59.5% 72.0% 74.0% 80.5% 15.0% 59.0% 58.8 91.7% 53.9 44.5 43.3 39.8 54.3 54.547 1750 200 150 250 6.33 380 29 30.0 352.3 45.5 62.0% 76.0% 77.0% 84.0% 0.0% 77.0% 75.3 91.7% 52.7 43.0 42.5 38.9 42.5 43.448 3450 125 100 160 4 240 46 30.1 390.6 50.4 60.7% 74.0% 75.5% 82.5% 0.0% 75.5% 74.0 91.7% 54.0 44.3 43.4 39.7 43.4 44.349 1750 150 125 315 4 240 46 30.1 198.2 25.6 60.7% 74.0% 75.5% 82.5% 5.0% 70.5% 71.1 91.7% 54.0 44.3 43.4 39.7 46.5 46.150 3450 125 100 200 3.17 190 72 37.3 248.5 32.1 60.1% 73.3% 76.0% 82.0% 3.0% 73.0% 72.5 91.7% 67.6 55.5 53.5 49.6 55.7 56.051 1750 200 150 250 8 480 29 37.9 396.1 51.1 64.0% 76.0% 75.4 92.4% 64.1 54.0 54.452 3450 125 100 250 3.17 190 80 41.4 229.6 29.6 60.1% 73.3% 76.0% 82.0% 3.5% 72.5% 71.9 91.7% 75.2 61.6 59.4 55.1 62.3 62.853 3450 125 100 200 4 240 72 47.0 279.2 36.0 60.7% 74.0% 75.5% 82.5% 3.0% 72.5% 73.9 92.4% 83.9 68.8 67.4 61.7 70.2 68.954 1750 150 125 400 4 240 72 47.0 141.6 18.3 60.7% 74.0% 75.5% 82.5% 11.0% 64.5% 65.7 93.0% 83.3 68.4 67.0 61.3 78.4 76.955 1750 200 150 315 6.33 380 46 47.6 249.3 32.2 62.0% 76.0% 77.0% 84.0% 3.0% 74.0% 74.4 93.0% 82.5 67.3 66.4 60.9 69.1 68.756 3450 125 100 250 4 240 80 52.3 257.9 33.3 60.7% 74.0% 75.5% 82.5% 11.5% 64.0% 73.5 93.6% 92.0 75.5 74.0 67.7 87.3 76.057 1750 200 150 315 8 480 46 60.1 280.2 36.2 64.0% 76.0% 75.4 93.6% 100.3 84.5 85.158 1750 200 150 400 6.33 380 72 74.4 178.1 23.0 62.0% 76.0% 77.0% 84.0% 5.0% 72.0% 70.9 93.6% 128.3 104.6 103.3 94.7 110.5 112.259 1750 200 150 400 8 480 72 94.1 200.3 25.9 64.0% 76.0% 72.8 94.1% 156.2 131.6 137.3


1

1Copyright 2010 ITRI工業技術研究院

空壓空壓系統節能技術措施及其系統節能技術措施及其效益評估效益評估

機械與系統研究所能源機械工程部

賴慶峰

[email protected][email protected] / 03/ 03--59179635917963

2010年06月29日


空壓系統耗能狀況

2007年台灣工業用電約1282億度，其中馬達系統耗能約佔其70%，計897億度。

馬達系統耗能中，空壓系統約佔18%，計162億度電。

每m3空氣成本新台幣0.2~0.4元。壓縮空氣是廠內最貴的能量來源之一。典型的空壓系統之整個系統效率僅10%~15%。例如：運轉1hp的氣動工具（在吐出壓力7kg/cm2時）, 約需要供應空壓機7~8 hp的電力。

輸送 1%

冷凍空調7%

空壓機 18%

風機 16%

泵浦 22%

其他馬達 36% 馬達系統用電比例

830 868948 948

10041060

11331176

1236 1282

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

全國

工業

用電

(億度

)

1998年 1999年 2000年 2001年 2002年 2003年 2004年 2005年 2006年 2007年

2


成本＝（額定馬力×0.746÷馬達效率）× 負載比例 × 運轉時數 × 電費費率運轉效率＝耗功 ÷排氣量

範例：一200hp空壓機(實際bhp=215hp)，排氣量28cmm，每年運轉8600小時，重車時，馬達效率=0.95。空車時，馬達效率=0.90，空車bhp為重車時之25%，電費費率=2.5元/kWh，試算：

100%重車時之運轉成本＝(215*0.746/0.95)*100%*8600*2.5＝3,629,879 元

100%負載比例時之運轉效率＝ (215*0.746/0.95) / (28*60) ＝0.1005 kWh/m3

50%重車時之運轉成本＝ 3,629,879*50%＝1,814,939 元

50%空車運轉成本＝ (215*25%*0.746/0.95)*50%*8600*2.5＝453,735 元

50%負載比例之運轉成本＝ 1,814,939＋453,735＝2,268674 元

50%負載比例時之運轉效率＝ ((215*0.746*(50%+12.5%)/0.95) / (28*50%*60) ＝0.1254 kWh/m3

工廠壓縮空氣成本與節省估算

空壓機生命週期空壓機生命週期成本比例成本比例

空壓機維護12%

空壓機購置

12%

運轉電費76%

空壓機維護12%

空壓機購置

12%

運轉電費76%


空壓系統Layout

資料來源：U.S. DOE “Improving Compressed Air System Performance”

壓縮機封裝機櫃

進氣濾清器

乾燥機空氣

濾清器空氣儲氣桶壓力/流量

控制器

管路系統

氣動工具

濾清器、調壓閥、潤滑器油細分離器

壓縮機空氣端

控制面板

馬達

後冷卻器及潤滑油冷卻

器

壓縮機封裝機櫃

進氣濾清器

乾燥機空氣

濾清器空氣儲氣桶壓力/流量

控制器

管路系統

氣動工具

濾清器、調壓閥、潤滑器油細分離器

壓縮機空氣端

控制面板

馬達

後冷卻器及潤滑油冷卻

器

3


常見之空壓機類型及其效率比較

空壓機

正排量型動力型

往復式迴轉式離心式軸流式

凸輪式輪葉式渦卷式液封式螺旋式單動式

雙動式

根據壓縮機型式來分類：

6Copyright 2010 ITRI工業技術研究院資料來源：U.S. DOE “Improving Compressed Air System Performance”

空壓系統節能機會

維持設備最佳的狀況

壓力水準

回收熱的利用

系統的基線量測

生命週期成本操作人員遭遇壓力過低需要多少空氣、什麼樣的品質和壓力？

末端使用

系統全面性的問題

控制系統的種類

壓力/流量控制器

空氣洩漏空氣桶的大小水份控制及空氣處理


維持設備最佳的狀況

壓力水準

回收熱的利用

系統的基線量測

生命週期成本操作人員遭遇壓力過低需要多少空氣、什麼樣的品質和壓力？

末端使用

系統全面性的問題


壓力/流量控制器

空氣洩漏空氣桶的大小水份控制及空氣處理


4


壓縮空氣的用途以及品質需求

工業部門的壓縮空氣應用工業部門的壓縮空氣應用

壓縮空氣的品質需求


空壓系統常見之節能改善措施與節能效果

5


消除不當的壓縮空氣使用以減少用氣需求

檢視清單

範例


改善洩漏以減少用氣需求

洩漏量估測方法一

在具有on/off或加載/卸載控制的壓縮機系統中，可以使用以下方法估測系統中的洩漏量：

(1) 關閉所有系統需求時(即所有使用壓縮空氣的末端使用設備都關閉) (2) 起動壓縮機，並測量壓縮機加載及卸載所需的平均時間。

總洩漏率可以根據下式計算得到：洩漏率(%) = [(T x 100)/(T+t)]其中：

T = 加載時間(sec)t = 洩載時間(sec)

洩漏成本估算(假設每年系統運轉6000hrs)

洩漏量估測方法二

在採用其他控制策略的系統中，如果在儲氣桶下游設置有一個壓力錶，也可以估測洩漏。方法如下：

(1) 將系統起動並加壓到正常工作壓力(P1)時關閉壓縮機。(2) 測量當系統下降到一個較低壓力(P2)時所需的時間(T) －這個較低的壓力應是相當於工作壓力一半的點。

洩漏量可以根據下列等式來計算：

洩漏量(cmm) = (V x (P1－P2)/T) x 1.25其中：V：總體系統容積，包括任何下游的第二空氣儲氣桶、以及空氣主管線與管路等。單位m3。P1、P2 ：單位kg/cm2-G。T：單位min。

$8,392,500559.575084.9283

$2,517,000167.822525.585

$838,50055.9758.528.3

$418,50027.937.54.214.2

$209,70013.9818.752.17.1

Wasted $/yr @

NT$2.5/kWh

WastedkW

Wasted HP

Wasted cmm @

30%

Total Compressor

Capacity (cmm)

$8,392,500559.575084.9283

$2,517,000167.822525.585

$838,50055.9758.528.3

$418,50027.937.54.214.2

$209,70013.9818.752.17.1

Wasted $/yr @

NT$2.5/kWh

WastedkW

Wasted HP

Wasted cmm @

30%

Total Compressor

Capacity (cmm)

洩漏程度一般以壓縮機產氣量損失的百分比來表示。一個有良好維護的系統，洩漏損失的百分比應小於10%。維護不良的系統損失則可能高達空氣產氣量及功率的20到30%。同樣的，大於10%的洩漏表示系統有改善的空間。這些測試應定期進行做為洩漏偵測及修復計畫的一部份。

洩漏程度一般以壓縮機產氣量損失的百分比來表示。一個有良好維護的系統，洩漏損失的百分比應小於10%。維護不良的系統損失則可能高達空氣產氣量及功率的20到30%。同樣的，大於10%的洩漏表示系統有改善的空間。這些測試

高效率馬達節能應用技術 - tami · 法規標準-廢除低效率...

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