中壓變頻器的產品壽命長達10-15年，是一套投資回收期短，又能夠立即看見節能減碳效果的設備。不過，中壓變頻器為一套架構複雜的整合系統，當中結合變壓器、功率單元、風機、DSP+PLC控制系統等多種元件，需要更全面、更專業的預防性維護以及即時故障排除、備品支援，才能最大化使用效益。本文以實例說明在水泥廠的冷卻引風機馬達上加裝中壓變頻器運用，從而達到大幅節能效益。
隨著2023年歐盟開徵碳關稅，臺灣2050年淨零排碳目標，因此製造業、半導體、鋼鐵、水泥、紡織、自來水廠等高耗能產業需肩負起節能減碳的義務，工廠、商辦無不竭盡所能優化用電結構，如進行工廠節能，或提升太陽能、風能等再生能源的用電比例。其中，由於國際能源署（International Energy Agency；IEA）指出，工業用電中，馬達用電就占比69%；綠能政策帶動製造業轉型，當中的水泥業為高耗能產業，節能減碳的腳步更是刻不容緩，必須嚴實把控每個節能環節。
根據經濟部能源局報告，風機馬達的耗電量達全國用電量10%，馬達節能自然也成為水泥業的項目重點之一。臺達作為能源管理專家，曾實際對水泥廠進行節電改造，年省百萬之譜，投報年限短，其中的關鍵在於臺達加裝中壓變頻器於該廠的冷卻引風機馬達上，使馬達由定速運行，轉為變速運行，節能效率達51%。
掌握風機馬達運轉轉速 大幅節省用電量
風機的耗電原因，除了風機本身的設計問題外，其運行調節方式也是一大重點。傳統風機一般是透過擋板調整風量與壓力，即便風量變小，此時的風機馬達仍然維持全速且定速運行，容易造成電力浪費；即便選用交流繞線式馬達搭配水電阻降速，也僅能做到2-3段的調速，靈活度有限。
而中壓變頻器搭配風機馬達能做到無段調速，可以使該馬達由定速運行，變成變速運行，並按作業環境情況做到精準調速，不但可以控制出風量、出水量的大小，還能達到高效節能的目的。
中壓變頻器直接控制其馬達轉速後，可以使該馬達由定速運行，變成變速運行，不但可以控制出風量、出水量的大小，又兼具節能省電的效果。
經濟部能源局的報告中更直接建議，加裝變頻器對風機的馬達調速，進而進行風量調節，可有效節省電力，還能減緩因電流啟動對電網、電機造成的衝擊，延長設備使用年限。
| 圖一 : 在相同流量（風量或水量）需求下，安裝中壓變頻器後的馬達耗電量明顯小於未安裝的。（source：臺達） |
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水泥製程8大節能機會點
水泥生產流程中需要用到許多大功率的風機，產線會根據產能以及運轉情況的需求，控制風機管道內的風量或壓力，目前的控制方式多以馬達定速運行，搭配擋風板控制風量，因此耗電量大，很適合加裝中壓變頻器進行節能改造。一般水泥廠生產流程中，常見的大功率風機如圖二所示。
| 圖二 : 水泥生產流程中的大型風機，可透過中壓變頻器節能。（source：臺達） |
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節能成功案例
【案例一】宜蘭水泥廠 /冷卻引風機/ 260kW , 3.3kV
本案例原使用擋板開度來調整風量，進而控制管道內壓力，實際使用中壓變頻器前，每日用電度數為5,681度電；使用中壓變頻器後，每日用電度數降為2,734度電，節能率高達51.9%，換算2020年工業平均電價，改造一臺引風機，一年就省下260萬。
表一：260kW, 3.3kV馬達變頻運轉前後用電度數差異
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每日用電度數（kW•Hr/Day）
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實際節能率（%）
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未裝變頻器
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5,681
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51.9%
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安裝變頻器
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2,734
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| 圖三 : 中壓變頻器安裝於水泥廠，為冷卻引風機節電。（source：臺達） |
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【案例二】宜蘭水泥廠 / 冷卻引風機 / 600kW , 3.3kV
本案例的冷卻引風機本身為交流繞線式馬達，除了利用擋板開度來達到調整調整風量以外，也透過水電阻調降馬達轉速，但因為水電阻降速幅度有限，馬達轉速僅下降3%（冷卻引風機馬達額定轉速原為588rpm，降速後為574rpm），評估後認為加裝中壓變頻器還有節能空間。
進行中壓變頻器改造後，每日用電度數由原來的12,890度電降至10,759度電，節能率為17.9%，換算2020年的工業平均電價，年約節省190萬。
表二：600kW, 3.3kV馬達變頻運轉前後用電度數差異
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每日用電度數（kW•Hr/Day）
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實際節能率（%）
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未裝變頻器
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12890
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17.9%
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安裝變頻器
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10579
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風機、泵浦類馬達的節能效益最高
由於中壓變頻器的泛用性高，只要中壓變頻器與馬達的電壓、電流、功率匹配，就可以進行控制。而驅動流體為主的風機、泵浦類馬達，因轉軸上的輸出功率與轉速的立方成正比，亦即當轉速越高時，耗能就越大，因此，風機與泵浦類的馬達搭載中壓變頻器以後，更能彰顯節能效益，產業中常見搭載中壓變頻器的設備，如圖四所示。
| 圖四 : 產業中常見搭載中壓變頻器的設備（source：臺達） |
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| 圖五 : 臺達中壓變頻器擁有自主研發、在地服務的實力，可避免客戶成為設備孤兒。（source：臺達） |
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中壓變頻器能為工商廠辦帶來巨大的節能效益，產品壽命更長達10-15年，是一套投資回收期短，又能立即看見節能減碳效果的設備。然而中壓變頻器是一套架構複雜的整合系統，它結合了變壓器、功率單元、風機、DSP+PLC控制系統等多種元件，需要更全面、更專業的預防性維護，以及即時故障排除、備品支援，才能最大化使用效益。
**刊頭圖（source：臺達）
