고효율절전기 ART SAVER 울산시남구삼산동 1552-15 번지 2층 T.052.273.9083 F.052.273.9403 E-mail : gna8083@chol.com 담당자 : 정성욱 (010.4526.9083)
목 차 1. 에너지절감의필요성 2. 전력절감기현황및비교 3. Artsaver 란? 1) 제품의특징및동작원리 2) 적용기기별동작개념및예상절전율 4. Artsaver Vs. 인버터비교 5. 전동기부문전력절감의핵심 Point 6. 전력절감원리 7. 제품사진및사양 8. 도입효과 9. 납품실적및시험성적 10. 계약및사후관리 (A/S) 11. 에너지이용합리화자금의활용 12. 산업별 ART SAVER 의구체적적용가능예
1. 에너지절감의필요성 저탄소녹색성장 에너지위기 원가혁신 지구환경파괴로인한자연재앙심각 우리나라 2013 년 교토의정서 의무대상국지정유력 MB 정권정책화두 환경부탄소포인터제전면실시 ( 지자체대상 09 년 7 월부터 ) 석유, 석탄등부존자원고갈임박 대체에너지개발지연 소비량증가대비생산량미달, 이로인한생산중단우려 기업생존 = 원가절감, 원가절감을위하여기업은전쟁중 심지어부서, 팀별원가절감강제할당 원가절감이젠선택이아닌 의무 원가절감 = 탄소배출권확보 Artsaver = Best Solution
1. 에너지절감의필요성 국내산업용전력의 80% 전동기에서소비! 100HP(75Kw) 전동기인경우년간 5000 만원전력비발생 대부분의비용이전력비! 20% 절전시년간 1000 만원전력비절감 Artsaver = Best Solution
2. 전력절감기현황및비교 구분제어방법 / 특징문제점 / 장점절전율생산업체비고 조도가변방식낮은조도다수업체 조명용 전압강하방식낮은조도, 수명단축 D, S 사등 고효율인버터사용방식 비압축성부하에만적용가능 압축성부하에사용시반드시품질불량초래및생산성저하발생 (Vector 토크가아닌이중저감토크적용 ) 5% 미만국내외대기업 동력용 벡터제어인버터를이용한 PLC 구성방식 절전보다는 System 최적화구현 Auto P.I.D 방식 기기의운전환경을고려한절전원리로높은절전효과및기기수명연장, 소음개선 20~40% 이상 에이알티코리아 복합용 역율및전력품질개선방식 낮은절전효과 2% 미만 C, S, K 사등
2. 전력절감기현황및비교 동력용 구분 고효율인버터 벡타제어인버터를이용한 PLC 구성제품 ARTSAVER 가감속특성 급가감속제어에한계있다. 급가감속시의제어한계없다. 급가감속시의제어한계없다. 속도제어 범위 1:10 1:100 이상 1:100 이상 응답 - 30~1000rad/s 30~1000rad/s 토오크제어 X ( 원리적으로불가 ) 적용가능 적용가능 적용성 현재사용모타에적용가능 현재사용모타에적용불가엠코더와각종 Measuring Point 부착시사용가능 현재사용모타에적용가능 제어구성 불가 복잡하다. 가장간단하다. 범용성 제어기능을갖는압축성부하에는적용불가 유압, 공압, 풍압등에압축성, 비압축성부하모두적용가능 유압, 공압, 풍압등에압축성, 비압축성부하모두적용가능 설치 쉽다 어렵다 매우쉽다 가격 100 150 110
3. Artsaver 란? 제품의특징및동작원리 유도전동기부하유압, 수압, 공압기 Inverter T O ( 전원토크 ) Sensor (CT) 전압감지 ( 토크및회전수제어 ) T O T L 상태유지 10만분의 1초 ( 전류와위상감지 ) MCAC TL( 부하토크 ) 특허품 사출기등유압전동기또는 Pump 등의주전류를 10 만분의 1초마다검출분석하기위한 C.T( 변류기 ) 와연산증폭및분석후인버터를제어하기위한 MCAC( 주전류회귀장치 : Main Current Analysis Circuit), 고조파와 Noise 를제거하기위한 Reactor 와 Filter, 인버터그리고인버터와제어회로가잘못되었을때동작하는 Bypass 기능으로구성되어인버터의출력주파수를부하의적정 Torque 에맞추어자동으로제어함으로써전기에너지를절약하는장치임. * 적용가능유도전동기주전원 AC3 상 220V 380V 440V, 3300V 6600V 그외 효과 1 Soft start system 에의한 Peak 전력 ( 기본요금해당 ) 감소 2 부하효율개선 ( 부하역률 95% 이상유지 ) 3 선로손실감소 : 약 3% 4 주변압기손실감소 : 약 2.5% 5 유효전력 15~30% 이상절감 6 전기설비보유능력증가 30% 이상 적용 1 사출기류 2 프레스류 3 압축기,SHOT 기류 4 Pump 류 5 Blower 류 6 Fan 류 7 Compressor 류
3. Artsaver 란? 적용기기별동작개념및예상절전율 A (Derivative control) 제어량 Over shoot (peak, nonessential, harmonics) B (Proportional control) C (Integral control) 목표값 정상도달오차조정 Soft start Slip 보정효율상승 Sensibility of balance (Adj. by step memory) 시간 MCAC Control * 사출기 : 7 단계공정마다 A, B, C 제어를통한전기에너지절감 * 프레스 / 압축기 : 4 단계공정마다 A, B, C 제어를통한전기에너지절감 * 펌프류 : Suction Discharge 단계의 A, B, C 제어를통한전기에너지절감및별도 Analog Signal 병행 * Blower/Fan 류 : Dust or 풍압 Signal 병행및 B, C Limit 제어를통한전기에너지절감 * 콤프레샤 : Loading 시의 "A","B" 제어및 Unloading 시의 B,"C" 제어를통한전기에너지절감
3. Artsaver 란? 적용기기별동작개념및예상절전율 적용대상부하 동작개념 절전예상 [%] 사출기류프레스류콤프레샤류 Fan/Blower 류 Pump 류 Pump Jack (Grasshopper) 7 단계의각공정마다부하 Torque 를감지하여회귀시키는방식으로품질과생산량에저감이없는상태에서전기에너지절감 ( 유첨특성표참조 ) Pressing 과 Lifting 되는상태의부하 Torque 를감지하여회귀시키는방식으로품질과생산량에저감이없는상태에서전기에너지절감 Loading 과 Unloading 의압축비를감지하여회귀시키는방식으로 Loading 시압축효율상승과 Unloading 시최저유지전력상태를제어하는효과에의한전기에너지절감 ( 뒷면콤프레샤절전특성표참조 ) Dust 와품압을감지하여 Dust 가많은작업환경에서는회전수와토크가상승하고 Dust 가적어지면하강하는방식의친환경을고려한전기에너지절감 (10 단계 Memory 가능 ) Suction 과 Discharge 의가감에따라자동적으로회전수와 Torque 가가변되는방식에의한전기에너지절감 (10 단계 Memory 가능 ) 냉각수펌프의경우 4 계절온도차이에의한변화만설정관리하더라도 20% 전기에너지절약가능 각단계의 Cycle 공정마다부하 Torque 를감지하여회귀시키는방식으로생산량에차질없이전기에너지절감 20 15~20 15~50 30 20 20
4. Artsaver Vs. 고효율인버터비교 고효율 INV. 최대효율 (60Hz) 를억제하여 50Hz 로사용하게되므로효율이 17% 정도떨어짐에따라공정시간이늦어지고제품미성형의우려가있음 저감토크를사용하므로 Charging 등급격한부하에는전력소모가오히려증가함. 제품가격의 75% 정도정부지원융자가능 Fan, Water pump 의경우정부무상지원금가능 정부유상지원금최대부하용량 : 220kw/ 대 ( 정부유상지원금한도 : 제품가격의 75% 정도 ) ART SAVER 사출기의공정마다 0~60Hz 의적정및최대효율을사용하므로공정시간에차질이없고미성형의우려가없음 Vector Torque를부작용이없음 제품가격의 100% 정부지원융자가능 사용하므로급격한부하에서힘이부족하게되는 Fan, Water pump 의경우정부무상지원금가능 효과 부하율 50% 이상일경우 8% 의절감율가능 부하율 25% 미만시 -8.9% 의 - 효과파생 부하율 15% 미만시 -14.6% 의 - 효과파생 즉, 부하율이낮은경우오히려절전이되지않고 Inv. 자체소모비중만증가됨 효과 부하율과냉각시간에따라절전율이다소차이가있으나통상적으로 25% ±7% 정도의절전효과를볼수있음 입력전압이급강하되어 Inv. 동작에우려가있는곳에도적용가능. 정부유상지원금최대부하용량 : 5000kw/ 대 ( 정부유상지원금한도 : 제품가격의 100%)
4. Artsaver Vs. 고효율인버터비교 구분신청기술 고효율인버터 적용용량 ( 최대 ) 5,000[kw] 220[kw] 제어대상 전동기 전동기 제어수단 인버터 + MCAC기능 인버터 인버터제어기능 Vector제어 저감 Toque 제어 제어주파수 0 ~ 60Hz 주로 50Hz or 55Hz 고정 효율비교 100% 50/60 or 55/60 부하변동시감응 부하대상 PUMP 류 부하에따라자동변환 유압, 공압, 풍압등에 압축성, 비압축성부하 모두에적용가능 Suction 과 Discharge 량에따른 VVVF 제어 고정주파수로써부하효율저감제어기능을갖는압축성부하에는적용불가고정주파수 (Max, 55Hz 또는 50Hz) 가격비율 110 100
4. Artsaver Vs. 고효율인버터비교 구분 TEST 장소 ART SAVER ART SAVER 공장내 고효율인버터 Case Ⅰ 좌동 고효율인버터 Case Ⅱ 좌동 TEST 일시 2008. 1. 31 2007. 6. 30 2007. 6.30 부하대상 22KW 사출기용 Hyd, Motor 부하율 (%) 14.9 TEST 시간 ( 분 ) 절전율 (%) 1 좌동 14.4 2 좌동 24.1 30 30 30 33.3-14.6-8.9 ART SAVER 의절전율은한국전기연구원 (KERI) 에서시행한것임. 고효율인버터와 Bypass Test Ⅰ 과 Ⅱ 는 ART SAVER 사자체비교시험 Data 임 고효율인버터 Test 시부하율이낮을수록 (-) 절전율이큰것은인버터자체소모비중의비율 이상대적으로컸기때문으로분석됨. 위 Data 에서도알수있듯이고효율인버터는 Fan 과같이비압축성부하에는절감효과가나타 나지만압축성부하에는오히려소모전력이증가한다는것을알수있음.
5. 전동기부문전력절감의핵심 Point 비효율적운전 부하증가 - 전류증가 부하감소 - 전류감소 부하 전원낭비요인 ( 전동기 ) 자동부하연동 (To TL 유지 ) 밸브, 댐퍼개방 실시간운전요구량 ( 압력, 유량, 풍량등 ) 에정확히연동 Auto P.I.D VVVF 제어 압력, Surging, Reliep 제거 (n,f 제어에따른절전 ) 10% 감소 -> 27% 절감 20% 감소 -> 49% 절감 30% 감소 -> 66% 절감 효율적운전 (ARTSAVER 도입 ) 온도제어 ( 계절적, 운전환경 ) 역율개선 (95% 이상 ) Memory 기능이용 (10 단계 ) 10 도차이 -> 3.3% 절감 30 도차이 -> 10% 절감 (1-S), Slip 0 화, 회전수증가 Torque 증가압축효율상승 Cycle Time 감소생산성향상
6. 전력절감원리 ( 사출기 ) 몰드접합 Mold close 주사 injection 압력유지 Holding pressure 사료충전 ( 계량 ) charge 냉각 cooling 몰드열림 mold open 사출 ejector No power consumption in the phase of cooling ( 세부압력 ) ( 세부압력조정이전 ) ( 세부압력조정이후 ) Curve of fixed pump Before Integral ADJ. After Integral ADJ.
6. 전력절감원리 (Pump & Fan / Blower) Pump&Blower 의유량변화에동반해서관로말단에서의압력이향상일정하게되도록 Pump 의회전수를 90%, 80%, 70% 로한경우, 그림의점선에서보이는특성이된다. 유량이 Q2 일때회전수 90%, Q3 일때회전수 80% 로 Pump 의운전이되며, 이것에대해서도양정도 H1,H2,H3,H4 로하강한다. 이때축동력은 P1 에서 P3 로변화한다. 속도제어의경우는 Motor 를사용한조정 Valve 에의한제어에비교해서 Valve 저항에의한손실이없기때문에 (P2-P3) 만큼축동력이작게되고에너지절감효과를가져오게된다.
6. 전력절감원리 (Pump & Fan / Blower) PUMP 적용시절감율산정예시 Pump 의축동력 Valve 제어시동력 ( 압력 1.188) 유량 50% 시 Pump 의특성곡선 Artsaver 제어시동력 ( 압력 0.75) 동일유량조건에서절감율 (%) : 53%
6. 전력절감원리 (Pump & Fan / Blower) Fan / Blower 적용시절감율산정예시 Fan 의축동력 Damper 제어시동력 ( 압력 : 1.16) Artsaver 제어시동력 ( 압력 : 0.25) 풍량 50% 시 Fan 의특성곡선 동일풍량조건에서절감율 (%) : 80%
6. 전력절감원리 (Demonstration Pump) 밸브개폐에따른전력절감비교 (DEMO) Test 현장사진 3.20 Normal(A) 3.37 By-pass(A) 1.56 2.30 5.0% 감소 32.2% 감소 0% Open 50% Open Artsaver 설치 + 밸브 50% Open 시절전율 회전수유량압력동력절전율 100% 100% 100% 100% 0% 90% 90% 81% 72.9% 27% 80% 80% 64% 51.2% 48.5% 70% 70% 49% 34.3% 65.5% 60% 60% 36% 21.6% 78.5% 50% 50% 25% 12.5% 87.5% 40% 40% 16% 6.4% 92.5% 30% 30% 9% 2.7% 93.3% 20% 20% 4% 0.8% 99% 10% 10% 1% 0.1% 99.5% 밸브 Full Open + Artsaver 조정시절전율 ( 예상 ) 절전율 Artsaver 설치후 (Auto P.I.D 제어 ) Artsaver 설치전 ( 밸브제어 ) 밸브 Open 밸브 Close 유량은회전속도에비례 Q N 정압은회전속도자승에비례 H N 2 동력은회전속도 3 승에비례 P=H Q N 3
7. 제품사진및사양 MCAC 규격 (W*D*H, mm) 구분 220V 440V 22Kw 450*400*1050 450*400*1050 30Kw 500*450*1200 37Kw 45Kw 500*500*1250 500*450*1200 55Kw 600*530*1300 75Kw Artsaver [ 주 ] 상기규격외및고압 (3.3Kv, 6.6Kv) 은별도규격임
8. 도입효과 투자금전액정부의정책자금활용가능 (2.75%, 3 년거치 5년상환 )!! 20~40% 전력비절감 기대수익 (expected return) 생산성향상 기계수명연장 BEP 순절감이익 ( 투자금액의 4배 ) 최대의투자수익실현 투자회수 ( 회수기간 ) 초기투자액 1 년 2 년 3 년 4 년 5 년 6 년 7 년 8 년 9 년 1 0 년 대부분 2~3 년이내투자금회수 Artsaver 내구년수 (10 년보장 ) 3 년거치기간중절전금액적립으로상환개시싯점에대출금전액상환가능 - 결론적으로별도투자비확보및실투자비없음 상환후에도기기내용년수기간중절전액에상당하는막대한순이익발생
9. 납품실적및시험성적 최소 20% 이상절전가능! 0.0% 10.0% 20.0% 30.0% 33.6% 47.3% 23.4% 27.0% 27.0% 55.0% 22.0% 35.0% 51.0% 30.0% 21.0% 21.0% 24.0% 21.4% 31.5% 35.4% 33.0% 40.0% 50.0% 60.0% Test 시업체담당자입회및전력량분석결과지에확인 ( 사인 ) 된내용임 - 필요시제시가능
9. 납품실적및시험성적 주요기관및기업 대상부하 절전율 (%) KERI ( 한국전기연구원 ) 사출기 33.6 포스코 콤프레샤 NO4Air compressor 3Ø440v 37kw 47.3 경주수질환경사업소 애경유화 Swimming 펌프 95kk 3Ø3w 380v 21~27 콤프레샤 75kw 3Ø3w 380v 27 Circulation 펌프 G1023a pump 3Ø 380v 37kw 콤프레샤 75kw 3Ø3w 380v 30.4 51 월드솔루션 ( 현대자동차 1차 Vendor) 광일 (LG전자 1차 Vendor) 유창 (LG전자 1차 Vendor) 사출기, 콤프레샤, 펌프 380v 3Ø3w 37w*2 대 사출기, 콤프레샤 comp 75kw 3Ø 3w 380w 사출기, 콤프레샤 GS IDE 650EN 220v 45k*2ea 21 24 21.4 오륙 ( 화승 R&D 1 차 Vendor) 프레스 V H300SD 380v 3Ø 3w 45kw 31.5 콤프레샤 35.2 하이에어코리아 집진 Blower 3Ø3wAC440V 55kw Compressor 3Ø3wAC380V 75kw 33 28.2
10. 계약및사후관리 (A/S) 납기대금결재 A/S 계약체결일로부터 1 개월이내설치, 시운전 선금 - 계약체결후 10 일이내 20% 잔금 : 에너지합리화자금으로대체 구입자금전액에너지이용합리화자금활용 : 2.50%/ 년, 변동금리, 3 년거치 5 년상환 무상 : 2 년 유상 - 설치후 5 년까지 : 부품실비 - 설치후 5 년이후부터 : 부품실비 + 간접비 순시 By-Pass 기능부착 PL 보험 : 2 년
11. 에너지이용합리화자금의활용 에이알티코리아에서 100% 업무를진행하여드립니다. 에너지이용합리화자금신청서작성및서류접수 기업체준비서류 : 사업자등록증사본, 중소기업확인서 ( 해당업체 ) 소요기간 : 40 일정도 에너지관리공단의추천서를받아 2.75%( 변동금리 ) 저금리로도입금액의 100% 를융자받을수있으며, 3 년거치, 5 년상환의조건이므로도입업체의부담은거의없습니다.
12. 산업전반 집진배기팬 집진배기팬은전기집진기, 백필터집진기, 탈황집진시설및고로집진기등에사용되는공기흡입을유인하는팬의일종이다. 집진설비는필요한풍량과정압으로운전되고있기때문에적정풍량으로조절하여운전하고있다. 보통입구베인방식을많이적용하고있으며프로세스와연계하여자동운전하는경우가많다. 적정송풍량으로운전하기위해서는집진배기팬의풍량을제어하여야하는데이경우입구베인방식과댐퍼를주로사용한다. 상기의그래프는풍량제어시각방식별소비전력을나타낸것이다.
12. 산업전반 강제통풍팬 강제통풍팬은같은설비의연소에필요한공기를송풍하는장치이다. 주용도는보일러송풍용과고로및쓰레기소각장과같이연소를필요로하는곳에공기를송풍하는팬을강제통풍팬이라한다. 강제통풍팬이적용되는곳은보일러등과같이프로세스에적용되는것이특징인데이러한팬들은단순운전보다는연속공정의하나로프로세스와결합되는운전을하고있다. 이러한방식은지금까지도많이적용하고있으며초기투자비가저렴하여설비업체가주로적용하고있다. 적정송풍량으로운전하기위해서는강제통풍팬의풍량을제어하여야하는데이경우입구베인방식과댐퍼를주로사용한다. 상기의그래프는풍량제어시각방식별소비전력을나타낸것이다.
12. 산업전반 보일러급수펌프 보일러급수펌프는보일러드럼에급수하는시스템으로서스팀발생드럼의수위를항상일정하게유지하도록급수하는펌프시스템을말한다. 급수펌프의운전방식은대개다음과같은방식을사용하고있다. 1) 트로틀밸브 : 드럼의레벨에따라적정량의급수가되도록밸브의개도를제어한다. 2) 바이패스밸브 : 적정유량이상이되면그이상의급수량을바이패스시켜적정량의급수가될수있도록하는방식이다.
12. 산업전반 냉각수순환펌프 공장의설비의냉각을위하여각설비에냉각용수를공급하는펌프로서보통냉각수순환펌프를그룹으로묶어운전하며헤더를거쳐각설비에냉각수를공급하는시스템으로구성되어있다. 냉각수순환펌프의운전방식은대개다음과같은방식을사용하고있다. 1) 트로틀밸브 : 각설비의적정냉각수량을전동밸브나수동밸브로제어하고있다. 2) 바이패스밸브 : 일정냉각수량을공급하는방식으로잉여냉각수는차압변에의하여다시환수하는방식의유량제어방식이다.
12. 산업전반 공조순환펌프 공조기 (AHU) 의냉난방운전시냉수와온수를공급하는냉온수순환펌프이다. 냉온수순환펌프의운전방식은대개다음과같은방식을사용하고있다. 1) 트로틀밸브 : 각설비의적정냉각수량을전동밸브나수동밸브로제어하고있다. 2) 차압변 : 대부분냉온수펌프는이방식을적용하고있다. 일정냉각수량을공급하는방식으로잉여냉각수는차압변에의하여다시환수하는방식의유량제어방식이다.
12. 산업전반 가압펌프 가압펌프는많은유량을사용하거나높은곳에급수할경우충분한토출압이나오지못하는경우에토출압력을증가시켜원활한급수가가능하도록한것이다. 가압펌프는특별히트로틀밸브를사용하여유량제어를하지않는것이대부분이나최종사용설비의사용량을수동이나전동밸브로하기때문에이경우에는트로틀밸브방식과유사하게운전되고있다. 1) 트로틀밸브 : 각설비의적정냉각수량을전동밸브나수동밸브로제어하고있다. 2) 바이패스밸브 : 일정냉각수량을공급하는방식으로잉여냉각수는차압변에의하여다시환수하는방식의유량제어방식이다.
12. 산업전반 급수펌프 급수펌프는가장많이사용되는펌프로서공장의용수공급및음용수의급수에적용되고있다. 일반적으로급수펌프의유량제어는사용량에따라밸브의조절을하고있으며밸브의조절은수동밸브, 전동밸브, 유압밸브등이사용된다. 수동밸브를사용하는경우에는유량의변화가심하지않고일정한부하율을유지하는편이며동력을이용하여유량을조절하는밸브의경우에는수시로유량의변화가발생되는설비이다. 일정한유량을펌핑하여남은잉여유량을바이패스시키는방식으로차압변을이용한방식이있는데이방식은압력상승에따른배관의파손과설비의보호를위하여많이사용하는방식이다.
12. 산업전반 수처리송수펌프 정수장이나취수장같은공공시설및공장의공업용수를취수하기위한펌프운전시스템이다. 보통여러대의펌프를복수대두어병렬운전방식을채택하고있다. 대규모의수처리시설과취수장의송수펌프는시간대별계획송수를하는데이때에각시간대별송수량을결정하여운전한다. 특별히밸브에의한운전을하고있지는않은데실제송수량이펌프의운전송수량보다적은경우에는토출측의밸브개도를제어하여송수량을제어한다.
12. 산업별 ART saver 의구체적적용가능예 산업전반 용도 Fan & Blower 구체적명칭 Pump & 압축기 용도및구체적명칭 보일러 ID Fan. FD Fan 급수펌퍼, 냉각수순환펌퍼 공조기 ID Fan. FD Fan 공조순환 Pump, 보일러급수 Pump 집진기 Exhaust Fan 수처리송수 Pump, 액화승압 Pump 수처리 폭기조 Blower 모노 Pump, 냉각압연순환 Pump 냉각탑 Cooling Tower Fan 슬러지 Pump, 취수장 Pump Bag Filter ID Fan. FD Fan 유압 Pump, 절삭유순환 Pump 원료이송 Blower 원료이송 Pump, 고압펌프 도장설비 ID Fan. FD Fan 스크류식공기압축기 압연라인 ID Fan. FD Fan 왕복동식공기압축기 소각로 ID Fan. FD Fan 냉동기용압축기
12. 산업별 ART saver 의구체적적용가능예 산업용도구체적명칭 화학공업 압착, 여과, 분리등 압착기, 여과기, 분리기, 혼합기, 분쇄기추출기 수지, 고무 섬유공업 금속제품 반도체 플라스틱성형, 가공 잠사, 면사, 화섬 압연절단신속제어 증착과정진공조절 압축성형기, 사출성형기, 압축성형기 권취기, 편직기, 염색기, 세염기횡편기, 방직기, 정경기 압연기계, 절단기, 권선기, 원심주조기 Roller 연선기 진공 Pump 정밀가공 기계가공및전란 선반, 프레스, 가공기