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2016年度創新精選

技術發展是人類社會進步的重要動能, 一件件技研成果形塑著人們未來生活的樣貌。每年ABB的研發人員都會提出數百件技術突破或改良方案,connects特別為台灣讀者分享五項精選技術,接軌國際。完整報導可參詳2016年第一季的集團技術期刊《ABB Review》。

SF6替代氣體問世-AirPlus™

SF6(六氟化硫)是問世百年的人造惰性氣體,1900年由兩位法國化學家順利合成後,1947年進入商用領域。由於SF6的耐電強度為同一壓力下氮氣的2.5倍,滅弧能力是空氣的100倍,在均勻電場中的擊穿強度為空氣的2.3倍,化學穩定性高,不可燃,因此長久以來作為中高壓電氣設備的絕緣介質材料。然而,SF6在大氣中不易分解,且全球暖化潛勢(Global Warming Potential, GWP)是二氧化碳的23,900倍,屬高輻射衝擊的溫室氣體。

多年來研發人員不斷測試實驗,希望找到在-5℃到40℃間能正常運作、性能穩定且無負面影響的替代方案,卻遲遲未果。今日ABB攜手3M,以3M的Novec 5110電介質液為基礎,ABB開發出一種化學特性相近於SF6的「氟酮化合」混合氣體──AirPlus™,並成功應用於ABB新式氣體絕緣開關設備(Gas Insulated Switchgear, GIS)。AirPlus™混和氣體的全球暖化潛勢小於1,在紫外線照射下,約15天內會自然分解,相較於SF6的3,200年存留時間,對環境的負擔顯著降低。此外AirPlus™混和氣體保有SF6的優勢,令電氣設備仍可維持精巧設計。

瑞士蘇黎世電力公司ewz率先於地下15米的新建變電站中採用了AirPlus™新式氣體絕緣開關設備,包含8個檔位的高壓ZX2 AirPlus 與50個檔位的中壓SafeRing Air Plus,成為創新技術的首位見證。

UPS分散式併聯結構-PowerLine DPA

「電」是轉動現代社會正常運行的重要支柱,從建築、運輸到廠房,無不仰賴穩定的電力供給。為因應意外事件,不斷電系統常被視為確保供電的一種保險機制。在ABB的不斷電系統產品中,分散式併聯架構(Decentralized Parallel Architecture, DPA)堪稱最值得一提的關鍵技術。

DPA架構下,每個UPS模組都具有完整的軟硬體配置,模組與模組間沒有共享部件,可獨立運轉。單個模組包含分散式CPU、功率單元、靜態旁路開關,甚至可搭載獨立電池組,達到併聯系統的完全冗餘設計。因此,由共享部件引發的潛在單點故障機率降至為零;系統的平均故障間隔(MTBF)達到最大化;且線上熱插拔讓平均修復時間得以縮減至最短,大幅降低系統停機時間。在DPA架構下,用戶可依電力需求於不同階段彈性增添模組,擴充總容量,實現成本運用的最大效益。

近期推出的PowerLine DPA是DPA技術的代表產品之一,雙轉換式(double conversion)的在線型(online)設計,令其具備穩壓及雜訊衰減功能,可在攝氏零下5度至攝氏45度的環境中運作,保護等級從IP31至IP42,用以滿足工作環境較佳的產業應用需求。

彈性供料系統-FlexFeeder™

在講求彈性的小工件自動化裝配線上,以工業機器人為核心的自動化系統逐漸與專用機形成分庭抗禮之勢。為提升機器人自動化裝配系統的速度、良率與更高的彈性效能,搭配得宜的自動化供料系統成為重要助力。ABB開發出彈性自動化供料系統──FlexFeeder™,與ABB小型機器人產品家族、視覺系統及相關週邊部件,組成一完整的裝配自動化單元,為產線提供最佳配置應用,達到彈性、產能與品質的高要求。

Flex Feeder™分為供料平台90*160 (mm)的窄版和200*160(mm) 的寬版,機構體積小,可依產線規劃,並排組合以節省佔地空間。供料平台另有背光源設計,結合ABB的視覺系統,從3mm到30mm的小工件都可在平台上供機器人精準抓取、安裝,展現高精度。透過氣壓缸設計,FlexFeeder™在低耗電下完成整料,內設感測器,可自動偵測補料。FlexFeeder™可與ABB機器人控制器IRC 5或任何可編程控制器(PLC)輕易整合,享有即插即用、換料速度快、自訂上料數量等優勢,以提升產線效能與彈性,迎接未來需求變化快速、生產批量小且多元的趨勢。

低壓馬達感測器-Smart tag

當物聯網技術鋪天蓋地席捲工業廠房及各自動化設施時,面對數以萬計的低壓馬達卻只能再緩一緩。將數量龐大的低壓馬達連上雲端,技術上並非難事,但執行上要克服如何在最短停機時間內快速安裝感測器,並在既有工作空間連線上網的挑戰。為此,ABB的低壓馬達外接式智慧感測裝置──smart tag,為工廠達到物物相連湊齊最後一塊關鍵拼圖。

首度於今年漢諾威展公開發表的smart tag,可簡易加裝於低壓馬達上,不論新舊、廠牌,不需額外配線,透過無線傳輸將馬達運轉時的重要參數傳送至閘道器或智慧移動裝置,再匯至雲端伺服器進行資料儲存、分析、應用。採集數據包含:馬達運轉時數與啟動資訊、電力消耗、負載變化、溫升、振動、轉子繞組、軸承、冷卻狀態等。擁有全球最龐大馬達資料庫的ABB,可將數據與資料庫模型比對,提出馬達運轉效率優化建議,與馬達維保更換計畫。Smart tag不僅能有效延長馬達使用壽命30%、減少70%的故障停機時間,更能減少整體耗電10%,大幅降低營運成本。屆時廠務人員可透過app,於隨身智慧裝置讀取資料,從遠端優化工廠營運狀況。

船舶電力推進系統-Azipod® D

1987年ABB與芬蘭造船商Masa-Yard共同研發出第一個船舶電力推進系統,命名為Azipod®,應用於Seili 破冰船,裝置容量達1.5MW,開啟船推系統的新篇章。此後,Azipod®系統廣泛應用於破冰船、遊輪、海上平台、研究船等,累積至今裝置容量達4,500MW,1,100萬工作小時。

2015年ABB推出Azipod® D系列,為近海探勘船、工作船、支援性船隻等提供更貼近應用需求的技術選擇。

承襲Azipod®家族的無齒輪機構設計,Azipod® D在操控性上同樣有優異表現,可達公寸級精度,整合水冷和氣冷的雙冷卻系統,令扭力表現最高可提升至45%,裝機功率最多可減少25%,大幅節省能源。此外根據流體力學設計,Azipod® D加裝「輔助舵」以減少紊流干擾,提升推進效果。考量海事工作船多半在動態定位模式下運行,具高可靠度與絕佳操控性的Azipod® D成為首選。

Azipod® D的技術突破,使其一問世即榮獲2015年Electric & Hybrid Marine World Expo的年度創新獎,2016年更將為高達十層甲板的Scenic Eclipse探險郵輪提供動力。

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