专注于TCO：如何通过正确的策略降本增效

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Bargteheide 2023-09-20 5 分钟

您知道吗？正确的驱动技术有助于大幅降低总拥有成本（TCO）？

高效的驱动技术是进步的动力。但若投资决策时只看购买价格，而忽视后续成本会犯下一个关键性的错误。毕竟，TCO的80%至85%都分布在后续流程上，例如耗电、行政流程、服务和维护、备件储存或处置等。因此，选购时有必要认真考虑所有经济方面。TCO概念在这方面提供了支持。我们将介绍如何通过正确的策略同时降低成本并提高系统效率。

在生产中实现降本增效：这是所有投资的目标。驱动技术在其中扮演了决定性的角色。毕竟，研究显示电动驱动的能要占到工业总用电量的70%之多。然而，尽管运营和回收成本影响更大，但许多用户在做出投资决策时仍然主要关注购买价格。事实上，将能效、运行可靠性、维护工作和更少的变体等方面也纳入考虑更符合长远利益。通过使用高效技术，加上稳定的质量、更少的变体和标准化设计，驱动系统的TCO可以大幅降低。

什么是总拥有成本（TCO）？

TCO是一种经济方法，用于计算和考虑投资品在其整个生命周期内发生的所有成本。除了购买价格，其中还包括与操作、回收或处置相关的所有成本。TCO分析旨在总览产品各方面的使用成本，是投资决策和计算盈利能力的重要工具，能提前揭示成本驱动因素，发现隐藏成本并展示节省潜力。直接成本和间接成本之间存在区别。其中直接成本可以直接分配给产品或服务，因此显而易见；而间接成本的确定要复杂得多，通常难以细分到个别投资。

对驱动技术进行TCO分析的好处：

全面分析已安装或待安装的驱动装置
确定能耗
计算最合适的驱动变体数量
发现隐藏成本
评估节省潜力
细致考虑所有经济方面
有针对性地设计并兼顾整个系统

驱动系统的生命周期成本

那么这对驱动技术意味着什么呢？直接成本和间接成本分别是什么？以及如何降低驱动系统的TCO？驱动解决方案的生命周期成本包括所有发生的成本，覆盖从购买和投入使用、使用和维护，一直到处置的全过程。购买价格仅占15%，绝不应作为唯一的决定性因素；大约85%，即大部分是由下游流程产生的，其中包括能源成本、行政成本、服务和维护成本、培训和文档、人员成本、备件储存、故障和停机时间以及回收和处理成本。在当下气候问题备受关注的大背景下，整个项目的可持续性对维护企业的公众形象至关重要。考虑到原材料和能源价格不断上涨，采取可持续的方式会持续对生命周期成本产生积极影响。

增效潜力

系统运营商可以采取哪些措施？对于新系统，应相应地在招标指标中纳入可持续性和生命周期成本等方面；而对于现有系统，建议进行能源审计，以确定从哪方面着手优化。更好的驱动设计和更低的TCO离不开对项目及其需求的深入研究，以及对所有经济方面的慎重考虑。因此，诺德（NORD）传动集团应用工程师从规划阶段开始就为客户提供全面的分析和咨询服务。这家位于德国北部的驱动专家采用全面的方法来帮助客户降低TCO，利用各种优化策略来识别增效潜力——从模块化系统到使用强大、耐用且经济实惠的驱动技术，再到个性化的TCO计算和智能服务和维护概念。

若想降低驱动系统的TCO，须注意以下要点：

驱动技术是降低TCO的关键。对于客户的个性化应用而言，最合适的驱动系统取决于各自的应用要求和环境条件，必须针对每个项目量身定制。一般而言，某些确定会加快投资回报（ROI）的因素可以纳入考量，以便降低TCO。

可降低TCO的驱动技术的特性：

低能耗
在宽转速和扭矩范围内保持恒定效率
高过载能力
良好的可调性
更少的齿轮级数
安装位置可减少油量，尤其是低比率（关键词：减少搅动损失）
紧凑型设计
低维护需求
高运行可靠性
长使用寿命
全球适用
优化的变体设计
模块化系统

采用TCO概念平衡能效和变体数量减少相冲突区域

降低TCO的两个主要因素是减少能耗和使用的驱动变体数量。然而，在能效优化和减少变体数量的方法之间存在目标冲突。规划时，针对最节能工作点专门设计驱动系统可实现投资成本优化和相对节能的电机，不受其他效率等级影响。而代价是，系统在整个生命周期内必须管理和维护许多驱动变体。一味追求节省能源成本的驱动概念会导致大量变体，这与减少变体数量相违背。我们应该在经济上可行的前提下为系统提供所需的扭矩和转速，尽可能减少不同的驱动变体。这样可以节省管理、服务和仓储成本，但能源成本通常会增加。在生命周期成本方面，平衡变体数量减少和能效有助于大幅降低TCO——特别是在驱动装置数量庞大的大型机场或包裹中心等大型内部物流项目中。

高效同步电机是关键

降低总拥有成本的一项非常有效的措施是使用高效同步电机。得益于永磁同步电机（PMSM）技术，这些电机可在宽转速和扭矩范围内保持高且相对恒定的效率，因此即使在部分负载和部分转速范围内也能提供较好的能耗性能 ——这是传统的IE1、IE2或IE3异步技术无法比拟的明显优势。因此，它们在这些运行点上更具能效，并能减少变体数量，即使在超尺寸情况下，也能保持高效率，从而有助于降低TCO。同步电机在部分负载和低转速范围的应用中更具优势，比如在行李搬运、邮件和包裹搬运等领域。因此，使用同步电机不仅能显著节省运行成本，还能在整个产品生命周期内大幅减低成本。

对比：IE3异步电机和IE5+同步电机

IE5+同步电机技术能显著降低TCO。直接对比传统的IE3异步电机（0.75 kW，83%电机效率，直角减速机）和相应的IE5+同步电机（0.75 kW，93%电机效率，直角减速机）可以发现，IE5+同步电机技术节能效果显著。以每天运行16小时（每年4000小时）计算，每年可节省用电400 kWh。这相当于减少0.15吨CO2（366 g/kWh排放因子），节省比例约为11%。单台节省乘以所使用的驱动数量即可获得整个项目的节省，比如使用20,000个驱动，相当于每年减少3,000吨CO2排放。在部分负载范围内，节省比例甚至可达18%。因此，部分负载运行占驱动器运行时间越多，通过驱动选择实现的节能就越大，并且现代永磁、IE5+效率级别的同步电机性能也更好。

IE5+同步电机：在小型安装空间中实现高功率密度

紧凑型IE5+同步电机具有优化的功率密度，比之传统的异步电机能节省高达40%的空间。相同的安装空间以容纳功率更高、能效更高的电机。例如，IE5+同步电机（扭矩高达4.8 Nm）与之前扭矩为1.24 Nm的IE1电机尺寸相同。由于材料的高效利用和紧凑的尺寸，相比于同等功率范围内的IE3异步电机，IE5+电机的重量减轻了50%以上。此外，较小的体积和较轻的重量还有助于降低运输成本，因此更加环保。前面说的IE3版本的0.75 kW电机重约10 kg，而相应的IE5+电机只重约6 kg。将IE5+电机（相比于IE3电机）从汉堡运送到斯图加特，每台可减少约120 g的碳排放。而一个系统往往包含20,000多个驱动，加上来自多个制造商的全球交付距离，不难看出高效率电机不仅能通过减少用电直接促进可持续性，还通过减少体积和减轻重量间接地促进了可持续性。

专利DuoDrive减速电机能确实帮助用户降低成本

凭借 DuoDrive减速电机，诺德（NORD）在高效电机领域取得了进一步的发展。该会的专利的减速电机将IE5+同步电机集成到单级斜齿轮减速电机中，使得系统效率高达92%，成为市场上同等功率级别中效率最高的电机之一。在部分负载范围内也能具有非常高的系统效率。综上所述，它能满足未来需求并真正帮助用户降低成本。其诸多优势包括：在宽转速范围内保持恒定的电机扭矩，能持续减少变体数量并降低运营成本；简单的即插即用投运，与现有驱动系统相比，大幅降低了TCO；平滑、无通风且紧凑的设计，并且噪音排放低；消除了许多易损件，进而降低了维护成本。DuoDrive减速电机的最大功率高达3 kW，连续扭矩可达250 Nm，转速可达1,000转/分钟，转速比范围为i=3至i=18。它还采用与市场常见应用兼容的接口尺寸，易于更换并集成到现有的工厂设计中。

电机和减速机的集成有助于降低TCO

DuoDrive将电机和减速机集成到同一外壳中，非常轻巧、紧凑，并具有超高的功率密度。不仅消除了诸如径向轴密封等许多易损部件，还减少了齿轮啮合和支承点，因此减轻了维护工作量和摩擦损失。由于油量被大幅减少，搅动损失也较低。DuoDrive减速电机可在不进行任何修改的情况下使用相同的油量安装在各种位置，从而进一步减少了变体数量。紧凑的外壳尺寸还有另一项优势：比之友商竞品，DuoDrive减速电机的设计更加纤薄，可适用于输送装置中更狭窄的通道宽度。由于能在相同设计中按比例调整减速机功率而无需修改外部尺寸，因此无需调整工厂布局。

有意减少变体数量可降低TCO

除了能耗，有针对性地减少所使用的驱动变体数量也有助于降低TCO。变体是指满足不同应用需求的具有不同尺寸和齿轮比的减速机、电机和变频器的组合。通过仅使用一个减速电机和变频器尺寸来覆盖特定转速和负载范围，可以减少变体数量。借助变频器控制，此驱动装置能满足较低性能要求或其他转速范围，从而适用于所有必须的操作点。

显著节省成本

减少变体数量时，会略微增加项目成本，因为某些情况下会使用更大的驱动，这相比于定制尺寸可能会导致额外的成本。但作为回报，运营商能从其他方面受益，比如优化系统运行，在驱动器整个使用寿命期间大幅节省行政、服务和备件储存方面的成本。通过系统性地减少变体，系统集成商也能节省成本，比如在工程设计方面。

减少变体数量能带来以下优势：

能源成本：对实际负载条件（关键词：部分负载）进行分析和考量能实现永久性的能源成本节省。积极地副作用：减少碳足迹。
工程成本：在工程设计期间需要设计和处理的变体更少，简化了驱动选择和系统可视化。
行政成本：需要管理的零件号和变体更少，简化了零件清单的维护并减少了采购工作量。同时减少了安装错误和订单错误导致的成本。
文档成本：标准化和减少变体能减少文档工作量。
培训成本：简化维护、投运和参数设置，从而减少培训工作量。
备件成本：更少的备件类型和库存减少了备件库存的资本投入，降低了订购和安装错误率。
投运、服务和维护：标准化、模块化和可插拔能力便于维护、投运以及维修。服务间隔和措施更易于规划，即插即用的安装节省了大量时间和精力。此外，诺德（NORD）全球服务网络可提供卓越的支持。

LogiDrive：标准型减速电机

诺德（NORD）的 LogiDrive 减速电机系统等标准型减速机不仅变体数量少，还能在产品使用寿命期间大幅降低总拥有成本（TCO）。LogiDrive减速电机是一种节能、易于维护和标准化的模块化系统。根据不同行业和应用目标使用不同的诺德（NORD）产品组合成为一种驱动解决方案，可确保其完全符合邮政和包裹、机场以及仓储等输送应用的需求。所有的LogiDrive减速电机系统都是高效的，由于即插即用技术，安装和维护极为简便。利用电机的高过载能力和系统的宽调整范围，它们可以针对每个客户的个性化需求量身定制，并专门设计适合系统的特定负载范围。