Problem rasipanja energije u serijskoj obradi
Serijska postrojenja poluvodiča obično rade po rasporedu proizvodnje od 12 do 16 sati, s opremom u stanju mirovanja tijekom noćnih sati i vikendom. Tijekom razdoblja mirovanja, grijaće ploče nastavljaju trošiti značajnu količinu energije za održavanje temperature kupelji, čak iako nema obrade. To predstavlja značajan gubitak energije koji mnogi objekti prihvaćaju kao neizbježan.
Postrojenje za proizvodnju poluvodiča s linijama za pozlaćivanje dokumentiralo je obrasce potrošnje energije tijekom 18 mjeseci. Postrojenje je trošilo 45 posto ukupne energije za grijanje tijekom razdoblja mirovanja kada nije bilo proizvodnje. Potrošnja energije u stanju mirovanja pripisana je održavanju temperature kupke tijekom noći i tijekom vikenda. Gubitak energije predstavljao je 75.000 do 100.000 dolara godišnje u nepotrebnim troškovima grijanja.
Načela kontrole noćnog usporavanja
Noćna regulacija smanjene temperature smanjuje snagu grijaće ploče tijekom razdoblja mirovanja dok održava kupku na sniženoj temperaturi. Smanjena temperatura minimalizira gubitak topline dok sprječava hlađenje kupke na temperaturu okoline. Snižena temperatura odabrana je kako bi uravnotežila uštedu energije s dodatnom energijom potrebnom za zagrijavanje-kada se proizvodnja nastavi.
Postrojenje za proizvodnju poluvodiča s kupkama nikla bez elektrolita implementiralo je kontrolu noćnog usporavanja i dokumentiralo principe rada. Postrojenje je smanjilo temperaturu kupke s 85 stupnjeva na 50 stupnjeva tijekom razdoblja mirovanja. Smanjenje temperature od 35 stupnjeva smanjilo je gubitak topline za 40 do 50 posto, generirajući značajne uštede energije dok je omogućilo brzo zagrijavanje-nakon nastavka proizvodnje.
| Način rada | Temperatura | Gubitak topline | Potrošnja energije | Status proizvodnje |
|---|---|---|---|---|
| Normalan rad | 85 stupnjeva | Osnovna linija | Osnovna linija | Produkcija aktivna |
| Noćni zastoj | 50 stupnjeva | 40-50% sniženje | 40-50% sniženje | Miruje, nema proizvodnje |
| Vikend neuspjeh | 40 stupnjeva | Smanjenje od 60-70%. | Smanjenje od 60-70%. | Produženi mirovanje |
| Potpuno gašenje | Ambijentalni | 100% sniženje | 0% | Nema održavanja kupke |
Izračun uštede energije
Ušteda energije od regulacije noćnog rada može se izračunati na temelju smanjenja temperature, trajanja mirovanja i karakteristika gubitka topline sustava. Uštede su proporcionalne temperaturnoj razlici i trajanju mirovanja.
PCB postrojenje s linijama za poniklavanje dokumentiralo je uštedu energije zahvaljujući noćnoj kontroli smanjenog rada. Postrojenje je smanjilo temperaturu kupke sa 60 stupnjeva na 40 stupnjeva tijekom 10 sati noćnog mirovanja. Ušteda energije iznosila je 35 do 45 posto potrošnje tijekom razdoblja mirovanja, što predstavlja 18.000 do 25.000 USD godišnje. Uštede su postignute uz minimalne dodatne troškove opreme.
| Parametar noćnog rada | Prije (bez zastoja) | Nakon (neuspjeh) | Štednja |
|---|---|---|---|
| Temperatura kupke (u mirovanju) | 60 stupnjeva | 40 stupnjeva | smanjenje od 20 stupnjeva |
| Trajanje mirovanja | 10 sati/noć | 10 sati/noć | Nepromijenjeno |
| Potrošnja energije u mirovanju | 100% | 55-65% | 35-45% sniženje |
| Godišnji trošak energije | $50,000 | $30,000-32,500 | $17,500-20,000 |
Vrijeme i energija za-oporavak zagrijavanja
Ušteda energije od noćnog usporavanja mora biti uravnotežena s dodatnom energijom potrebnom za zagrijavanje-kada se proizvodnja nastavi. Energija-zagrijavanja veća je od energije u-stalnom stanju, ali manja od energije koja bi bila potrošena za održavanje temperature preko noći. Neto ušteda energije je pozitivna za tipična trajanja usporavanja.
Postrojenje poluvodiča s kupkama za poniklavanje dokumentira-energiju zagrijavanja za noćni oporavak. Zagrijavanje-sa 40 stupnjeva na 60 stupnjeva zahtijevalo je 45 do 60 minuta i trošilo je 8 do 12 kWh. Ušteđena energija tijekom 10-satnog mirovanja bila je 40 do 50 kWh. Neto ušteda energije bila je 30 do 40 kWh po noći, što predstavlja 75 do 80 posto potrošnje u razdoblju mirovanja.
| Parametar oporavka | Vrijednost | Kalkulacija |
|---|---|---|
| Snižena temperatura | 40 stupnjeva | Smanjeno sa 60 stupnjeva |
| Vrijeme zagrijavanja- | 45-60 minuta | Od zastoja do rada |
| Zagrijte-energiju | 8-12 kWh | Dodatna energija za oporavak |
| Ušteđena energija mirovanja | 40-50 kWh | Energija nije potrošena tijekom usporavanja |
| Neto ušteda energije | 30-40 kWh | 75-80% potrošnje u mirovanju |
Zahtjevi za sustav upravljanja
Implementacija noćne regulacije rada zahtijeva odgovarajuće mogućnosti upravljačkog sustava. Regulator temperature trebao bi podržavati programabilne promjene zadane vrijednosti na temelju doba dana ili rasporeda proizvodnje. Regulator bi trebao uključivati kontrolu rampe kako bi se spriječio toplinski udar tijekom zagrijavanja-i hlađenja-.
PCB postrojenje s bakrenim kupkama bez elektrolita nadogradilo je svoje regulatore temperature kako bi implementiralo kontrolu noćnog usporavanja. Upravljači su programirani s brzinom povećanja od 0,5 stupnjeva po minuti za hlađenje-i zagrijavanje-. Kontrolirana rampa spriječila je toplinski udar grijaćih ploča i održala pouzdanost opreme.
