动力再生系统产生动力，而不是热量

割草机和小型发动机部件制造商Briggs & Stratton仅在其实验室进行发动机耐力测试就花费了100多万美元的燃料成本。为了降低成本并实现现有测功机在热量中浪费的能量，Briggs & Stratton与一家自动化供应商合作开发了一种新的能量再生系统。新系统帮助Briggs & Stratton赢得了两项可持续发展荣誉，55.6万千瓦时的预期输出每年可为48个家庭供电。

每天，在威斯康辛州密尔沃基市附近的布里格斯&斯特拉顿主要工厂的可靠性实验室里，小发动机的嗡嗡声每时每刻都不绝于耳。员工监控原型机和修改后的发动机，以满足割草机、吹雪机和其他户外动力设备的最大生产商之一制定的严格标准。

Briggs & Stratton测试工程经理Ray Matuszak解释说:“我们的任务是在实验室中排除故障，并在出售给客户之前证明设计的耐久性和安全性。”“连续、一致、准确地测量测试时间和工作特性对于建立发动机的长期可靠性至关重要。”

2011年2月，Matuszak和他的团队开始从全自动试验台中收集这些关键信息，这些试验台还为工厂提供了首个同类效益再生动力。这些创新技术帮助Briggs & Stratton的可靠性实验室成为业内最先进的实验室之一，并迅速赢得了公司在环境可持续性方面的奖项。

但是，克服与该项目相关的许多挑战需要四年的努力和创造力。

挑战——巨大的燃料成本

可靠性实验室没完没了的耐力测试成本很高。布里格斯&斯特拉顿公司仅在实验室进行发动机耐力测试就花费了近100万美元的燃料成本。

布里格斯和斯特拉顿公司的工程师们意识到，如果他们能从现有的测功机中捕获浪费在热量中的电能，就可以降低运营成本。他们的目标是利用这些能量并将其转化为电力供工厂消费。

问题是这种能量再生系统并不存在。工程师们担心，制造它的成本可能太高，无法证明投资的合理性。

此外，可靠性实验室还需要其他先进技术来实现其核心目标。清单上的第一个:具有定制可视化和历史跟踪功能的自动化监控和数据采集系统。

当时，携带剪贴板的技术人员在实验室中手动监控每个发动机的使用寿命，记录负载、各种工作温度和其他关键指标。这个劳动密集型的信息收集系统容易出现不一致和人为错误。

若不是解决方案

当两家公司的工程师开始为项目的定制需求进行头脑风暴时，他们也关注如何实现最佳的投资回报。一个潜在的机会是:来自威斯康辛州的“聚焦能源”拨款。和许多州一样，威斯康辛州已经开始提供激励措施，以促进清洁、可再生能源的使用。

这些工程师曾在2008年和2009年努力争取国家资助。在他们第三次尝试时，他们赢得了一笔资助，可以支付一个试点项目一半的费用。

在接下来的几个月里，联合工程团队密切合作，在保持与外部电网顺畅安全连接的同时，将捕获的电力保留在电厂内。自动化工程师与当地公用事业公司We Energies合作，以适应这两种潮流。

在数据采集方面，最大的障碍是确定自动化系统需要捕获哪些信息，以及该系统将包括哪些控制和保障措施。然后讨论了控制细节，如何显示发动机运行特性，以及可理解的术语和数据系统自定义功能。

Briggs & Stratton公司能源服务经理Richard Feustel表示:“对于习惯于在剪贴板上记录信息的技术人员来说，交互式触摸屏带来了重大的思维转变。”

自动化供应商“带着满满一屋子的人看了几个小时的白板，解释了如何输入、获取和共享数据的选项。每个会受到转变影响的人都有机会为计划做出贡献，所以我们得到了我们想要的。这也使得后来在实验室的过渡更容易，因为我们的人已经参与了设计过程，”Feustel说。

2011年2月，试点项目上线，12个试验台设计用于各种发动机类型和马力限制。每个试验台由使用变频驱动器(VFD)的交流(ac)电机运行。驱动器以固定速度运行以启动汽油发动机。一旦汽油机达到转速，电机和驱动器就会根据发动机马力等级将发动机加载到扭矩水平。另外，该系统能够控制复杂的占空比，具有由操作员定义的不同负载和速度。

再生系统捕获汽油发动机输出的动力，并利用这些动力发电。所有12个交流电机和驱动器转换为一个共同的直流(直流)总线电源。然后直流母线电源将直流转换为交流，并同步到交流线路，在那里所有的电力都被定向回内部电网-减少了对外部公用事业的电力需求。

六个本地外壳提供两个功能:本地控制驱动器的设置和每个发动机多达六个热电偶。用于监测发动机健康状况和诊断潜在故障的数据(包括测试运行时间、多个温度、交流发电机电压、发动机转速和扭矩)通过以太网传输到可编程自动化控制器(PAC)。

通过人机界面软件，工程师和技术人员可以在实验室的任何一台工业计算机上查看发动机负载、速度、温度、试运行时间、机油使用率和其他关键变量的实时关键信息。历史学家软件自动捕捉实时数据，使用微软Excel进行分析，技术人员可以识别任何趋势，供可靠性工程师使用。

Briggs & Stratton还投资了工业能源管理软件，这是一种基于web的综合应用程序，可以记录和分析一个工厂或多个相关站点的能源使用数据。Briggs & Stratton的能源管理团队使用该软件从安装在密尔沃基校园周围的电力监测设备中收集有关电力、燃气和蒸汽使用的信息。能源经理可以在工业能源管理软件中访问这些信息，并创建有关能源使用趋势的报告，与工厂的各个部门共享。这些信息有助于确定最优先的电力问题。

费斯特尔说，投资能源管理软件非常有意义，“这样我们就可以对我们的用电量进行基准测试，并跟踪我们的节省情况。”“以前，我们关于能源使用的唯一信息来自电费账单。”

结果

布里格斯&斯特拉顿公司很快就获得了一系列好处，其中一些是意料之中的，另一些则让公司感到惊喜。

该可靠性实验室有望每年产生55.6万千瓦时的电量，相当于48个家庭每年所需的电量。捕获的电力被反馈到工厂的内部电网，该公司希望这将每年节省大约5万美元。

另一个环境好处是:仅12个试验台产生的电力每年就可以减少442吨的温室气体排放。

再生项目是布里格斯&斯特拉顿在2011年获得两项享有盛誉的可持续发展荣誉的主要原因。威斯康辛州参议员Herb Kohl在华盛顿特区向Briggs & Stratton的董事长、总裁兼首席执行官Todd Teske颁发了威斯康辛州制造商和商业协会颁发的环境创新奖，以及节能联盟颁发的能源效率银河之星奖。

在接受环境创新奖时，Briggs & Stratton感谢其自动化供应商在创建再生系统方面所发挥的作用。

Matuszak承认再生系统本身的重要性，但他认为新的自动化数据采集和控制能力同样有价值。

Matuszak说:“当然，如果没有来自电力再生的回报，这个项目就不会继续下去。”“但自动化的数据采集和控制对利润有很多积极的影响。最重要的好处是提高了测试保真度——与粗糙的传统方法相比，我们简化了数据收集。我们可以立即判断引擎何时运行不正常或何时测试设置不正确。新系统还将技术人员从其他任务中解放出来，从而提高了生产率和效率。”费斯特尔和马图扎克都同意，他们希望最终扩展这个项目，但首先他们必须从初始阶段获得所有的见解。

Feustel说:“信息的种类和数量都非常多。”“我们仍在学习如何最好地利用从12个试验台获得的数据。”然而，Briggs & Stratton正在迅速扩大其工业能源管理软件的使用，以及其跟踪、分析和可视化多个地点的能源使用数据的能力。该公司在密尔沃基的工厂安装了十几个电力监控器，将信息输入软件。很快，Briggs & Stratton计划在其位于肯塔基州默里的工厂安装五台显示器。,within five years expects to place them in the company’s 10 other manufacturing facilities worldwide.

Feustel解释说:“通过基于网络的系统，我们可以查看其他工厂的指标，并跟踪我们整个企业的能源使用和支出。”“添加到这个全球仪表盘上……非常容易，它简化了变得更加可持续的过程。”

投资回报详情

项目成本:21.68万美元

项目节省:每年48,031美元(从预期的发动机测试中以0.088美元/千瓦时的价格再生533,678千瓦时)

简单的回报:4.5年(FoE Grant为2.0年)

专注能源基金:118,600美元

完成日期:2011年2月28日

奖项:该建筑获得了威斯康星州绿色建筑联盟可持续发展和能源效率(SE2)特别奖。

——来自罗克韦尔自动化公司的信息，由Mark T. Hoske编辑，CFE Media内容经理，控制工程，设备工程,Consulting-Specifying工程师,mhoske@cfemedia.com．

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