造船企業(yè)能源供應(yīng)存在的問題及對策研究

張依凝

● （江蘇科技大學(xué)，江蘇鎮(zhèn)江 212003）

造船企業(yè)能源供應(yīng)存在的問題及對策研究

張依凝

● （江蘇科技大學(xué)，江蘇鎮(zhèn)江 212003）

隨著我國船舶行業(yè)的發(fā)展，船舶行業(yè)資源消耗大、污染物排放量大的問題日益明顯，節(jié)能減排已經(jīng)成為造船企業(yè)適應(yīng)當(dāng)前經(jīng)濟(jì)發(fā)展形勢和提高未來競爭力必須要面對的重要課題。本文通過數(shù)據(jù)分析某造船企業(yè)動力車間各種能源供應(yīng)分布中存在的不合理問題，認(rèn)為動力車間供應(yīng)的能源中電能的消耗在造船公司占用比重較大。對此，從起重設(shè)備的使用管理、電焊焊接設(shè)備的使用管理、車間空壓站的管理、電力供應(yīng)設(shè)備的管理等方面提出了管理建議。

造船企業(yè)；能源供應(yīng)；問題

0 引言

造船的生產(chǎn)作業(yè)是一項多工種性的施工作業(yè)項目，船

進(jìn)入21世紀(jì)以來，我國船舶行業(yè)取得了前所未有的快速發(fā)展，造船水平和規(guī)模都有了很大的提高，在國際市場上的份額也實現(xiàn)了質(zhì)的突破。但是，我國船舶行業(yè)的增長方式具有明顯的傳統(tǒng)特征，隨著我國船舶行業(yè)的發(fā)展，船舶行業(yè)資源消耗大、污染物排放量大的問題日益明顯。

在能源短缺和環(huán)境保護(hù)成為全球性關(guān)注問題的今天，世界主要經(jīng)濟(jì)體已把綠色發(fā)展經(jīng)濟(jì)作為應(yīng)對當(dāng)前金融危機(jī)、搶占未來發(fā)展制高點的戰(zhàn)略取向。節(jié)能減排已經(jīng)成為造船企業(yè)適應(yīng)當(dāng)前經(jīng)濟(jì)發(fā)展形勢和提高未來競爭力必須要面對的重要課題。

1 動力車間供應(yīng)各種能源金額分布

體、輪機(jī)、電氣樣樣俱全；風(fēng)、水、電、氣、油缺一不可。造船耗能的特點是耗能量大，耗能品種多，用能點分散。場地及廠房面積較大，室內(nèi)與室外使用地點多。風(fēng)、水、氣動能均有管道供應(yīng)，雖然提高了使用效率，但是有用能隨機(jī)性強(qiáng)等特點。由于造船耗能的特點，造成能源使用管理困難。而且大部分的車間均以安全和生產(chǎn)任務(wù)的節(jié)點為主要目標(biāo)，對能源的使用基本不予考慮，一提起節(jié)能就是減少用紙，人走關(guān)燈，減少跑冒滴漏等無關(guān)痛癢的措施，對生產(chǎn)環(huán)節(jié)的主要能耗基本不予考慮。并且造船公司對能源供應(yīng)的現(xiàn)狀是分?jǐn)偝杀境ㄩ_供應(yīng)，這對公司的降低生產(chǎn)成本極為不利。

動力車間主要是為造船生產(chǎn)提供壓縮空氣、天然氣、氧氣、二氧化碳?xì)?、電能、水的供?yīng)單位。圖1所示為動力車間2011年動力車間所供應(yīng)的各種能源的金額比例，從圖1可看出，動力車間供應(yīng)的能源中電能的消耗在造船公司占了絕大部分。

圖1 資金支付金額比例

2 電能供應(yīng)存在問題分析

造船公司用電主要由五部分組成：1）起重設(shè)備用電。公司使用大量的門式起重機(jī)、門座式起重機(jī)、橋式起重機(jī)等起重設(shè)備。其中建造車間門座式起重機(jī)有七臺，總的電力安裝容量為2565kW；門式起重機(jī)3臺，一臺300T電力安裝容量為 727kW，兩臺 600T總的電力安裝容量為4900kW。造船分段車間廠房各種橋吊十九臺，總的電力安裝容量為3067.8kW；2）公司各種電焊機(jī)耗電。其中分段車間的交直流多頭焊機(jī)196臺，每臺功率192kVA；二氧化碳焊機(jī)1204臺，每臺功率31.9kVA；碳弧氣刨機(jī)91臺，每臺功率90kVA；3）空壓站用電；4）照明及其它電氣設(shè)備用電；5）船塢泵房三臺主泵，每臺功率為1000kW；兩臺副泵，每臺功率216kW。

公司大塢泵房雖然是耗電比較大，但是使用頻率較低，所以造船公司針對耗電量的節(jié)能減排工作，應(yīng)該主要是以造船公司前三個耗電設(shè)備或區(qū)域為重點，從人員和設(shè)備方面進(jìn)行統(tǒng)籌管理，以降低生產(chǎn)成本。從2012年1月～6月統(tǒng)計來看造船公司鋼材加工量為46945.5T，總耗電量39573600kWh，平均每加工一噸鋼材耗電量為843kWh。而國外造船平均加工一噸鋼材耗電量為 251.4kWh。統(tǒng)計雖有一定偏差，但是從數(shù)據(jù)上分析，造船公司在電力方面節(jié)約成本上還有一定的潛力可挖。

2.1 起重設(shè)備的使用管理建議

起重設(shè)備是造船生產(chǎn)作業(yè)不可或缺的設(shè)備，是整個公司生產(chǎn)物料順暢通達(dá)的重要保證。

1）加強(qiáng)起重設(shè)備的定期保養(yǎng)工作，建立嚴(yán)格嚴(yán)密的巡視檢查制度。起重設(shè)備的降低能耗是與維修和保養(yǎng)密不可分的，保養(yǎng)工作跟不上，設(shè)備帶病工作，能耗就會自然而然的增加，隨之維修費用也會大幅度的提高?？茖W(xué)合理的針對公司起重設(shè)備進(jìn)行有計劃的檢查和保養(yǎng)工作，是維持起重設(shè)備正常運行的必要手段。例如，起重機(jī)齒輪箱機(jī)油不定期檢查與保養(yǎng)，油質(zhì)過期水分含量大，會造成齒輪箱齒輪加速老化，甚至損壞齒輪造成設(shè)備事故；齒輪油進(jìn)入冬季，容易變得粘稠，增大電機(jī)啟動電流，增加能耗甚至燒毀電機(jī)。

巡視檢查主要是發(fā)現(xiàn)起重機(jī)械動態(tài)的故障隱患，及時發(fā)現(xiàn)并處理，不但能提高起重設(shè)備使用率，也能減少生產(chǎn)事故的發(fā)生率。例如，大型起重設(shè)備運行過程中經(jīng)常出現(xiàn)軌道啃軌現(xiàn)象，如不及時修正，那么就會直接導(dǎo)致起重設(shè)備運行阻力增加，增大設(shè)備的動能消耗，毀壞軌道或起重設(shè)備的行走機(jī)構(gòu)。

2）對起重設(shè)備的管理者和使用者進(jìn)行針對性的培訓(xùn)。起重作業(yè)對造船公司的其他施工作業(yè)影響也非常大，當(dāng)起重指揮操作不當(dāng)時，會造成物料的變形，這將會給以后的裝配和火工作業(yè)帶來相當(dāng)大的麻煩，并且導(dǎo)致浪費資源和成本；起重司機(jī)操作不當(dāng)時，會造成起重設(shè)備的故障，增加設(shè)備的故障率，也會造成設(shè)備使用率大幅度降低；此外，凡是有大型物件通過時，出于安全角度考慮，此通道內(nèi)的所有施工作業(yè)人員必須停止施工進(jìn)行避讓。因此，起重作業(yè)的作業(yè)水平和管理水平的高低將直接影響到造船公司的生產(chǎn)效率。

3）針對不同的物料和分段，采用合適的運輸或吊運工具。吊運是利用起重機(jī)將物料或分段從一個地方搬運到另一個地方。顯然，不同的起重機(jī)械其運行速度、起升速度、運行功率均不一樣，大噸位的起重設(shè)備運行速度小于小噸位的起重設(shè)備。造船運輸物料或分段的噸位數(shù)并不相同，應(yīng)采取合理的配備方式，不應(yīng)以“大馬拉小車”的方式進(jìn)行吊載運輸物件，不但浪費時間也浪費電力能源。

起重設(shè)備行走或提升速度較慢，尤其在單船供應(yīng)物料時應(yīng)合理安排吊運順序，吊運過程中應(yīng)避免起重設(shè)備長時間、頻繁空載運行，造成使用率降低，消耗電力能源。

2.2 電焊焊接設(shè)備的使用管理建議

電焊焊接設(shè)備是公司的主要生產(chǎn)設(shè)備之一，雖然焊接設(shè)備單個功率相較于其他大型設(shè)備功率要小，但是造船公司的焊接設(shè)備種類和數(shù)量相當(dāng)大。不完全統(tǒng)計造船公司各種焊機(jī)數(shù)量為3246臺左右，如此多的電焊設(shè)備每年的耗電量也是相當(dāng)巨大的。

1）降低焊接設(shè)備的空載損耗。經(jīng)研究，電焊機(jī)空載時變壓器的無功功率消耗很大，而且每臺焊機(jī)開機(jī)后很可能不能進(jìn)行飽和利用，以公司ZXE-6×400型六頭焊機(jī)為例，經(jīng)有關(guān)部門檢測計算得出每臺焊機(jī)的全空載功率為10KVA左右。

公司員工現(xiàn)場施工作業(yè)時，大多數(shù)的電焊機(jī)使用狀態(tài)是到場開機(jī)、離場關(guān)機(jī)。對于我公司這樣焊接設(shè)備較多的企業(yè)來講，不合理使用焊接設(shè)備，電能的浪費現(xiàn)象將會難以避免的發(fā)生。因此，如長時間不使用焊機(jī)，應(yīng)當(dāng)設(shè)法切斷電源。

2）焊腳尺寸的管理。在造船的實際施工中，為了有效地保證焊接設(shè)計中所必須的焊腳尺寸，同時減少因其他因素（如間隙部分過大，焊接規(guī)范發(fā)生波動等）造成尺寸不足而帶來的修補麻煩，焊腳尺寸往往“寧大勿小”。圖2是焊腳尺寸分布的實測結(jié)果，正常規(guī)定的焊腳尺寸應(yīng)為6mm。從圖2可看出，實際的焊腳尺寸通常平均要比規(guī)定的大2mm左右。因此，在實際的焊接工作中，應(yīng)該注意焊腳尺寸的實際值分布情況，從而根據(jù)管理要求去改變這種分布。

圖2 實測焊腳尺寸分布

例如指定正確的焊腳尺寸；選擇合理的焊條直徑；調(diào)整焊接規(guī)范及運條技術(shù)等。根據(jù)表1所列的填角焊時的焊機(jī)的電能消耗量，如果能把圖3超過標(biāo)稱的焊腳尺寸減少到1mm，建造一艘12萬噸級的油輪，理論上其焊縫長度達(dá)350km，而其中85%～90%為角接焊縫，則建造一條船可節(jié)約50000kWh的電能。公司焊接大部分為二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊接，不但節(jié)約了電能，也相對降低了二氧化碳的消耗量。

3）提高制造或建造精度，加強(qiáng)工藝管理。由于制造精度問題，導(dǎo)致分段在建造和裝配等過程中需要大量的修正工作。修正過程中大部分由現(xiàn)場施工人員手工進(jìn)行修正，出現(xiàn)涂層反復(fù)燒損、焊縫破口間隙過大等現(xiàn)象，造成了耗電量、工業(yè)氣體使用量、涂料用量的增加。

加強(qiáng)工藝管理，盡可能地減少焊接施工中的“無用消耗”，所謂“無用消耗”是指包括焊縫的余高、焊腳尺寸過大造成的浪費；材料的預(yù)留量過大，以至為達(dá)到要求尺寸而進(jìn)行過多的頂部加工；清根過度，增加了反面焊接的工作量等。以上“無用消耗”不但消耗了生產(chǎn)材料，浪費了各種氣體能源，同時也浪費了人力，降低了工作效率。

表1 角焊時的電能消耗

2.3 車間空壓站的管理

從圖3的2012年1月～6月造船電能的消耗與空壓站電能消耗對比來看，空壓站的空壓機(jī)組耗電量占份總耗電量的40%。

圖3 2012年1月～6月造船公司空壓站耗電量對比

動力車間空壓站利用電能轉(zhuǎn)化成風(fēng)能（壓縮空氣），所以說動力車間同時也是一個電能消耗大戶。壓縮空氣是造船主要動力源之一，建立空壓站以滿足大量壓縮空氣的需求，壓縮空氣主要用于吹掃、風(fēng)動打磨、碳刨，以及涂裝噴丸（砂）等作業(yè)。尤其以涂裝噴丸（砂）和打磨作業(yè)用風(fēng)量大。根據(jù)造船公司上半年統(tǒng)計，空壓站1月～6月份消耗電量為 1565×104kWh，一臺固定 200M3/分鐘的空壓機(jī)組功率為1500kW，生產(chǎn)1M3壓縮空氣需要消耗電能為 0.125 kWh。造船公司上半年消耗壓縮空氣量為12520×104M3，公司 2012年 1月～6月鋼材加工量為46945.5T,平均每加工1T鋼材消耗壓縮空氣量為2667M3，根據(jù)相關(guān)資料顯示，國外某個船廠每加工1T鋼材，壓縮空氣消耗量是350M3。公司今年上半年產(chǎn)量不足，而且修船也使用部分風(fēng)量，計算有一定的偏差，但是也說明公司壓縮空氣的消耗量遠(yuǎn)遠(yuǎn)的大于國外平均水平，節(jié)能降耗的潛力大有可挖。

1）合理安排生產(chǎn)周期，加強(qiáng)生產(chǎn)工藝管理。通過查找造船生產(chǎn)的相關(guān)資料表明，涂裝噴丸（砂）用壓縮空氣量的消耗量應(yīng)該占公司壓縮空氣總量的60%，造船公司的氣體流量計系統(tǒng)至今還未完工，所以動力車間一直也沒有對各種工業(yè)氣體的使用進(jìn)行跟蹤計量，造成能源供應(yīng)單位很被動的供應(yīng)能源。

但通過車間現(xiàn)場巡視，發(fā)現(xiàn)造船打磨作業(yè)工作量也相當(dāng)大，打磨作業(yè)包括涂裝作業(yè)及鋼板焊接后焊道打磨作業(yè)工程，車間保守估計，涂裝噴丸（砂）和打磨作業(yè)用壓縮空氣量的消耗量應(yīng)該占造船公司壓縮空氣總量的80%，這就要求造船公司在涂裝噴丸（砂）工藝中，合理選用噴嘴直徑，注意噴嘴的維護(hù)保養(yǎng)工作，是節(jié)約用壓縮空氣的重要手段之一。其次，要合理的安排分段生產(chǎn)周期，減少分段的二次涂裝面積，從而進(jìn)一步的減少壓縮空氣使用量。

2）針對場地供風(fēng)管道的硬件現(xiàn)狀，制定供風(fēng)的節(jié)能方案。一臺 200M3固定空壓機(jī)組運行八個小時，其功率為1500kW，耗電量成本費用為8160元。一臺20M3移動空壓機(jī)組運行八個小時成本包括租賃及柴油（一臺車按照每小時消耗50升柴油計算）為3500元。所以要求對使用移動空壓機(jī)組進(jìn)行成本分析。需風(fēng)量較少時或管道末端用風(fēng)量較大時，可以合理的使用移動空壓機(jī)組，以降低生產(chǎn)成本。

通過當(dāng)年實際操作，受場地管道直徑的影響，場地主管道流量也是不能無限加大，并且固定空壓機(jī) 0.95MPa卸荷，經(jīng)常性卸荷也會導(dǎo)致空壓機(jī)組機(jī)械性損傷，供風(fēng)風(fēng)壓相對也不會穩(wěn)定。所以今年要求空壓站盡量保持0.8Mpa左右風(fēng)壓（去年是保持0.75Mpa風(fēng)壓），如其他末梢用風(fēng)量仍不能滿足施工要求時，車間提供移動空壓機(jī)組保證生產(chǎn)風(fēng)量。

3）做好空壓機(jī)組設(shè)備保養(yǎng)工作。做好設(shè)備的維護(hù)保養(yǎng)工作，不允許設(shè)備帶病運行，定期檢查和保養(yǎng)。站房人員加強(qiáng)巡視，使設(shè)備始終在較佳狀態(tài)中運行。并注重對站房員工的管理意識的培養(yǎng)，提高員工綜合素質(zhì)，強(qiáng)化站長的管理意識。

2.4 電力供應(yīng)設(shè)備的管理

動力車間所負(fù)責(zé)的供電設(shè)施主要有22個箱變、3個變頻所、3個開閉所。車間節(jié)能的重點主要是箱變，22臺箱變中有16臺箱變?yōu)殡p變壓器降壓供電，車間每天隨時掌握箱變的電壓及負(fù)荷狀況，在不影響生產(chǎn)需求的前提下，車間根據(jù)負(fù)荷的大小及時地調(diào)整箱變輸出電壓和采用雙變壓器或單變壓器供電方式。表2為車間箱變的統(tǒng)計表。

表2 動力車間兩臺變壓器箱變統(tǒng)計表

3 其它工業(yè)氣體供應(yīng)存在問題分析

工業(yè)氣體的消耗費用大部分用于鋼板的切割加工、變形校正、焊接等作業(yè)。通過對電力供應(yīng)的分析，可以推斷出工業(yè)氣體必定存在著不合理的浪費現(xiàn)象，針對工業(yè)氣體的供應(yīng)，車間采取了如下具體的措施。

1）逐步積累造船公司工業(yè)氣體用量的數(shù)據(jù)，為以后氣體的使用與供應(yīng)提供可靠的數(shù)據(jù)支撐。造船生產(chǎn)用氣量隨意性大，適用場所多，用氣負(fù)荷波動性頻繁，所以動力車間至今不能對氣體的管理進(jìn)行細(xì)化。只能就造船公司每月用量進(jìn)行統(tǒng)計和分析。由于氧氣和天然氣為共同使用，車間每月進(jìn)行比較，比較值應(yīng)該在一個正常范圍內(nèi)波動。二氧化碳?xì)怏w的供應(yīng)分析，是與每月二氧焊絲供應(yīng)量進(jìn)行比較。以上的比較分析，體現(xiàn)出氣體是否有不正常浪費現(xiàn)象的發(fā)生，但是生產(chǎn)施工中使用過程的浪費現(xiàn)象不能體現(xiàn)出來。

2）車間所管轄區(qū)域?qū)嵭袇^(qū)域劃分，專人管理。對車間場地的供氣設(shè)施管理進(jìn)行了區(qū)域劃分，每一個區(qū)域保證有專人進(jìn)行巡視和管理。根據(jù)造船生產(chǎn)的特點，采取了氣排固定的管理措施，防止并降低了氣排移動所導(dǎo)致膠管經(jīng)常破裂現(xiàn)象的發(fā)生，從而也降低了更換膠管的頻率。并且在造船區(qū)域的每一個氣排上焊接了固定編號，不但有利于車間規(guī)定巡檢人員的巡視路線，而且也便于其他管理部門或施工單位人員發(fā)現(xiàn)問題及時通知動力車間維修人員。有助于車間人員能及時快速到達(dá)現(xiàn)場，進(jìn)行維修或更換，最大限度降低了能源的不必要浪費。

3）供氣壓力隨著造船公司生產(chǎn)任務(wù)量的大小，車間站房針對性的對氣體輸出壓力進(jìn)行一定范圍調(diào)整，以減少不必要的浪費。

4）車間站房強(qiáng)制實行定時供應(yīng)各種工業(yè)氣，強(qiáng)迫生產(chǎn)單位重視能源的使用。車間氣體輸送站供氣只分為造船東區(qū)和西區(qū)兩路供氣，每一路供應(yīng)氣體區(qū)域較大，所以站房不能采取根據(jù)各個用戶的使用要求管道專供的措施供應(yīng)氣體。經(jīng)過與生產(chǎn)部門積極溝通，采取了定時供氣和停氣的辦法。

4 結(jié)語

通過以上對造船企業(yè)能源供應(yīng)存在的問題及對策分析，要把造船企業(yè)節(jié)能達(dá)到一個新的水平，還需要從各方面作出努力,特別是對照明用電的節(jié)減和管理。同時,對造船企業(yè)用氣、用水、用油等也必須加強(qiáng)管理，促進(jìn)節(jié)能降耗，使節(jié)能工作更有效地開展起來。

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Problems and Countermeasures of Energy Supply in Shipbuilding Enterprise

ZHANG Yi-ning
(Jiangsu University of Science and Technology, Zhenjiang 212003, China)

With the development of China's shipbuilding industry, the problem of big shipbuilding industry resource consumption and severe pollutant emissions have become increasingly apparent.Energy conservation has become an important topic which shipbuilding enterprises must face in order to adapt to the current economic development situation and to improve future competitiveness.Through data analysis of the irrational energy distribution of different energy resources in power plant of one shipbuilding company, it is found that the electricity consumed has occupied a large proportion.In this regard, this article gives management recommendations from the aspects of use and management of lifting equipment, welding equipment, workshop air station, electricity supply equipment etc.

shipbuilding enterprises; energy supply; problems

665.1

A

張依凝（1995-），女，本科學(xué)生。研究方向：船舶與海洋工程。