降低空壓系統(tǒng)千方壓縮空氣耗電量

(河南中煙工業(yè)有限責(zé)任公司駐馬店卷煙廠，河南 駐馬店 463000)

引言

節(jié)能是指加強用能管理，采用技術(shù)上可行、經(jīng)濟上合理以及環(huán)境和社會可以承受的措施，減少從能源生產(chǎn)到消費各個環(huán)節(jié)中的損失和浪費，更加有效、合理的利用能源。駐馬店卷煙廠為了對標(biāo)先進(jìn)、爭先創(chuàng)優(yōu)和打造標(biāo)桿企業(yè)，立足自身裝備現(xiàn)狀，深化用能精益管理，引入六西格瑪管理理念，推動企業(yè)能源指標(biāo)持續(xù)下降。

一、空壓系統(tǒng)現(xiàn)狀

為了解空壓系統(tǒng)電能消耗的的現(xiàn)狀，收集當(dāng)天的空壓機組耗電量和壓縮空氣產(chǎn)量。通過千方壓縮空氣耗電量的計算公式：

千方壓縮空氣耗電量＝空壓系統(tǒng)耗電量/壓縮空氣產(chǎn)量

計算得出千方壓縮空氣耗電量，并對能耗進(jìn)行過程能力分析，如圖1所示，均值為158.175kW·h/km3，Cpk 為-1.22?；鶞?zhǔn)Z 值為-3.66，過程能力改進(jìn)空間很大。

二、研究內(nèi)容分析

為了找到影響空壓系統(tǒng)千方壓縮空氣能耗的根本原因，梳理空壓機控制系統(tǒng)、查閱相關(guān)資料和現(xiàn)場實際觀察等方法，找到了4 條潛在原因，分別為：進(jìn)氣調(diào)節(jié)閥開度、冷卻水溫度、冷卻水流量調(diào)節(jié)閥開度、油氣分離器濾芯更換時壓差[1、2]。

為了驗證這4 項因素對空壓系統(tǒng)千方壓縮空氣能耗的影響是否顯著，制定數(shù)據(jù)采集計劃如表1 所示。

表1 數(shù)據(jù)收集計劃

為了驗證不同進(jìn)汽調(diào)節(jié)閥開度對電能消耗的影響，分別收集閥門開度在65%、80%、95%時的耗電量；冷卻水溫度分別在20℃、30℃、40℃下空壓機電能的消耗；冷卻水流量調(diào)節(jié)閥開度分別在50%、70%、90% 下對空壓機電能消耗影響；油氣分離器壓差分別在0.2bar和0.6bar下對空壓機電能消耗影響。

通過單因子方差分析[3]，發(fā)現(xiàn)進(jìn)氣調(diào)節(jié)閥開度、冷卻水溫度、冷卻水流量調(diào)節(jié)閥開度對空壓系統(tǒng)千方壓縮空氣能耗的影響是顯著的。利用雙樣本T檢驗，驗證油氣分離器壓差是影響空壓系統(tǒng)千方壓縮空氣能耗的關(guān)鍵因子[3]。如表2 所示：

表2 各影響因素確認(rèn)結(jié)果

三、影響因子的研究方案

由于進(jìn)氣調(diào)節(jié)閥開度、冷卻水溫度、冷卻水流量調(diào)節(jié)閥開度和油氣分離器壓差理論上沒有交互作用，為減少試驗的次數(shù)，進(jìn)氣調(diào)節(jié)閥開度、冷卻水溫度、冷卻水流量調(diào)節(jié)閥開度三個因子進(jìn)行DOE 分析[3]。油氣分離器壓差利用回歸分析，確定更換油氣分離器濾芯的壓差[3]。

(1)全因子DOE 試驗

對空壓機進(jìn)氣調(diào)節(jié)閥開度、冷卻水溫度、冷卻水流量調(diào)節(jié)閥開度三個因子，進(jìn)行兩水平，四個中心點進(jìn)行全因子DOE 試驗。三個因子的取值范圍分別為：進(jìn)氣調(diào)節(jié)閥開度（50，100）、冷卻水溫度（20，40）、冷卻水流量調(diào)節(jié)閥開度（60，100）。生成響應(yīng)變量優(yōu)化器結(jié)果圖，如圖2。

根據(jù)實際情況，為方便參數(shù)控制，各變量的值取0 位小數(shù)。手動調(diào)整各響應(yīng)變量，使空壓機電能消耗值最小。最佳處理組合為進(jìn)氣調(diào)節(jié)閥開度＝73%、冷卻水溫度＝29℃、冷卻水流量調(diào)節(jié)閥開度＝100% 時，空壓機千方壓縮空氣耗電量最小。

(2)回歸分析

為了分析不同的油氣分離器壓差對千方壓縮空氣耗電量的影響，收集油氣分離器壓差在0.2bar、0.3bar、0.4bar、0.5bar、0.6bar、0.7bar 下千方壓縮空氣耗電量數(shù)據(jù)并進(jìn)行回歸分析，得出千方壓縮空氣能耗與油氣分離器壓差的擬合線圖，如圖3 所示。

從圖中可以看出，油氣分離器壓差在0.2 bar 升高到0.5bar 時，千方壓縮空氣能耗上升較緩，當(dāng)油氣分離器壓差由0.5bar 升高到0.7bar 時，千方壓縮空氣能耗出現(xiàn)較陡峭的上升。如果選擇更小的油氣分離器壓差更換分離濾芯，會增加維護(hù)成本，因此，當(dāng)過油氣分離器壓差升高的0.5bar 時，應(yīng)及時更換油氣分離器濾芯。

四、研究分析結(jié)果驗證

按照研究結(jié)果對各個影響因子進(jìn)行改進(jìn)控制后，收集空壓系統(tǒng)電能消耗數(shù)據(jù)，進(jìn)行最終效果確認(rèn)。

改進(jìn)控制完成后，千方壓縮空氣耗電量過程能力Cpk 由改善前的-1.22提高到2.22，空壓機千方壓縮空氣耗電量降低到133.818 kW·h/km3。

五、結(jié)語

通過一系列的改進(jìn)，不僅僅達(dá)到了降低空壓系統(tǒng)電能消耗高的目的，更重要的對六西格瑪管理有了全面的認(rèn)識，深刻體會到六西格瑪使一種改善流程、消除缺陷的科學(xué)方法，極大地提高了我們的管理檔次，是我們管理水平的一次升華。