面粉廠如何運用TPM促進(jìn)節(jié)能降耗

許長友

（中糧利金（天津）糧油股份有限公司，天津 300112）

在目前激烈的面粉市場競爭中，面粉加工企業(yè)受到原糧價格上漲、麩皮價格下跌等因素的影響利潤越來越小，有的甚至出現(xiàn)虧損。對于面粉加工成本而言，除了小麥成本、人員成本以外，能耗則是最大的成本。如何控制這一方面的成本，降低電能、熱能以及其它能源損耗，是國內(nèi)各面粉企業(yè)一直努力的方向。總體來說，在面粉廠節(jié)能降耗涉及到工藝設(shè)計、電力配備、生產(chǎn)管理、技術(shù)管理、設(shè)備管理、生產(chǎn)操作等諸多方面，大多數(shù)的能耗都是設(shè)備產(chǎn)生，做好設(shè)備的管理、維護(hù)、操作、調(diào)整以及改造等，則會取得明顯的節(jié)能效果，從而提高企業(yè)的經(jīng)濟效益。以一個日處理小麥1 000 t面粉廠為例計算，噸粉電耗降低1 kW·h電，則1年可以降低費用10萬元以上。不同面粉車間之間，或者一個面粉廠管理的不同，噸粉電耗相差在10 kW·h以上，電耗費用就會每年相差100萬元以上，甚至更多。

1 面粉廠電耗定義和現(xiàn)狀

面粉車間電耗一般指噸麥電耗或者噸粉電耗，即加工1 t小麥或者生產(chǎn)1 t面粉發(fā)生的電耗。

本文統(tǒng)一為噸粉電耗。目前，各家面粉車間的工藝不同、設(shè)備不同或管理不同，一般的噸粉電耗在75～98 kW·h之間，計算考核范圍為原糧初清至成品打包入庫，即小麥加工面粉的整個過程。專用粉廠因有面粉后處理的粉倉均質(zhì)、散粉發(fā)放和配粉等工序，噸粉電耗相對較高。

2 面粉廠設(shè)備節(jié)電的思路和方法

對于如何降低設(shè)備電耗，本文是以“5S-TPM”為手段，進(jìn)行焦點課題攻關(guān)。TPM （Total Productive Maintenance）的意思就是“全員生產(chǎn)維修維護(hù)”，這是日本人在20世紀(jì)70年代提出的，是一種全員參與的生產(chǎn)維修方式，其主要點就在“生產(chǎn)維修維護(hù)”及“全員參與”上。通過建立一個全系統(tǒng)員工參與的生產(chǎn)維修活動，使設(shè)備性能達(dá)到最優(yōu)。降低噸粉電耗是個涉及面廣、周期長的行動過程，適合利用TPM的管理思路和方法，設(shè)立焦點課題，不斷改善和提升，從而降低電耗。主要措施如下：

2.1 統(tǒng)一認(rèn)識，明確目標(biāo)，成立課題攻關(guān)小組

公司上下高度重視，不但公司領(lǐng)導(dǎo)、中層生產(chǎn)管理人員要清楚，生產(chǎn)班組長和基層員工也都要知道行動的目標(biāo)、計劃和方法。發(fā)動全體員工參與，調(diào)動大家的積極性，匯聚集體力量和智慧。自2010年以來，某公司推行“5S-TPM”活動，面粉車間作為5S的試點標(biāo)桿。為此，面粉車間申請立項，并成立了“降低噸粉電耗”焦點課題攻關(guān)小組。小組成員中有總工、也有制粉師、電氣師和機械師，包括生產(chǎn)班組長。

確定電耗攻關(guān)目標(biāo)為：90 kW·h/t粉；理由為自2011年以來，面粉車間的噸粉電耗居高不下，年平均達(dá)到了92 kW·h以上，最高達(dá)到了95 kW·h以上，扣除麩皮烘干等增加設(shè)備功耗，噸粉電耗比3年以前也高出5 kW·h左右，也比同行業(yè)同類企業(yè)高約2～3 kW·h。圖1所示為某公司2008～2014年A+B線合計平均電耗圖。

圖1 2008～2014年A+B合計平均電耗對比圖

確定90 kW·h/t粉的目標(biāo)，具有可行性和挑戰(zhàn)性。較高的電耗不但增加了生產(chǎn)成本，而且也不利于環(huán)境保護(hù)和綠色生產(chǎn)，故一直是面粉車間乃至公司近年努力改善的績效指標(biāo)。選題的邏輯關(guān)系如圖2。

圖2 改善績效指標(biāo)邏輯關(guān)系圖

2.2 制定活動計劃

課題攻關(guān)小組成立后，召開小組會議，制定課題攻關(guān)計劃表。計劃表如圖3。

圖3 課題攻關(guān)計劃圖

2.3 原因分析

一般情況下，當(dāng)工藝設(shè)備配置和產(chǎn)品基本相同的兩個廠的電耗相差較大時，或者一個廠不同時段電耗相差較大時，電耗較高的面粉車間或電耗較高的時段主要存在以下幾個方面的問題：

設(shè)備的產(chǎn)能沒有達(dá)到設(shè)計要求，存在一定的空運轉(zhuǎn)；

設(shè)備故障率高，維護(hù)不到位；

設(shè)備配置過大，存在“大馬拉小車”現(xiàn)象；

設(shè)備性能參數(shù)不符合；

設(shè)備落后，能耗高，效率低；

設(shè)備操作或調(diào)整不當(dāng)；

設(shè)備未做到合理使用和運行；

小麥入磨研磨水分控制過低或過高；

其它的設(shè)備問題。

上述問題如果不能進(jìn)行合理地解決或優(yōu)化，都會對電耗升高產(chǎn)生影響。

這里以魚刺圖進(jìn)行羅列，如圖4：

圖4 噸粉電耗原因分析魚刺圖

通過課題攻關(guān)小組的對照梳理，發(fā)現(xiàn)以上問題基本都存在，且維護(hù)不到位，故障率和設(shè)備調(diào)整不當(dāng)是主要原因。表現(xiàn)如下：

設(shè)備老化：面粉車間設(shè)備磨損老化，維修維護(hù)不到位，不但故障率高，而且工藝效果和效率也大大降低，比如打麥機、精選機等磨損嚴(yán)重；由于生產(chǎn)緊張磨粉機換輥周期長，高方篩的拆檢周期也長，導(dǎo)致磨輥磨光，高方篩篩網(wǎng)“糊”住，由此磨不透、篩不凈，又嚴(yán)重的降低了工藝效果，導(dǎo)致出粉率降低，生產(chǎn)流量降低和磨粉機等電耗成倍增加。

備品備件不足：由于考慮費用問題，一直以來在備品備件的購置和更換上與設(shè)備的老化不匹配，所以設(shè)備的維護(hù)維修不能保證設(shè)備的良好運行狀態(tài)；另外，由于選用了質(zhì)量不能保證的備品備件，導(dǎo)致工藝效果和質(zhì)保期降低，使得故障率頻發(fā)，如面粉篩絹，并沒有購置進(jìn)口SEFAR篩絹，破篩率高。

操作不規(guī)范、不正確：隨著人員的更替和流失，規(guī)范的操作規(guī)程沒有得到很好地執(zhí)行，車間工藝技術(shù)人員沒有形成規(guī)范統(tǒng)一的正確方法，以致于磨粉機軋距過緊或過松，物料分配不平衡，不但電耗增加，而且堵料等工藝故障頻發(fā)；工藝維護(hù)不到位，如高方篩內(nèi)壁通道粘面粉結(jié)塊，影響了物料通道的通暢性，影響了生產(chǎn)流量……。

2.4 對策措施

2.4.1 車間電耗計量平衡圖

針對面粉車間的總體電耗情況，課題小組進(jìn)行梳理，制作面粉車間電耗計量平衡圖（見圖5）。

圖5 電耗計量平衡圖

（1）從電耗計量平衡圖中可以清楚知道哪一工序用電最多；在面粉車間，制粉加工工序是電耗產(chǎn)生的主要部分，約占總電耗的70%，因此制粉工序電耗的降低應(yīng)是課題小組的主攻方向。其中，制粉加工主要電耗是在磨粉機研磨和負(fù)壓氣力輸送部分產(chǎn)生。

面粉加工各部分耗電情況如圖6所示。

圖6 小麥加工電耗構(gòu)成

（2）做到總體電量消耗的平衡，總電表數(shù)應(yīng)該等于各分表數(shù)的總和；如果出現(xiàn)差異，說明有漏電或者損耗較大，就要查找原因。

（3）對于每一部分的電量消耗進(jìn)行監(jiān)測，作出檢測曲線。如圖7為某一電柜1個月的用電監(jiān)控情況，對于高點或超過平均值日期進(jìn)行分析和查找原因。

圖7 M10進(jìn)糧線日電柜變化曲線

2.4.2 針對具體問題采取專項的改善措施：

（1）設(shè)備故障率高，維護(hù)不到位；措施為：堅決推行TPM，進(jìn)行明確分工，責(zé)任落實到人，實行生產(chǎn)考核和激勵。

設(shè)備部（專業(yè)保全部門）負(fù)責(zé)設(shè)備的專業(yè)維護(hù)，較大設(shè)備的備件更換、停機檢修和減速機等潤滑、換油由設(shè)備部完成，同時要求每班值班人員進(jìn)行日常巡檢和處理臨時機械故障或設(shè)備問題。另外，設(shè)備部做到：對于故障、瞬間停車、還有其它不良數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄，研究改善對策，對依賴事項進(jìn)行改善。對面粉車間自主保全活動的專業(yè)指導(dǎo)、支援。

（2）面粉車間（操作運轉(zhuǎn)部門）負(fù)責(zé)自主維護(hù)，每班各個崗位人員要做到：

A.防止設(shè)備發(fā)生問題的活動：

（a）設(shè)備的操作要遵守操作規(guī)程，比如磨輥軋距調(diào)整遵照一定的剝刮率和物料平衡來進(jìn)行。

（b）設(shè)備操作要滿足基本條件，不能違規(guī)操作，野蠻操作；設(shè)備不能過載運行。

面粉車間負(fù)責(zé)磨輥定期更換和高方篩的拆檢。

（c）故障、瞬間停止、還有其它不良數(shù)據(jù)要及時記錄，以提供給主管或者設(shè)備管理部門進(jìn)行分析和處理。

（d）協(xié)助其它部門（設(shè)備部門）對車間工藝進(jìn)行改善。

B.測定劣化的活動：日常清潔點檢是定期點檢的一部分（通過5感的點檢）。

C.恢復(fù)劣化的活動

（a）簡單備件的更換或應(yīng)急處理，如磨粉機刮刀；設(shè)備的緊固螺栓等。

（b）基本條件的正確操作。

（c）支援突發(fā)修理，特別是中夜班時突發(fā)性故障處理。

（3）每年制訂設(shè)備的大修計劃，作出預(yù)算費用，購置具有合格質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的足夠的備品備件；根據(jù)計劃對于一些設(shè)備作出檢查或維修更換，如斗提機皮帶、畚斗；磨粉機電機軸承更換；打麥機篩網(wǎng)、打板和精選機的滾筒更換；絞龍的葉片更換；刮板機的刮板更換等等；每月根據(jù)故障和設(shè)備運轉(zhuǎn)記錄，制定月度的停機檢修計劃，一般8～24 h。主要是對在點檢過程中發(fā)現(xiàn)的設(shè)備異常進(jìn)行處理和快速維修。

（4）制訂全廠設(shè)備潤滑表，包括每個設(shè)備的減速機、每個軸承的加油量、油品和加油周期；面粉車間根據(jù)潤滑表，負(fù)責(zé)全廠減速機及軸承的潤滑。

（5）建立考核機制和激勵政策，部門相互考核，落實到人。面粉車間考核設(shè)備部的機械故障率，設(shè)備部作為設(shè)備管理部門又考核面粉車間的自主保全是否到位，是否正確操作設(shè)備。每班故障率與點檢機電人員的績效工資掛鉤。

（6）對面粉車間的磨粉機、高方篩和清粉機三大制粉關(guān)鍵設(shè)備，面粉車間培養(yǎng)和鼓勵廠內(nèi)員工進(jìn)行主動維護(hù)，設(shè)立“專家獎“；每臺主要設(shè)備都有人負(fù)責(zé)清潔、檢查和簡單維修。

（7）設(shè)立部門獎勵基金，安全運轉(zhuǎn)率超過98.5%，則獎勵部門一定額度的獎金。

（8）同崗位設(shè)立TPM標(biāo)桿，每月評比模范標(biāo)兵，并給予獎勵和表揚。

通過以上一系列設(shè)備保全和管理等措施，面粉車間設(shè)備安全運轉(zhuǎn)得到明顯提升，如圖8：

圖8 設(shè)備安全運轉(zhuǎn)率曲線

2.4.3 常見電耗偏高問題分析

（1）設(shè)備空運轉(zhuǎn)或者大馬拉小車現(xiàn)象。在面粉車間，各種設(shè)備的選型和動力配備是按照設(shè)計產(chǎn)能進(jìn)行確定的，一般考慮20%左右的余量，但有的也不是完全匹配。每個面粉車間應(yīng)該對現(xiàn)有的設(shè)備進(jìn)行一次必要的全面普查和測定。測定每臺設(shè)備電機的實際運轉(zhuǎn)電流，看是否高效運行或者設(shè)備達(dá)到滿負(fù)荷，防止電機配置過大，存在“大馬拉小車”現(xiàn)象，一般實測電流為額定電流的50%～60%或者更低時，應(yīng)該就是存在著“大馬拉小車”現(xiàn)象。解決這一問題的措施為：

更換額定功率與實際功率匹配的電機；

適當(dāng)降低電壓；

使用變頻器；

提高生產(chǎn)流量，加大負(fù)荷。

如果把設(shè)備負(fù)荷從60%提高到90%，則可以節(jié)約30%的空載電耗，這對于一個面粉車間的電能節(jié)約是非常可觀的效益。例如，我們發(fā)現(xiàn)某條線30 kW刮板機的額定電流為58 A，而實測只有25～30 A；75 kW的粉碎機的額定電流為139 A，但是實測只有55 A。無論是該設(shè)備是否達(dá)到滿負(fù)荷，電機配備上就是在浪費電能。

對于各個生產(chǎn)線，也應(yīng)該進(jìn)行測定流量或者產(chǎn)能。我們曾測定面粉倒倉的輸送能力，結(jié)果發(fā)現(xiàn)設(shè)計能力為38 t/h，但是實測只有26 t/h，而且還經(jīng)常堵料故障，給生產(chǎn)造成較大的麻煩和工作量。經(jīng)過不斷地現(xiàn)場觀察和測定，最后發(fā)現(xiàn)是管道的彎頭過多，阻力過大，同時，正壓關(guān)風(fēng)器漏風(fēng)，導(dǎo)致輸送壓力不足所致。一處生產(chǎn)能力沒有達(dá)產(chǎn)，會有多個設(shè)備的電機處在“大馬拉小車”狀態(tài)，造成多處浪費電能。

（2）設(shè)備操作或者調(diào)整不當(dāng)。這一問題在各個面粉車間都不同程度的存在，尤其是管理落后、操作人員素質(zhì)較低的工廠。一般體現(xiàn)在：

磨粉機喂料不均、系統(tǒng)不平衡，研磨不透和空轉(zhuǎn)都白白浪費電能；有的磨粉機，軋距過緊，碾磨過重，不但不出好粉，而且電耗會成倍地增加。有的面粉車間對每臺磨粉機的電流作出限定電流紅線以控制磨粉機電耗。

清粉機“篩枯”或者物料層過厚，沒有發(fā)揮提純作用。

打麥機沒有做到充滿物料而等同于空轉(zhuǎn)。

制粉車間負(fù)壓提料的風(fēng)量沒有進(jìn)行合理調(diào)整，有的開啟過大，則會大大增加電耗。

對于以上問題的解決措施，要培養(yǎng)設(shè)置專業(yè)的技術(shù)人才（粉師），建立規(guī)范的正確的操作規(guī)程，積極向布勒公司以及先進(jìn)同行交流和學(xué)習(xí)。

（3）設(shè)備沒有得到正確使用或合理運行。指的是某種設(shè)備應(yīng)該在特定的加工批次運轉(zhuǎn)或者特定時期運轉(zhuǎn)，比如殺蟲機、麩皮烘干機和擦皮機等。作為生產(chǎn)組織和調(diào)度人員要根據(jù)生產(chǎn)產(chǎn)品以及質(zhì)量不同，進(jìn)行及時調(diào)整和控制，減少不必要的電耗。

（4）設(shè)備的參數(shù)不適合，沒有得到優(yōu)化。這一問題或現(xiàn)象主要指的是面粉車間磨粉機的磨輥參數(shù)和高方篩的篩網(wǎng)孔徑配置。對于這兩個關(guān)鍵設(shè)備的參數(shù)選擇，一方面要考慮產(chǎn)量，一方面還要考慮質(zhì)量。對電耗有較大影響的磨粉機的參數(shù)有：

轉(zhuǎn)速。磨輥的轉(zhuǎn)速高，則有利于提高產(chǎn)量，降低電耗，但不利于提高面粉加工精度。建議適中的轉(zhuǎn)速為450～550 r/min。

速比。一般皮磨系統(tǒng)的速比在2.5:1（快輥：慢輥），速比大，有利于提高剝刮率，從而提高產(chǎn)量，降低電耗；心、渣、尾磨系統(tǒng)速比在1.25:1（快輥：慢輥），速比相對較小，擠壓的作用更強，利于出粉或松渣，但電耗相對較高。

齒數(shù)。一般皮磨從前向后齒數(shù)逐漸增加，1B在250～300齒；2B在425齒。

齒角。皮磨的前路齒角較小，后路相對較大。一般 1B 齒角 30°/65°、2B 齒角 35°/65°、3B 齒角 40°/70°、4B 齒角 50°/70°； 齒角對電耗的影響要結(jié)合磨齒排列。

排列。磨輥的排列有D-D、F-D、F-F和D-F四種，其中，F(xiàn)-F剪切率高，產(chǎn)量高，電耗低，但是麩皮容易破碎，面粉加工精度低，灰分高；D-D電耗較高，但對麩皮破碎小，面粉加工精度高；一般前路B磨選用D-D，后路選用F-F。軟麥生產(chǎn)線的B磨選用F-F較多。

斜度。斜度越大，對麥粒或者麩皮的破碎就越強，電耗則相對較低，但是會造成面粉加工精度低。一般 1B 4%、2B 6%、3B 8% 、4B 10%。

齒頂寬度。齒頂是為了延長磨輥壽命，在磨齒上面留有一定的寬度。齒頂寬越大，則磨齒破碎能力弱，電耗高；齒頂寬越小，則破碎能力強，電耗低，但是磨輥壽命短。一般1B 0.25～0.3 mm；2B 0.20～0.25mm；3B 0.15～0.20 mm；4B 0.15 mm 。

粗糙度。指的是為了提高光輥的研磨效果，用高壓空氣將硬度極高的金剛砂粗粒噴到磨光后的光輥表面，使其成為表面比較粗糙的麻面輥，其表面粗糙程度為粗糙度。一般在40～60 μm。粗糙度越大則取粉率高，電耗低。有的面粉車間為了節(jié)電和提高出粉率，在前路心磨或者渣磨選用細(xì)齒磨。

對于高方篩的篩網(wǎng)孔徑配備，也直接影響電耗。前路粉篩配備過細(xì)，物料就會后推造成重復(fù)研磨，從而使電耗增加，面粉中破損淀粉就會增加；前路粉篩配備略粗，則前路出粉較多，減少了重復(fù)研磨，面粉破損淀粉低，電耗低，但如果清粉機提純效果差就會影響前路粉的加工精度。一般粉篩配置從100～150μm。

（5）設(shè)備落后，能耗高，效率低。這一問題主要指制粉設(shè)備就如汽車一樣，也會有不斷地升級換代，新產(chǎn)品不但性能優(yōu)越，而且能耗也會有降低。比如近兩年在面粉車間推行的“振動打麩機”，已經(jīng)逐步替代原打麩機，不但打麩效率高，而且電耗也未增加；再比如布勒原MDDK磨粉機，需要人工調(diào)節(jié)喂料和松緊軋距；現(xiàn)在的MDDP磨粉機可以實現(xiàn)變頻喂料和自動調(diào)節(jié)軋距；近期在推行的德國振動潤麥設(shè)備，代替了原有的強力著水機，縮短了潤麥時間，潤麥效果更好。某面粉車間2013年進(jìn)行的提高前路粉出率的改造，增加裝機容量120多千瓦，但是實際運行總體電耗反而降低，并未升高。

（6）小麥水分控制不當(dāng)，過高或過低都會影響耗電量。這一問題主要是當(dāng)入磨研磨小麥水分過低時，特別是硬麥，小麥籽粒較硬，破碎或研磨需要功率提高，從而電耗增加；入磨研磨水分過高時，會造成流動不暢，以及“糊篩”而篩不透，生產(chǎn)流量受到影響而降低，因而電耗就會增加。一般入磨麥水分控制在15.0%～15.5%（軟麥）、15.5%～16.5%（半硬麥、硬麥）。

2.5 效果驗證

經(jīng)過課題小組不斷地努力，解決生產(chǎn)中各種設(shè)備問題，優(yōu)化設(shè)備參數(shù)和配置，進(jìn)行設(shè)備改造和升級，精心操作，使得每年電耗在穩(wěn)步下降，每年為公司平均節(jié)約電費50萬元。年度噸粉電耗曲線如圖9所示：

圖9 年度噸粉電耗曲線

2.6 鞏固措施

為了保證降低電耗措施的長期有效落實，企業(yè)建立了標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)指導(dǎo)書，進(jìn)行了崗位職責(zé)梳理和強化學(xué)習(xí)，定期培訓(xùn)和考試檢查；以生產(chǎn)考核為依托，推動設(shè)備維護(hù)、產(chǎn)能達(dá)標(biāo)和技術(shù)創(chuàng)新；每年進(jìn)行交流和學(xué)習(xí)，更新先進(jìn)設(shè)備和吸納先進(jìn)的管理經(jīng)驗。

3 其它能源的利用和節(jié)約

熱能。磨粉機研磨和高壓風(fēng)網(wǎng)的空氣壓縮都會產(chǎn)生熱量，對于北方工廠冬季取暖可以加以利用。一般面粉車間在設(shè)計和建廠時都會考慮回風(fēng)裝置，出口氣流溫度在30℃左右。缺點是，該回風(fēng)氣流中濕度較大，控制不當(dāng)就會造成車間濕度過大使物料發(fā)霉，微生物不易控制。

水。面粉車間用水一般并不多，主要用于潤麥著水，大概比例為加工小麥量的3%～5%，以一個1000t的面粉車間計算，每年用水約9 000～15 000 t，那么加工過程中損耗的水分一般在1.5%～2.5%左右，平均按照2%計算，也有6 000 t水。雖然損耗的總體水費并不是很多，但是作為資源浪費是可惜的。所以，節(jié)約的主要方法有：合理化潤麥方式和控制好入磨加工水分值，避免加多了還要降水分；磨粉機輕碾細(xì)磨，降低物料的研磨溫升；減少面粉和麩皮的氣力輸送，利用先進(jìn)高效節(jié)能的輸送方式；保持制粉后路的濕度，車間在秋冬季適當(dāng)補濕。

4 結(jié)論

節(jié)能降耗的各種應(yīng)對措施，實際上都是5STPM的升級，那就是精益生產(chǎn)。精細(xì)的操作、維護(hù)和調(diào)整設(shè)備，以最少的資源達(dá)到最大化的經(jīng)濟效益。這樣的生產(chǎn)控制水平，需要生產(chǎn)管理人員、技術(shù)人員具備較高的業(yè)務(wù)素質(zhì)、解決問題的能力以及公司激勵文化的有力推行。節(jié)能降耗是持續(xù)改善的長期過程，將給面粉企業(yè)帶來持續(xù)效益。