淺議國家汽車質(zhì)量檢測中心(廣西)能源中心規(guī)劃設(shè)計(jì)及建設(shè)

蔣 斌

(國家汽車質(zhì)量檢驗(yàn)中心，廣西 柳州545616)

1 中心背景

國家汽車質(zhì)量檢驗(yàn)中心(廣西)(以下簡稱中心)位于“廣西柳州汽車城”，總占地面積約338 畝，項(xiàng)目計(jì)劃總投資約15 億元。項(xiàng)目按照一次規(guī)劃，分步實(shí)施的原則進(jìn)行建設(shè)。一期建設(shè)投資約8 億元，已完成零部件及材料電子電氣試驗(yàn)室、新能源汽車試驗(yàn)室、整車性能及排放耐久試驗(yàn)室、 發(fā)動(dòng)機(jī)及動(dòng)力總成試驗(yàn)室、電磁兼容(EMC)試驗(yàn)室、汽車安全試驗(yàn)室等6個(gè)試驗(yàn)室及配套基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，試驗(yàn)室面積達(dá)8.8 萬㎡，采購并安裝國內(nèi)外一流的先進(jìn)檢驗(yàn)設(shè)備103 臺(tái)套，并獲得檢驗(yàn)檢測機(jī)構(gòu)資質(zhì)認(rèn)定證書，檢測能力覆蓋機(jī)動(dòng)車安全、新能源汽車、整車路試性能、零部件安全等106 個(gè)檢測項(xiàng)目、131 個(gè)國內(nèi)外檢驗(yàn)檢測標(biāo)準(zhǔn)。能源中心作為中心試驗(yàn)室配套建設(shè)的項(xiàng)目之一，承擔(dān)著中心整個(gè)運(yùn)行的能源保障工作，如何做到能源設(shè)施的布局優(yōu)化，運(yùn)行穩(wěn)定、節(jié)能、高效、故障快速響應(yīng)、人員減少是我們一直所重點(diǎn)關(guān)注的內(nèi)容。本文主要闡述項(xiàng)目建設(shè)能源中心的設(shè)施設(shè)備的規(guī)劃目標(biāo)及實(shí)施具體方案。

2 能源中心的目標(biāo)體系

能源中心是為中心的各試驗(yàn)室提供能源供應(yīng)保障的配套設(shè)施，除了應(yīng)遵循《建筑防火設(shè)計(jì)規(guī)范》《建筑給水排水設(shè)計(jì)規(guī)范》《低壓配電設(shè)計(jì)規(guī)范》 等國家標(biāo)準(zhǔn)外，應(yīng)優(yōu)化布局、精準(zhǔn)規(guī)劃，首先應(yīng)實(shí)現(xiàn)24 h 保障能源設(shè)備設(shè)施穩(wěn)定運(yùn)行及節(jié)能的目標(biāo)，在此基礎(chǔ)上圍繞人員、機(jī)器、環(huán)境三者間人機(jī)工程的有機(jī)協(xié)調(diào)，提高人員作業(yè)的效率、安全、健康、舒適性等目標(biāo)［1］。整個(gè)能源中心的目標(biāo)體系涉及以下內(nèi)容：

(1)集約化。能源設(shè)備覆蓋范圍廣(覆蓋了高壓配電室、冷凍機(jī)房、冷卻水機(jī)房、真空熱水爐房、消防水泵房、值班室等設(shè)施)，而且管道走向交叉復(fù)雜。因此在有限的空間內(nèi)，盡可能最大化將能源設(shè)備設(shè)施集中布局。

(2)安全。能源中心存在較多的安全危險(xiǎn)源，主要有配電室的高壓電觸電、有限空間、空壓機(jī)及冷凍機(jī)組的噪聲(運(yùn)行時(shí)噪聲均大于95 dB)，同時(shí)循環(huán)水管道與各配電電纜存在多處交叉風(fēng)險(xiǎn)等。

(3)快速響應(yīng)。確保值班人員能通過遠(yuǎn)程監(jiān)控報(bào)警系統(tǒng)及值班室就近的窗戶及時(shí)掌握設(shè)備的運(yùn)行情況，一旦出現(xiàn)事故，能實(shí)現(xiàn)1 min 內(nèi)掌握設(shè)備故障的位置點(diǎn)，2 min 內(nèi)采取應(yīng)急措施，一般故障3 min 內(nèi)完成備用設(shè)備的啟動(dòng)運(yùn)行的快速響應(yīng)。

(4)節(jié)能降耗。中心的冷凍機(jī)、冷卻水系統(tǒng)能耗大，每月的用電量約10 萬kW·h，占比能源中心能耗約70%，因此，節(jié)能降耗很關(guān)鍵。通過對所有設(shè)備的運(yùn)行狀況的監(jiān)控以及數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)的采集，并由電腦軟件控制系統(tǒng)進(jìn)行合理調(diào)節(jié)冷凍機(jī)組、 冷卻水系統(tǒng)的負(fù)載，實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗。

(5)職業(yè)健康。如值班室要充分考慮設(shè)備運(yùn)行的噪聲可能對人體的傷害，對觀察窗設(shè)置隔音措施，滿足噪聲在80 dB 以下。

(6)維護(hù)維修。如設(shè)備進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)或故障維修，可通過叉車或移動(dòng)小車進(jìn)入到設(shè)備區(qū)域進(jìn)行搬運(yùn)作業(yè)，降低人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。

(7)二期項(xiàng)目預(yù)留擴(kuò)建。對后續(xù)新增能源設(shè)備設(shè)施，提前預(yù)留相應(yīng)的位置和容量，充分考慮后續(xù)基建施工及設(shè)備安裝的預(yù)留的空間和作業(yè)的便利。

3 能源中心設(shè)計(jì)及實(shí)施

通過前期的調(diào)研，結(jié)合我中心的實(shí)際場地情況，圍繞前面提出的目標(biāo)體系等完成了能源中心規(guī)劃設(shè)計(jì)與實(shí)施。整個(gè)能源中心包括高壓配電室、 冷凍機(jī)房、冷卻水機(jī)房、真空熱水爐房、消防水泵房、值班室等。從功能上劃分為供配電系統(tǒng)、冷凍水循環(huán)系統(tǒng)、設(shè)備故障報(bào)警系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、遠(yuǎn)程攝像監(jiān)控系統(tǒng)、消防報(bào)警系統(tǒng)。

3.1 能源中心平面圖布局

為實(shí)現(xiàn)能源設(shè)施設(shè)備的集約化，提出了以下設(shè)計(jì)實(shí)施原則：(1)以“值班室為中心，四周布局各能源設(shè)施”的創(chuàng)新理念，確定各設(shè)備布局盡量集中，值班室與消防水泵房、冷凍機(jī)房、空壓機(jī)房、配電室等的半徑距離不大于50 m。(2)周圍充分考慮人員及物流通道，其目的不僅可方便設(shè)備的安裝，同時(shí)發(fā)生應(yīng)急情況，還可快速響應(yīng)。各設(shè)備房之間保持互相暢通，降低維護(hù)人員巡查的時(shí)間。(3)做好噪聲隔離，避免噪聲互相干擾。因此，我們把值班室安置在這些設(shè)備的中央，此外為便于觀察，值班室的三面設(shè)置觀察窗(為保護(hù)值班人員的健康，值班室的四周砌實(shí)體墻，觀察窗為雙層隔聲窗)。此外，設(shè)置兩扇門，方便值班人員前后可進(jìn)入設(shè)備區(qū)域?？紤]到冷凍機(jī)組運(yùn)行過程中噪聲較大因素，值班室的門不宜直接與冷凍機(jī)房對開，因此，采取先在值班室與消防水泵房之間設(shè)計(jì)一扇門，然后再在冷凍機(jī)房與消防水泵房之間再開一道通道，這樣既滿足人員可以最快速度達(dá)到各設(shè)備區(qū)域，同時(shí)又降低噪聲的干擾。能源中心動(dòng)力站房布局圖以及值班室的現(xiàn)場實(shí)際圖如圖1。

3.2 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

圖1 能源中心動(dòng)力站房布局圖

為及時(shí)掌握能源設(shè)備運(yùn)行狀況，方案提出在能源中心值班室設(shè)立數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，對能源中心及各試驗(yàn)室的附屬設(shè)備(冷凍機(jī)、冷卻塔、空調(diào)、風(fēng)機(jī)等)的現(xiàn)場運(yùn)行狀況信息通過網(wǎng)絡(luò)光纖通訊把數(shù)據(jù)匯總到值班室數(shù)據(jù)監(jiān)控中心。實(shí)現(xiàn)了值班人員可通過觀察電腦顯示屏上的數(shù)據(jù)就可以了解掌握設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。如其中一臺(tái)設(shè)備運(yùn)行過程中出現(xiàn)故障，顯示器彈出報(bào)警界面，并發(fā)出報(bào)警聲音，告知值班人員設(shè)備發(fā)生故障，須盡快處理。值班人員收到故障信息后，就可以迅速啟動(dòng)備用水泵或電機(jī)等應(yīng)急預(yù)案，避免因能源供應(yīng)中途故障問題，影響試驗(yàn)室的試驗(yàn)正常運(yùn)行。圖2 為能源設(shè)施設(shè)備數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)框架圖。

圖2 為能源設(shè)施設(shè)備數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)框架圖

3.3 遠(yuǎn)程攝像監(jiān)控系統(tǒng)

數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)雖然能及時(shí)掌握設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)軟件系統(tǒng)支持，但還不足以全部掌握設(shè)備現(xiàn)場環(huán)境真實(shí)的狀況，比如配電室工作中可能出現(xiàn)冒煙、循環(huán)管道運(yùn)行過程中出現(xiàn)漏水、冷卻塔風(fēng)機(jī)的皮帶脫落、無關(guān)人員進(jìn)出等現(xiàn)象。因此，方案提出對中心的所有運(yùn)行的附屬設(shè)備現(xiàn)場安裝監(jiān)控?cái)z像頭。所有監(jiān)控?cái)z像系統(tǒng)統(tǒng)一在值班室實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程攝像監(jiān)控。監(jiān)控范圍包括但不限于配電室、水泵房、集水坑、冷卻塔、消防水泵房等。通過監(jiān)控顯示屏上，值班人員就可以掌握到現(xiàn)場的設(shè)備運(yùn)行過程是否正常，是否有冒煙、起火、 溢水等事故現(xiàn)象。如大暴雨地坑滲水的緊急情況，就可以立即啟動(dòng)應(yīng)急預(yù)案，最快的時(shí)間消除隱患，避免造成更大事故和損失。從減員增效的角度，可以實(shí)現(xiàn)值班室一人值班，就可以掌握所有設(shè)備的運(yùn)行狀況及現(xiàn)場的情況的目的。圖3 為遠(yuǎn)程攝像監(jiān)控系統(tǒng)框架圖。

圖3 遠(yuǎn)程攝像監(jiān)控系統(tǒng)框架圖

3.4 消防聯(lián)動(dòng)通訊系統(tǒng)

值班室與消防監(jiān)控中心建立消防通訊應(yīng)急電話。做到應(yīng)急聯(lián)動(dòng)、應(yīng)急快速響應(yīng)、快速處理。此外，值班室設(shè)置一臺(tái)內(nèi)部電話，方便與各試驗(yàn)科室進(jìn)行溝通，如科室反饋某能源運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)的過程的故障或者其它的需求時(shí)候，可直接通過電話進(jìn)行溝通。

3.5 冷凍水系統(tǒng)

為滿足各科室對試驗(yàn)室的環(huán)境溫濕度要求，能源中心配套2 套冷凍機(jī)組，為各科室現(xiàn)場的組合式空調(diào)提供冷凍水。分別為螺桿式冷凍機(jī)組(輸入功率266 kW)1 臺(tái)、離心式冷凍機(jī)(輸入功率564 kW)1臺(tái)。系統(tǒng)圖如下：

圖4 能源中心冷凍水系統(tǒng)

3.5.1 冷凍水系統(tǒng)配置

采用螺桿冷凍機(jī)組+離心冷凍機(jī)組組合，即負(fù)荷較小的工況，投入運(yùn)行螺桿機(jī)組，負(fù)荷較大的工況，投入運(yùn)行離心機(jī)組，達(dá)到節(jié)能降耗。

3.5.2 冷凍水循環(huán)系統(tǒng)

我公司有大量的發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)為耐久試驗(yàn)，要求能源供應(yīng)的保持長期、持續(xù)的穩(wěn)定性。在調(diào)研過程中，發(fā)現(xiàn)部分水泵電機(jī)的配電柜僅一臺(tái)變頻器，控制啟動(dòng)多臺(tái)水泵電機(jī)。從表面上看，雖然也是一用一備。但實(shí)際上的風(fēng)險(xiǎn)仍然較大，假如一旦變頻器出現(xiàn)故障，則導(dǎo)致整個(gè)循環(huán)系統(tǒng)就無法有效運(yùn)行。因此，方案按照“一臺(tái)電機(jī)，對應(yīng)一臺(tái)變頻器”，即“一對一”配置，實(shí)踐證明，當(dāng)其中一臺(tái)變頻器出現(xiàn)故障，我們可以馬上啟動(dòng)備用變頻器，從而確保了整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。

3.5.3 冷卻水循環(huán)系統(tǒng)

剛開始設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)了2 套獨(dú)立運(yùn)行的冷卻水系統(tǒng)，即離心機(jī)冷卻水系統(tǒng)、螺桿機(jī)冷卻水系統(tǒng)，分別為離心冷凍機(jī)組、螺桿冷凍機(jī)組提供冷卻水，每套冷卻塔均配置了一用一備的水泵電機(jī)，但是實(shí)際運(yùn)行可能還存在問題：如螺桿冷凍機(jī)的冷卻塔的風(fēng)機(jī)只有一臺(tái)，假如當(dāng)螺桿機(jī)冷卻塔風(fēng)機(jī)出現(xiàn)故障時(shí)候，存在螺桿式冷凍機(jī)組的冷卻水溫?zé)o法降溫冷卻風(fēng)險(xiǎn)隱患，最終可能導(dǎo)致整個(gè)螺桿機(jī)系統(tǒng)停止運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)。經(jīng)反復(fù)多次現(xiàn)場考察，研判，方案提出了在螺桿機(jī)冷卻水管道與離心機(jī)冷卻水管道之間增加三通閥方案，當(dāng)螺桿機(jī)的冷卻塔的風(fēng)機(jī)出現(xiàn)故障后，可通過打開三通閥，把冷卻回水引導(dǎo)到離心機(jī)冷卻塔，啟動(dòng)離心機(jī)冷卻塔風(fēng)機(jī)進(jìn)行冷卻降溫，從而解決了冷卻水降溫問題，實(shí)現(xiàn)了“一用一備”功能，達(dá)到了滿足24 h 穩(wěn)定運(yùn)行要求。此外，冷卻塔的風(fēng)機(jī)根據(jù)冷卻水的溫度來控制啟動(dòng)(如冷卻水溫度大于28 ℃，風(fēng)機(jī)啟動(dòng)運(yùn)行，小于25℃風(fēng)機(jī)停止運(yùn)行)實(shí)踐證明，晚上凌晨至3 點(diǎn)因室外天氣較低，冷卻水溫也低，風(fēng)機(jī)可以不用運(yùn)行，起到節(jié)能降耗效果。

4 實(shí)施效果

截止到2020 年5 月，能源設(shè)備設(shè)施運(yùn)行穩(wěn)定、保障可靠，得到了中心各試驗(yàn)室及能源設(shè)施運(yùn)營部門人員的積極評價(jià)和充分肯定。主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

(1)人員。運(yùn)行人員由原計(jì)劃每班7 人，實(shí)際只需要4 人。每年減少人員支出成本15 萬。

而且大幅度降低了人員頻繁巡查現(xiàn)場的勞動(dòng)強(qiáng)度及安全事故風(fēng)險(xiǎn)，提高了工作效率。

(2)運(yùn)行情況。自投入運(yùn)行以來，累計(jì)已有11 個(gè)月。因設(shè)備故障導(dǎo)致停機(jī)的時(shí)間只要4 h。

(3)節(jié)能降耗方面。在數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的支持下，通過采集設(shè)備的能源負(fù)載情況，根據(jù)各科室的能源需求情況，科學(xué)精準(zhǔn)調(diào)配能源設(shè)備，確保既能滿足能源需求，同時(shí)減少不必要的能源浪費(fèi)。做到“小車小拉，大車大拉”。經(jīng)估算，每年為公司節(jié)約100 000 kW·h，能耗節(jié)約了30%。

(4)快速響應(yīng)方面。得益于前期對能源設(shè)備設(shè)施的科學(xué)、合理布局，以及遠(yuǎn)程攝像監(jiān)控系統(tǒng)功能。實(shí)現(xiàn)能源設(shè)備發(fā)生一般故障后的10 ～15 min 就可以完成再到啟用應(yīng)急方案的轉(zhuǎn)變，根據(jù)記錄的數(shù)據(jù)，在能源中心運(yùn)行10 個(gè)月內(nèi)，因能源設(shè)備設(shè)施出現(xiàn)一般故障導(dǎo)致試驗(yàn)停機(jī)時(shí)間只有2 h。

(5)項(xiàng)目實(shí)施的后的效果展示，其中圖5 能源中心冷凍水系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集及運(yùn)行監(jiān)控畫面，圖6 為整車保密浸車室的環(huán)境溫度數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集畫面，圖7為遠(yuǎn)程監(jiān)控?cái)z像系統(tǒng)，圖8 為值班室竣工圖，圖9 為能源中心設(shè)備現(xiàn)場圖，圖10 為能源中心鳥瞰圖。

圖5 分別能源中心冷凍水系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集

圖6 整車保密浸車室的環(huán)境溫度數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集

圖7 分別遠(yuǎn)程監(jiān)控?cái)z像系統(tǒng)畫面

圖8 能源中心值班室竣工圖

圖9 能源中心設(shè)施設(shè)備現(xiàn)場圖

圖10 能源中心鳥瞰圖

5 結(jié)束語

通過對前期的設(shè)計(jì)規(guī)劃方案的充分論證，以及項(xiàng)目具體實(shí)施及運(yùn)營過程的全流程管控，可以有效地實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目運(yùn)營的節(jié)能、高效、穩(wěn)定的目標(biāo)，并進(jìn)一步提高設(shè)備發(fā)生故障的應(yīng)急響應(yīng)速度，最終在運(yùn)營過程中產(chǎn)生了良好的經(jīng)濟(jì)效益。項(xiàng)目建設(shè)是一項(xiàng)非常復(fù)雜的系統(tǒng)工程，作為公司的項(xiàng)目建設(shè)管理人員，我十分有幸組織本項(xiàng)目從設(shè)計(jì)、施工、安裝、調(diào)試、運(yùn)營的全過程。在與設(shè)計(jì)單位、監(jiān)理單位、施工單位的負(fù)責(zé)人交流溝通過程中，我深刻體會(huì)到做好規(guī)劃設(shè)計(jì)對整個(gè)項(xiàng)目的重要性，前期規(guī)劃過程中應(yīng)注重謀劃項(xiàng)目后續(xù)運(yùn)營及保障，如節(jié)能性、穩(wěn)定性、應(yīng)急響應(yīng)的預(yù)案等方面，同時(shí)在具體實(shí)施的過程中廣泛聽取各方的意見，從中選取最佳方案，并做好全流程的質(zhì)量管控，最終才能把項(xiàng)目建設(shè)成精品工程。