車身涂裝現(xiàn)場分部的節(jié)能方法

王曉鵬，謝麗麗，陳蒙，何成，謝曉松，盧海龍

（中國重汽(香港)有限公司輕卡部，山東 濟南 250200）

眾所周知，汽車制造公司涂裝現(xiàn)場分部的設(shè)備是耗能大戶，其能耗約占廠區(qū)總能耗的55%，約占生產(chǎn)制造能耗的70%，是輕卡行業(yè)節(jié)能的重中之重。因此，只要涂裝現(xiàn)場分部節(jié)能做到位，公司的節(jié)能降耗工作就能取得顯著的實際成效。從輕卡部成立到現(xiàn)在，主要通過開展涂裝現(xiàn)場分部重點耗能設(shè)備節(jié)能、非生產(chǎn)時維持用能設(shè)備節(jié)能、設(shè)備管理節(jié)能三個方面的工作，令單車能耗明顯降低，成效顯著。

1 重點耗能設(shè)備節(jié)能

涂裝現(xiàn)場分部的生產(chǎn)線分為底漆線和面漆線，2條生產(chǎn)線為主要耗能區(qū)域，其中前處理水泵、電泳水泵、電泳烘干爐、面漆烘干爐、面漆空調(diào)、空壓機為重點耗能設(shè)備，主要從這些高耗能設(shè)備入手進行節(jié)能。

1.1 前處理、電泳各水泵生產(chǎn)方式的改進

原每班生產(chǎn)時第一輛駕駛室進入前處理電泳各槽體時，后方工位的噴淋、循環(huán)泵已經(jīng)開啟，而最后一輛駕駛室出前處理電泳各槽體時，前方工位的噴淋、循環(huán)泵也一直處于開啟狀態(tài)，造成能源浪費。

于是修改水泵啟停PLC(可編程邏輯控制器)程序，在啟動與停止各水泵條件中加入小車到位信號，使水泵啟停按小車到達槽體位置進行，每班生產(chǎn)時第一輛駕駛室進入前處理電泳各槽體時，只有此槽體的噴淋、循環(huán)泵開啟，后方工位的噴淋、循環(huán)泵不開啟，待駕駛室經(jīng)過時再自動開啟；最后一輛駕駛室出前處理電泳各槽體時，此槽體前方工位的噴淋、循環(huán)泵已自動關(guān)閉。這樣一來，年可節(jié)約費用為3萬元左右。

1.2 電泳烘干爐、面漆烘干爐及面漆空調(diào)生產(chǎn)方式的改進

原涂裝現(xiàn)場分部電泳生產(chǎn)時在最后一輛駕駛室出電泳烘干爐強冷室后才按下“系統(tǒng)停止”按鈕，關(guān)閉電泳烘干爐2臺燃燒器與強冷風(fēng)機；面漆生產(chǎn)時在最后一輛駕駛室出面漆烘干爐強冷室后才按下“系統(tǒng)停止”按鈕，關(guān)閉面漆烘干爐3臺燃燒器后再關(guān)閉面漆空調(diào)和循環(huán)水泵，造成能源浪費。

改造如下：

(1) 修改電泳烘干爐程序，在停止PLC程序中添加時間延時，同時在電泳轉(zhuǎn)掛處添加“停止”按鈕，在最后一輛駕駛室進入烘干爐入口的升降機滾床時就按下“停止”按鈕，16 min后一區(qū)燃燒器自動關(guān)閉，此時最后一輛駕駛室即將進入二區(qū)烘干爐，一區(qū)余溫仍在工藝要求范圍內(nèi)；32 min后二區(qū)燃燒器自動關(guān)閉，此時最后一輛駕駛室即將出烘干爐，二區(qū)余溫仍在工藝要求范圍內(nèi)；40 min后強冷風(fēng)機自動關(guān)閉(最后一輛駕駛室剛好強冷完畢)。系統(tǒng)原來的停止按鈕同樣有效，便于非生產(chǎn)狀態(tài)試驗的使用。

(2) 修改面漆烘干爐與面漆空調(diào)程序，在停止PLC程序中添加相應(yīng)條件，在操作臺添加“驗燈加消音(5 s延時)等于停止按鈕”的控制，當(dāng)最后一輛駕駛室進入烘干爐入口滾床，同時按下驗燈鍵和消音鍵5 s(這樣設(shè)置關(guān)閉按鈕是為了保留原來的停止按鈕功能，在異常情況下可一鍵關(guān)閉，雙按鈕加延時是為了防止員工誤操作)，9 min后一區(qū)燃燒器自動關(guān)閉，此時最后一掛駕駛室即將進入二區(qū)烘干爐，一區(qū)余溫仍在工藝要求范圍內(nèi)；24 min后二區(qū)燃燒器自動關(guān)閉，此時最后一掛駕駛室即將進入三區(qū)烘干爐，二區(qū)余溫仍在工藝要求范圍內(nèi)；32 min后三區(qū)燃燒器自動關(guān)閉，此時最后一掛駕駛室即將出烘干爐，三區(qū)余溫仍在工藝要求范圍內(nèi)；40 min后強冷風(fēng)機自動關(guān)閉。系統(tǒng)原來的停止按鈕同樣有效，便于非生產(chǎn)狀態(tài)試驗的使用。以此類推，在最后一輛駕駛室進入烘干爐入口時，按下面漆空調(diào)面涂順序關(guān)閉按鈕，可實現(xiàn)10 min后1#、2#、3#空調(diào)依次自動關(guān)閉。

節(jié)能效果：

(1) 電泳烘干爐共計節(jié)約燃燒器開啟時間為(40 - 16) + (40 - 32) = 32(min)，每臺燃燒器的天然氣消耗量約為 100 m3/h，天然氣單價為 4.14 元/m3，因此節(jié)約費用(含稅)為 32 ÷ 60 × 100 × 4.14 = 220.8(元)。

(2) 面漆烘干爐共計節(jié)約燃燒器開啟時間為(40 - 9) + (40 - 24) + (40 - 32) = 55(min)，因此節(jié)約費用(含稅)為 55 ÷ 60 × 100 × 4.14 = 379.5(元)。

(3) 面漆空調(diào)與循環(huán)水泵共計節(jié)約開啟時間為 40 - 10 = 30(min)，面漆空調(diào)的天然氣消耗量約為200 m3/h，因此節(jié)約天然氣費用(含稅)為30 ÷ 60 × 200 × 4.14 = 414(元)；面漆空調(diào)與循環(huán)水泵每小時共計消耗電能為964 kW，電費單價為0.75元/(kW·h)，因此節(jié)約電費為0.75 × 964 × 30 ÷ 60 = 361.5(元)。

因此，理論上每次生產(chǎn)可以節(jié)約能源費用(含稅)為220.8 + 379.5 + 361.5 + 414 = 1 375.8(元)。按年產(chǎn)250 d計算，年可節(jié)約費用為1 375.8 × 250 = 343 950(元)。

自動關(guān)閉時間可以通過實際測量來確定，如一區(qū)自動關(guān)閉時間的確定方法為：在烘干爐入口放置一臺駕駛室，放置好爐溫測試儀，正常開啟3個區(qū)的燃燒器到正常工藝溫度，通過PLC程序關(guān)閉一區(qū)燃燒器，15 min后(總烘干時間為40 min，烘干爐總長為66 m，鏈速為1.65 m/min，一區(qū)長度為24.75 m，故取15 min降溫)讓駕駛室?guī)t溫測試儀進入，出烘干爐后查看爐溫曲線，發(fā)現(xiàn)有8 min工件溫度達不到工藝要求，需要延長一區(qū)燃燒器關(guān)閉時間。通過做梯度試驗，不斷延長一區(qū)燃燒器時間及查看對應(yīng)的爐溫曲線，最終發(fā)現(xiàn)當(dāng)延長時間達到9 min時，可確保工件溫度達到工藝溫度，故設(shè)定為9 min關(guān)閉一區(qū)燃燒器。同理可確定二區(qū)、三區(qū)的自動關(guān)閉時間。

1.3 空壓機空氣管路的改進

涂裝現(xiàn)場分部的壓縮空氣分為機器人專用以及其他設(shè)備所用兩部分。在建廠設(shè)計時，涂裝現(xiàn)場分部的機器人所用壓縮空氣由現(xiàn)場分部自備的8 bar(即800 kPa)空壓機供給，其余設(shè)備所用的壓縮空氣與其他用氣單位一樣，由廠區(qū)聯(lián)合站房的6 bar(即600 kPa)空壓機供給，只有在廠區(qū)停電時才啟用涂裝現(xiàn)場分部的備用6 bar空壓機。但因廠區(qū)的空壓機功率(250 kW)要遠遠大于涂裝現(xiàn)場分部的空壓機功率(75 kW)，且涂裝現(xiàn)場分部不生產(chǎn)期間只需壓縮空氣壓力達到6 bar左右，故聯(lián)合站房空壓機出現(xiàn)“大馬拉小車”的能源浪費。

改造方案：將8 bar壓縮空氣與6 bar壓縮空氣管路接通，白天涂裝分部不生產(chǎn)時，由設(shè)備動能部供氣，涂裝分部的75 kW空壓機無需開動；節(jié)假日期間，設(shè)備動能部不供氣時，涂裝分部只需開一臺75 kW的空壓機，不需要開啟設(shè)備動能部的200 kW空壓機，這樣減少了空壓機的開機時間，節(jié)省了空壓機的保養(yǎng)費用。

每年按 250 個工作日、100 個休息日計算，可節(jié)約電費：75 × 8 × 250 × 0.75 + 100 × (200 - 75) × 24 ×0.75 = 337 500(元)。

2 非生產(chǎn)時維持用能設(shè)備節(jié)能

由于涂裝工藝的特殊性，涂裝現(xiàn)場分部的部分設(shè)備必須24 h正常運轉(zhuǎn)，不管是否生產(chǎn)都不能停止運行，例如電泳熱交換泵、電泳循環(huán)泵、輸調(diào)漆系統(tǒng)、制冷機、空調(diào)、機器人供氣空壓機等設(shè)備，此部分設(shè)備的耗能稱之為非生產(chǎn)時維持用能。涂裝現(xiàn)場分部產(chǎn)量越大，生產(chǎn)時間越長，維持用能占比就越少，相應(yīng)的單車能耗會越低；反之，單車能耗就越高。因此，降低非生產(chǎn)維持用能也是降低能耗的一項重要舉措。

通過將涂裝現(xiàn)場分部所有的維持用電設(shè)備的功率、開啟臺數(shù)、開啟時間等數(shù)據(jù)詳細列出，逐項進行分析試開，在能滿足正常使用的情況下，實行減少開啟臺數(shù)，縮短開啟時間，并且用功率小的設(shè)備替代功率大的設(shè)備等措施，如：電泳循環(huán)泵和電泳熱交換泵均為兩臺，全部為24 h常開設(shè)備，但在不生產(chǎn)時各開啟一臺即可；冷凍水循環(huán)泵在冬季可關(guān)閉一臺，只開啟一臺循環(huán)。經(jīng)過3次壓縮，將涂裝現(xiàn)場分部的維持用電能由原來每日9 000多kW·h降低到目前每日7 000多kW·h，大大降低了現(xiàn)場分部的能耗，年節(jié)約電費 2 000 × 0.75 × 365 = 547 500(元)。

3 設(shè)備管理節(jié)能

3.1 不斷完善涂裝現(xiàn)場分部的設(shè)備改造及管理文件

通過細化精益生產(chǎn)管理規(guī)定，嚴格控制開關(guān)機時間，明確了設(shè)備開關(guān)機的具體時間，將所有生產(chǎn)與非生產(chǎn)設(shè)備均設(shè)定嚴格的開關(guān)機時間，要求張貼在控制柜上，對各工位操作者進行培訓(xùn)并讓他們第一時間進行操作。對原來由公用人員進行操作的部分設(shè)備進行改造，如將空調(diào)開關(guān)改造到各工位上，由各工位操作者啟停，以便第一時間操作，減少電能浪費。

3.2 提升涂裝現(xiàn)場分部的生產(chǎn)節(jié)拍

對于涂裝現(xiàn)場分部生產(chǎn)時每分鐘消耗能源50元來說，提升節(jié)拍意味著能耗從根本上降低。自建廠以來，經(jīng)過研究新方法、采用新技術(shù)，優(yōu)化生產(chǎn)設(shè)備，通過對整條涂裝生產(chǎn)線各工序進行工序能力測試，查明節(jié)拍瓶頸，先后對漆前處理線、檢查精修線、面漆線等設(shè)備進行了改造優(yōu)化，實現(xiàn)了半高頂、面罩、雙排等新增顏色、新增車型生產(chǎn)模式的轉(zhuǎn)變，從前期的人工噴涂轉(zhuǎn)變?yōu)槟壳暗臋C器人自動噴涂，將生產(chǎn)節(jié)拍從10 min/車大幅提升到2 min/車。

3.3 制定涂裝現(xiàn)場分部的換水標準，降低單車用水量

前處理、電泳線換槽需要大量的工業(yè)用水、純水。經(jīng)過對標行業(yè)標準，按照化驗結(jié)果及產(chǎn)量不斷測試，目前已對涂裝現(xiàn)場分部設(shè)定了專門的換水標準，由原來按時間段更改為以化驗參數(shù)不符合工藝要求為準，并規(guī)定保潔人員清洗拖把、抹布時必須優(yōu)先使用純水站產(chǎn)生的一級濃水等措施，目前已將單車用水量從建廠之初的2.5 m3/車降到1.0 m3/車。

3.4 優(yōu)化涂裝現(xiàn)場分部的生產(chǎn)模式，降低能耗

建廠以來輕卡產(chǎn)量不斷提高，通過研究涂裝現(xiàn)場分部的實際情況，根據(jù)產(chǎn)量高低轉(zhuǎn)變了生產(chǎn)模式，已采用提前生產(chǎn)(如兩天的排產(chǎn)任務(wù)盡量合并為一天生產(chǎn)，減少了設(shè)備開關(guān)機的能源浪費)或生產(chǎn)后提前鋪線(盡量減少設(shè)備空線時間)等方式進行生產(chǎn)，有效減少了單車能耗。

3.5 有效推廣涂裝現(xiàn)場分部改善提案工作的開展

將降低能耗作為涂裝現(xiàn)場分部改善提案評分的一項重要標準，對提出節(jié)能改造的員工進行獎勵并積極推廣各種增效的改造方案，進而提高員工的全體節(jié)能創(chuàng)新意識。

4 結(jié)語

從輕卡部建廠以來，通過對涂裝現(xiàn)場分部設(shè)備的不斷探索與優(yōu)化，已將涂裝現(xiàn)場分部的單車能耗成本從693元降至250元。因節(jié)能工作任重而道遠，故日常工作中要繼續(xù)改進高耗能設(shè)備，壓縮維持用能設(shè)備，將設(shè)備管理執(zhí)行到位，并不斷研究新技術(shù)、新方法、新設(shè)備，在工作中鉆研，在學(xué)習(xí)中進步，將節(jié)能工作做到精益求精。