涂裝車間設(shè)備能耗分析與改進(jìn)

王勇權(quán) 胡德慶

(廣船國際涂裝部)

0 前言

涂裝車間（用電為主）是公司電力消耗第二大戶，占比約19%。以上年度實際用能效率為能源基準(zhǔn)，并在此基礎(chǔ)上逐年下降設(shè)定本年度的考核用能單耗指標(biāo)，2017年至今，涂裝車間累計用能單耗均能實現(xiàn)目標(biāo)。2019年年度（目標(biāo)為在2018年能源基準(zhǔn)下降15%）累計6月，較2018年涂裝車間噴砂作業(yè)累計節(jié)約電量約38.8萬度電，節(jié)約動能費(fèi)用約31.1萬元，分段涂裝完工用能單耗是指標(biāo)的74%，得益于以公司能源管理體系為指導(dǎo)，結(jié)合《GB/T23331-2012能源管理體系》，以體系管理方法等指導(dǎo)推進(jìn)部門能源管理工作有效開展。

表1 主要耗能設(shè)備現(xiàn)狀

表2 18000風(fēng)量除濕機(jī)耗電情況表

1 涂裝車間設(shè)備組成與運(yùn)行

涂裝車間由6個噴砂車間和7個噴漆車間組成，其中一組噴砂與噴漆車間為高跨（高16米），其余為低跨（高13米），噴砂車間由噴砂系統(tǒng)、磨料回收系統(tǒng)、真空吸砂系統(tǒng)、磨料清理系統(tǒng)、全室除塵系統(tǒng)、除濕系統(tǒng)、集成控制系統(tǒng)、輔助照明等組成，噴漆車間由有機(jī)廢氣處理裝置、除濕系統(tǒng)、移動式加熱設(shè)備、集成控制系統(tǒng)、輔助照明等組成，噴砂間不設(shè)噴漆、全室加熱功能。各車間配置設(shè)備主要保障噴砂/噴漆作業(yè)所需的車間溫濕度、環(huán)保及職業(yè)健康、作業(yè)物料回收儲存、照明等環(huán)境條件。

表3 12000風(fēng)量除濕機(jī)耗電情況表

2 涂裝車間主要耗能設(shè)備功率、運(yùn)行及能耗現(xiàn)狀

以設(shè)備運(yùn)行功率為主，結(jié)合上年度運(yùn)行臺時統(tǒng)計記錄確定全室除塵系統(tǒng)、真空吸砂系統(tǒng)、除濕機(jī)系統(tǒng)、有機(jī)廢氣處理系統(tǒng)為主要耗能設(shè)備。主要耗能設(shè)備現(xiàn)狀如下：

3 涂裝車間主要耗能設(shè)備能耗分析

3.1 設(shè)備使用方面分析

（1）分段噴砂作業(yè)開始后，主要耗能設(shè)備除濕機(jī)、真空吸砂機(jī)、全室除塵器使用運(yùn)行耗能分析如下：

①除濕機(jī)系統(tǒng)

除濕機(jī)開啟直至分段報驗結(jié)束。其運(yùn)行耗能受環(huán)境溫濕度影響較大，所用的18000風(fēng)量除濕機(jī)耗電情況如下：

②全室除塵系統(tǒng)

隨著噴砂作業(yè)推進(jìn)（作業(yè)時段22:00-5:00），噴砂槍數(shù)在3~4小時后逐步減少，全室除塵器可隨著槍數(shù)變化而減少運(yùn)行臺數(shù)直至作業(yè)結(jié)束。白班分段清潔（作業(yè)時段8:30-17:00）產(chǎn)生粉塵較少，所需開機(jī)臺數(shù)少，耗能較少。

③真空吸砂系統(tǒng)

分段噴砂作業(yè)結(jié)束后，真空吸砂機(jī)在8:00-12:00用于噴砂作業(yè)產(chǎn)生的大量鋼砂磨料回收，為主要耗能時段，在13:30-17:00用于中午分段返沖砂結(jié)束后少量鋼砂磨料回收及報驗前自查分段清潔，所需開機(jī)臺數(shù)少，耗能較少。

（2）分段噴漆作業(yè)開始后，主要耗能設(shè)備除濕機(jī)、有機(jī)廢氣處理裝置使用運(yùn)行耗能分析如下：

①除濕機(jī)系統(tǒng)

除濕機(jī)開啟直至分段油漆固化結(jié)束。其運(yùn)行耗能受環(huán)境溫濕度影響較大，所用的12000風(fēng)量除濕機(jī)耗電情況如下：

②有機(jī)廢氣處理裝置

在20:00-03:00為分段底漆噴涂時間，槍手多，產(chǎn)生VOCs量多，有機(jī)廢氣處理裝置全額開啟。其他時段修噴、預(yù)涂、補(bǔ)涂作業(yè)產(chǎn)生VOCs量較少，有機(jī)廢氣處理裝置所需臺數(shù)少，耗能較少。

（3）從運(yùn)行使用耗能分析情況來看，通過落實維保確保設(shè)備性能保持，促進(jìn)勢能轉(zhuǎn)換最大化以提高用能效率，管控設(shè)備運(yùn)行參數(shù)及設(shè)備運(yùn)行臺數(shù)匹配作業(yè)量、作業(yè)工藝、環(huán)境需求確保不“溢出”需求而浪費(fèi)能源等確保設(shè)備經(jīng)濟(jì)運(yùn)行是管控能耗主要措施。

3.2 設(shè)備用能效率方面分析

涂裝車間單間設(shè)計最大產(chǎn)能是5000㎡/天，結(jié)合除濕機(jī)、全室除塵器運(yùn)行能耗分析，從用能效率η=S/P(P-總用電量，S-總完工面積)分析，生產(chǎn)組織管控（實現(xiàn)車間產(chǎn)能規(guī)模效應(yīng)及其產(chǎn)能規(guī)模未達(dá)設(shè)計規(guī)模時的管控）是提高用能效率，管控能耗關(guān)鍵。

3.3 能源管理方面分析

總結(jié)設(shè)備使用、用能效率分析，生產(chǎn)組織與設(shè)備使用保障是目標(biāo)一致的一個整體系統(tǒng)，要實現(xiàn)這兩方面用能管理有機(jī)結(jié)合，建立并持續(xù)改進(jìn)部門能源管理文件并有效開展是源頭、指引各措施落地的有效管理，是實現(xiàn)能耗管控及節(jié)約能耗的基礎(chǔ)。

4 管理改進(jìn)方法與節(jié)約能耗

4.1 建立部門能源管理體系文件作為指導(dǎo)，推進(jìn)工作開展

結(jié)合公司能源管理體系手冊目標(biāo)、指標(biāo)與管理方案要求，《GB/T23331-2012能源管理體系》4.4.6內(nèi)容，成立部門能源管理體系小組，包含生產(chǎn)組織（使用方）、設(shè)備管理、工藝技術(shù)等成員并編制包含明確各成員職責(zé)及考核管理等文件作為管理基礎(chǔ)，編制細(xì)化管控措施推進(jìn)執(zhí)行。

4.2 以能源績效參數(shù)為主導(dǎo)，制定部門節(jié)能主要措施

結(jié)合公司能源管理體系手冊能源基準(zhǔn)與績效參數(shù)及《GB/T23331-2012能源管理體系》4.4.5內(nèi)容，按“二八”法則，在主要耗能設(shè)備分析基礎(chǔ)上，以生產(chǎn)組織中各工序配套的設(shè)備種類、臺數(shù)、運(yùn)行功率及上年度運(yùn)行臺時統(tǒng)計記錄進(jìn)行分析，確定噴砂作業(yè)為主要耗能工序。結(jié)合主要耗能設(shè)備、主要耗能工序設(shè)立能源績效參數(shù)，制定節(jié)能措施實施管控。

4.3 設(shè)定能源績效參數(shù)

部門能源績效參數(shù)設(shè)定與公司能源績效參數(shù)、能源基準(zhǔn)參數(shù)對應(yīng)，是利用能源管理體系管理實現(xiàn)既定目標(biāo)的主要手段，也是開展能效對標(biāo)工具、制定節(jié)能管理措施基礎(chǔ)。

從生產(chǎn)組織能源使用管理、設(shè)備管理方面選擇可測量，反映其能效水平作為能源績效參數(shù)。涂裝車間有6個噴砂車間，7個噴漆車間，主要耗能工序（噴砂作業(yè)）用電包含設(shè)備用電、夜間噴砂作業(yè)壓縮空氣用電，在公司針對涂裝車間設(shè)定能源績效參數(shù)（車間溫濕度要求）基礎(chǔ)上進(jìn)行細(xì)化或增加，力求增強(qiáng)針對性。

4.3.1 生產(chǎn)組織（使用方）

合理使用能源并形成一定規(guī)模確保用能效率是現(xiàn)場生產(chǎn)組織管理方合理安排生產(chǎn)的重要指導(dǎo)依據(jù)。噴砂車間單間產(chǎn)量設(shè)計值為5000㎡/天，根據(jù)上年度單間實際生產(chǎn)組織分配物量及用能效率統(tǒng)計，制定噴砂車間單間作業(yè)物量≥3500㎡/天，同時結(jié)合能源基準(zhǔn)設(shè)定及上年度噴砂用能效率統(tǒng)計（2018年為0.3㎡/（Kw·h）），設(shè)定噴砂用能效率≥0.35㎡/（Kw·h）為生產(chǎn)組織的能源績效參數(shù)。

4.3.2 設(shè)備管理方

針對主要耗能設(shè)備使用實施管理是設(shè)備管理方首要職責(zé)。依據(jù)公司針對涂裝車間設(shè)定能源績效參數(shù)（車間溫濕度要求），落實除濕機(jī)系統(tǒng)開機(jī)臺數(shù)、運(yùn)行參數(shù)調(diào)節(jié)。針對主要耗能工序（噴砂作業(yè)），結(jié)合其生產(chǎn)組織安排，設(shè)定如下績效參數(shù)：

（1）壓縮空氣使用

噴砂車間單間作業(yè)物量≥3500㎡/天倒逼生產(chǎn)組織槍數(shù)及作業(yè)時間實現(xiàn)較穩(wěn)定（單間槍數(shù)≥16把，22:00后開槍作業(yè)），所以噴砂作業(yè)壓力設(shè)定值及噴砂槍嘴直接決定單槍單位時間壓縮空氣消耗量，這兩者為壓縮空氣使用流量的關(guān)鍵控制因數(shù)，結(jié)合安全壓力值0.8MPa,設(shè)定噴砂壓力0.7～0.75MPa，噴砂槍嘴內(nèi)徑10～13mm為噴砂作業(yè)壓縮空氣使用績效參數(shù)。

（2）真空吸砂機(jī)系統(tǒng)使用

真空吸砂系統(tǒng)開關(guān)機(jī)操作由承攬公司吸砂工人負(fù)責(zé)，其他的主要耗能設(shè)備開關(guān)機(jī)由設(shè)備管理方負(fù)責(zé)。針對該現(xiàn)象，在設(shè)定噴砂用能效率≥0.35㎡/（Kw·h）為生產(chǎn)組織的能源績效參數(shù)基礎(chǔ)上，結(jié)合上年度吸砂用能效率及公司能源基準(zhǔn)，設(shè)定吸砂用能效率≥0.85㎡/（Kw·h）作為承攬公司真空吸砂機(jī)系統(tǒng)用能效率管控的能源績效參數(shù)。

4.4 監(jiān)控能源績效參數(shù)，推進(jìn)部門節(jié)能措施落實

結(jié)合公司能源管理體系手冊關(guān)于監(jiān)視、測量與分析要求及《GB/T23331-2012能源管理體系》4.6.1內(nèi)容，在監(jiān)視、測量與分析能源績效參數(shù)過程中，逐步落實并適時調(diào)整增加節(jié)能管理措施，確保實現(xiàn)公司用能單耗指標(biāo)目標(biāo)。

4.4.1 生產(chǎn)組織（使用方）

以噴砂車間單間作業(yè)物量≥3500㎡/天的績效參數(shù)為指導(dǎo)要求，涂裝一課在布置當(dāng)晚噴砂車間物量分配時，在物量不足的情況下，采用對部分噴砂車間停止作業(yè)，以確保單間作業(yè)物量達(dá)到或接近績效參數(shù)。

在壓縮空氣使用方面，2019年4月起，控制因上午結(jié)構(gòu)修補(bǔ)而需進(jìn)行中午沖砂作業(yè)的單間槍數(shù)≤6把，由12:00-13:30改為12:00-13:00，縮短壓縮空氣使用時間30分鐘/間，僅此項較2018年月度約節(jié)省用電P1=7200KW*0.5h*22=79200Kw·h。同時實施分段作業(yè)前狀態(tài)檢查確保避免返工作業(yè)，如圖1所示。

圖1 沖砂前檢查確認(rèn)記錄表

4.4.2 設(shè)備管理方

（1）建立用能基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫，對能源績效參數(shù)實施監(jiān)控

通過對配電房相關(guān)用電數(shù)據(jù)抄表并結(jié)合物量記錄，統(tǒng)計用能效率實現(xiàn)涂裝車間用能周預(yù)警、主要用能工序（噴砂作業(yè)）月度用能效率及各車間對比分析，為生產(chǎn)組織改進(jìn)、設(shè)備管理、承攬公司作業(yè)效率管控等提供數(shù)據(jù)依據(jù)，同時實現(xiàn)能源績效參數(shù)有效監(jiān)控，作為能源績效參數(shù)持續(xù)改進(jìn)的基本依據(jù)，是長期堅持做的基礎(chǔ)統(tǒng)計工作。在數(shù)據(jù)記錄過程中，對能源計量器具及儀器儀表實現(xiàn)月檢及維護(hù)。2019年1-6月具體情況，如表4、圖2和圖3所示。

圖2 各車間月度噴砂用能效率對比分析

圖3 各車間月度吸砂用能效率對比分析

（2）主要耗能設(shè)備管理

①設(shè)備經(jīng)濟(jì)運(yùn)行性能

除日常巡查中對設(shè)備使用監(jiān)控空載、空開及執(zhí)行考核管理外，推進(jìn)落實公司設(shè)備主管部門一二級保養(yǎng)計劃，并結(jié)合設(shè)備使用實際情況而加密部分設(shè)備保養(yǎng)是確保主要耗能設(shè)備經(jīng)濟(jì)運(yùn)行性能關(guān)鍵，同時對主要耗能設(shè)備的關(guān)鍵部件實施監(jiān)控。

涂裝車間主要耗能設(shè)備的關(guān)鍵部件為45KW以上的電機(jī)，每月記錄涂裝車間電機(jī)運(yùn)行電流記錄并分析趨勢，對該個系統(tǒng)狀況進(jìn)行評估，及時做好相應(yīng)整改（保養(yǎng)、維修（含大修）、改進(jìn)）確保其經(jīng)濟(jì)運(yùn)行性能，必要時，依據(jù)GB/T1032-2012《三相異步電動機(jī)試驗方法》及GB18613-2012《中小型異步三相電動機(jī)能效限定值及能效等級》進(jìn)行電機(jī)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行測試及判定。

②設(shè)備操作

依據(jù)能源績效參數(shù)及現(xiàn)場工況調(diào)整運(yùn)行臺數(shù)、運(yùn)行參數(shù)、部分設(shè)備功能啟閉等實現(xiàn)節(jié)能。除濕機(jī)系統(tǒng)操作中，依據(jù)車間作業(yè)溫濕度要求及環(huán)境溫濕度，調(diào)整開機(jī)臺數(shù)及調(diào)節(jié)出口溫濕度參數(shù)實現(xiàn)管控運(yùn)行臺數(shù)、關(guān)鍵部件制冷壓縮機(jī)加減載的運(yùn)行電流、加熱功能啟閉。全室除塵系統(tǒng)中，依據(jù)作業(yè)槍數(shù)并結(jié)合其處理風(fēng)量，調(diào)整運(yùn)行臺數(shù)，如表5所示。

表5 車間全室除塵系統(tǒng)運(yùn)行臺數(shù)要求

（3）壓縮空氣使用管理

監(jiān)控噴砂作業(yè)槍數(shù)及壓力值監(jiān)控，及時與空壓站值班人員溝通，確保壓力保障及空壓機(jī)及時停機(jī)，具體如圖5所示。

圖4 A1全室除塵系統(tǒng)電機(jī)運(yùn)行電流趨勢表（每周記錄一次）

圖5 涂裝噴砂車間申請用風(fēng)記錄

表6 月度能源績效參數(shù)記錄反饋表

4.5 以問題為導(dǎo)向，持續(xù)改進(jìn)

結(jié)合公司能源管理方針持續(xù)改進(jìn)要求、《GB/T 23331-2012能源管理體系》基于PDCA持續(xù)改進(jìn)模式，主要以月度開展能源績效參數(shù)監(jiān)控，年度開展部門能源評審工作為主，推進(jìn)部門能源管理及措施落實持續(xù)改進(jìn)。

4.5.1 月度能源績效參數(shù)監(jiān)控

在召開部門能源管理體系小組月度例會中，對參數(shù)超標(biāo)情況，各責(zé)任課室進(jìn)行原因分析、列出管控措施及實施計劃，在下月度總結(jié)檢查實施情況進(jìn)行持續(xù)改進(jìn)，績效參數(shù)預(yù)警信息且趨勢危及目標(biāo)實現(xiàn)時，組織責(zé)任課室召開專題分析會。

4.5.2 部門年度能源評審

評審組織架構(gòu)及體系職責(zé)、生產(chǎn)包含的主要工序、各工序消耗的能源和績效參數(shù)及控制、淘汰工藝及設(shè)備排查、主要用能設(shè)備管理、能源利用狀況評審（包含本部門能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)/能源流圖/能源績效）、能源消耗影響因素識別、改進(jìn)機(jī)會識別等方面全面梳理部門上年度能源管理，結(jié)合本年度在年初制定的全年生產(chǎn)計劃，策劃能源評審輸出（主要包含能源績效參數(shù)、能源基準(zhǔn)設(shè)置、部門能耗指標(biāo)策劃、管理方案及實施計劃），同時結(jié)合公司制定新的用能單耗指標(biāo)為方向，對部門能源管理體系文件進(jìn)行更新，如節(jié)能措施、能源績效參數(shù)、考核管理等。

4.6 持續(xù)改進(jìn)的實績

2017年公司推廣能源管理體系建設(shè)，部門能源管理體系小組持續(xù)改進(jìn)，以現(xiàn)場用能數(shù)據(jù)統(tǒng)計為基礎(chǔ)，緊跟公司用能目標(biāo)指標(biāo)，擴(kuò)大用能數(shù)據(jù)記錄及統(tǒng)計范圍，不斷優(yōu)化能源績效參數(shù)內(nèi)容，監(jiān)控實績，改進(jìn)管理及措施，有效管控動能費(fèi)用，具體如圖6所示。

圖6 能源績效參數(shù)、實績持續(xù)改進(jìn)

5 結(jié)束語

推進(jìn)、健全能源管理體系建設(shè)是實現(xiàn)能源合理使用、管控動能費(fèi)用及不斷優(yōu)化的有效管理方法。在“三能”體系建設(shè)中，公司僅是對能源管理體系的建設(shè)，期待公司啟動在采用自動化、信息化技術(shù)和集中管理模式，對企業(yè)能源系統(tǒng)的生產(chǎn)、輸配和消耗環(huán)節(jié)實施集中扁平化的動態(tài)監(jiān)控和數(shù)字化管理，改進(jìn)和優(yōu)化能源平衡，實現(xiàn)系統(tǒng)性節(jié)能降耗的管控一體化系統(tǒng)的能源管理中心及與國際國內(nèi)同行業(yè)先進(jìn)企業(yè)能源指標(biāo)進(jìn)行對比分析而確定標(biāo)桿的能效對標(biāo)建設(shè)，實現(xiàn)科技含量高、資源消耗少，進(jìn)一步降低成本，提升競爭力。