涂裝車間設備能耗分析與改進

王勇權 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，并在此基礎上逐年下降設定本年度的考核用能單耗指標，2017年至今，涂裝車間累計用能單耗均能實現目標。2019年年度（目標為在2018年能源基準下降15%）累計6月，較2018年涂裝車間噴砂作業累計節約電量約38.8萬度電，節約動能費用約31.1萬元，分段涂裝完工用能單耗是指標的74%，得益于以公司能源管理體系為指導，結合《GB/T23331-2012能源管理體系》，以體系管理方法等指導推進部門能源管理工作有效開展。

表1 主要耗能設備現狀

表2 18000風量除濕機耗電情況表

1 涂裝車間設備組成與運行

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、磨料回收系統、真空吸砂系統、磨料清理系統、全室除塵系統、除濕系統、集成控制系統、輔助照明等組成，噴漆車間由有機廢氣處理裝置、除濕系統、移動式加熱設備、集成控制系統、輔助照明等組成，噴砂間不設噴漆、全室加熱功能。各車間配置設備主要保障噴砂/噴漆作業所需的車間溫濕度、環保及職業健康、作業物料回收儲存、照明等環境條件。

表3 12000風量除濕機耗電情況表

2 涂裝車間主要耗能設備功率、運行及能耗現狀

以設備運行功率為主，結合上年度運行臺時統計記錄確定全室除塵系統、真空吸砂系統、除濕機系統、有機廢氣處理系統為主要耗能設備。主要耗能設備現狀如下：

3 涂裝車間主要耗能設備能耗分析

3.1 設備使用方面分析

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

①除濕機系統

除濕機開啟直至分段報驗結束。其運行耗能受環境溫濕度影響較大，所用的18000風量除濕機耗電情況如下：

②全室除塵系統

隨著噴砂作業推進（作業時段22:00-5:00），噴砂槍數在3~4小時后逐步減少，全室除塵器可隨著槍數變化而減少運行臺數直至作業結束。白班分段清潔（作業時段8:30-17:00）產生粉塵較少，所需開機臺數少，耗能較少。

③真空吸砂系統

分段噴砂作業結束后，真空吸砂機在8:00-12:00用于噴砂作業產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束后少量鋼砂磨料回收及報驗前自查分段清潔，所需開機臺數少，耗能較少。

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

①除濕機系統

除濕機開啟直至分段油漆固化結束。其運行耗能受環境溫濕度影響較大，所用的12000風量除濕機耗電情況如下：

②有機廢氣處理裝置

在20:00-03:00為分段底漆噴涂時間，槍手多，產生VOCs量多，有機廢氣處理裝置全額開啟。其他時段修噴、預涂、補涂作業產生VOCs量較少，有機廢氣處理裝置所需臺數少，耗能較少。

（3）從運行使用耗能分析情況來看，通過落實維保確保設備性能保持，促進勢能轉換最大化以提高用能效率，管控設備運行參數及設備運行臺數匹配作業量、作業工藝、環境需求確保不“溢出”需求而浪費能源等確保設備經濟運行是管控能耗主要措施。

3.2 設備用能效率方面分析

涂裝車間單間設計最大產能是5000㎡/天，結合除濕機、全室除塵器運行能耗分析，從用能效率η=S/P(P-總用電量，S-總完工面積)分析，生產組織管控（實現車間產能規模效應及其產能規模未達設計規模時的管控）是提高用能效率，管控能耗關鍵。

3.3 能源管理方面分析

總結設備使用、用能效率分析，生產組織與設備使用保障是目標一致的一個整體系統，要實現這兩方面用能管理有機結合，建立并持續改進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，是實現能耗管控及節約能耗的基礎。

4 管理改進方法與節約能耗

4.1 建立部門能源管理體系文件作為指導，推進工作開展

結合公司能源管理體系手冊目標、指標與管理方案要求，《GB/T23331-2012能源管理體系》4.4.6內容，成立部門能源管理體系小組，包含生產組織（使用方）、設備管理、工藝技術等成員并編制包含明確各成員職責及考核管理等文件作為管理基礎，編制細化管控措施推進執行。

4.2 以能源績效參數為主導，制定部門節能主要措施

結合公司能源管理體系手冊能源基準與績效參數及《GB/T23331-2012能源管理體系》4.4.5內容，按“二八”法則，在主要耗能設備分析基礎上，以生產組織中各工序配套的設備種類、臺數、運行功率及上年度運行臺時統計記錄進行分析，確定噴砂作業為主要耗能工序。結合主要耗能設備、主要耗能工序設立能源績效參數，制定節能措施實施管控。

4.3 設定能源績效參數

部門能源績效參數設定與公司能源績效參數、能源基準參數對應，是利用能源管理體系管理實現既定目標的主要手段，也是開展能效對標工具、制定節能管理措施基礎。

從生產組織能源使用管理、設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。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）用電包含設備用電、夜間噴砂作業壓縮空氣用電，在公司針對涂裝車間設定能源績效參數（車間溫濕度要求）基礎上進行細化或增加，力求增強針對性。

4.3.1 生產組織（使用方）

合理使用能源并形成一定規模確保用能效率是現場生產組織管理方合理安排生產的重要指導依據。噴砂車間單間產量設計值為5000㎡/天，根據上年度單間實際生產組織分配物量及用能效率統計，制定噴砂車間單間作業物量≥3500㎡/天，同時結合能源基準設定及上年度噴砂用能效率統計（2018年為0.3㎡/（Kw·h）），設定噴砂用能效率≥0.35㎡/（Kw·h）為生產組織的能源績效參數。

4.3.2 設備管理方

針對主要耗能設備使用實施管理是設備管理方首要職責。依據公司針對涂裝車間設定能源績效參數（車間溫濕度要求），落實除濕機系統開機臺數、運行參數調節。針對主要耗能工序（噴砂作業），結合其生產組織安排，設定如下績效參數：

（1）壓縮空氣使用

噴砂車間單間作業物量≥3500㎡/天倒逼生產組織槍數及作業時間實現較穩定（單間槍數≥16把，22:00后開槍作業），所以噴砂作業壓力設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鍵控制因數，結合安全壓力值0.8MPa,設定噴砂壓力0.7～0.75MPa，噴砂槍嘴內徑10～13mm為噴砂作業壓縮空氣使用績效參數。

（2）真空吸砂機系統使用

真空吸砂系統開關機操作由承攬公司吸砂工人負責，其他的主要耗能設備開關機由設備管理方負責。針對該現象，在設定噴砂用能效率≥0.35㎡/（Kw·h）為生產組織的能源績效參數基礎上，結合上年度吸砂用能效率及公司能源基準，設定吸砂用能效率≥0.85㎡/（Kw·h）作為承攬公司真空吸砂機系統用能效率管控的能源績效參數。

4.4 監控能源績效參數，推進部門節能措施落實

結合公司能源管理體系手冊關于監視、測量與分析要求及《GB/T23331-2012能源管理體系》4.6.1內容，在監視、測量與分析能源績效參數過程中，逐步落實并適時調整增加節能管理措施，確保實現公司用能單耗指標目標。

4.4.1 生產組織（使用方）

以噴砂車間單間作業物量≥3500㎡/天的績效參數為指導要求，涂裝一課在布置當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，以確保單間作業物量達到或接近績效參數。

在壓縮空氣使用方面，2019年4月起，控制因上午結構修補而需進行中午沖砂作業的單間槍數≤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年月度約節省用電P1=7200KW*0.5h*22=79200Kw·h。同時實施分段作業前狀態檢查確保避免返工作業，如圖1所示。

圖1 沖砂前檢查確認記錄表

4.4.2 設備管理方

（1）建立用能基礎數據庫，對能源績效參數實施監控

通過對配電房相關用電數據抄表并結合物量記錄，統計用能效率實現涂裝車間用能周預警、主要用能工序（噴砂作業）月度用能效率及各車間對比分析，為生產組織改進、設備管理、承攬公司作業效率管控等提供數據依據，同時實現能源績效參數有效監控，作為能源績效參數持續改進的基本依據，是長期堅持做的基礎統計工作。在數據記錄過程中，對能源計量器具及儀器儀表實現月檢及維護。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）主要耗能設備管理

①設備經濟運行性能

除日常巡查中對設備使用監控空載、空開及執行考核管理外，推進落實公司設備主管部門一二級保養計劃，并結合設備使用實際情況而加密部分設備保養是確保主要耗能設備經濟運行性能關鍵，同時對主要耗能設備的關鍵部件實施監控。

涂裝車間主要耗能設備的關鍵部件為45KW以上的電機，每月記錄涂裝車間電機運行電流記錄并分析趨勢，對該個系統狀況進行評估，及時做好相應整改（保養、維修（含大修）、改進）確保其經濟運行性能，必要時，依據GB/T1032-2012《三相異步電動機試驗方法》及GB18613-2012《中小型異步三相電動機能效限定值及能效等級》進行電機經濟運行測試及判定。

②設備操作

依據能源績效參數及現場工況調整運行臺數、運行參數、部分設備功能啟閉等實現節能。除濕機系統操作中，依據車間作業溫濕度要求及環境溫濕度，調整開機臺數及調節出口溫濕度參數實現管控運行臺數、關鍵部件制冷壓縮機加減載的運行電流、加熱功能啟閉。全室除塵系統中，依據作業槍數并結合其處理風量，調整運行臺數，如表5所示。

表5 車間全室除塵系統運行臺數要求

（3）壓縮空氣使用管理

監控噴砂作業槍數及壓力值監控，及時與空壓站值班人員溝通，確保壓力保障及空壓機及時停機，具體如圖5所示。

圖4 A1全室除塵系統電機運行電流趨勢表（每周記錄一次）

圖5 涂裝噴砂車間申請用風記錄

表6 月度能源績效參數記錄反饋表

4.5 以問題為導向，持續改進

結合公司能源管理方針持續改進要求、《GB/T 23331-2012能源管理體系》基于PDCA持續改進模式，主要以月度開展能源績效參數監控，年度開展部門能源評審工作為主，推進部門能源管理及措施落實持續改進。

4.5.1 月度能源績效參數監控

在召開部門能源管理體系小組月度例會中，對參數超標情況，各責任課室進行原因分析、列出管控措施及實施計劃，在下月度總結檢查實施情況進行持續改進，績效參數預警信息且趨勢危及目標實現時，組織責任課室召開專題分析會。

4.5.2 部門年度能源評審

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

4.6 持續改進的實績

2017年公司推廣能源管理體系建設，部門能源管理體系小組持續改進，以現場用能數據統計為基礎，緊跟公司用能目標指標，擴大用能數據記錄及統計范圍，不斷優化能源績效參數內容，監控實績，改進管理及措施，有效管控動能費用，具體如圖6所示。

圖6 能源績效參數、實績持續改進

5 結束語

推進、健全能源管理體系建設是實現能源合理使用、管控動能費用及不斷優化的有效管理方法。在“三能”體系建設中，公司僅是對能源管理體系的建設，期待公司啟動在采用自動化、信息化技術和集中管理模式，對企業能源系統的生產、輸配和消耗環節實施集中扁平化的動態監控和數字化管理，改進和優化能源平衡，實現系統性節能降耗的管控一體化系統的能源管理中心及與國際國內同行業先進企業能源指標進行對比分析而確定標桿的能效對標建設，實現科技含量高、資源消耗少，進一步降低成本，提升競爭力。