车身涂装现场分部的节能方法

王晓鹏，谢丽丽，陈蒙，何成，谢晓松，卢海龙

（中国重汽(香港)有限公司轻卡部，山东 济南 250200）

众所周知，汽车制造公司涂装现场分部的设备是耗能大户，其能耗约占厂区总能耗的55%，约占生产制造能耗的70%，是轻卡行业节能的重中之重。因此，只要涂装现场分部节能做到位，公司的节能降耗工作就能取得显著的实际成效。从轻卡部成立到现在，主要通过开展涂装现场分部重点耗能设备节能、非生产时维持用能设备节能、设备管理节能三个方面的工作，令单车能耗明显降低，成效显著。

1 重点耗能设备节能

涂装现场分部的生产线分为底漆线和面漆线，2条生产线为主要耗能区域，其中前处理水泵、电泳水泵、电泳烘干炉、面漆烘干炉、面漆空调、空压机为重点耗能设备，主要从这些高耗能设备入手进行节能。

1.1 前处理、电泳各水泵生产方式的改进

原每班生产时第一辆驾驶室进入前处理电泳各槽体时，后方工位的喷淋、循环泵已经开启，而最后一辆驾驶室出前处理电泳各槽体时，前方工位的喷淋、循环泵也一直处于开启状态，造成能源浪费。

于是修改水泵启停PLC(可编程逻辑控制器)程序，在启动与停止各水泵条件中加入小车到位信号，使水泵启停按小车到达槽体位置进行，每班生产时第一辆驾驶室进入前处理电泳各槽体时，只有此槽体的喷淋、循环泵开启，后方工位的喷淋、循环泵不开启，待驾驶室经过时再自动开启；最后一辆驾驶室出前处理电泳各槽体时，此槽体前方工位的喷淋、循环泵已自动关闭。这样一来，年可节约费用为3万元左右。

1.2 电泳烘干炉、面漆烘干炉及面漆空调生产方式的改进

原涂装现场分部电泳生产时在最后一辆驾驶室出电泳烘干炉强冷室后才按下“系统停止”按钮，关闭电泳烘干炉2台燃烧器与强冷风机；面漆生产时在最后一辆驾驶室出面漆烘干炉强冷室后才按下“系统停止”按钮，关闭面漆烘干炉3台燃烧器后再关闭面漆空调和循环水泵，造成能源浪费。

改造如下：

(1) 修改电泳烘干炉程序，在停止PLC程序中添加时间延时，同时在电泳转挂处添加“停止”按钮，在最后一辆驾驶室进入烘干炉入口的升降机滚床时就按下“停止”按钮，16 min后一区燃烧器自动关闭，此时最后一辆驾驶室即将进入二区烘干炉，一区余温仍在工艺要求范围内；32 min后二区燃烧器自动关闭，此时最后一辆驾驶室即将出烘干炉，二区余温仍在工艺要求范围内；40 min后强冷风机自动关闭(最后一辆驾驶室刚好强冷完毕)。系统原来的停止按钮同样有效，便于非生产状态试验的使用。

(2) 修改面漆烘干炉与面漆空调程序，在停止PLC程序中添加相应条件，在操作台添加“验灯加消音(5 s延时)等于停止按钮”的控制，当最后一辆驾驶室进入烘干炉入口滚床，同时按下验灯键和消音键5 s(这样设置关闭按钮是为了保留原来的停止按钮功能，在异常情况下可一键关闭，双按钮加延时是为了防止员工误操作)，9 min后一区燃烧器自动关闭，此时最后一挂驾驶室即将进入二区烘干炉，一区余温仍在工艺要求范围内；24 min后二区燃烧器自动关闭，此时最后一挂驾驶室即将进入三区烘干炉，二区余温仍在工艺要求范围内；32 min后三区燃烧器自动关闭，此时最后一挂驾驶室即将出烘干炉，三区余温仍在工艺要求范围内；40 min后强冷风机自动关闭。系统原来的停止按钮同样有效，便于非生产状态试验的使用。以此类推，在最后一辆驾驶室进入烘干炉入口时，按下面漆空调面涂顺序关闭按钮，可实现10 min后1#、2#、3#空调依次自动关闭。

节能效果：

(1) 电泳烘干炉共计节约燃烧器开启时间为(40 - 16) + (40 - 32) = 32(min)，每台燃烧器的天然气消耗量约为 100 m3/h，天然气单价为 4.14 元/m3，因此节约费用(含税)为 32 ÷ 60 × 100 × 4.14 = 220.8(元)。

(2) 面漆烘干炉共计节约燃烧器开启时间为(40 - 9) + (40 - 24) + (40 - 32) = 55(min)，因此节约费用(含税)为 55 ÷ 60 × 100 × 4.14 = 379.5(元)。

(3) 面漆空调与循环水泵共计节约开启时间为 40 - 10 = 30(min)，面漆空调的天然气消耗量约为200 m3/h，因此节约天然气费用(含税)为30 ÷ 60 × 200 × 4.14 = 414(元)；面漆空调与循环水泵每小时共计消耗电能为964 kW，电费单价为0.75元/(kW·h)，因此节约电费为0.75 × 964 × 30 ÷ 60 = 361.5(元)。

因此，理论上每次生产可以节约能源费用(含税)为220.8 + 379.5 + 361.5 + 414 = 1 375.8(元)。按年产250 d计算，年可节约费用为1 375.8 × 250 = 343 950(元)。

自动关闭时间可以通过实际测量来确定，如一区自动关闭时间的确定方法为：在烘干炉入口放置一台驾驶室，放置好炉温测试仪，正常开启3个区的燃烧器到正常工艺温度，通过PLC程序关闭一区燃烧器，15 min后(总烘干时间为40 min，烘干炉总长为66 m，链速为1.65 m/min，一区长度为24.75 m，故取15 min降温)让驾驶室带炉温测试仪进入，出烘干炉后查看炉温曲线，发现有8 min工件温度达不到工艺要求，需要延长一区燃烧器关闭时间。通过做梯度试验，不断延长一区燃烧器时间及查看对应的炉温曲线，最终发现当延长时间达到9 min时，可确保工件温度达到工艺温度，故设定为9 min关闭一区燃烧器。同理可确定二区、三区的自动关闭时间。

1.3 空压机空气管路的改进

涂装现场分部的压缩空气分为机器人专用以及其他设备所用两部分。在建厂设计时，涂装现场分部的机器人所用压缩空气由现场分部自备的8 bar(即800 kPa)空压机供给，其余设备所用的压缩空气与其他用气单位一样，由厂区联合站房的6 bar(即600 kPa)空压机供给，只有在厂区停电时才启用涂装现场分部的备用6 bar空压机。但因厂区的空压机功率(250 kW)要远远大于涂装现场分部的空压机功率(75 kW)，且涂装现场分部不生产期间只需压缩空气压力达到6 bar左右，故联合站房空压机出现“大马拉小车”的能源浪费。

改造方案：将8 bar压缩空气与6 bar压缩空气管路接通，白天涂装分部不生产时，由设备动能部供气，涂装分部的75 kW空压机无需开动；节假日期间，设备动能部不供气时，涂装分部只需开一台75 kW的空压机，不需要开启设备动能部的200 kW空压机，这样减少了空压机的开机时间，节省了空压机的保养费用。

每年按 250 个工作日、100 个休息日计算，可节约电费：75 × 8 × 250 × 0.75 + 100 × (200 - 75) × 24 ×0.75 = 337 500(元)。

2 非生产时维持用能设备节能

由于涂装工艺的特殊性，涂装现场分部的部分设备必须24 h正常运转，不管是否生产都不能停止运行，例如电泳热交换泵、电泳循环泵、输调漆系统、制冷机、空调、机器人供气空压机等设备，此部分设备的耗能称之为非生产时维持用能。涂装现场分部产量越大，生产时间越长，维持用能占比就越少，相应的单车能耗会越低；反之，单车能耗就越高。因此，降低非生产维持用能也是降低能耗的一项重要举措。

通过将涂装现场分部所有的维持用电设备的功率、开启台数、开启时间等数据详细列出，逐项进行分析试开，在能满足正常使用的情况下，实行减少开启台数，缩短开启时间，并且用功率小的设备替代功率大的设备等措施，如：电泳循环泵和电泳热交换泵均为两台，全部为24 h常开设备，但在不生产时各开启一台即可；冷冻水循环泵在冬季可关闭一台，只开启一台循环。经过3次压缩，将涂装现场分部的维持用电能由原来每日9 000多kW·h降低到目前每日7 000多kW·h，大大降低了现场分部的能耗，年节约电费 2 000 × 0.75 × 365 = 547 500(元)。

3 设备管理节能

3.1 不断完善涂装现场分部的设备改造及管理文件

通过细化精益生产管理规定，严格控制开关机时间，明确了设备开关机的具体时间，将所有生产与非生产设备均设定严格的开关机时间，要求张贴在控制柜上，对各工位操作者进行培训并让他们第一时间进行操作。对原来由公用人员进行操作的部分设备进行改造，如将空调开关改造到各工位上，由各工位操作者启停，以便第一时间操作，减少电能浪费。

3.2 提升涂装现场分部的生产节拍

对于涂装现场分部生产时每分钟消耗能源50元来说，提升节拍意味着能耗从根本上降低。自建厂以来，经过研究新方法、采用新技术，优化生产设备，通过对整条涂装生产线各工序进行工序能力测试，查明节拍瓶颈，先后对漆前处理线、检查精修线、面漆线等设备进行了改造优化，实现了半高顶、面罩、双排等新增颜色、新增车型生产模式的转变，从前期的人工喷涂转变为目前的机器人自动喷涂，将生产节拍从10 min/车大幅提升到2 min/车。

3.3 制定涂装现场分部的换水标准，降低单车用水量

前处理、电泳线换槽需要大量的工业用水、纯水。经过对标行业标准，按照化验结果及产量不断测试，目前已对涂装现场分部设定了专门的换水标准，由原来按时间段更改为以化验参数不符合工艺要求为准，并规定保洁人员清洗拖把、抹布时必须优先使用纯水站产生的一级浓水等措施，目前已将单车用水量从建厂之初的2.5 m3/车降到1.0 m3/车。

3.4 优化涂装现场分部的生产模式，降低能耗

建厂以来轻卡产量不断提高，通过研究涂装现场分部的实际情况，根据产量高低转变了生产模式，已采用提前生产(如两天的排产任务尽量合并为一天生产，减少了设备开关机的能源浪费)或生产后提前铺线(尽量减少设备空线时间)等方式进行生产，有效减少了单车能耗。

3.5 有效推广涂装现场分部改善提案工作的开展

将降低能耗作为涂装现场分部改善提案评分的一项重要标准，对提出节能改造的员工进行奖励并积极推广各种增效的改造方案，进而提高员工的全体节能创新意识。

4 结语

从轻卡部建厂以来，通过对涂装现场分部设备的不断探索与优化，已将涂装现场分部的单车能耗成本从693元降至250元。因节能工作任重而道远，故日常工作中要继续改进高耗能设备，压缩维持用能设备，将设备管理执行到位，并不断研究新技术、新方法、新设备，在工作中钻研，在学习中进步，将节能工作做到精益求精。