涂装车间设备能耗分析与改进

王勇权 胡德庆

(广船国际涂装部)

0 前言

涂装车间（用电为主）是公司电力消耗第二大户，占比约19%。以上年度实际用能效率为能源基准，并在此基础上逐年下降设定本年度的考核用能单耗指标，2017年至今，涂装车间累计用能单耗均能实现目标。2019年年度（目标为在2018年能源基准下降15%）累计6月，较2018年涂装车间喷砂作业累计节约电量约38.8万度电，节约动能费用约31.1万元，分段涂装完工用能单耗是指标的74%，得益于以公司能源管理体系为指导，结合《GB/T23331-2012能源管理体系》，以体系管理方法等指导推进部门能源管理工作有效开展。

表1 主要耗能设备现状

表2 18000风量除湿机耗电情况表

1 涂装车间设备组成与运行

涂装车间由6个喷砂车间和7个喷漆车间组成，其中一组喷砂与喷漆车间为高跨（高16米），其余为低跨（高13米），喷砂车间由喷砂系统、磨料回收系统、真空吸砂系统、磨料清理系统、全室除尘系统、除湿系统、集成控制系统、辅助照明等组成，喷漆车间由有机废气处理装置、除湿系统、移动式加热设备、集成控制系统、辅助照明等组成，喷砂间不设喷漆、全室加热功能。各车间配置设备主要保障喷砂/喷漆作业所需的车间温湿度、环保及职业健康、作业物料回收储存、照明等环境条件。

表3 12000风量除湿机耗电情况表

2 涂装车间主要耗能设备功率、运行及能耗现状

以设备运行功率为主，结合上年度运行台时统计记录确定全室除尘系统、真空吸砂系统、除湿机系统、有机废气处理系统为主要耗能设备。主要耗能设备现状如下：

3 涂装车间主要耗能设备能耗分析

3.1 设备使用方面分析

（1）分段喷砂作业开始后，主要耗能设备除湿机、真空吸砂机、全室除尘器使用运行耗能分析如下：

①除湿机系统

除湿机开启直至分段报验结束。其运行耗能受环境温湿度影响较大，所用的18000风量除湿机耗电情况如下：

②全室除尘系统

随着喷砂作业推进（作业时段22:00-5:00），喷砂枪数在3~4小时后逐步减少，全室除尘器可随着枪数变化而减少运行台数直至作业结束。白班分段清洁（作业时段8:30-17:00）产生粉尘较少，所需开机台数少，耗能较少。

③真空吸砂系统

分段喷砂作业结束后，真空吸砂机在8:00-12:00用于喷砂作业产生的大量钢砂磨料回收，为主要耗能时段，在13:30-17:00用于中午分段返冲砂结束后少量钢砂磨料回收及报验前自查分段清洁，所需开机台数少，耗能较少。

（2）分段喷漆作业开始后，主要耗能设备除湿机、有机废气处理装置使用运行耗能分析如下：

①除湿机系统

除湿机开启直至分段油漆固化结束。其运行耗能受环境温湿度影响较大，所用的12000风量除湿机耗电情况如下：

②有机废气处理装置

在20:00-03:00为分段底漆喷涂时间，枪手多，产生VOCs量多，有机废气处理装置全额开启。其他时段修喷、预涂、补涂作业产生VOCs量较少，有机废气处理装置所需台数少，耗能较少。

（3）从运行使用耗能分析情况来看，通过落实维保确保设备性能保持，促进势能转换最大化以提高用能效率，管控设备运行参数及设备运行台数匹配作业量、作业工艺、环境需求确保不“溢出”需求而浪费能源等确保设备经济运行是管控能耗主要措施。

3.2 设备用能效率方面分析

涂装车间单间设计最大产能是5000㎡/天，结合除湿机、全室除尘器运行能耗分析，从用能效率η=S/P(P-总用电量，S-总完工面积)分析，生产组织管控（实现车间产能规模效应及其产能规模未达设计规模时的管控）是提高用能效率，管控能耗关键。

3.3 能源管理方面分析

总结设备使用、用能效率分析，生产组织与设备使用保障是目标一致的一个整体系统，要实现这两方面用能管理有机结合，建立并持续改进部门能源管理文件并有效开展是源头、指引各措施落地的有效管理，是实现能耗管控及节约能耗的基础。

4 管理改进方法与节约能耗

4.1 建立部门能源管理体系文件作为指导，推进工作开展

结合公司能源管理体系手册目标、指标与管理方案要求，《GB/T23331-2012能源管理体系》4.4.6内容，成立部门能源管理体系小组，包含生产组织（使用方）、设备管理、工艺技术等成员并编制包含明确各成员职责及考核管理等文件作为管理基础，编制细化管控措施推进执行。

4.2 以能源绩效参数为主导，制定部门节能主要措施

结合公司能源管理体系手册能源基准与绩效参数及《GB/T23331-2012能源管理体系》4.4.5内容，按“二八”法则，在主要耗能设备分析基础上，以生产组织中各工序配套的设备种类、台数、运行功率及上年度运行台时统计记录进行分析，确定喷砂作业为主要耗能工序。结合主要耗能设备、主要耗能工序设立能源绩效参数，制定节能措施实施管控。

4.3 设定能源绩效参数

部门能源绩效参数设定与公司能源绩效参数、能源基准参数对应，是利用能源管理体系管理实现既定目标的主要手段，也是开展能效对标工具、制定节能管理措施基础。

从生产组织能源使用管理、设备管理方面选择可测量，反映其能效水平作为能源绩效参数。涂装车间有6个喷砂车间，7个喷漆车间，主要耗能工序（喷砂作业）用电包含设备用电、夜间喷砂作业压缩空气用电，在公司针对涂装车间设定能源绩效参数（车间温湿度要求）基础上进行细化或增加，力求增强针对性。

4.3.1 生产组织（使用方）

合理使用能源并形成一定规模确保用能效率是现场生产组织管理方合理安排生产的重要指导依据。喷砂车间单间产量设计值为5000㎡/天，根据上年度单间实际生产组织分配物量及用能效率统计，制定喷砂车间单间作业物量≥3500㎡/天，同时结合能源基准设定及上年度喷砂用能效率统计（2018年为0.3㎡/（Kw·h）），设定喷砂用能效率≥0.35㎡/（Kw·h）为生产组织的能源绩效参数。

4.3.2 设备管理方

针对主要耗能设备使用实施管理是设备管理方首要职责。依据公司针对涂装车间设定能源绩效参数（车间温湿度要求），落实除湿机系统开机台数、运行参数调节。针对主要耗能工序（喷砂作业），结合其生产组织安排，设定如下绩效参数：

（1）压缩空气使用

喷砂车间单间作业物量≥3500㎡/天倒逼生产组织枪数及作业时间实现较稳定（单间枪数≥16把，22:00后开枪作业），所以喷砂作业压力设定值及喷砂枪嘴直接决定单枪单位时间压缩空气消耗量，这两者为压缩空气使用流量的关键控制因数，结合安全压力值0.8MPa,设定喷砂压力0.7～0.75MPa，喷砂枪嘴内径10～13mm为喷砂作业压缩空气使用绩效参数。

（2）真空吸砂机系统使用

真空吸砂系统开关机操作由承揽公司吸砂工人负责，其他的主要耗能设备开关机由设备管理方负责。针对该现象，在设定喷砂用能效率≥0.35㎡/（Kw·h）为生产组织的能源绩效参数基础上，结合上年度吸砂用能效率及公司能源基准，设定吸砂用能效率≥0.85㎡/（Kw·h）作为承揽公司真空吸砂机系统用能效率管控的能源绩效参数。

4.4 监控能源绩效参数，推进部门节能措施落实

结合公司能源管理体系手册关于监视、测量与分析要求及《GB/T23331-2012能源管理体系》4.6.1内容，在监视、测量与分析能源绩效参数过程中，逐步落实并适时调整增加节能管理措施，确保实现公司用能单耗指标目标。

4.4.1 生产组织（使用方）

以喷砂车间单间作业物量≥3500㎡/天的绩效参数为指导要求，涂装一课在布置当晚喷砂车间物量分配时，在物量不足的情况下，采用对部分喷砂车间停止作业，以确保单间作业物量达到或接近绩效参数。

在压缩空气使用方面，2019年4月起，控制因上午结构修补而需进行中午冲砂作业的单间枪数≤6把，由12:00-13:30改为12:00-13:00，缩短压缩空气使用时间30分钟/间，仅此项较2018年月度约节省用电P1=7200KW*0.5h*22=79200Kw·h。同时实施分段作业前状态检查确保避免返工作业，如图1所示。

图1 冲砂前检查确认记录表

4.4.2 设备管理方

（1）建立用能基础数据库，对能源绩效参数实施监控

通过对配电房相关用电数据抄表并结合物量记录，统计用能效率实现涂装车间用能周预警、主要用能工序（喷砂作业）月度用能效率及各车间对比分析，为生产组织改进、设备管理、承揽公司作业效率管控等提供数据依据，同时实现能源绩效参数有效监控，作为能源绩效参数持续改进的基本依据，是长期坚持做的基础统计工作。在数据记录过程中，对能源计量器具及仪器仪表实现月检及维护。2019年1-6月具体情况，如表4、图2和图3所示。

图2 各车间月度喷砂用能效率对比分析

图3 各车间月度吸砂用能效率对比分析

（2）主要耗能设备管理

①设备经济运行性能

除日常巡查中对设备使用监控空载、空开及执行考核管理外，推进落实公司设备主管部门一二级保养计划，并结合设备使用实际情况而加密部分设备保养是确保主要耗能设备经济运行性能关键，同时对主要耗能设备的关键部件实施监控。

涂装车间主要耗能设备的关键部件为45KW以上的电机，每月记录涂装车间电机运行电流记录并分析趋势，对该个系统状况进行评估，及时做好相应整改（保养、维修（含大修）、改进）确保其经济运行性能，必要时，依据GB/T1032-2012《三相异步电动机试验方法》及GB18613-2012《中小型异步三相电动机能效限定值及能效等级》进行电机经济运行测试及判定。

②设备操作

依据能源绩效参数及现场工况调整运行台数、运行参数、部分设备功能启闭等实现节能。除湿机系统操作中，依据车间作业温湿度要求及环境温湿度，调整开机台数及调节出口温湿度参数实现管控运行台数、关键部件制冷压缩机加减载的运行电流、加热功能启闭。全室除尘系统中，依据作业枪数并结合其处理风量，调整运行台数，如表5所示。

表5 车间全室除尘系统运行台数要求

（3）压缩空气使用管理

监控喷砂作业枪数及压力值监控，及时与空压站值班人员沟通，确保压力保障及空压机及时停机，具体如图5所示。

图4 A1全室除尘系统电机运行电流趋势表（每周记录一次）

图5 涂装喷砂车间申请用风记录

表6 月度能源绩效参数记录反馈表

4.5 以问题为导向，持续改进

结合公司能源管理方针持续改进要求、《GB/T 23331-2012能源管理体系》基于PDCA持续改进模式，主要以月度开展能源绩效参数监控，年度开展部门能源评审工作为主，推进部门能源管理及措施落实持续改进。

4.5.1 月度能源绩效参数监控

在召开部门能源管理体系小组月度例会中，对参数超标情况，各责任课室进行原因分析、列出管控措施及实施计划，在下月度总结检查实施情况进行持续改进，绩效参数预警信息且趋势危及目标实现时，组织责任课室召开专题分析会。

4.5.2 部门年度能源评审

评审组织架构及体系职责、生产包含的主要工序、各工序消耗的能源和绩效参数及控制、淘汰工艺及设备排查、主要用能设备管理、能源利用状况评审（包含本部门能源消费结构/能源流图/能源绩效）、能源消耗影响因素识别、改进机会识别等方面全面梳理部门上年度能源管理，结合本年度在年初制定的全年生产计划，策划能源评审输出（主要包含能源绩效参数、能源基准设置、部门能耗指标策划、管理方案及实施计划），同时结合公司制定新的用能单耗指标为方向，对部门能源管理体系文件进行更新，如节能措施、能源绩效参数、考核管理等。

4.6 持续改进的实绩

2017年公司推广能源管理体系建设，部门能源管理体系小组持续改进，以现场用能数据统计为基础，紧跟公司用能目标指标，扩大用能数据记录及统计范围，不断优化能源绩效参数内容，监控实绩，改进管理及措施，有效管控动能费用，具体如图6所示。

图6 能源绩效参数、实绩持续改进

5 结束语

推进、健全能源管理体系建设是实现能源合理使用、管控动能费用及不断优化的有效管理方法。在“三能”体系建设中，公司仅是对能源管理体系的建设，期待公司启动在采用自动化、信息化技术和集中管理模式，对企业能源系统的生产、输配和消耗环节实施集中扁平化的动态监控和数字化管理，改进和优化能源平衡，实现系统性节能降耗的管控一体化系统的能源管理中心及与国际国内同行业先进企业能源指标进行对比分析而确定标杆的能效对标建设，实现科技含量高、资源消耗少，进一步降低成本，提升竞争力。