轿车涂装车间的节能管理

路边

涂装车间是轿车4大车间（冲压车间、焊装车间、涂装车间、总装车间）中的耗能大户，耗能比例占到60％左右。如何在涂装车间规划时选好节能设备，在涂装车间运行时采取有效的节能措施，从而有效降低涂装车间的能耗和运行成本，是涂装车间规划和管理必须重点关注的事情。

    1、设备节能规划

    1,1供电系统规划

    合理的供电系统规划，不仅可以节省电能，还可以保障设备正常运行，延长设备使用寿命。

    1）合理安排变压器运行台数，应该按照总负荷大小来合理安排变压器台数。在奇瑞公司涂装二车间（奇瑞公司从德国杜尔公司引进的世界级涂装车间，以下简称涂装二车间）内，分散布置有6台变压器，前处理线、电泳线和PVC线区域布置有2台变压器，中涂线和面漆线区域布置有2台变压器。

    2）当变压器的铜损等于铁损时，或者说固定损耗等于可变损耗时，变压器的效率最高，这时的变压器处在最佳负载率的状况下运行，节能效果最好。在变压器规划时，合理选择变压器容量及安排线路负载，合理分散布置变压器之后，涂装二车间3台2000KVA变压器和3台1600 kVA变压器的负载率达到了80％。

    3）提高负载的功率因素：①在变压器低压柜安装无功功率补偿控制器，使功率因素提升到0.95；②在低压电柜安装功率因数补偿柜，人工补偿功率因数。

    1.2喷漆室设备规划

    对于喷漆室设备空调机组加热段的热源，采用蒸汽或天然气对平面布置影响较大。考虑到奇瑞公司动能厂（以下简称动能厂）已经投产了热电站，能够提供作为附加产品的蒸汽；故仍然采用蒸汽作为喷漆室的热源。

    冬季控制喷漆室温度的时候，蒸汽加热空气产生大量的冷凝水，此冷凝水的温度一般在80℃左右。由于动能厂距离涂装二车间较远，如果由动能厂回收冷凝水再利用会造成热量损失，为此直接在涂装二车间回收此冷凝水。用回收的80℃左右的冷凝水对空气进行喷淋、加温和加湿，用于调节喷漆室的温度和湿度。这样涂装二车间节约了蒸汽和水的用量，动能厂也节省了用泵回收冷凝水时的电能消耗。

    喷漆室在生产模式和清洁模式的风量是不一样，清洁模式需要的风量可以小些，所以喷漆室中央空调机组需要根据不同情况供应不同的风量，这需要选好中央空调机组的控制方案。

    离心式风机的转速降低后，其消耗功率会大幅下降，例如转速降到50％时，轴机械功率减至12.5%。变频调速效率高，当转速降到50%时，效率n≈95%-98%.几乎近似不变，所以变频调速节能效益最佳。有双电动机的中央空调机组，往往选择软起动和变频调速相结合的控制方案。

    1.3烘干室设备规划

    （1）烘干室设备系统组成

    废气回收式循环焚烧炉（TIU）、加热段（1、2）、保温段（1、2）、废气循环风机、新鲜空气加热循环风机、入/出口气封段、强冷室，见图l。为了加快升温，缩短升温时间，一般可以考虑在保温段2设有一套燃气式比例调节燃烧器。如果采用直燃式焚烧炉（RT0），一般在加热段、保温段上均设有RTO，同时燃烧尾气需要集中进行焚烧处理，然后再一次循环利用。
（2）废气回收式循环焚烧炉系统（TIU）

    TIU是将天然气、一部分压缩空气、从保温段抽出的废气，混合在燃烧炉内进行燃烧而输出热量的套系统，集成了换热、燃烧两大功能.燃烧温度般拧制在760℃左右，换热后的输出热空气温度一般控制在480℃左右。

    （3）烘干室热量、风量平衡

    国内众多轿车涂装车间采用的烘干温度大致在以下范围内：电泳烘干室烘干温度185～190℃，中涂烘干室烘干温度165～170℃，面漆烘干室烘干温度155～160℃。连续烘干时间一般在10 mln左右，连续保温时间一般在20 min左右。为确保各功能段热量平衡，一般要求各加热、保温段可根据设定值自动橱整。为确保供风量和排风量平衡，一般在尾气循环管路、新鲜空气供给管路及换热后的气封段管路上设有可调节风阀，用于调整、平衡供风量和排风量。

    2节能管理

    2.1控制隐性动能浪费

    动能的隐性浪费因为其“隐”的特性，不容易被发现，很难控制，浪费也更大。例如生产时间安排不合理，导致电负荷峰、平、谷值比例不合理；生产任务安排不协调，焊装车间跟不上涂装车间的生产节拍，焊装车间向涂装车间供应的白车身不足，导致涂装车间设备空运转：工艺参数设定不合理（例如涂装车间的烘干室温度过高、焊装车间焊接电流过大等等），导致浪费。针对其“隐”的特性，采取了不同的控制方式。

    2.1.1合理利用分时电价

    由于电价在每天的不同时段差别很大，蜂值电价是平值电价的l.5倍，峰值电价是谷值电价的2.9倍，所以可以利用“分时电价”来控制隐性动能。在安排生产计划时，如果是单班生产，尽量安排在电价较低的夜班（0：30～8：00）生产。安排具体生产时间时，尽量把电能大户涂装车间的生产时间安排在谷值时段，目的是增加谷值比例。在2005年12月～2006年2月，经过合理安排生产，涂装二车间谷值比例由34.7％增加到42.1％‘节约用电170余万元。

    2.1.2合理保证生产节拍

    一方面要均衡安排焊装车间和涂装车间的生产，减少涂装车间对焊装车间等待造成的生产空位，减少涂装车间后一工位对前一工位等待造成的生产空位，保证涂装车间的小时生产节拍；另一方面，通过修改设备参数，例如变频器参数，电动机参数等，加快各设备的处理速度，提高涂装车间的小时生产节拍。2005年4月，涂装二车间全线提速之后，小时节拍产量提高13％～16％，能耗下降10％以上。

    设备规划对于节能具有决定性的意义。在设备选型时，设备功率留有合适的余量是提速成功的关键，如果设备功率只是正好满足原设计要求，后期很难在不增加投入的情况下实现提速。

    2.1.3合理选择能源种类

    2003年涂装二车间投产时，烘干室的加热能源使用的是空混液化气。国家“两气东输”管网到达芜湖市后，在2005年5月，分析了天然气和空混液化气的热值，以及天然气与燃烧器的匹配之后，将烘干室的加热能源由空混液化气切换为天然气，每立方米的用气单价下降了50％，单车动能费用下降25元。
2.2 设备改善降低动能

    设备改善是动能控制中非常有效的手段，通过设备改善可以有效地减少动能浪费。例如在停产检修时，涂装二车间自备空压机只能向本车间自动涂装机设备供应压缩空气，如果本车间其他设备也需要使用压缩空气，必须开起动能厂的空压机，造成巨大的电能浪费。通过改善，将涂装二车间自备空压机的管路接到本车间其他需要的用气点，在停产检修期间，只需要开起本车间自各的空压机就可以完成检修任务。

    2.2.1准时开机的改善

    在涂装二车间，各工艺设备之间都有互锁机制，只有各工艺设备都达到工艺参数设定值时，整个车间才能正常运转。例如必须提前开起喷漆室设备，当喷漆室的温度、湿度达到工艺设定值时，车身才能进入喷漆室开始喷漆；必须提前开起烘干室设备，当烘干室的温度到达工艺设定值时，车身才能进入烘干室开始烘干。而各工艺设备到达工艺参数设定值的时间都不相同，例如：中涂喷漆室到达工艺参数设定值的时间大约为25 min，如果早上8点开线，必须在开线前25min，即7点35提前开起中涂喷漆室设备；中涂烘干室设备到达工艺参数设定值的时间大约为55 min，必须在开线前55 min，即7点05提前开起中涂烘干室设备。这样可以使各工艺设备同时到达工艺参数设定值，从而准时开线，避免一部分工艺设备已经准备好了，但一部分工艺设备还没有准备好，造成已经准备好的工艺设备空运转而导致动能浪费。

    从2003年开始，在涂装二车间收集各工艺设备开机时间、工艺设备参数设定值到达时间、开线时间的相关数据，每天修改各工艺设备的开机时问。经过半年的监控和改善，在确保大功率设备不能同时开起的原则下，开机时间可以精确到0.5min之内，开线时间可以精确到1. 5 mm之内。与2003年对比，2004年能耗降低20％，节约动能费用800万元。

    2.2.2照明用电的改善

    各车间都存在着不同程度的照明用电浪费现象，主要体现为一个开关控制多盏照明灯，甚至是一个开关控制多个区域的照明灯；楼梯、走廊经常没人关灯；部分区域照度过大等等。对照明线路进行改造.减少单个开关控制照明灯的数量；楼梯、走廊的照明灯改为触摸延时开关控制；对工位照明照度进行测量，合理分配照明灯的数量。以涂装二车间为例：经过照明用电改善，每年可以节约用电3.4万元。

    2.2.3 工艺参数的改善

    在涂装二车间试生产、调试阶段，为了确保烘干效果，烘干室温度的设定值比实际需求值要高。进入正式生产阶段之后，开始适当下调烘干室温度的设定值，经过多次试验，烘干室温度的设定值下降了将近10℃，减少了动能消耗。

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