車身涂裝現場分部的節能方法

王曉鵬，謝麗麗，陳蒙，何成，謝曉松，盧海龍

（中國重汽(香港)有限公司輕卡部，山東 濟南 250200）

眾所周知，汽車制造公司涂裝現場分部的設備是耗能大戶，其能耗約占廠區總能耗的55%，約占生產制造能耗的70%，是輕卡行業節能的重中之重。因此，只要涂裝現場分部節能做到位，公司的節能降耗工作就能取得顯著的實際成效。從輕卡部成立到現在，主要通過開展涂裝現場分部重點耗能設備節能、非生產時維持用能設備節能、設備管理節能三個方面的工作，令單車能耗明顯降低，成效顯著。

1 重點耗能設備節能

涂裝現場分部的生產線分為底漆線和面漆線，2條生產線為主要耗能區域，其中前處理水泵、電泳水泵、電泳烘干爐、面漆烘干爐、面漆空調、空壓機為重點耗能設備，主要從這些高耗能設備入手進行節能。

1.1 前處理、電泳各水泵生產方式的改進

原每班生產時第一輛駕駛室進入前處理電泳各槽體時，后方工位的噴淋、循環泵已經開啟，而最后一輛駕駛室出前處理電泳各槽體時，前方工位的噴淋、循環泵也一直處于開啟狀態，造成能源浪費。

于是修改水泵啟停PLC(可編程邏輯控制器)程序，在啟動與停止各水泵條件中加入小車到位信號，使水泵啟停按小車到達槽體位置進行，每班生產時第一輛駕駛室進入前處理電泳各槽體時，只有此槽體的噴淋、循環泵開啟，后方工位的噴淋、循環泵不開啟，待駕駛室經過時再自動開啟；最后一輛駕駛室出前處理電泳各槽體時，此槽體前方工位的噴淋、循環泵已自動關閉。這樣一來，年可節約費用為3萬元左右。

1.2 電泳烘干爐、面漆烘干爐及面漆空調生產方式的改進

原涂裝現場分部電泳生產時在最后一輛駕駛室出電泳烘干爐強冷室后才按下“系統停止”按鈕，關閉電泳烘干爐2臺燃燒器與強冷風機；面漆生產時在最后一輛駕駛室出面漆烘干爐強冷室后才按下“系統停止”按鈕，關閉面漆烘干爐3臺燃燒器后再關閉面漆空調和循環水泵，造成能源浪費。

改造如下：

(1) 修改電泳烘干爐程序，在停止PLC程序中添加時間延時，同時在電泳轉掛處添加“停止”按鈕，在最后一輛駕駛室進入烘干爐入口的升降機滾床時就按下“停止”按鈕，16 min后一區燃燒器自動關閉，此時最后一輛駕駛室即將進入二區烘干爐，一區余溫仍在工藝要求范圍內；32 min后二區燃燒器自動關閉，此時最后一輛駕駛室即將出烘干爐，二區余溫仍在工藝要求范圍內；40 min后強冷風機自動關閉(最后一輛駕駛室剛好強冷完畢)。系統原來的停止按鈕同樣有效，便于非生產狀態試驗的使用。

(2) 修改面漆烘干爐與面漆空調程序，在停止PLC程序中添加相應條件，在操作臺添加“驗燈加消音(5 s延時)等于停止按鈕”的控制，當最后一輛駕駛室進入烘干爐入口滾床，同時按下驗燈鍵和消音鍵5 s(這樣設置關閉按鈕是為了保留原來的停止按鈕功能，在異常情況下可一鍵關閉，雙按鈕加延時是為了防止員工誤操作)，9 min后一區燃燒器自動關閉，此時最后一掛駕駛室即將進入二區烘干爐，一區余溫仍在工藝要求范圍內；24 min后二區燃燒器自動關閉，此時最后一掛駕駛室即將進入三區烘干爐，二區余溫仍在工藝要求范圍內；32 min后三區燃燒器自動關閉，此時最后一掛駕駛室即將出烘干爐，三區余溫仍在工藝要求范圍內；40 min后強冷風機自動關閉。系統原來的停止按鈕同樣有效，便于非生產狀態試驗的使用。以此類推，在最后一輛駕駛室進入烘干爐入口時，按下面漆空調面涂順序關閉按鈕，可實現10 min后1#、2#、3#空調依次自動關閉。

節能效果：

(1) 電泳烘干爐共計節約燃燒器開啟時間為(40 - 16) + (40 - 32) = 32(min)，每臺燃燒器的天然氣消耗量約為 100 m3/h，天然氣單價為 4.14 元/m3，因此節約費用(含稅)為 32 ÷ 60 × 100 × 4.14 = 220.8(元)。

(2) 面漆烘干爐共計節約燃燒器開啟時間為(40 - 9) + (40 - 24) + (40 - 32) = 55(min)，因此節約費用(含稅)為 55 ÷ 60 × 100 × 4.14 = 379.5(元)。

(3) 面漆空調與循環水泵共計節約開啟時間為 40 - 10 = 30(min)，面漆空調的天然氣消耗量約為200 m3/h，因此節約天然氣費用(含稅)為30 ÷ 60 × 200 × 4.14 = 414(元)；面漆空調與循環水泵每小時共計消耗電能為964 kW，電費單價為0.75元/(kW·h)，因此節約電費為0.75 × 964 × 30 ÷ 60 = 361.5(元)。

因此，理論上每次生產可以節約能源費用(含稅)為220.8 + 379.5 + 361.5 + 414 = 1 375.8(元)。按年產250 d計算，年可節約費用為1 375.8 × 250 = 343 950(元)。

自動關閉時間可以通過實際測量來確定，如一區自動關閉時間的確定方法為：在烘干爐入口放置一臺駕駛室，放置好爐溫測試儀，正常開啟3個區的燃燒器到正常工藝溫度，通過PLC程序關閉一區燃燒器，15 min后(總烘干時間為40 min，烘干爐總長為66 m，鏈速為1.65 m/min，一區長度為24.75 m，故取15 min降溫)讓駕駛室帶爐溫測試儀進入，出烘干爐后查看爐溫曲線，發現有8 min工件溫度達不到工藝要求，需要延長一區燃燒器關閉時間。通過做梯度試驗，不斷延長一區燃燒器時間及查看對應的爐溫曲線，最終發現當延長時間達到9 min時，可確保工件溫度達到工藝溫度，故設定為9 min關閉一區燃燒器。同理可確定二區、三區的自動關閉時間。

1.3 空壓機空氣管路的改進

涂裝現場分部的壓縮空氣分為機器人專用以及其他設備所用兩部分。在建廠設計時，涂裝現場分部的機器人所用壓縮空氣由現場分部自備的8 bar(即800 kPa)空壓機供給，其余設備所用的壓縮空氣與其他用氣單位一樣，由廠區聯合站房的6 bar(即600 kPa)空壓機供給，只有在廠區停電時才啟用涂裝現場分部的備用6 bar空壓機。但因廠區的空壓機功率(250 kW)要遠遠大于涂裝現場分部的空壓機功率(75 kW)，且涂裝現場分部不生產期間只需壓縮空氣壓力達到6 bar左右，故聯合站房空壓機出現“大馬拉小車”的能源浪費。

改造方案：將8 bar壓縮空氣與6 bar壓縮空氣管路接通，白天涂裝分部不生產時，由設備動能部供氣，涂裝分部的75 kW空壓機無需開動；節假日期間，設備動能部不供氣時，涂裝分部只需開一臺75 kW的空壓機，不需要開啟設備動能部的200 kW空壓機，這樣減少了空壓機的開機時間，節省了空壓機的保養費用。

每年按 250 個工作日、100 個休息日計算，可節約電費：75 × 8 × 250 × 0.75 + 100 × (200 - 75) × 24 ×0.75 = 337 500(元)。

2 非生產時維持用能設備節能

由于涂裝工藝的特殊性，涂裝現場分部的部分設備必須24 h正常運轉，不管是否生產都不能停止運行，例如電泳熱交換泵、電泳循環泵、輸調漆系統、制冷機、空調、機器人供氣空壓機等設備，此部分設備的耗能稱之為非生產時維持用能。涂裝現場分部產量越大，生產時間越長，維持用能占比就越少，相應的單車能耗會越低；反之，單車能耗就越高。因此，降低非生產維持用能也是降低能耗的一項重要舉措。

通過將涂裝現場分部所有的維持用電設備的功率、開啟臺數、開啟時間等數據詳細列出，逐項進行分析試開，在能滿足正常使用的情況下，實行減少開啟臺數，縮短開啟時間，并且用功率小的設備替代功率大的設備等措施，如：電泳循環泵和電泳熱交換泵均為兩臺，全部為24 h常開設備，但在不生產時各開啟一臺即可；冷凍水循環泵在冬季可關閉一臺，只開啟一臺循環。經過3次壓縮，將涂裝現場分部的維持用電能由原來每日9 000多kW·h降低到目前每日7 000多kW·h，大大降低了現場分部的能耗，年節約電費 2 000 × 0.75 × 365 = 547 500(元)。

3 設備管理節能

3.1 不斷完善涂裝現場分部的設備改造及管理文件

通過細化精益生產管理規定，嚴格控制開關機時間，明確了設備開關機的具體時間，將所有生產與非生產設備均設定嚴格的開關機時間，要求張貼在控制柜上，對各工位操作者進行培訓并讓他們第一時間進行操作。對原來由公用人員進行操作的部分設備進行改造，如將空調開關改造到各工位上，由各工位操作者啟停，以便第一時間操作，減少電能浪費。

3.2 提升涂裝現場分部的生產節拍

對于涂裝現場分部生產時每分鐘消耗能源50元來說，提升節拍意味著能耗從根本上降低。自建廠以來，經過研究新方法、采用新技術，優化生產設備，通過對整條涂裝生產線各工序進行工序能力測試，查明節拍瓶頸，先后對漆前處理線、檢查精修線、面漆線等設備進行了改造優化，實現了半高頂、面罩、雙排等新增顏色、新增車型生產模式的轉變，從前期的人工噴涂轉變為目前的機器人自動噴涂，將生產節拍從10 min/車大幅提升到2 min/車。

3.3 制定涂裝現場分部的換水標準，降低單車用水量

前處理、電泳線換槽需要大量的工業用水、純水。經過對標行業標準，按照化驗結果及產量不斷測試，目前已對涂裝現場分部設定了專門的換水標準，由原來按時間段更改為以化驗參數不符合工藝要求為準，并規定保潔人員清洗拖把、抹布時必須優先使用純水站產生的一級濃水等措施，目前已將單車用水量從建廠之初的2.5 m3/車降到1.0 m3/車。

3.4 優化涂裝現場分部的生產模式，降低能耗

建廠以來輕卡產量不斷提高，通過研究涂裝現場分部的實際情況，根據產量高低轉變了生產模式，已采用提前生產(如兩天的排產任務盡量合并為一天生產，減少了設備開關機的能源浪費)或生產后提前鋪線(盡量減少設備空線時間)等方式進行生產，有效減少了單車能耗。

3.5 有效推廣涂裝現場分部改善提案工作的開展

將降低能耗作為涂裝現場分部改善提案評分的一項重要標準，對提出節能改造的員工進行獎勵并積極推廣各種增效的改造方案，進而提高員工的全體節能創新意識。

4 結語

從輕卡部建廠以來，通過對涂裝現場分部設備的不斷探索與優化，已將涂裝現場分部的單車能耗成本從693元降至250元。因節能工作任重而道遠，故日常工作中要繼續改進高耗能設備，壓縮維持用能設備，將設備管理執行到位，并不斷研究新技術、新方法、新設備，在工作中鉆研，在學習中進步，將節能工作做到精益求精。