孫加波，劉江濤，張英

淺談涂裝車間節(jié)能降耗——精細(xì)化管理生產(chǎn)方式降低水電氣能耗

孫加波，劉江濤，張英

（吉利長興新能源汽車有限公司 生產(chǎn)準(zhǔn)備部涂裝模塊，浙江 湖州 313100）

文章在汽車制造廠涂裝車間的烘房與噴漆室空調(diào)為涂裝工藝過程中能耗最大設(shè)備的基礎(chǔ)上，分析涂裝車間烘房在不同的開啟與關(guān)閉方式下的能源消耗量數(shù)據(jù)，以及噴漆室空調(diào)不同控制模式下的能源消耗量數(shù)據(jù)。重點(diǎn)介紹精細(xì)化管理生產(chǎn)方式在烘房與噴漆室空調(diào)在天然氣、電能、冷凍水等方面的能源消耗節(jié)約情況。

節(jié)能降耗；烘房；噴漆室；天然氣；電能；冷凍水

前言

汽車車身涂裝車間是汽車制造廠的耗能大戶，其耗能占車廠總能耗的55%（沖壓7%、車身焊裝12%、總裝13%，廠房辦公室13%）和占生產(chǎn)制造工藝能耗的73%（白車身制作和總裝的能耗分別占17%和10%）。其中能耗最多的是噴漆室系統(tǒng)設(shè)備，其次是烘房。[1]

本文淺談精細(xì)化管理生產(chǎn)方式在涂裝車間的具體應(yīng)用，重點(diǎn)在烘房啟停時(shí)間的精細(xì)化管理上，以及噴漆室空調(diào)溫濕度控制模式的精細(xì)化管理上。以達(dá)到降低天然氣、電能以及冷凍水等方面的能源消耗。

1 精細(xì)化管理在烘房生產(chǎn)中的能耗節(jié)約

1.1 烘房啟動(dòng)方式介紹

1.1.1 傳統(tǒng)生產(chǎn)方式烘房的啟動(dòng)

如圖1所示，傳統(tǒng)生產(chǎn)方式，烘房開啟方式為：電泳烘房隨前處理電泳生產(chǎn)線一同開啟并升溫至工藝參數(shù)設(shè)定的溫度值；面漆烘房隨噴漆室一同開啟并升溫至工藝參數(shù)設(shè)定的溫度值。生產(chǎn)線全線準(zhǔn)備完備后開始進(jìn)車生產(chǎn)。

圖1 傳統(tǒng)烘房啟動(dòng)方式

1.1.2 現(xiàn)行生產(chǎn)方式烘房的啟動(dòng)

如圖2所示，現(xiàn)行生產(chǎn)方式，烘房開啟方式為：電泳烘房在前處理電泳生產(chǎn)線進(jìn)車生產(chǎn)時(shí)開啟并升溫至工藝參數(shù)設(shè)定的溫度值；面漆烘房在噴漆室進(jìn)車生產(chǎn)時(shí)開啟并升溫至工藝參數(shù)設(shè)定的溫度值。在第一臺(tái)車未出前處理電泳線/噴漆室前，烘房完成升溫準(zhǔn)備。

圖2 現(xiàn)行烘房啟動(dòng)方式

1.1.3 精細(xì)化管理烘房的啟動(dòng)

如圖3所示，精細(xì)化管理，烘房開啟方式為：精確計(jì)算烘房升溫至工藝參數(shù)設(shè)定的溫度值的時(shí)間t，將升溫時(shí)間t固化進(jìn)入生產(chǎn)開機(jī)時(shí)間順序程序中。每班次烘房生產(chǎn)開機(jī)后，可保證在第一臺(tái)車身即將進(jìn)入烘房時(shí)烘房完成升溫至工藝參數(shù)設(shè)定的溫度值。

圖3 精細(xì)化烘房啟動(dòng)方式

1.2 烘房關(guān)閉方式介紹

1.2.1 現(xiàn)行生產(chǎn)方式烘房的關(guān)閉

如圖4所示，現(xiàn)行生產(chǎn)方式，烘房關(guān)閉方式為：最后一臺(tái)車身出烘房后，烘房開始關(guān)閉。

圖4 現(xiàn)行烘房關(guān)閉方式

1.2.2 精細(xì)化管理烘房的關(guān)閉

如圖5所示，精細(xì)化管理，烘房關(guān)閉方式為：烘爐一般都分段（圖5示意典型的5段式），精確監(jiān)控車身所處位置，最后一臺(tái)車身出烘房某一分段后，該烘房分段開始關(guān)閉。精確監(jiān)控車身所處位置的方式有：通過輸送系統(tǒng)上的行程（到位）開關(guān)監(jiān)控、通過計(jì)算每一分段車身通過時(shí)間來反算車身所處位置等。

圖5 精細(xì)化烘房關(guān)閉方式

1.3 烘房熱損耗量計(jì)算分析

計(jì)算原理與公式參考烘房設(shè)計(jì)手冊(cè)。

1.4 烘房各種啟停方式比較

1.4.1 烘房各種開啟方式的計(jì)算基準(zhǔn)

烘房計(jì)算結(jié)果采用的基準(zhǔn)數(shù)據(jù)如表1：

表1 烘房計(jì)算基準(zhǔn)

1.4.2 電泳烘房各種開啟方式的比較

前處理開始進(jìn)車至第一臺(tái)車到達(dá)電泳烘房前的時(shí)間約為89min（前處理電泳線生產(chǎn)節(jié)拍60JPH）。通過表2計(jì)算結(jié)果比較發(fā)現(xiàn)，精細(xì)化管理下電泳烘房升溫完成后的等待時(shí)間可降低至0，比現(xiàn)行生產(chǎn)方式電泳烘爐升溫完成后的等待時(shí)間節(jié)約14.73分鐘。相對(duì)應(yīng)的減少等待時(shí)間的天然氣消耗99.79m3、電能消耗109.53Kw·h。

表2 電泳烘房開啟比較

1.4.3 面漆烘房各種開啟方式的比較

表3 面漆烘房開啟比較

噴漆室開始進(jìn)車至第一臺(tái)車到達(dá)面漆烘房前的時(shí)間約為86min（噴漆室兩線生產(chǎn)節(jié)拍60JPH，單線生產(chǎn)節(jié)拍為30JPH）。通過表3計(jì)算結(jié)果比較發(fā)現(xiàn)，精細(xì)化管理下面漆烘房升溫完成后的等待時(shí)間可降低至0，比現(xiàn)行生產(chǎn)方式面漆烘爐升溫完成后的等待時(shí)間節(jié)約27.77分鐘。相對(duì)應(yīng)的減少等待時(shí)間的天然氣消耗177.67m3、電能消耗186.96Kw·h。

1.4.4 烘房各段通過時(shí)間

表4 烘房通過時(shí)間

1.4.5 電泳烘房各種關(guān)閉方式的比較

通過表5計(jì)算結(jié)果比較發(fā)現(xiàn)，精細(xì)化管理方式下電泳烘房各區(qū)段等待關(guān)閉的時(shí)間可降至0，比現(xiàn)行生產(chǎn)方式下電泳烘爐各區(qū)段等待關(guān)閉的時(shí)間節(jié)約詳見表5。相對(duì)應(yīng)的減少等待時(shí)間的天然氣消耗54.26m3、電能消耗114.26Kw·h。

表5 電泳烘房關(guān)閉比較

1.4.6 面漆烘房各種關(guān)閉方式的比較

通過表6計(jì)算結(jié)果比較發(fā)現(xiàn)，精細(xì)化管理方式下面漆烘房各區(qū)段等待關(guān)閉的時(shí)間可降至0，比現(xiàn)行生產(chǎn)方式下面漆烘爐各區(qū)段等待關(guān)閉的時(shí)間節(jié)約詳見表6。相對(duì)應(yīng)的減少等待時(shí)間的天然氣消耗99.34m3、電能消耗87.26Kw·h。

表6 面漆烘房關(guān)閉比較

1.5 密封膠烘房各種關(guān)閉方式的比較

1.5.1 密封膠烘房計(jì)算基準(zhǔn)

表7 膠烘房計(jì)算基準(zhǔn)

1.5.2 密封膠烘房各段通過時(shí)間

表8 膠烘房通過時(shí)間

1.5.3 密封膠烘房各種關(guān)閉方式的比較

通過表9計(jì)算結(jié)果比較發(fā)現(xiàn)，精細(xì)化管理方式下密封膠烘房各區(qū)段等待關(guān)閉的時(shí)間可降至0，比現(xiàn)行生產(chǎn)方式下密封膠烘爐各區(qū)段等待關(guān)閉的時(shí)間節(jié)約詳見表9。相對(duì)應(yīng)的減少等待時(shí)間的天然氣消耗24.60m3、電能消耗24.20Kw·h。

表9 膠烘房關(guān)閉比較

2 精細(xì)化管理在噴漆室生產(chǎn)中的能耗節(jié)約

2.1 噴漆室空調(diào)器溫濕度控制模式介紹

2.1.1 空調(diào)器傳統(tǒng)控制模式

如圖6所示，空調(diào)器溫濕度傳統(tǒng)控制模式：采用“控制基準(zhǔn)點(diǎn)”模式，即控制溫濕度處于基準(zhǔn)點(diǎn)上。典型基準(zhǔn)點(diǎn)為溫度23℃±2℃，濕度65%Rh±5%Rh。

圖6 空調(diào)器傳統(tǒng)控制模式

2.1.2 空調(diào)器精細(xì)化管理控制模式

如圖7所示，空調(diào)器溫濕度精細(xì)化管理控制模式：采用“控制基準(zhǔn)區(qū)域”模式，即控制溫濕度處于基準(zhǔn)區(qū)域范圍內(nèi)。典型基準(zhǔn)區(qū)域?yàn)闇囟?8℃～28℃，濕度65%Rh±5%Rh。

圖7 空調(diào)器精細(xì)化控制模式

2.1.3 空調(diào)器精細(xì)化管理控制模式說明

空調(diào)器溫濕度精細(xì)化管理控制模式在保證油漆生產(chǎn)工藝的前提下，同步考慮人員舒適性需求，綜合一年四季的外界空氣溫濕度不同與變化，確定溫度范圍為18℃～28℃。在空調(diào)器原始進(jìn)風(fēng)溫濕度變化時(shí)，空調(diào)器自動(dòng)控制系統(tǒng)通過比較進(jìn)風(fēng)溫濕度與控制基準(zhǔn)區(qū)域要求兩方面數(shù)據(jù)差異，自動(dòng)計(jì)算出最短最佳的溫濕度調(diào)節(jié)路徑，以最快最節(jié)能的路徑確保出風(fēng)溫濕度達(dá)到工藝生產(chǎn)的要求。比如：外界空氣溫度為30℃，空調(diào)器自動(dòng)控制系統(tǒng)選擇控制基準(zhǔn)區(qū)域上限28℃為控制要求點(diǎn)；外界空氣溫度為15℃，空調(diào)器自動(dòng)控制系統(tǒng)選擇控制基準(zhǔn)區(qū)域下限18℃為控制要求點(diǎn)；外界空氣溫度為26℃，空調(diào)器自動(dòng)控制系統(tǒng)判斷該溫度處于控制基準(zhǔn)區(qū)域內(nèi)，溫度可不調(diào)節(jié)，26℃即為控制要求點(diǎn)。

2.2 空調(diào)器溫濕度控制計(jì)算分析

計(jì)算原理與公式參考暖通設(shè)計(jì)手冊(cè)。

2.3 空調(diào)器不同溫濕度控制模式比較

2.3.1 外界氣象條件

表10 外氣條件

2.3.2 空調(diào)器溫濕度不同控制模式的比較

計(jì)算基準(zhǔn)：原始進(jìn)風(fēng)溫濕度參數(shù)依照外界氣象條件的限值；1臺(tái)新風(fēng)空調(diào)器，風(fēng)量160000m3/h。

（1）空調(diào)器制冷能耗的比較

表11 制冷能耗比較

通過表11計(jì)算結(jié)果比較發(fā)現(xiàn)，單臺(tái)噴漆室新風(fēng)空調(diào)器在精細(xì)化管理模式下每小時(shí)制冷需求的冷量為1161Kw，比傳統(tǒng)模式下每小時(shí)制冷需求的冷量降低了892Kw。

（2）空調(diào)器制熱能耗的比較

表12 制熱能耗比較

通過表12計(jì)算結(jié)果比較發(fā)現(xiàn)，單臺(tái)噴漆室新風(fēng)空調(diào)器在精細(xì)化管理模式下每小時(shí)加熱需求的天然氣量為206m3，比傳統(tǒng)模式下每小時(shí)加熱需求的天然氣量降低了69m3。

（3）非極端氣象條件下空調(diào)器能耗比較

表13 非極端天氣能耗比較

在夏季高溫和冬季低溫情況之外，春秋季的氣象條件適宜，相當(dāng)一部分時(shí)間的氣溫處于18℃～28℃之間，濕度在65%RH±10%Rh范圍內(nèi)。如表13所示（外界氣象條件28℃，70%Rh），此時(shí)精細(xì)化管理模式下的空調(diào)器溫濕度調(diào)節(jié)能耗（冷水或者天然氣）將降為0，節(jié)能降耗將非常顯著。

3 精細(xì)化管理在其他生產(chǎn)工藝段中的能耗節(jié)約

3.1 噴漆室熱閃干爐開啟與關(guān)閉模式介紹

3.1.1 現(xiàn)行生產(chǎn)方式熱閃干爐的開啟模式

如圖8所示，現(xiàn)行生產(chǎn)方式，熱閃干爐開啟方式為：熱閃干爐與噴漆室一同啟動(dòng)，噴漆室準(zhǔn)備完成并且熱閃干爐升溫完成后開始進(jìn)車生產(chǎn)。

圖8 現(xiàn)行熱閃干開啟方式

3.1.2 精細(xì)化管理熱閃干爐的開啟模式

如圖9所示，精細(xì)化管理，熱閃干爐開啟方式為：精確計(jì)算熱閃干爐升溫至工藝參數(shù)設(shè)定的溫度值的時(shí)間t，將升溫時(shí)間t固化進(jìn)入生產(chǎn)開機(jī)時(shí)間順序程序中。每班次噴漆室生產(chǎn)開機(jī)后，可保證在第一臺(tái)車身即將進(jìn)入熱閃干爐時(shí)熱閃干爐已完成升溫至工藝參數(shù)設(shè)定的溫度值。

圖9 精細(xì)化熱閃干開啟方式

3.1.3 現(xiàn)行生產(chǎn)方式熱閃干爐的關(guān)閉模式

如圖10所示，現(xiàn)行生產(chǎn)方式，熱閃干爐關(guān)閉方式為：最后一臺(tái)車身出清漆噴漆室后，熱閃干爐與噴漆室一同關(guān)閉。

圖10 現(xiàn)行熱閃干關(guān)閉方式

3.1.4 精細(xì)化管理熱閃干爐的關(guān)閉模式

如圖11所示，精細(xì)化管理，熱閃干爐關(guān)閉方式為：最后一臺(tái)車身出熱閃干爐后，即刻關(guān)閉熱閃干爐。

圖11 精細(xì)化熱閃干關(guān)閉方式

3.1.5 熱閃干爐各種啟停方式計(jì)算

計(jì)算原理與公式參考烘房設(shè)計(jì)手冊(cè)。

計(jì)算條件如下表14所示。

表14 熱閃干計(jì)算基準(zhǔn)

3.1.6 熱閃干爐各種開啟方式比較

噴漆室開始進(jìn)車至第一臺(tái)車到達(dá)熱閃干爐前的時(shí)間約為34min（噴漆室兩線生產(chǎn)節(jié)拍60JPH，單線生產(chǎn)節(jié)拍為30JPH）。通過表15計(jì)算結(jié)果比較發(fā)現(xiàn)，精細(xì)化管理下熱閃干爐升溫完成后的等待時(shí)間可降低至0，比現(xiàn)行生產(chǎn)方式熱閃干爐升溫完成后的等待時(shí)間節(jié)約34.00分鐘。相對(duì)應(yīng)的減少等待時(shí)間的天然氣消耗34.94m3、電能消耗125.8Kw·h。

表15 熱閃干開啟比較

3.1.7 熱閃干爐各種關(guān)閉方式比較

最后一臺(tái)車從熱閃干爐出來至完全離開噴漆室的時(shí)間約為30.80min（噴漆室兩線生產(chǎn)節(jié)拍60JPH，單線生產(chǎn)節(jié)拍為30JPH）。通過表16計(jì)算結(jié)果比較發(fā)現(xiàn)，精細(xì)化管理方式下熱閃干爐等待關(guān)閉的時(shí)間可降至0。相對(duì)應(yīng)的減少等待時(shí)間的天然氣消耗31.65m3、電能消耗113.96Kw·h。

表16 熱閃干關(guān)閉比較

4 精細(xì)化管理在節(jié)能降耗方面的總結(jié)

4.1 精細(xì)化管理節(jié)能降耗小結(jié)

通過表17所示，采用精細(xì)化管理方式組織生產(chǎn)，優(yōu)化各工藝段開機(jī)和關(guān)機(jī)時(shí)間以及優(yōu)化空調(diào)器控制模式，可顯著減少設(shè)備等待空運(yùn)行時(shí)間的能耗。每個(gè)生產(chǎn)班次的開機(jī)與關(guān)機(jī)，最多可節(jié)約能源合計(jì)：冷水1082Kw，電能1069.51Kw·h，天然氣632.25m3。以上優(yōu)化方案的節(jié)約成果雖為理論計(jì)算，還需要實(shí)際生產(chǎn)調(diào)試驗(yàn)證，且隨著一年四季氣候的變化具體節(jié)能降耗數(shù)值會(huì)有一些波動(dòng)，但此思路基本正確，實(shí)際應(yīng)用基本可行，節(jié)能降耗確有貢獻(xiàn)。

表17 精細(xì)化能耗小結(jié)

4.2 精細(xì)化管理在節(jié)能降耗方面的引入與推廣

精細(xì)化管理就是不斷發(fā)掘設(shè)備潛力以及生產(chǎn)方式不斷改進(jìn)的管理方法。涂裝車間在節(jié)能降耗的新技術(shù)采用上方興未艾，比如傳統(tǒng)前處理磷化工藝改進(jìn)為薄膜工藝、噴房工藝送風(fēng)由全新風(fēng)改進(jìn)為新風(fēng)+循環(huán)風(fēng)工藝、溶劑型油漆工藝改進(jìn)為水性油漆工藝等等，這些新技術(shù)從大面上極大地促進(jìn)了涂裝車間的能耗降低。但我們也應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，除了大面上的技術(shù)改進(jìn)，在生產(chǎn)組織及設(shè)備改善的小面上同樣有節(jié)能降耗的作為，我們不僅需要抓大面，也需要抓小面，從生產(chǎn)過程的點(diǎn)點(diǎn)滴滴中發(fā)掘節(jié)能降耗的潛力。

涂裝廠生產(chǎn)運(yùn)行過程中節(jié)能降耗的途徑措施較多，本文從精細(xì)化管理優(yōu)化生產(chǎn)的角度出發(fā)，期望以點(diǎn)帶面，推動(dòng)整個(gè)涂裝廠在各方面的節(jié)能降耗路徑上結(jié)出更豐碩的果實(shí)。

5 結(jié)束語

節(jié)能降耗是企業(yè)的生存之本，需要樹立一種“點(diǎn)點(diǎn)滴滴降成本，分分秒秒增效益”的節(jié)能意識(shí)，以最好的管理來實(shí)現(xiàn)節(jié)能效益的最大化。本文從“精細(xì)化管理各工藝生產(chǎn)線/工藝段的啟停時(shí)間以及噴房空調(diào)器控制模式的優(yōu)化”入手，淺談精細(xì)化管理在涂裝車間生產(chǎn)運(yùn)行管理上的節(jié)能降耗的途徑措施，由此引發(fā)更多的節(jié)能降耗思考，希望以點(diǎn)帶面推動(dòng)涂裝車間在整體上、多方向上及新技術(shù)應(yīng)用上帶來整個(gè)車身涂裝行業(yè)的節(jié)能降耗的進(jìn)步。

[1] 王錫春,李文剛.低溫烘干型OEM汽車涂料的前景—談汽車涂裝烘干（固化）節(jié)能減排技術(shù)[J].2013年10月.2013年中國汽車工程學(xué)會(huì)涂裝技術(shù)分會(huì)學(xué)術(shù)年會(huì).

[2] 王錫春.涂裝車間設(shè)計(jì)手冊(cè)（第二版）[M].2013年3月.化學(xué)工業(yè)出版社.

Discussion on energy conservation and consumption reduction in Paint-Shop
——Refined management of production mode to reduce chilled water, gas and electricity consumption

Sun Jiabo, Liu Jiangtao, Zhang Ying

（Geely Changxing New Energy Automobile Co., Ltd., Coating module of production preparation department,Zhejiang Huzhou 313100）

In this paper, based on the maximum energy consumption equipment of oven and booth in the painting process, analyzes the energy consumption data of the oven under the different opening and closing modes, analyzes the energy consumption data of the booth air conditioner under different control modes. Focus on the energy consumption about chilled water, gas and electricity of oven and booth air conditioner under the refined management of production mode.

Energy conservation and consumption reduction; Oven; Booth; Gas; Electric; Chilled water

U445

B

1671-7988(2019)24-179-05

U445

B

1671-7988(2019)24-179-05

10.16638/j.cnki.1671-7988.2019.24.059

孫加波（1986.06-），設(shè)備主管工程師，就職于吉利長興新能源汽車有限公司涂裝車間。