自動(dòng)化流水線節(jié)能降耗的十條有效實(shí)施方法

一、從“多跑一臺(tái)設(shè)備就安心”到“少跑一臺(tái)設(shè)備才算本事”

我在工廠里摸爬滾打多年，最深的感受是，自動(dòng)化流水線要想節(jié)能降耗，不能只盯著電費(fèi)賬單，而是要把能耗當(dāng)成和產(chǎn)量、質(zhì)量同級(jí)的硬指標(biāo)來管。很多企業(yè)的誤區(qū)在于，寧可全部設(shè)備全速運(yùn)轉(zhuǎn)，也不敢做負(fù)荷優(yōu)化，結(jié)果是峰值功率嚇人，電費(fèi)結(jié)構(gòu)不合理，設(shè)備還老是過載發(fā)熱、壽命縮短。其實(shí)自動(dòng)化的本質(zhì)，是用更少的資源做更穩(wěn)定的產(chǎn)出，節(jié)能只是順帶被看見的結(jié)果。如果生產(chǎn)節(jié)奏不均衡、計(jì)劃排程亂、設(shè)備啟停粗暴，再先進(jìn)的自動(dòng)化也會(huì)變成“大馬拉小車”。我這幾年做改造的原則是，先搞清楚過程能量流向，再看控制策略是否粗放，最后才上技術(shù)和設(shè)備，這樣做出來的方案既省錢，又不容易被一線員工“用著用著就廢掉”。接下來我結(jié)合實(shí)際項(xiàng)目，把自己認(rèn)為最靠譜的抓手和十條可落地方法說清楚。

二、我總結(jié)的三個(gè)核心抓手

這么多年做下來，我發(fā)現(xiàn)自動(dòng)化流水線節(jié)能降耗真正有效的方案，幾乎都繞不開三個(gè)核心抓手。，把能耗數(shù)字化，細(xì)到每條線、每類設(shè)備、甚至關(guān)鍵工序的單位產(chǎn)品能耗，不是看總表，而是看結(jié)構(gòu)；第二，把能耗和工藝參數(shù)打通，用同一套數(shù)據(jù)去指導(dǎo)產(chǎn)能、節(jié)拍、設(shè)備啟停，而不是兩套人兩套系統(tǒng)各管一攤；第三，把節(jié)能變成長期運(yùn)行機(jī)制，而不是一次性技改，包含點(diǎn)檢、維護(hù)、操作規(guī)范和績效考核。很多企業(yè)只做到點(diǎn)，裝了幾塊電表、一套監(jiān)控畫面，就覺得完成任務(wù)了，結(jié)果一年后沒人看數(shù)據(jù)。真正落地，必須讓現(xiàn)場班長、維修、電氣、工藝都能從數(shù)據(jù)里看到和自己直接相關(guān)的好處，比如多開一小時(shí)高峰時(shí)段設(shè)備要多花多少錢、把某個(gè)產(chǎn)線切到夜班能省多少電費(fèi)、提前檢修可以減少多少故障停機(jī)時(shí)間。只有抓住這三點(diǎn)，后面具體的十條方法才有用武之地。

抓手一：能耗計(jì)量分區(qū)分路，至少做到生產(chǎn)線級(jí)、動(dòng)力系統(tǒng)級(jí)和公用設(shè)施級(jí)分開計(jì)量。

自動(dòng)化流水線節(jié)能降耗的十條有效實(shí)施方法

抓手二：生產(chǎn)計(jì)劃和能耗數(shù)據(jù)聯(lián)動(dòng)，按負(fù)荷曲線而不是按經(jīng)驗(yàn)拍腦袋排班。
抓手三：把節(jié)能指標(biāo)寫進(jìn)崗位標(biāo)準(zhǔn)，操作、維護(hù)都有對(duì)應(yīng)的能耗紅線和改進(jìn)空間。

三、十條可落地的節(jié)能降耗方法

方法一：分級(jí)啟停和軟啟動(dòng)，削掉峰值功率
很多工廠一開機(jī)就是全廠一起啟動(dòng)，瞬時(shí)電流巨大，不但電費(fèi)里更大需量偏高，還容易對(duì)電網(wǎng)和設(shè)備造成沖擊。我的做法是，把整個(gè)流水線按工藝前后順序分成若干啟停組，設(shè)定啟動(dòng)間隔，讓前段穩(wěn)定后再啟動(dòng)后段；關(guān)鍵大功率設(shè)備增加軟啟動(dòng)或變頻控制，設(shè)定緩升時(shí)間。這樣即使總開機(jī)時(shí)間多了幾分鐘，但更大需量明顯下降，配電容量利用率也更合理，有的項(xiàng)目僅這一項(xiàng)就能把基本電費(fèi)降一個(gè)檔。

自動(dòng)化流水線節(jié)能降耗的十條有效實(shí)施方法

方法二：給連續(xù)設(shè)備上變頻，根據(jù)實(shí)際負(fù)荷調(diào)速
很多風(fēng)機(jī)、泵、輸送線天生就適合做變頻節(jié)能，只是現(xiàn)場擔(dān)心影響產(chǎn)能不敢動(dòng)。我通常先用短期監(jiān)測看實(shí)際負(fù)荷，比如風(fēng)壓、流量、速度，再找出有富余的區(qū)間。有些風(fēng)機(jī)長期在節(jié)流狀態(tài)下運(yùn)行，其實(shí)可以降速運(yùn)行，用變頻器控制到剛好滿足工藝需求的點(diǎn)。實(shí)踐中我堅(jiān)持一個(gè)原則，不一上來就追求節(jié)電百分比，而是先做出三檔運(yùn)行模式，正常、節(jié)能、快速切換，讓現(xiàn)場有安全感，跑一段時(shí)間看數(shù)據(jù)再固化節(jié)能模式。
方法三：把待機(jī)和空轉(zhuǎn)時(shí)間“摳干凈”
很多流水線的隱形浪費(fèi)在于設(shè)備不生產(chǎn)也在運(yùn)轉(zhuǎn)。典型情況是某道瓶頸工序短暫停機(jī)，前后設(shè)備卻繼續(xù)空轉(zhuǎn)。我的做法是結(jié)合節(jié)拍，設(shè)置工藝聯(lián)鎖和智能待機(jī)邏輯，比如上道工序停止一定時(shí)間后，下游輸送自動(dòng)減速甚至停機(jī)，大型電機(jī)進(jìn)入節(jié)能模式或者停機(jī)保護(hù)。同時(shí)在控制界面上直觀顯示當(dāng)班空轉(zhuǎn)時(shí)間和比例，讓班長看得見每天究竟浪費(fèi)了多少小時(shí)，這比天天喊節(jié)能有效得多。
方法四：利用峰谷電價(jià)錯(cuò)峰排產(chǎn)
如果所在區(qū)域有明顯的峰谷電價(jià)，自動(dòng)化流水線就可以發(fā)揮優(yōu)勢(shì)，把可調(diào)度的工序盡量安排在平段和谷段。我做過一個(gè)項(xiàng)目，把能耗大的熱處理和集中清洗工序整體后移到夜班，并配合物流調(diào)整，前后花了不到兩周磨合，結(jié)果月度電費(fèi)下降明顯，設(shè)備利用率反而更高。這里關(guān)鍵是用數(shù)據(jù)算清楚，每小時(shí)多花的電費(fèi)對(duì)應(yīng)多少毛利，讓老板、生產(chǎn)和財(cái)務(wù)都看到賬，不是只講概念。
方法五：壓縮空氣系統(tǒng)專項(xiàng)整治
自動(dòng)化流水線大量用到氣缸、氣動(dòng)夾具，壓縮空氣往往是全廠最貴的“能源”。我一般先做兩件事，一是給壓縮機(jī)房和幾條典型管路做流量和壓力監(jiān)測，找出泄漏和壓力過高的點(diǎn)；二是逐步把非關(guān)鍵氣源改成電動(dòng)或機(jī)械機(jī)構(gòu)，減少高壓氣的使用。同時(shí)對(duì)流水線末端統(tǒng)一加裝關(guān)斷閥和定時(shí)排水裝置，減少無效放空。壓縮空氣系統(tǒng)只要管好泄漏、壓力和啟停策略，節(jié)能空間往往超過很多電機(jī)項(xiàng)目。
方法六：按照單位產(chǎn)品能耗優(yōu)化工藝參數(shù)
純看總電量沒意義，我更習(xí)慣盯單位產(chǎn)品能耗。做法是選擇一條典型流水線，在不同速度、不同溫度、不同批量下試運(yùn)行，記錄產(chǎn)量和能耗，算出單位產(chǎn)品能耗隨參數(shù)變化的曲線，找出更佳平衡點(diǎn)。有時(shí)候全速跑并不一定最省電，因?yàn)椴涣悸噬仙⒎倒ぴ黾樱C合能耗反而變高。通過這種方式確定的工藝參數(shù)，更容易讓工藝和電氣團(tuán)隊(duì)達(dá)成一致，也方便后續(xù)持續(xù)優(yōu)化。
方法七：建立能耗監(jiān)測和預(yù)警系統(tǒng)
很多人以為上能耗系統(tǒng)就是大投入，其實(shí)可以分步來。先從關(guān)鍵變配電和幾條主線做分項(xiàng)計(jì)量，把數(shù)據(jù)集中到上位監(jiān)控界面，設(shè)定越限報(bào)警，比如某條線單位產(chǎn)品能耗比歷史均值高出一定比例就提示檢查。后續(xù)再逐步下沉到設(shè)備級(jí)。有了這套基礎(chǔ)，再結(jié)合日常點(diǎn)檢記錄和故障數(shù)據(jù)，就能發(fā)現(xiàn)異常設(shè)備，比如軸承卡滯、電機(jī)效率下降等，在影響能源之前就提前處理。

自動(dòng)化流水線節(jié)能降耗的十條有效實(shí)施方法

方法八：把日常點(diǎn)檢和節(jié)能掛鉤
設(shè)備維護(hù)人員的點(diǎn)檢表里，往往只有溫度、噪聲、振動(dòng)等指標(biāo)，很少有人把節(jié)能相關(guān)的內(nèi)容寫進(jìn)去。我的建議是增加幾項(xiàng)簡單可見的項(xiàng)目，比如電機(jī)和減速機(jī)是否過熱、皮帶是否打滑、氣路是否有明顯漏點(diǎn)、冷卻水是否流量不足等，配合能耗數(shù)據(jù)，形成一套“運(yùn)行狀態(tài)加能耗”的綜合判斷。很多能耗異常其實(shí)是故障的前兆，把這塊做好，既保證了可靠性，又順手完成了節(jié)能。
方法九：局部余熱利用和能量回收
在有加熱、烘干、燒結(jié)等工藝的流水線，我會(huì)優(yōu)先看有沒有可利用的余熱，比如用廢氣預(yù)熱進(jìn)風(fēng)、用熱水預(yù)熱原料或工藝用水。還有一些升降、頻繁制動(dòng)的機(jī)構(gòu)，可以采用能量回饋裝置，讓制動(dòng)過程把能量送回電網(wǎng)而不是全部變成熱。要提醒的一點(diǎn)是，這類改造要算清楚投資回收期，別為了追求“看起來高大上”而做回收時(shí)間超過五年的項(xiàng)目，先挑容易回本的點(diǎn)下手。
方法十：培訓(xùn)班組長，讓節(jié)能變成操作習(xí)慣
最后一條看起來不技術(shù)，但往往最關(guān)鍵。很多節(jié)能邏輯寫進(jìn)程序里，如果班組長不知道原理，就會(huì)在遇到一點(diǎn)小問題時(shí)直接要求“全部強(qiáng)制開啟”“全部改為手動(dòng)”，三個(gè)月就能把所有節(jié)能功能廢掉。我在項(xiàng)目現(xiàn)場一般會(huì)單獨(dú)給班組長做一次簡短培訓(xùn)，用他們聽得懂的方式說明哪些動(dòng)作是在為他們省力、減少故障，而不是給他們添麻煩，再把幾個(gè)關(guān)鍵操作做成簡單圖示貼在操作臺(tái)旁邊。久而久之，節(jié)能自然就成了現(xiàn)場自己的事，而不是技術(shù)人員的“愛好”。

四、工具選擇與實(shí)施路徑建議

如果從零起步，我通常建議分兩步走。步是低成本打基礎(chǔ)，先做分項(xiàng)計(jì)量和數(shù)據(jù)收集，可以選用帶通訊功能的電表、流量計(jì)和壓力傳感器，集中到現(xiàn)有監(jiān)控系統(tǒng)即可，不必一開始就上龐大的專用平臺(tái)；用簡單的報(bào)表工具把每條線的班次能耗、單位產(chǎn)品能耗和停機(jī)時(shí)間做出趨勢(shì)圖，三個(gè)月之內(nèi)就能發(fā)現(xiàn)不少肉眼看不到的問題。第二步是在有了數(shù)據(jù)和經(jīng)驗(yàn)后，再考慮引入專門的能耗管理系統(tǒng)，把設(shè)備檔案、點(diǎn)檢、故障、能耗統(tǒng)一管理，增加移動(dòng)端巡檢和拍照記錄功能，讓現(xiàn)場人員用起來順手。總體思路很簡單，用數(shù)據(jù)把浪費(fèi)找出來，用控制策略把浪費(fèi)關(guān)掉，再用制度防止浪費(fèi)回來。只要按照前面三個(gè)抓手和十條方法循序推進(jìn)，一般工廠一年內(nèi)都能看到明顯的節(jié)能效果，而且大部分投資的回收期不會(huì)超過兩年。