余德洋

（上海華新麗華電力電纜有限公司，上海 201802）

0 引言

上海華新麗華電力電纜有限公司，從“拉絲”→“絞線”→“成纜”→“擠塑”整個電纜生產制程，都離不開空壓系統(tǒng)的支持，壓縮空氣主要用于氣動執(zhí)行元件的運動和線纜表面的吹干等。公司用電量中，空壓系統(tǒng)的月平均用電量占總用電量的比例高達23%。在保障生產正常供氣的前提下，通過優(yōu)化改造，實現(xiàn)節(jié)能降耗，是一個既有挑戰(zhàn)又有意義的方案。

1 現(xiàn)況分析

公司電纜生產設備共計60 臺，為滿足現(xiàn)場生產需要，空壓系統(tǒng)專門配置3 臺空壓機24 h 同時供氣（圖1）。3 臺空壓機分別是1#GA90 變頻空壓機（功率90 kW，額定工作壓力0.8 MPa，最大排氣量17.34 m3/min）、GA75 工頻空壓機（功率75 kW，額定工作壓力0.75 MPa，最大排氣量13.8 m3/min）和2#GA90 變頻空壓機（功率90 kW，額定工作壓力0.8 MPa，最大排氣量15.65 m3/min）。

圖1 電纜廠空壓機現(xiàn)場配置

由于電纜生產制程的特殊性，“拉絲”、“絞線”和“成纜”前端3 個制程的壓縮空氣均用于設備氣動執(zhí)行元件的運動（絞體氣缸裝夾線盤和牽引氣缸夾緊線纜）；末端“擠塑”制程的壓縮空氣用于牽引氣缸夾緊線纜和線纜表面的吹干（加熱擠壓出的線纜經(jīng)過水槽冷卻后方能成形，成形后表面水汽吹干后才能通過電氣試驗，因此在每個水槽末端安裝吹干裝置，保證線纜通過電氣試驗）。氣缸裝夾和夾緊作業(yè)均是氣體保壓狀態(tài)，而線纜表面吹干純粹是排放氣狀態(tài)。

在廠區(qū)配置空壓系統(tǒng)時，電纜生產四段制程采用3 臺空壓機串聯(lián)管路集中供氣。由于末端制程（擠塑制程）需對線纜表面吹干，一直處于排放氣狀態(tài)，為確保前端及本制程氣缸0.6 MPa的工作狀態(tài)，3 臺空壓機經(jīng)常處于滿載狀態(tài)，頻繁的加載卸載勢必增加電能損耗。

統(tǒng)計2018 年上半年空壓系統(tǒng)能耗，空壓機月平均用電量的比例高達24%，月平均電費9.375 萬kW·h/月×0.93 元/kW·h×1000≈8.7 萬元。估算空壓機年用電費用高達8.7 萬元/月×12月＝104.4 萬元。

2 空壓系統(tǒng)優(yōu)化

通過現(xiàn)場資料收集及分析，決定利用學習的專業(yè)知識和綠色制造的理念對空壓系統(tǒng)進行優(yōu)化改造，從“人”、“機”、“料”、“法”、“環(huán)”五方面擬定改造方案。

（1）“人”——提高員工節(jié)能意識。方案可行，效果有限，不能根本解決。

（2）“機”——軟啟動或變頻空壓機方案。兩臺GA90 空壓機已是變頻空壓機，設備幾乎滿負荷全天運轉而節(jié)能效果有限，沒余地。

（3）“料”——工業(yè)風機替代。未在市場上找到能提供恒定且持久壓力風機。

（4）“法”——管路分離。將氣源改為兩路，一路為吹干氣源，一路為高恒定壓力氣壓源。這樣，吹干線纜表面對壓縮空氣的壓力和壓力精度要求低的優(yōu)點就可以得到利用，不必一直工作，能耗自然就少了，可行。

（5）“環(huán)”——根據(jù)線徑大小配置對應的吹干裝置，根據(jù)實際需要進行供氣，降低浪費，可行。

2.1 管路分離改造

根據(jù)生產訂單，與制造部門協(xié)調生產排程，對現(xiàn)場進行了改造方案的模擬測試。

（1）氣缸恒定壓力氣源。根據(jù)現(xiàn)場測試，在不對線纜吹干的前提下，1 臺GA90 變頻空壓機可保證正常生產（0.6 MPa±0.02 MPa），同時兼顧添置新設備用氣需求。

（2）線纜表面吹干氣源。在氣壓穩(wěn)定情況下，調壓至0.16 MPa時仍能滿足正常生產需求。考慮到用氣高峰時壓力20%波動，壓力參數(shù)設置為0.2 MPa。通過評估采用1 臺GA75 空壓機斷續(xù)滿載工作和1 臺GA90 變頻空壓機工作的配置。

通過3 天模擬改造測試，空壓系統(tǒng)月均用電量為9.375萬kW·h，則日均為9.375×1000÷26（天）≈3606 kW·h。模擬改造后，平均日節(jié)約電量3606-2910=696 kW·h，能耗降低約19%。由此可以看出空壓系統(tǒng)的節(jié)電空間還有很大的潛力。該項優(yōu)化改造管道分離方案如圖2 所示，除了分離管道之外，還增加了切換閥門，提升連續(xù)生產的能力，降低停產風險。

圖2 管路分離方案示意圖

受建廠之初管道配置影響，1#GA90 空壓機可利用原有供氣管道專供設備氣缸保壓件用氣；2#GA90 空壓機和GA75 空壓機專供線纜吹干用氣，重新進行布管和對應的改造。主供氣管路采用DN40 無縫鋼管，分供氣管路采用DN15 無縫鋼管從主管路上方連接，減少壓縮空氣中冷凝水進入支路；沿途增加自動泄水裝置從主管路下方連接，有利于壓縮空氣中冷凝水收集及排放，提升壓縮空氣品質。

2.2 吹干裝置改善

現(xiàn)場一直采用統(tǒng)一結構的吹干裝置，未考慮線徑大小，同時直接采用手動球閥控制，存在壓縮空氣浪費現(xiàn)象。通過對廠內擠塑設備吹干裝置的現(xiàn)場檢測及分析，并結合生產工藝及試驗要求，將吹干裝置改善為兩類，降低能源的浪費。

（1）Φ90 擠塑機（含）以上機臺（Φ150/Φ120），因為生產線徑大（擠包后外徑為30～70 mm），采用可調式圓環(huán)型（兩個半圓環(huán)組成）吹干裝置，選用不銹鋼材料。優(yōu)點是可根據(jù)線徑調整大小，同時可避免被電纜引線接頭撞壞，耐用防腐蝕；圓環(huán)上吹氣孔按環(huán)裝分布，氣流呈錐形匯集，可快速吹干線面水跡。

（2）Φ90 擠塑機以下機臺（Φ75/Φ70/Φ65/Φ45），因生產線徑?。〝D包后外徑為2.5～23 mm），采用翻蓋式箱型吹干裝置，選用尼龍材料。優(yōu)點是Φ90 擠塑機以下可通用，操作方便且經(jīng)濟實惠，箱內采用密集型氣孔錯位分布吹干，同時機臺上可減少一個吹干裝置，也可實現(xiàn)線面快速吹干。

除了吹干裝置的改善之外，另在吹氣裝置前端加裝調壓過濾器（調至工作狀態(tài)0.2 MPa，過濾雜質，提升供氣品質）和聯(lián)動裝置（機動氣通，機停氣斷），深挖節(jié)能空間。經(jīng)過上述優(yōu)化改造，線面吹干符合生產工藝及電氣試驗要求。線纜吹干裝置改善前后如圖3 所示。

圖3 線纜吹干裝置改善前后

3 效果確認

公司空壓系統(tǒng)經(jīng)過對供氣空壓機的重新分配和管道分離（根據(jù)不同用氣類型），以及線纜吹干裝置（根據(jù)不同線徑）等一系列的優(yōu)化改造，于2018 年12 月底開始啟用至今（2019年1 月—5 月），空壓系統(tǒng)供氣滿足現(xiàn)場生產需求。空壓系統(tǒng)用電比例從改造前的24%，降低到改造后的18%，由此可見空壓系統(tǒng)依然是電纜廠的用電大戶，這也與行業(yè)的生產工藝特殊性有關（壓縮空氣被用與線纜表面的吹干直排）?？諌合到y(tǒng)改造后月均用電為5.614 萬kW·h。改造前月均用電為9.375 萬kW·h，由此可得：每月可節(jié)約用電9.375-5.614=3.761 萬kW·h；每月可節(jié)約電費37.61×1000×0.93≈3.5 萬元；每年可節(jié)約電費3.5×12=42 萬元。改造前后能耗降低了40%，遠超出預期目標。

本次空壓系統(tǒng)改造費用共計31 萬元，計劃一年內即可收回投資成本。

4 結束語

本文通過對電纜廠空壓系統(tǒng)進行了一系列的節(jié)能優(yōu)化改造，公司獲得有形效益的同時，還獲得了豐厚的無形效益——全員“節(jié)能降耗”的意識都得到了顯著提升，并專門成立了節(jié)能小組。針對本次的節(jié)能改造，獲得的啟發(fā)和收獲如下。

（1）建廠設施配置時，要合理布設管線，以降低后期對生產的影響和能源的浪費。

（2）生產設備盡可能選用節(jié)能機型，比如選用變頻空壓機、變頻熱風機和變頻電機等。

（3）在用的設備，不要忽視“跑”、“冒”、“滴”、“漏”等問題，正是這些小問題的累積，造成了后期能源浪費的不斷攀升。

（4）對于高能耗的老舊設備，要適時汰舊換新或節(jié)能改造，進而達到降低故障率及節(jié)能增效的目標。

（5）“節(jié)能降耗”是我國的一項基本國策，也是企業(yè)的生存之本。深挖節(jié)能潛力，從身邊做起，還要“學以致用”勇于去創(chuàng)新，去實踐。