国产日韩欧美一区二区三区三州_亚洲少妇熟女av_久久久久亚洲av国产精品_波多野结衣网站一区二区_亚洲欧美色片在线91_国产亚洲精品精品国产优播av_日本一区二区三区波多野结衣 _久久国产av不卡

?

涂裝車間工藝供風(fēng)系統(tǒng)精益智能控制研究

2023-11-20 22:44:03鄭秋鵬李竹青劉鵬濤
汽車與駕駛維修(維修版) 2023年10期
關(guān)鍵詞:智能控制精益

鄭秋鵬 李竹青 劉鵬濤

摘要:本文主要介紹汽車行業(yè)整車工廠涂裝車間工藝供風(fēng)系統(tǒng)智能控制技術(shù)的研究與應(yīng)用,通過引入先進(jìn)的控制理念,實現(xiàn)工藝供風(fēng)系統(tǒng)智能化、柔性化和精益化運行。文章對系統(tǒng)運行狀態(tài)的深入研究,提出研究目標(biāo)。在方案論證和實施驗證過程中,采取理論結(jié)合實際同時實際修正理論的方法,確保研究方案最優(yōu)。自主開發(fā)溫濕度智能控制功能、智能休息模式和供風(fēng)加熱模式精益運行,形成一套完整的精益智能控制系統(tǒng),提高設(shè)備運行效率,節(jié)約設(shè)備運行成本。

關(guān)鍵詞:涂裝車間;智能控制;精益;休息模式;加熱模式

中圖分類號:U468.2+2 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A

0 引言

我司涂裝車間由德國杜爾公司于2012 年建成,與眾多汽車合資企業(yè)的涂裝車間設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)相同,穩(wěn)定運行多年,相關(guān)設(shè)備和工藝至今仍屬行業(yè)領(lǐng)先水平。涂裝車間對清潔度要求極為嚴(yán)格,車間內(nèi)的清潔度直接影響車身表面涂裝質(zhì)量。因此對于涂裝車間來說,工藝供風(fēng)系統(tǒng)是最重要的工藝系統(tǒng)之一。

為了保證車間內(nèi)溫度、濕度和清潔度,系統(tǒng)運行過程中需消耗大量能源,包括電、工藝熱水、工藝?yán)渌?、RO 水(反滲透水,即純凈水)以及天然氣等。根據(jù)現(xiàn)場實際運行數(shù)據(jù)統(tǒng)計,工藝供風(fēng)系統(tǒng)耗能成本占整個涂裝車間的40%,是車間能源成本的大頭。如何引入先進(jìn)控制技術(shù)和控制理念,使系統(tǒng)智能化、精益化運行,降低工藝供風(fēng)系統(tǒng)能耗,一直是筆者的研究方向。

1 工藝供風(fēng)系統(tǒng)研究

涂裝車間工藝供風(fēng)系統(tǒng)共有三大系統(tǒng):噴房供風(fēng)系統(tǒng),專為噴漆室供風(fēng);工作區(qū)供風(fēng)系統(tǒng),為打磨線、密封線等有生產(chǎn)人員操作的工作室體供風(fēng);車間供風(fēng)系統(tǒng),為車間噴漆室和工作室體外的其他區(qū)域供風(fēng)。各系統(tǒng)的工藝要求不同,組成系統(tǒng)的功能單元也各不相同,所消耗的能源也各不相同[1]。各系統(tǒng)所包含功能單元如表1 所示。

從能源消耗的角度進(jìn)行分析:制熱單元,消耗天然氣;制冷單元消耗電能;除濕單元消耗蒸汽;增濕單元消耗純水和電能。該工藝供風(fēng)系統(tǒng)建于11 年前,系統(tǒng)的控制理念和方法比較傳統(tǒng)。能否對系統(tǒng)引入先進(jìn)的控制理念,實現(xiàn)系統(tǒng)智能化、柔性化、精益化運行,是本文研究的重點。

2 精益智能控制

2.1 溫濕度智能控制

2.1.1 問題分析

當(dāng)前工藝供風(fēng)系統(tǒng)的溫度、濕度設(shè)定值均為固定值。當(dāng)外界環(huán)境變化,系統(tǒng)的溫濕度設(shè)定值不變,導(dǎo)致系統(tǒng)消耗過多的能源,設(shè)備運行不經(jīng)濟(jì)。圖1 所示為生產(chǎn)日24 h 外界溫度與設(shè)定溫度曲線圖,圖中陰影部分即代表所需消耗能源,陰影部分越大表示消耗的能源越多。夜間外界溫度低,系統(tǒng)需要使用天然氣對新風(fēng)進(jìn)行加熱升溫;白天外界溫度高,系統(tǒng)需要使用冷水對新風(fēng)進(jìn)行制冷降溫。外界溫度和設(shè)定溫度差距越大,調(diào)節(jié)過程中所消耗的能源越多。

2.1.2 解決方案

基于問題分析,節(jié)約能耗的核心思路是設(shè)法減小24 h 外界溫度與設(shè)定溫度曲線圖中的陰影面積。而改進(jìn)控制的邏輯,就是聚焦工藝許可范圍控制,不再進(jìn)行單一設(shè)定點控制。如圖2 所示,參數(shù)設(shè)置由恒定值改進(jìn)為控制區(qū)間值。這樣當(dāng)外界溫濕度變化時,系統(tǒng)能夠根據(jù)外界變化,在設(shè)定區(qū)間內(nèi)自動設(shè)定最佳設(shè)定點,動態(tài)性地對溫度進(jìn)行調(diào)整。簡而言之,當(dāng)外界溫度高時,在工藝許可范圍內(nèi)調(diào)高系統(tǒng)設(shè)定值;當(dāng)外界溫度低時,在工藝許可范圍內(nèi)調(diào)低溫度設(shè)定值。

對于PLC 控制器編程,通過調(diào)節(jié)燃?xì)忾y門開度、冷水盤管閥門開度和噴淋泵的運行頻率,來對控制供風(fēng)單元出風(fēng)口溫濕度進(jìn)行控制。編程思路為:供風(fēng)單元出風(fēng)口溫濕度在工藝許可范圍內(nèi),最大限度地降低閥門開度和泵的運行頻率[2]。也就是通過智能改變溫濕度的設(shè)定值,確保其在工藝許可范圍內(nèi),使燃?xì)夂屠渌P管的閥門開度最小,噴淋泵的運行頻率最小,從而最大限度降低公用動力介質(zhì)的消耗,節(jié)約能源。

由于每日環(huán)境的平均溫度是變化的,尤其是春季和秋季溫度變化較大。為了解決這個問題,建立歷史數(shù)據(jù)統(tǒng)計設(shè)定值預(yù)判模型,用于溫濕度基礎(chǔ)設(shè)定值的設(shè)定,使系統(tǒng)更加智能地進(jìn)行溫濕度控制。設(shè)定值預(yù)判模型的建立,使溫濕度的基礎(chǔ)設(shè)定值隨外界變化成為了可能。

設(shè)定值預(yù)判模型的建立思路為:系統(tǒng)自動記錄每次開機(jī)完成后溫濕度實際值,形成設(shè)定值的歷史數(shù)據(jù)參考;而系統(tǒng)下一次開機(jī)時,會通過歷史數(shù)據(jù)計算,對溫濕度基礎(chǔ)設(shè)定值進(jìn)行修正。如圖3 所示,前5 天開機(jī)后溫度T 1、T 2、 T 3 、T 4 和T 5 分別30.0℃、25.0℃、27.0℃、23.0℃和22.0℃,則本次開機(jī)后的溫度設(shè)定值為:

T =(T 1+T 2+T 3+T 4+T 5)/5=25.4℃

將計算后的溫度值T 與最大設(shè)定值Tmax 和最小設(shè)定值Tmin進(jìn)行比較,如果Tmin <T <Tma(x 例如20.0℃< 25.4℃<26.0℃),則將25.4℃賦值Tset。如果計算后的溫度值T >Tmax,則將Tmax賦值Tset ;反之,如果計算后的溫度值T <Tmin,則將Tmin 賦值Tset。

2.1.3 試驗驗證

圖4 為改進(jìn)后生產(chǎn)日24 h 外界溫度與設(shè)定溫度曲線圖。從圖中可以看出,系統(tǒng)采用溫濕度智能控制后,設(shè)定溫度在工藝許可范圍內(nèi)上下浮動,相應(yīng)的陰影部分面積大幅度減小,系統(tǒng)消耗的能源大幅降低。

2.2 智能休息模式

2.2.1 問題分析

工作區(qū)供風(fēng)系統(tǒng)開機(jī)后一直滿負(fù)荷運行,直到生產(chǎn)結(jié)束才關(guān)機(jī)。白班、中班生產(chǎn)吃飯時間均為30 min,生產(chǎn)吃飯時生產(chǎn)線長時間停線,但工作區(qū)供風(fēng)系統(tǒng)一直滿負(fù)荷運行,存在能源浪費情況。因此,可以通過長停線時降低系統(tǒng)的運行負(fù)荷,達(dá)到節(jié)約能源的目的。但是,這樣改進(jìn)存在2 方面問題。

一是涂裝車間由于工藝及潔凈度要求[3],需要保持車間微正壓。工作區(qū)供風(fēng)單元降頻運行,會破壞車間原有的風(fēng)平衡,需要對風(fēng)平衡重新規(guī)劃,保證車間內(nèi)正壓。由于大部分排風(fēng)機(jī)非變頻控制,又增加了風(fēng)平衡調(diào)整的難度。

二是由于生產(chǎn)時間的變化,為保證智能休息模式的運行,不給生產(chǎn)人員增加額外操作,需要系統(tǒng)智能判斷生產(chǎn)吃飯時間,切換休息模式。

2.2.2 解決方案

首先,長停線時,系統(tǒng)降頻運行,通過計算各生產(chǎn)區(qū)域的供排風(fēng)風(fēng)量變化,平衡各區(qū)域供排風(fēng),重新規(guī)劃車間風(fēng)平衡,最終保證車間內(nèi)為正壓。需要注意的是,為了最大限度提高生產(chǎn)效率,車間采用生產(chǎn)錯時吃飯的辦法:一工段先吃飯,二、三工段后吃飯;或者二、三工段先吃飯,一工段后吃飯。錯時吃飯的先后順序周期性交換,但存在吃飯時間重疊的情況。因此,重新規(guī)劃車間風(fēng)平衡的難度在于,需要確保3 種模式下車間均為正壓。

其次,由于車間生產(chǎn)時間是根據(jù)產(chǎn)量制定,生產(chǎn)吃飯時間也根據(jù)生產(chǎn)時間進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整。因此如何自動精確判斷生產(chǎn)吃飯時間與生產(chǎn)短休息時間的區(qū)別,這是調(diào)整的難點。因此在具體編寫程序邏輯時,引入模糊控制方法,先判斷生產(chǎn)吃飯時間區(qū)段,然后通過生產(chǎn)線運行信號和室體燈照明狀態(tài),精確判斷生產(chǎn)吃飯時間。

通過上述方案建立智能休息模式,在長停線時供風(fēng)系統(tǒng)能夠自動激活,減少能源浪費。各供風(fēng)單元運行調(diào)整狀態(tài)如表2 所示。

2.2.3 試驗驗證

工作區(qū)供風(fēng)系統(tǒng)增加休息模式,系統(tǒng)能夠自動識別生產(chǎn)吃飯時間并進(jìn)行模式切換。通過休息模式運行簡圖可以看出(圖5),當(dāng)系統(tǒng)切換休息模式時,相關(guān)供、排風(fēng)機(jī)自動關(guān)閉或降頻運行[4]。休息模式時,通過對車間36 個門進(jìn)行測試,均為正壓。智能休息模式的運行狀態(tài),可以通過生產(chǎn)現(xiàn)場的狀態(tài)指示燈和上位監(jiān)控系統(tǒng)狀態(tài)顯示進(jìn)行查看。模式的切換系統(tǒng)能夠自動切換,也可以通過現(xiàn)場操作按鈕和上位監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行手動切換。

2.3 加熱模式精益運行

2.3.1 問題分析

工作區(qū)供風(fēng)系統(tǒng)制熱單元使用燃燒器進(jìn)行加熱,制冷單元使用盤管通冷水進(jìn)行制冷。在冬季時,制冷單元的盤管也可以通熱水進(jìn)行加熱,關(guān)鍵是要計算使用天然氣加熱和使用熱水加熱的成本。

2.3.2 解決方案

筆者所在涂裝車間的熱水是由公用動力站房通過蒸汽換熱產(chǎn)生,蒸汽是由外部供應(yīng)。通過對站房蒸汽換熱數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄,根據(jù)熱量計算公式(Q = cmΔt)計算出平均1 t 蒸汽產(chǎn)生的熱量為3 199 050 kJ,1 m3 天然氣可產(chǎn)生36 000 kJ 的熱量。假設(shè)蒸汽和熱水的管路損耗按照8% 計算,則1 t 蒸汽和1.00 m3 天然氣的熱量比如下:

3 199 050×(1-0.08)/36 000 = 81.75根據(jù)以上計算結(jié)果可知,1 t 蒸汽的熱值相當(dāng)于81.75 m3 的天然氣。以1.00 m3 天然氣單價為X 軸,以1 t 蒸汽單價為Y 軸,繪出天然氣和蒸汽精益曲線( 圖6)。

天然氣和蒸汽精益曲線使用方法如下:在A 時,1.00 m3天然氣單價為3.9元,1 t 蒸汽單價為180.0 元,在精益曲線中可以看出,使用蒸汽更精益;在B時,1.00 m3 天然氣單價為3.5 元,1 t 蒸汽單價為350.0 元,在精益曲線中可以看出,使用天然氣更精益。

2.3.3 實施驗證

改進(jìn)工作區(qū)供風(fēng)系統(tǒng)的加熱模式。在硬件方面,制冷單元盤管原來的設(shè)計上有熱水管路引入,用于冬季防凍功能。因此可以直接利用原有的冷水盤管,冬季通熱水進(jìn)行加熱。在軟件方面,增加盤管熱水加熱功能和PID 控制。同時,增加加熱模式的切換功能,可以對天然氣加熱和熱水加熱自由切換,根據(jù)天然氣和蒸汽精益曲線選擇成本更低的能源進(jìn)行加熱[5]。

本研究通過對能源系統(tǒng)的掌握與研究,發(fā)現(xiàn)了天然氣與蒸汽價格差異帶來的運營成本降低空間;對比單位熱量價格,對使用能源方面提供了選擇方法。通過對工作區(qū)供風(fēng)系統(tǒng)加熱模式改進(jìn),可以根據(jù)天然氣和蒸汽的價格變化,自由選擇低價能源。

3 研究價值

本研究通過采用溫濕度智能控制,年可節(jié)約蒸汽1 257 t,節(jié)約用電32.3 萬度,節(jié)約天然氣5.3 萬m3,節(jié)約費用76.9 萬元;采用智能休息模式,年可節(jié)約蒸汽167 t,節(jié)約用電21.0 萬度,節(jié)約費用18.3 萬元。這2 項每年節(jié)約費用共計95.2 萬元。此外,采用加熱模式精益運行,根據(jù)實際天然氣和蒸汽單價,計算選擇低價能源,還能夠進(jìn)一步節(jié)約設(shè)備運行成本(表3)。

4 結(jié)束語

涂裝車間是整車廠能耗大戶,工藝供風(fēng)系統(tǒng)能耗在涂裝車間占有很大比重。本研究突破傳統(tǒng)控制思路的限制,通過建立溫濕度智能調(diào)溫系統(tǒng)、智能休息模式和加熱模式精益運行三個方面,實現(xiàn)車間工藝供風(fēng)系統(tǒng)智能化、精益化創(chuàng)新改進(jìn)。通過這次改進(jìn),提高了設(shè)備利用效率,節(jié)約能源消耗,降低車間運行成本。本研究聚焦工藝標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)備負(fù)荷,探索出新的節(jié)能方法,為同行業(yè)提供了樣板和范例。同時,通過充分的控制知識儲備、開闊的思路和多次的現(xiàn)場測試,確保把風(fēng)險控制在最低。

【參考文獻(xiàn)】

[1] 李偉, 李曉明. 涂裝車間噴漆室工藝空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計及調(diào)試[C]// 中國汽車工程學(xué)會.2018 中國汽車工程學(xué)會年會論文集. 機(jī)械工業(yè)出版社,2018:1791-1796.

[2] 舒健, 李光. 通風(fēng)系統(tǒng)(HVAC) 節(jié)能改進(jìn)在涂裝車間的應(yīng)用[J]. 汽車實用技術(shù),2018(06):57-59.

[3] 周增華. 汽車涂裝車間環(huán)境的清潔維護(hù)及管理模式[J]. 汽車研究與開發(fā),2005(06):45-46.

[4] 羅時律, 權(quán)金寶. 油漆涂裝車間廠房通風(fēng)設(shè)計中的問題與措施[J]. 科學(xué)與財富,2013(4):212-212.

[5] 趙宏偉. 涂裝車間能源降耗分析和研究[J]. 現(xiàn)代涂料與涂裝,2018,21(07):45-48+59.

作者簡介:

鄭秋鵬,本科,工程師,研究方向為涂裝工藝的供風(fēng)系統(tǒng)、烘房系統(tǒng)、RTO、VOC 廢氣處理系統(tǒng)和車間設(shè)備數(shù)字化和智能化系統(tǒng)開發(fā)。

李竹青,本科,工程師,研究方向為涂裝工藝的供風(fēng)系統(tǒng)、噴漆機(jī)器人系統(tǒng)、干式文丘里系統(tǒng)和工藝設(shè)備精益生產(chǎn)開動率提升。

劉鵬濤,本科,工程師,研究方向為涂裝工藝的供風(fēng)系統(tǒng)、涂膠機(jī)器人系統(tǒng)和輸調(diào)漆系統(tǒng)。

猜你喜歡
智能控制精益
精益思想在海外工程項目中的應(yīng)用
化工管理(2021年7期)2021-05-13 00:46:34
精益管理模式下的耐火材料質(zhì)量管理新思考
山東冶金(2019年5期)2019-11-16 09:09:30
掌握核心技術(shù) 贏在精益制造
造紙信息(2019年7期)2019-09-10 11:33:18
機(jī)加零件精益單元構(gòu)建與應(yīng)用
精益管理實踐之“360”精益管理模式
中國商論(2016年34期)2017-01-15 14:24:19
車載充電機(jī)的電瓶電壓采樣及處理
智能控制在機(jī)器人領(lǐng)域中的應(yīng)用
基于物聯(lián)網(wǎng)的智能控制項目實踐教學(xué)設(shè)計
應(yīng)用型人才培養(yǎng)導(dǎo)向下智能控制教學(xué)改革探討
舞臺演出智能多媒體多網(wǎng)合一系統(tǒng)的研發(fā)與應(yīng)用
演藝科技(2016年10期)2016-11-26 22:11:21
梁河县| 济源市| 南通市| 绥中县| 舞钢市| 泸州市| 盱眙县| 社旗县| 怀仁县| 榆树市| 怀远县| 浮梁县| 义乌市| 富阳市| 营口市| 牡丹江市| 株洲市| 信丰县| 白城市| 石景山区| 安国市| 和平县| 阿拉善盟| 阿勒泰市| 华容县| 工布江达县| 保康县| 施甸县| 静海县| 四平市| 桐柏县| 刚察县| 贵溪市| 柳州市| 左贡县| 鄂温| 凉山| 峨眉山市| 宝鸡市| 祁东县| 团风县|