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美國鑄造廠能源消耗測量及基準化分析

作者:泰州水冶新材料科技有限公司

鑄造工業中熔煉過程會消耗大部分能源,且其他工藝的順利進行也取決於熔煉操作的效率。監控熔煉爐能源的使用情況可以提高產量,降低能耗。

美國鑄造協會近期委托幾家鑄造廠開展了一項節能研發項目。該項目采用連接到主能源消耗裝置上的先進分項計量方法(sub-metering),通過分項測量可獲知鑄造廠能源的消耗情況。該信息是很有價值的,因為對於鑄造廠來說,了解每個月消耗的能源總量是很容易的,但是想確定每台設備的能源使用數據以及某台設備或者某個特定工藝過程的總能源成本卻是很難的。

熔煉操作是該項研究關注的主要領域,但其他設備也消耗相當多的能源。不同的設備、不同的工藝過程有不同的分項測量要求。某些頻繁應用的分項測量可以每兩分鍾采集一次,包括測量:耗電率(kW),不同時間消耗的電能,空壓機及真空度,溫度(包括金屬液溫度和設備外表麵溫度),運行時間,天然氣消耗速度和總消耗量,氧氣或其他氣體消耗速度和總消耗量,金屬液產量(包括每批次磅重和每天磅重)等。

根據鑄造廠的具體情況,該類信息可以通過對鑄造廠經常使用的能源密集型設備的分項測量加以收集。可進行分項測量的設備包括:爐子,空壓機,液壓泵,除塵器,供熱、通風與空氣調節裝置等。

在美國鑄造協會的該項研究期間,這些鑄造廠的金屬液產量和能源使用都發生很大的變化,但並不是同時變化。在從天到月的大部分測量時間,熔煉爐金屬液出爐之間的間隔,每磅金屬液的熔煉時間,以及其他的批次計量全都顯示有很大的變化。在很多情況下,員工和管理部門不了解這些變化的範圍。沒有詳細的、按時間區分的測量,生產情況的度量可能不明顯,所以按月金屬液產量變化的根本原因常常不清楚。

該研究強調了分項測量在收集熔煉爐操作重要信息方麵的價值。評估熔煉爐使用情況,可以從追溯電爐每天的功率檔次來獲得數據。通過監測電爐每次熔煉循環中使用不同功率檔次的時間,以及匯總一段較長的時間(天、周或月)等信息,可以獲得對電爐操作非常有價值的深入認識和見解。將熔煉過程每次出爐的循環時間和通常的功率設置關聯起來,提供了關於生產變化非常有意義的數據。對於這項研究,在熔煉操作期間選擇4個功率檔次作為常用設置,包括:斷電、保溫、中等功率和滿功率。測量中發現了以下問題:比預期更長的保溫時間;“保溫”期間不適當的功率設置;過度使用高功率設置;爐子在不正常的時間斷電。對所發現的某些事項做出了校正建議,無需資本投資每年就可以節省100萬美元以上的能源成本。

此外,此項研究還撰寫了專門報告,以總結電爐在任一功率檔次(斷電、保溫、中等功率、滿負荷功率)設置下運行的時間,並且繪製了能表示數百個電爐運行周期的散點分布圖(scatter-gram plot),以幫助了解電爐熔煉過程中的整體統計變化。管理部門現在能夠以近似實時的方式監測熔煉操作的相對效率,並且當出現非正常情況時可給出警告;也可以創建小時、天、周和月總結報告,以便於評估爐子操作隨時間的相對變化。利用這種測量和數據報告,可以識別意想不到的變化,可以進一步分析有關的時間段內測量結果,以此增加產出和降低能耗。這種自動分析和報告代表了一種先進的基準化分析(Benchmarking)形式,對於鑄造業來說是獨特的。

另一個選項就是在鑄造廠進行手動數據收集。記錄循環重要部分的開始時間的簡單圖表,有助於識別正在發生的問題,或者提供改進操作的依據。自動數據收集可包括:燃燒器的天然氣使用率,爐門開啟時間和澆鑄時間等。例如,這些測量可以強調在類似爐子間不同的燃燒器高火焰和低火焰設置。從簡單的製圖工作獲得的數據可以幫助管理人員掌握加料時間的變化,有助於優化操作。