造船企業能源供應存在的問題及對策研究

張依凝

● （江蘇科技大學，江蘇鎮江 212003）

造船企業能源供應存在的問題及對策研究

張依凝

● （江蘇科技大學，江蘇鎮江 212003）

隨著我國船舶行業的發展，船舶行業資源消耗大、污染物排放量大的問題日益明顯，節能減排已經成為造船企業適應當前經濟發展形勢和提高未來競爭力必須要面對的重要課題。本文通過數據分析某造船企業動力車間各種能源供應分布中存在的不合理問題，認為動力車間供應的能源中電能的消耗在造船公司占用比重較大。對此，從起重設備的使用管理、電焊焊接設備的使用管理、車間空壓站的管理、電力供應設備的管理等方面提出了管理建議。

造船企業；能源供應；問題

0 引言

造船的生產作業是一項多工種性的施工作業項目，船

進入21世紀以來，我國船舶行業取得了前所未有的快速發展，造船水平和規模都有了很大的提高，在國際市場上的份額也實現了質的突破。但是，我國船舶行業的增長方式具有明顯的傳統特征，隨著我國船舶行業的發展，船舶行業資源消耗大、污染物排放量大的問題日益明顯。

在能源短缺和環境保護成為全球性關注問題的今天，世界主要經濟體已把綠色發展經濟作為應對當前金融危機、搶占未來發展制高點的戰略取向。節能減排已經成為造船企業適應當前經濟發展形勢和提高未來競爭力必須要面對的重要課題。

1 動力車間供應各種能源金額分布

體、輪機、電氣樣樣俱全；風、水、電、氣、油缺一不可。造船耗能的特點是耗能量大，耗能品種多，用能點分散。場地及廠房面積較大，室內與室外使用地點多。風、水、氣動能均有管道供應，雖然提高了使用效率，但是有用能隨機性強等特點。由于造船耗能的特點，造成能源使用管理困難。而且大部分的車間均以安全和生產任務的節點為主要目標，對能源的使用基本不予考慮，一提起節能就是減少用紙，人走關燈，減少跑冒滴漏等無關痛癢的措施，對生產環節的主要能耗基本不予考慮。并且造船公司對能源供應的現狀是分攤成本敞開供應，這對公司的降低生產成本極為不利。

動力車間主要是為造船生產提供壓縮空氣、天然氣、氧氣、二氧化碳氣、電能、水的供應單位。圖1所示為動力車間2011年動力車間所供應的各種能源的金額比例，從圖1可看出，動力車間供應的能源中電能的消耗在造船公司占了絕大部分。

圖1 資金支付金額比例

2 電能供應存在問題分析

造船公司用電主要由五部分組成：1）起重設備用電。公司使用大量的門式起重機、門座式起重機、橋式起重機等起重設備。其中建造車間門座式起重機有七臺，總的電力安裝容量為2565kW；門式起重機3臺，一臺300T電力安裝容量為 727kW，兩臺 600T總的電力安裝容量為4900kW。造船分段車間廠房各種橋吊十九臺，總的電力安裝容量為3067.8kW；2）公司各種電焊機耗電。其中分段車間的交直流多頭焊機196臺，每臺功率192kVA；二氧化碳焊機1204臺，每臺功率31.9kVA；碳弧氣刨機91臺，每臺功率90kVA；3）空壓站用電；4）照明及其它電氣設備用電；5）船塢泵房三臺主泵，每臺功率為1000kW；兩臺副泵，每臺功率216kW。

公司大塢泵房雖然是耗電比較大，但是使用頻率較低，所以造船公司針對耗電量的節能減排工作，應該主要是以造船公司前三個耗電設備或區域為重點，從人員和設備方面進行統籌管理，以降低生產成本。從2012年1月～6月統計來看造船公司鋼材加工量為46945.5T，總耗電量39573600kWh，平均每加工一噸鋼材耗電量為843kWh。而國外造船平均加工一噸鋼材耗電量為 251.4kWh。統計雖有一定偏差，但是從數據上分析，造船公司在電力方面節約成本上還有一定的潛力可挖。

2.1 起重設備的使用管理建議

起重設備是造船生產作業不可或缺的設備，是整個公司生產物料順暢通達的重要保證。

1）加強起重設備的定期保養工作，建立嚴格嚴密的巡視檢查制度。起重設備的降低能耗是與維修和保養密不可分的，保養工作跟不上，設備帶病工作，能耗就會自然而然的增加，隨之維修費用也會大幅度的提高。科學合理的針對公司起重設備進行有計劃的檢查和保養工作，是維持起重設備正常運行的必要手段。例如，起重機齒輪箱機油不定期檢查與保養，油質過期水分含量大，會造成齒輪箱齒輪加速老化，甚至損壞齒輪造成設備事故；齒輪油進入冬季，容易變得粘稠，增大電機啟動電流，增加能耗甚至燒毀電機。

巡視檢查主要是發現起重機械動態的故障隱患，及時發現并處理，不但能提高起重設備使用率，也能減少生產事故的發生率。例如，大型起重設備運行過程中經常出現軌道啃軌現象，如不及時修正，那么就會直接導致起重設備運行阻力增加，增大設備的動能消耗，毀壞軌道或起重設備的行走機構。

2）對起重設備的管理者和使用者進行針對性的培訓。起重作業對造船公司的其他施工作業影響也非常大，當起重指揮操作不當時，會造成物料的變形，這將會給以后的裝配和火工作業帶來相當大的麻煩，并且導致浪費資源和成本；起重司機操作不當時，會造成起重設備的故障，增加設備的故障率，也會造成設備使用率大幅度降低；此外，凡是有大型物件通過時，出于安全角度考慮，此通道內的所有施工作業人員必須停止施工進行避讓。因此，起重作業的作業水平和管理水平的高低將直接影響到造船公司的生產效率。

3）針對不同的物料和分段，采用合適的運輸或吊運工具。吊運是利用起重機將物料或分段從一個地方搬運到另一個地方。顯然，不同的起重機械其運行速度、起升速度、運行功率均不一樣，大噸位的起重設備運行速度小于小噸位的起重設備。造船運輸物料或分段的噸位數并不相同，應采取合理的配備方式，不應以“大馬拉小車”的方式進行吊載運輸物件，不但浪費時間也浪費電力能源。

起重設備行走或提升速度較慢，尤其在單船供應物料時應合理安排吊運順序，吊運過程中應避免起重設備長時間、頻繁空載運行，造成使用率降低，消耗電力能源。

2.2 電焊焊接設備的使用管理建議

電焊焊接設備是公司的主要生產設備之一，雖然焊接設備單個功率相較于其他大型設備功率要小，但是造船公司的焊接設備種類和數量相當大。不完全統計造船公司各種焊機數量為3246臺左右，如此多的電焊設備每年的耗電量也是相當巨大的。

1）降低焊接設備的空載損耗。經研究，電焊機空載時變壓器的無功功率消耗很大，而且每臺焊機開機后很可能不能進行飽和利用，以公司ZXE-6×400型六頭焊機為例，經有關部門檢測計算得出每臺焊機的全空載功率為10KVA左右。

公司員工現場施工作業時，大多數的電焊機使用狀態是到場開機、離場關機。對于我公司這樣焊接設備較多的企業來講，不合理使用焊接設備，電能的浪費現象將會難以避免的發生。因此，如長時間不使用焊機，應當設法切斷電源。

2）焊腳尺寸的管理。在造船的實際施工中，為了有效地保證焊接設計中所必須的焊腳尺寸，同時減少因其他因素（如間隙部分過大，焊接規范發生波動等）造成尺寸不足而帶來的修補麻煩，焊腳尺寸往往“寧大勿小”。圖2是焊腳尺寸分布的實測結果，正常規定的焊腳尺寸應為6mm。從圖2可看出，實際的焊腳尺寸通常平均要比規定的大2mm左右。因此，在實際的焊接工作中，應該注意焊腳尺寸的實際值分布情況，從而根據管理要求去改變這種分布。

圖2 實測焊腳尺寸分布

例如指定正確的焊腳尺寸；選擇合理的焊條直徑；調整焊接規范及運條技術等。根據表1所列的填角焊時的焊機的電能消耗量，如果能把圖3超過標稱的焊腳尺寸減少到1mm，建造一艘12萬噸級的油輪，理論上其焊縫長度達350km，而其中85%～90%為角接焊縫，則建造一條船可節約50000kWh的電能。公司焊接大部分為二氧化碳氣體保護焊接，不但節約了電能，也相對降低了二氧化碳的消耗量。

3）提高制造或建造精度，加強工藝管理。由于制造精度問題，導致分段在建造和裝配等過程中需要大量的修正工作。修正過程中大部分由現場施工人員手工進行修正，出現涂層反復燒損、焊縫破口間隙過大等現象，造成了耗電量、工業氣體使用量、涂料用量的增加。

加強工藝管理，盡可能地減少焊接施工中的“無用消耗”，所謂“無用消耗”是指包括焊縫的余高、焊腳尺寸過大造成的浪費；材料的預留量過大，以至為達到要求尺寸而進行過多的頂部加工；清根過度，增加了反面焊接的工作量等。以上“無用消耗”不但消耗了生產材料，浪費了各種氣體能源，同時也浪費了人力，降低了工作效率。

表1 角焊時的電能消耗

2.3 車間空壓站的管理

從圖3的2012年1月～6月造船電能的消耗與空壓站電能消耗對比來看，空壓站的空壓機組耗電量占份總耗電量的40%。

圖3 2012年1月～6月造船公司空壓站耗電量對比

動力車間空壓站利用電能轉化成風能（壓縮空氣），所以說動力車間同時也是一個電能消耗大戶。壓縮空氣是造船主要動力源之一，建立空壓站以滿足大量壓縮空氣的需求，壓縮空氣主要用于吹掃、風動打磨、碳刨，以及涂裝噴丸（砂）等作業。尤其以涂裝噴丸（砂）和打磨作業用風量大。根據造船公司上半年統計，空壓站1月～6月份消耗電量為 1565×104kWh，一臺固定 200M3/分鐘的空壓機組功率為1500kW，生產1M3壓縮空氣需要消耗電能為 0.125 kWh。造船公司上半年消耗壓縮空氣量為12520×104M3，公司 2012年 1月～6月鋼材加工量為46945.5T,平均每加工1T鋼材消耗壓縮空氣量為2667M3，根據相關資料顯示，國外某個船廠每加工1T鋼材，壓縮空氣消耗量是350M3。公司今年上半年產量不足，而且修船也使用部分風量，計算有一定的偏差，但是也說明公司壓縮空氣的消耗量遠遠的大于國外平均水平，節能降耗的潛力大有可挖。

1）合理安排生產周期，加強生產工藝管理。通過查找造船生產的相關資料表明，涂裝噴丸（砂）用壓縮空氣量的消耗量應該占公司壓縮空氣總量的60%，造船公司的氣體流量計系統至今還未完工，所以動力車間一直也沒有對各種工業氣體的使用進行跟蹤計量，造成能源供應單位很被動的供應能源。

但通過車間現場巡視，發現造船打磨作業工作量也相當大，打磨作業包括涂裝作業及鋼板焊接后焊道打磨作業工程，車間保守估計，涂裝噴丸（砂）和打磨作業用壓縮空氣量的消耗量應該占造船公司壓縮空氣總量的80%，這就要求造船公司在涂裝噴丸（砂）工藝中，合理選用噴嘴直徑，注意噴嘴的維護保養工作，是節約用壓縮空氣的重要手段之一。其次，要合理的安排分段生產周期，減少分段的二次涂裝面積，從而進一步的減少壓縮空氣使用量。

2）針對場地供風管道的硬件現狀，制定供風的節能方案。一臺 200M3固定空壓機組運行八個小時，其功率為1500kW，耗電量成本費用為8160元。一臺20M3移動空壓機組運行八個小時成本包括租賃及柴油（一臺車按照每小時消耗50升柴油計算）為3500元。所以要求對使用移動空壓機組進行成本分析。需風量較少時或管道末端用風量較大時，可以合理的使用移動空壓機組，以降低生產成本。

通過當年實際操作，受場地管道直徑的影響，場地主管道流量也是不能無限加大，并且固定空壓機 0.95MPa卸荷，經常性卸荷也會導致空壓機組機械性損傷，供風風壓相對也不會穩定。所以今年要求空壓站盡量保持0.8Mpa左右風壓（去年是保持0.75Mpa風壓），如其他末梢用風量仍不能滿足施工要求時，車間提供移動空壓機組保證生產風量。

3）做好空壓機組設備保養工作。做好設備的維護保養工作，不允許設備帶病運行，定期檢查和保養。站房人員加強巡視，使設備始終在較佳狀態中運行。并注重對站房員工的管理意識的培養，提高員工綜合素質，強化站長的管理意識。

2.4 電力供應設備的管理

動力車間所負責的供電設施主要有22個箱變、3個變頻所、3個開閉所。車間節能的重點主要是箱變，22臺箱變中有16臺箱變為雙變壓器降壓供電，車間每天隨時掌握箱變的電壓及負荷狀況，在不影響生產需求的前提下，車間根據負荷的大小及時地調整箱變輸出電壓和采用雙變壓器或單變壓器供電方式。表2為車間箱變的統計表。

表2 動力車間兩臺變壓器箱變統計表

3 其它工業氣體供應存在問題分析

工業氣體的消耗費用大部分用于鋼板的切割加工、變形校正、焊接等作業。通過對電力供應的分析，可以推斷出工業氣體必定存在著不合理的浪費現象，針對工業氣體的供應，車間采取了如下具體的措施。

1）逐步積累造船公司工業氣體用量的數據，為以后氣體的使用與供應提供可靠的數據支撐。造船生產用氣量隨意性大，適用場所多，用氣負荷波動性頻繁，所以動力車間至今不能對氣體的管理進行細化。只能就造船公司每月用量進行統計和分析。由于氧氣和天然氣為共同使用，車間每月進行比較，比較值應該在一個正常范圍內波動。二氧化碳氣體的供應分析，是與每月二氧焊絲供應量進行比較。以上的比較分析，體現出氣體是否有不正常浪費現象的發生，但是生產施工中使用過程的浪費現象不能體現出來。

2）車間所管轄區域實行區域劃分，專人管理。對車間場地的供氣設施管理進行了區域劃分，每一個區域保證有專人進行巡視和管理。根據造船生產的特點，采取了氣排固定的管理措施，防止并降低了氣排移動所導致膠管經常破裂現象的發生，從而也降低了更換膠管的頻率。并且在造船區域的每一個氣排上焊接了固定編號，不但有利于車間規定巡檢人員的巡視路線，而且也便于其他管理部門或施工單位人員發現問題及時通知動力車間維修人員。有助于車間人員能及時快速到達現場，進行維修或更換，最大限度降低了能源的不必要浪費。

3）供氣壓力隨著造船公司生產任務量的大小，車間站房針對性的對氣體輸出壓力進行一定范圍調整，以減少不必要的浪費。

4）車間站房強制實行定時供應各種工業氣，強迫生產單位重視能源的使用。車間氣體輸送站供氣只分為造船東區和西區兩路供氣，每一路供應氣體區域較大，所以站房不能采取根據各個用戶的使用要求管道專供的措施供應氣體。經過與生產部門積極溝通，采取了定時供氣和停氣的辦法。

4 結語

通過以上對造船企業能源供應存在的問題及對策分析，要把造船企業節能達到一個新的水平，還需要從各方面作出努力,特別是對照明用電的節減和管理。同時,對造船企業用氣、用水、用油等也必須加強管理，促進節能降耗，使節能工作更有效地開展起來。

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Problems and Countermeasures of Energy Supply in Shipbuilding Enterprise

ZHANG Yi-ning
(Jiangsu University of Science and Technology, Zhenjiang 212003, China)

With the development of China's shipbuilding industry, the problem of big shipbuilding industry resource consumption and severe pollutant emissions have become increasingly apparent.Energy conservation has become an important topic which shipbuilding enterprises must face in order to adapt to the current economic development situation and to improve future competitiveness.Through data analysis of the irrational energy distribution of different energy resources in power plant of one shipbuilding company, it is found that the electricity consumed has occupied a large proportion.In this regard, this article gives management recommendations from the aspects of use and management of lifting equipment, welding equipment, workshop air station, electricity supply equipment etc.

shipbuilding enterprises; energy supply; problems

665.1

A

張依凝（1995-），女，本科學生。研究方向：船舶與海洋工程。