六西格瑪管理方法對(duì)空壓系統(tǒng)綜合能耗降低的作用

郭逍遙 陳秀秀 呂玉鳳

摘 要：本文以濟(jì)南卷煙廠成功降低空壓系統(tǒng)單位綜合能耗的實(shí)踐為例，介紹六西格瑪管理方法在能源管理方面的應(yīng)用。主要以實(shí)踐案例分析的形式對(duì)上述問(wèn)題進(jìn)行根本原因分析和解決方案求索，使理論得到進(jìn)一步的完善和升華，并通過(guò)六西格瑪管理理論、項(xiàng)目管理理論與質(zhì)量管理理論的結(jié)合，分析并解決生產(chǎn)過(guò)程中的管理問(wèn)題。

關(guān)鍵詞：六西格瑪管理 空壓系統(tǒng) 節(jié)能降耗

中圖分類號(hào)：TM925.12 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2018）07（c）-0089-02

六西格瑪管理是一套系統(tǒng)、集成的業(yè)務(wù)改進(jìn)方法體系，旨在持續(xù)改進(jìn)企業(yè)業(yè)務(wù)流程，實(shí)現(xiàn)客戶滿意的管理方法[1]。根據(jù)不同的需要六西格瑪管理可以分為三類：用于制造過(guò)程的DMAIC；用于設(shè)計(jì)過(guò)程的DMADV；用于營(yíng)運(yùn)和服務(wù)性行業(yè)的MDACI[2-3]。

在卷煙產(chǎn)品的生產(chǎn)過(guò)程中，物料傳送、包裝、氣動(dòng)控制等工藝環(huán)節(jié)需利用壓縮空氣。壓縮空氣生產(chǎn)過(guò)程的常用節(jié)能技術(shù)包括：提高空壓機(jī)自身效率、運(yùn)用變頻調(diào)速技術(shù)、空壓機(jī)中央控制技術(shù)、余熱回收技術(shù)、分壓力供氣和壓力流量控制技術(shù)等[4-7]。因此利用六西格瑪管理方法充分挖掘壓縮空氣生產(chǎn)和使用過(guò)程中的節(jié)能潛力意義重大。

1 六西格瑪與空壓系統(tǒng)單位綜合能耗

1.1 流程分析

六西格瑪質(zhì)量管理基于全流程控制，壓縮空氣主要生產(chǎn)流程為：空氣過(guò)濾、空氣壓縮、壓縮空氣處理、冷卻水循環(huán)和空壓控制系統(tǒng)。根據(jù)系統(tǒng)詳細(xì)流程圖得出可能影響空壓系統(tǒng)成本的55項(xiàng)潛在因子。通過(guò)C&E;矩陣，從各因素對(duì)系統(tǒng)耗電量和產(chǎn)氣量?jī)蓚€(gè)方面的影響分析，進(jìn)行初步潛在因子篩選。利用FMEA分析最終確定影響空壓能耗成本的關(guān)鍵因子為：冷卻水壓差、冷卻塔冷卻溫差、冷卻塔進(jìn)水閥門開度、過(guò)濾器壓差、空壓機(jī)組搭配方式、空壓機(jī)壓力調(diào)節(jié)方式。

1.2 分析與改進(jìn)

1.2.1 冷卻塔冷卻溫差、冷卻水壓差、冷卻塔進(jìn)水閥門開度、過(guò)濾器壓差的影響

空壓系統(tǒng)中冷卻塔冷卻溫差、冷卻水壓差、冷卻塔進(jìn)水閥門開度、過(guò)濾器壓差直接影響空壓系統(tǒng)熱交換效率，進(jìn)而影響空壓系統(tǒng)能耗，因此將四因子進(jìn)行多元回歸分析。通過(guò)逐步回歸進(jìn)行子集篩選，排除過(guò)濾器壓差的影響。運(yùn)用MINITAB對(duì)冷卻塔冷卻溫差、冷卻水壓差、冷卻塔進(jìn)水閥門開度進(jìn)行回歸分析。

針對(duì)這三個(gè)因素通過(guò)響應(yīng)曲面設(shè)計(jì)進(jìn)行因子改進(jìn)，并對(duì)擬合模型進(jìn)行分析。在原實(shí)驗(yàn)范圍內(nèi)存在最優(yōu)值。隨后利用響應(yīng)優(yōu)化器直接求最優(yōu)解，得到冷卻塔冷卻溫差在8.3℃，冷卻水壓差在0.17MPa時(shí)，冷卻塔進(jìn)水閥門開度為81%時(shí)空壓?jiǎn)魏淖钚　?/p>

1.2.2 空壓機(jī)搭配方式的影響

空壓正常供能過(guò)程中設(shè)備采用單機(jī)并聯(lián)的運(yùn)行方式，根據(jù)末端用氣量，調(diào)整運(yùn)行設(shè)備數(shù)量和壓力設(shè)定值。空壓機(jī)的組合運(yùn)行根據(jù)空壓終端使用量而變化，在不同用氣量需求下開啟不同數(shù)量和型號(hào)的空壓機(jī)，因此本階段對(duì)不同用氣量下對(duì)應(yīng)多種空壓機(jī)運(yùn)行組合方式對(duì)空壓能耗的影響進(jìn)行改進(jìn)，從而實(shí)現(xiàn)空壓機(jī)的最佳組合運(yùn)行方式。通過(guò)對(duì)比不同用氣量下多種空壓機(jī)組合對(duì)空壓系統(tǒng)能耗的影響，得到了空壓機(jī)最優(yōu)組合方式。

1.2.3 壓力調(diào)節(jié)方式對(duì)空壓系統(tǒng)單耗的影響

根據(jù)“伯努利定律”，流體在管道中達(dá)到平衡狀態(tài)（V1=V2，P1=P2）時(shí)，當(dāng)水平管道中流體的流速V1突然增大，其壓力P1會(huì)減小，此時(shí)P2>P1，會(huì)導(dǎo)致V2增大。因此在如圖2所示的一個(gè)管道環(huán)境中，當(dāng)V2突然增大時(shí)，在其氣流進(jìn)入主管道時(shí)會(huì)有一個(gè)向四周擴(kuò)散的趨勢(shì)，這種趨勢(shì)會(huì)促進(jìn)V3的增大，同時(shí)阻礙V1使其減小。因此；在這種情況下，根據(jù)空氣動(dòng)力學(xué)中的“伯努利定律”，盡量調(diào)節(jié)母管中位置靠后的分管道壓力，可以減少母管壓力波動(dòng)。

2 結(jié)語(yǔ)

本項(xiàng)目基于六西格瑪管理理念，深入分析研究空壓系統(tǒng)關(guān)鍵流程和環(huán)節(jié)，識(shí)別現(xiàn)有空壓系統(tǒng)運(yùn)行中存在的改進(jìn)機(jī)會(huì)點(diǎn)，運(yùn)用六西格瑪工具，針對(duì)冷卻水壓差、冷卻塔冷卻溫差、冷卻塔進(jìn)水閥門開度進(jìn)行DOE實(shí)驗(yàn)，確定最佳參數(shù)設(shè)置；針對(duì)空壓機(jī)組搭配方式、空壓機(jī)壓力調(diào)節(jié)方式進(jìn)行單因子實(shí)驗(yàn)，確定空壓機(jī)最佳運(yùn)行、調(diào)控方式，使得空壓系統(tǒng)綜合能耗得到有效降低。

參考文獻(xiàn)

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