发动机工厂机加工车间压缩空气节能案例分析
杨明川，李国栋，张龚磊
(北京奔驰汽车有限公司，北京 102600)
绿色是国家可持续发展理念，为了响应国家绿色发展战略，对设备的能源消耗由粗放化转向高效化管理，是实现公司高质量发展重要举措，也是公司未来发展的重中之重。发动机工厂的机加工车间，共有超过400台的加工中心，每天工作状态下能源消耗巨大，通过逐一对全厂共400台交工中心压缩空气能耗检查，发现了很多加工中心存在不同程度的压缩空气能源浪费。本次项目案例开展本着提高能源的使用效率，从而实现能源使用上的降本增效。
一台额定功率为410kW，额定流量63m³/min的空压机为例，压缩空气的成本为，①空压机1h的产气量：63m³/min × 60min ×0.85（效率系数）=3 213m³；
②空压机1 h的电费费用：0.75元/kWh×410kW×1h=99元（以工业电费均值0.75元/kWh计算）；
③每立方米压缩空气的电费成本：99元÷3213m³=0.095元/m³。
以上为理论计算得出的获取压缩空气的电费成本，通常占压缩空气综合成本的85%，空压机折旧及维护保养等费用占15%，由此估算压缩空气的综合成本约为0.10元/m³。将每单位的压缩空气换算为CO2、电能、热量和原油。具体关系如图1所示。
图1 压缩空气能源转换图
通过现场对每台设备的压缩空气能耗检查，对所有能源浪费问题进行总结分类，主要存在的问题：①加工中心压缩空气泄漏问题(跑、冒、滴、漏)；
②吹气清洗设备压力设置不合理（实际压力高于设备建议压力）；
③压缩空气吹气用气效率低且耗气量较大。针对现场存在情况，制定相对应的优化措施方案，减少和改善压缩空气能源浪费的情况。
3.1 压缩空气泄漏治理方案
压缩空气泄漏治理分为以下三步，如图2所示。根据不同机床泄漏的量不同，制定泄漏等级分布图，从而确定维修等级，发动机工厂机加工车间泄漏点汇总表见表1。
表1 发动机工厂机加工车间泄漏点汇总表
图2 漏点治理三步走
3.2 吹气清洗机设备压力设置合理化
由于现场的吹气清洗设备是生产线的压缩空气消耗大户，所以现场的吹气清洗设备也是重点关注的设备之一，经过对全厂所有的吹起清洗设备检查，发现曲轴生产线的吹气清洗设备供给压力（0.38MPa）均超过设备厂家建议的规定压力值（0.28~0.32MPa），供力过大，导致能耗过高。在改善方案中，将各清洗机吹气供给压力调至 0.30MPa，以降低清洗机设备能耗，压力数据测试对比如图3所示。改善前年总耗气量为24 480 000 m³，年总耗气成本2 448 000元；
改善后年总耗气量为19 584 000 m³，年总耗气成本1 958 400元，每年可节省成本489 600元，无需任何成本投入，对比明细见表2。
图3 压力数据测试对比图
表2 压力设置后的年耗气量对比明细
3.3 压缩空气吹气合理化
每台加工中心都配备了一把气枪，用于吹扫清洁的工作，现状：气枪吹扫效率低且压缩空气消耗量大，导致能耗成本高；
改善方案：更换节能型气枪，既能提高吹扫效果，又可以降低耗气量。改善前，使用气枪年总耗气量为908 000 m³，年总耗气成本90 800元；
改善后，使用气枪年总耗气量为3 956 000 m³，年总耗气成本39 560元，每年可节省成本51 240元，成本投入约12万元，预计28个月可以收回投资。
4.1 经济效益
通过对以上方案的实施， 可以产生如下的节能经济效益：
1）泄漏治理。经调查共查找泄漏点 106 个，累计泄漏量约 2 200L/min，泄漏治理后预估每年节能约115 632元。
2）吹气清洗机压力合理化。曲轴线各清洗机使用压力超规定范围，各清洗机降压改善后预估每年节能约489 600 元。
3）压缩空气吹气合理化。各产线气枪节能改善后，预估每年可节能约51 240 元。
综上，北京奔驰有限公司发动机工厂机加工车间压缩空气系统能耗整体改善后，预估节能总金额约65.62万元，减少 CO2排放约 383.6t。
4.2 社会效益
作为首都高精尖制造业的代表，绿色低碳不仅是公司在2025战略中重要的一章，也是北京奔驰在积极响应国家的节能环保、减少CO2排放的号召，同时也彰显了北京奔驰作为首都高精尖企业的社会责任感。
本项目成功对发动机工厂的机加工车间压缩空气能耗进行了优化，为公司进一步绿色低碳化的发展提供了宝贵的经验，后续我们会再次开展相关的节能优化项目，并遵循公司及国家的绿色低碳发展战略，将能源使用的效率最大化，全面助力绿色制造。
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