2017年一等奖-黄金叶制丝集中除尘系统节能控制装置的研制

,发布人：陈洋王涛,河南中烟工业有限责任公司黄金叶生产制造中心金丝创客QC小组,制丝集中除尘系统节能控制装置的研制,SilkDevelopmentofenergysavingcontroldeviceforcentralizeddustremovalsystem,目录/CONTENTS,前言,小组概况,选择课题,设定目标与可行性分析,提出方案确定方案,制定对策,对策实施,效果检查,标准化,总结下一步打算,制丝集中除尘系统节能控制装置的研制,2016年全国烟草工作会议将降本增效列为行业“十三五”发展的“五个基本定位”之一，凸显新常态下降本增效工作对行业和企业发展的重要性。2016年是黄金叶生产制造中心（以下简称制造中心）正式投产的第三年，各项基础管理工作逐步提升，有效支撑了黄金叶品牌的持续发展。但由于联合工房面积较大，线长点多，能源消耗偏高的问题仍然较为突出。,行业现状,制丝集中除尘系统节能控制装置的研制,制造中心生产线有五条，主要包括膨胀线、精品线、品牌线、规模线和梗丝线。除尘系统共有22组集中除尘系统，每组都包括一台风机和多个产尘点，同组多个产尘点横向分布在纵向不同的生产线上。,制丝集中除尘系统节能控制装置的研制,产尘点生产线尘源产生点，包括振动筛分筛出烟末、风选装置剔除梗签等（烟末、梗签和粉尘等以下统称退出物）；,专业术语,除尘系统除尘系统主要由除尘风机、滤尘器、除尘管道、风速传感器、插板阀和控制系统等部分组成。其中风机是除尘系统中最主要的耗电设备。,制丝集中除尘系统节能控制装置的研制,制丝集中除尘系统节能控制装置的研制,2016年1-5月份电能消耗统计表,制丝集中除尘系统节能控制装置的研制,2016年1-5月份除尘系统电能消耗统计表,除尘耗电柱状图,制丝集中除尘系统节能控制装置的研制,1#集中除尘系统产尘点分布位置,制丝集中除尘系统节能控制装置的研制,1#集中除尘风机管道系统示意图,1.膨胀线（冷却回潮）2.精品线（叶丝干燥）3.品牌线（气流干燥）4.品牌线（叶丝干燥）5.规模线（叶丝干燥）6.梗线（梗丝干燥）A.风机电机B.滤尘箱C.风速传感器D.除尘主管道E.除尘支管道F.手动插板阀,制丝集中除尘系统节能控制装置的研制,1#集中除尘系统1-5月能源消耗统计,制丝集中除尘系统节能控制装置的研制,问题一：产尘点实际风速大于实际需求。,六个产尘点和除尘主管道的实际风速（单位：m/s）,（一）提出问题,制丝集中除尘系统节能控制装置的研制,结论：在风机频率设定为50HZ运行时，主管道和六个产尘点实际风速均在22m/s以上，超出15-19m/s实际需求风速。,制丝集中除尘系统节能控制装置的研制,问题二：有一个产尘点需要除尘风，1#风机即全速运行。,1#集中除尘系统六个产尘点分布在五条生产线不同工序。由于五条线每天生产任务不同，造成生产线停机时间不一致，产尘点会出现空载状态。,制丝集中除尘系统节能控制装置的研制,2016年5月生产线停机后六个产尘点空载运行时间统计（单位：h）,制丝集中除尘系统节能控制装置的研制,2016年5月生产线停机后六个产尘点空载运行时间统计数据柱状图（单位：h）,结论：当有生产线停机，产尘点没有物料通过但仍处于空载运行状态，累计时间是296.4小时，造成风量损失。,制丝集中除尘系统节能控制装置的研制,问题三：有生产线待机时，风机仍全速运行。,生产线待机时由于产尘点没有物料通过，没有产生退出物，是不需要为产尘点提供除尘风的。,制丝集中除尘系统节能控制装置的研制,问题三：有生产线待机时，风机仍全速运行。,2016年5月六个产尘点在生产待机空载时间统计（单位：h）,制丝集中除尘系统节能控制装置的研制,2016年5月六个产尘点在生产待机空载时间统计数据柱状图（单位：h）,结论：生产线待机时，产尘点没有物料通过但仍处于空载运行状态，累计时间是622.82小时，造成风量损失。,制丝集中除尘系统节能控制装置的研制,除尘系统节能控制存在的困难点统计表,制丝集中除尘系统节能控制装置的研制,（二）课题查新,中华人民共和国科学技术部权威通过查新，证明在所查范围内国内无相同产品及其研究。,制丝集中除尘系统节能控制装置的研制,（二）课题查新,采用以上检索策略，在国内中文数据库中查到相关有借鉴的文献5篇。,制丝集中除尘系统节能控制装置的研制,（三）创新思路,节能控制装置创新思路,制丝集中除尘系统节能控制装置的研制,（四）确定课题,根据创新思路，在满足产尘点除尘输送情况下，降低集中除尘系统能耗，确定本次QC活动课题为制丝集中除尘系统节能控制装置的研制。,制丝集中除尘系统节能控制装置的研制,（一）设定目标,1#集中除尘系统能耗目标（单位：度/h）,研制集中除尘系统节能控制装置，在满足产尘点退出物回收率99.5%的前提下，实现“1#集中除尘系统能耗30度/h”的活动目标。,制丝集中除尘系统节能控制装置的研制,（二）可行性分析,领导支持2016年制造中心将“降本增效”作为年度重点工作，成立了中心、部门“两级”降本增效领导小组，并开展了多项降本增效的课题研究。,技术保障组成员有丰富的理论知识和创新经验，技术力量强。2015年度取得公司科技创新成果二等奖一个；TPRS课题改善获得公司一等奖一个，三等奖两个，还有多项实用新型和发明专利。,资金保障制造中心出台了创新管理办法，为降本增效提供费用支持。,装备保障制丝车间金丝创客空间为小组提供先进的实验设备和测量仪器。,制丝集中除尘系统节能控制装置的研制,模拟试验1：（1）通过逐步降低1#集中除尘系统风机频率，在满足最低风速都15m/s，调试1#集中除尘系统风机最低设定频率。,调试1#集中除尘系统风机最低设定频率,（三）模拟试验,制丝集中除尘系统节能控制装置的研制,（2）将1#集中除尘系统风机频率设定为39HZ，在六个产尘点人工投入退出物，测试各个产尘点回收率。,测试1#集中除尘系统风机的最低设定频率,制丝集中除尘系统节能控制装置的研制,投入和回收退出物总重量柱状图,模拟测试1的测试结果表明，在15-19m/s的风速范围内可以满足退出物输送要求。,制丝集中除尘系统节能控制装置的研制,模拟生产过程测试风机能耗变化情况,模拟试验2：依次手动关闭六个产尘点插板阀来模拟关闭产尘点，查看1#集中除尘系统能耗变化。,制丝集中除尘系统节能控制装置的研制,结论一：1#集中除尘系统运行必须满足两个产尘点插板阀打开；结论二：关闭一到四个产尘点插板阀具有节能效果。,制丝集中除尘系统节能控制装置的研制,检验手动关闭产尘点是否满足退出物的要求,模拟测试3：模拟手动关闭一到四个产尘点插板阀，检测1#集中除尘系统产尘点退出物回收率是否达到99.5%的标准。,制丝集中除尘系统节能控制装置的研制,结论：在关闭一到四个产尘点插板时，退出物回收率达到99.5%的标准。,制丝集中除尘系统节能控制装置的研制,实际生产过程中统计风机能耗变化情况,模拟测试4：在生产过程中，在产尘点风阀全开情况下除尘风机单位能耗是31.54度/h。手动开关产尘点插板阀来测试，查看1#集中除尘系统能耗情况。,制丝集中除尘系统节能控制装置的研制,结论一：活动目标“1#集中除尘系统能耗30度/h”是可以完成的。,制丝集中除尘系统节能控制装置的研制,（三）综合分析,通过资源分析和模拟试验，小组成员认为制丝集中除尘系统节能控制装置的课题创新思路是可行的。在满足产尘点退出物回收率99.5%的前提下，活动目标“1#集中除尘系统能耗30度/h”可以实现。,制丝集中除尘系统节能控制装置的研制,（一）总体方案的提出,集中除尘系统节能控制装置,基于电磁阀+气缸节能控制装置,除尘系统与生产线建议以太网通讯,除尘系统自动判断物料达到产尘点,选择风阀类型,选择电磁阀和气缸类型,确定采用气缸数量,自动控制主管道风速,成本低,基于伺服控制气缸节能控制装置,除尘系统与生产线建议以太网通讯,除尘系统自动判断物料达到产尘点,选择风阀类型,选择伺服气缸类型,自动控制主管道风速,成本高,技术难度大,实施周期长,基于电动角执行器节能控制装置,除尘系统与生产线建议以太网通讯,除尘系统自动判断物料达到产尘点,选择风阀类型,自动控制主管道风速,选择电动角执行器类型,成本高,技术难度适中,技术难度小,实施周期短,符合安全规定,实施周期长,符合安全规定,制丝集中除尘系统节能控制装置的研制,（二）总体方案的确定,基于电磁阀+气缸节能控制装置,集中除尘系统节能控制装置,基于伺服控制气缸节能控制装置,基于电动角执行器节能控制装置,集中除尘系统节能控制装置总体方案系统图,制丝集中除尘系统节能控制装置的研制,集中除尘系统节能控制装置三个选择方案,采用,制丝集中除尘系统节能控制装置的研制,（三）分级方案提出,工业以太网通讯建立,配置工业以太网通讯,基于电磁阀+气缸节能控制装置,除尘主管道风速控制,产尘点风阀的控制,自主控制主管道风速,选择风阀类型,选择气缸,选择电磁阀类型,判断物料通过产尘点,单边通讯,双边通讯,电子皮带秤流量,水分仪物料水分,异物剔除秤重量,除尘点风阀开关数量,主管道风速传感器,闸阀,蝶阀,气缸数量,气缸类型,直动式电磁阀,分步直动式电磁阀,单气缸控制风阀,单作用气缸,双气缸控制风阀,双作用气缸,先导式电磁阀,制丝集中除尘系统节能控制装置的研制,（四）方案分解,1、配置工业以太网：实现除尘系统实时获取产尘点是否有物料通过，用于控制产尘点风阀打开或关闭。,工业以太网通讯方式对比图,采用,制丝集中除尘系统节能控制装置的研制,2、判断物料通过产尘点：准确检测生产线是否有物料通过产尘点，用于判断产尘点是否空载。,方案一：根据电子皮带秤流量信号进行判断,从试验数据和图形分析可以看出，每一批物料到达时间和物料离开时间波动大，最长和最短时间相差接近1分钟。根据固定的计时时间不能及时准确的判断产尘点所在生产线是否有物料通过。,制丝集中除尘系统节能控制装置的研制,方案二：根据出口水分仪物料水分进行判断,从试验数据和图形分析可以看出，每一批物料到达时间和物料离开时间波动小，最长和最短时间相差12秒钟。根据固定的计时时间可以判断产尘点所在生产线是否有物料通过。,采用,制丝集中除尘系统节能控制装置的研制,方案三：根据退出物秤累积量进行判断,采用,制丝集中除尘系统节能控制装置的研制,各条生产线生产情况判断条件的最终方案,方案二：根据出口水分仪物料水分进行判断,方案三：根据退出物秤累积量进行判断,制丝集中除尘系统节能控制装置的研制,3、自动控制主管道风速,除尘主管道风速自动控制方式选择,采用,制丝集中除尘系统节能控制装置的研制,4、选择风阀类型,用于生产线除尘管道的两种阀门对比,采用,制丝集中除尘系统节能控制装置的研制,产尘点风阀的设计方案,制丝集中除尘系统节能控制装置的研制,5、气缸数量与类型,气缸安装方案两种方式对比,采用,制丝集中除尘系统节能控制装置的研制,控制产尘点闸阀的气缸类型选择,采用,制丝集中除尘系统节能控制装置的研制,6、选择电磁阀类型,电磁阀类型的选择,采用,制丝集中除尘系统节能控制装置的研制,（五）确定最佳方案,工业以太网通讯建立,建立工业以太网通讯,基于电磁阀+气缸节能控制装置,除尘主管道风速控制,产尘点风阀的控制,自主控制主管道风速,选择风阀类型,选择气缸,判断物流到达产尘点,单边通讯,双边通讯,电子皮带秤流量,水分仪物料水分,异物剔除秤重量,除尘点风阀开关数量,主管道风速传感器,闸阀,蝶阀,气缸数量,气缸类型,单气缸控制风阀,单作用气缸,双气缸控制风阀,双作用气缸,选择电磁阀类型,直动式电磁阀,分步直动式电磁阀,先导式电磁阀,制丝集中除尘系统节能控制装置的研制,计划对策表,制丝集中除尘系统节能控制装置的研制,对策实施一：,制丝集中除尘系统节能控制装置的研制,对策实施二：,制丝集中除尘系统节能控制装置的研制,对策实施三：,制丝集中除尘系统节能控制装置的研制,对策实施四：,2.制作闸阀：小组成员在于8月1日至8月30日完成制作六套气动闸阀和气缸支架。,3.安装闸阀：小组成员在9月1日到9月10日，在除尘点垂直管道上安装闸阀。,制丝集中除尘系统节能控制装置的研制,对策实施五：,1、安装支架和气缸：9月15日前，并安装六个气缸支架，并将两个气缸固定在支架上。,2、调整双气缸同步：小组成员在9月15日前调整双气缸动作同步和气缸磁性开关到位检测。,制丝集中除尘系统节能控制装置的研制,对策实施六：,1、安装电磁阀：小组成员在9月10-12日制作了用于安装气源装置和电磁阀的不锈钢底板。9月15日前将电磁阀固定在不锈钢底板上并进行了布线。,1、控制闸阀电磁阀的安装,制丝集中除尘系统节能控制装置的研制,对策实施六：,2、压空气路的安装,1、压空气路安装图：使用两个电磁阀分别控制一个气缸，共用一套气源控制过滤装置。,2、压空管路的安装9月16日将气源装置固定在不锈钢底板上，使用压空管和配件将电磁阀和气缸按照气路设计图进行连接。,制丝集中除尘系统节能控制装置的研制,对策实施六：,3、节能控制装置编程与调试,1、检查I/O信号:小组成员在9月20日前，经确认信号线和电源线连接无误，上电检查各个I/O信号也正确。,2、编写除尘PLC程序：小组成员在9月25日前，根据逻辑控制图在除尘PLC控制系统中编写PLC程序。,制丝集中除尘系统节能控制装置的研制,对策实施六效果检查,对策实施六效果检查表,制丝集中除尘系统节能控制装置的研制,（一）目标检查,1、节能控制装置：小组成功研制出一种制丝集中除尘系统节能控制装置，应用到1#集中除尘风机系统，并经过设备安全性能的验收。,一个产尘点安装的气动闸阀图,制丝集中除尘系统节能控制装置的研制,制丝集中除尘系统节能控制装置的研制,2、1#集中除尘系统能耗：2016年11月1日，小组成员对1#集中除尘系统2016年10月能耗进行统计。,1#集中除尘系统10月能耗统计,1#集中除尘系统能耗由活动前52.805度/h降到活动后29.736度/h，实现了“1#集中除尘系统能耗30度/h”活动目标。,制丝集中除尘系统节能控制装置的研制,3、退出物回收率效果检查：,制丝集中除尘系统节能控制装置的研制,退出物回收率效果检查：,在产尘点全开或自动关闭一到四个的情况下，退出物回收率均超过了99.5%的要求。,制丝集中除尘系统节能控制装置的研制,4、除尘能耗在车间能耗所占比例：,2016年10月制丝车间能耗统计,制丝集中除尘系统节能控制装置的研制,5、节能控制装置闸阀在生产过程中打开或关闭动作检查,闸阀在生产过程中打开或关闭动作检查统计表,制丝集中除尘系统节能控制装置的研制,制丝集中除尘系统节能控制装置的研制,（二）效益分析,单个产尘点活动投入成本统计,制丝集中除尘系统节能控制装置的研制,（二）效益分析,活动期间1#集中除尘系统经济效益分析,制丝集中除尘系统节能控制装置的研制,（二）效益分析,活动后1#集中除尘系统年度节约能源成本经济效益,制丝集中除尘系统节能控制装置的研制,（二）效益分析,活动后除尘系统年度经济效益推算,制丝集中除尘系统节能控制装置的研制,（二）效益分析,直接效益小组成员按照推算出2017年1月-12月集中除尘系统年度经济效益约为145.6万元。,间接效益活动后除尘系统能耗大大降低，同时除尘系统实际风量比实施前也显著下降，减少了车间内部环境温湿空气外排量,降低了制丝车间空调系统的负担。,社会效益在没有退出物的时候，通过闸阀自动关闭相关的产尘点，不仅可以降低职工的劳动强度，有效降低车间除尘系统的噪音污染，还有力地支持了企业节能减排工作。,其他效益目前行业内集中除尘系统没有采取类似的节能控制装置，本装置的研制成功填补了行业集中除尘系统节能技术空白。,制丝集中除尘系统节能控制装置的研制,（一）效果追踪,1#集中除尘风机电能消耗情况,1#集中除尘风机电能消耗情况,从统计结果得出，三个月1#集中除尘风机的单位能耗仍低于30度/h，说明小组活动效果持续有效。,制丝集中除尘系统节能控制装置的研制,（二）整理归档,课题项目档案整理表,制丝集中除尘系统节能控制装置的研制,（三）课题创新点