鑄造工業(yè)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于熔煉操作的效率。監(jiān)控熔煉爐能源的使用情況可以提高產(chǎn)量,降低能耗。
美國鑄造協(xié)會近期委托幾家鑄造廠開展了一項節(jié)能研發(fā)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,因為對于鑄造廠來說,了解每個月消耗的能源總量是很容易的,但是想確定每臺設(shè)備的能源使用數(shù)據(jù)以及某臺設(shè)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(guān)注的主要領(lǐng)域,但其他設(shè)備也消耗相當多的能源。不同的設(shè)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鐘采集一次,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(shè)備外表面溫度),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(chǎn)量(包括每批次磅重和每天磅重)等。
根據(jù)鑄造廠的具體情況,該類信息可以通過對鑄造廠經(jīng)常使用的能源密集型設(shè)備的分項測量加以收集??蛇M行分項測量的設(shè)備包括:爐子,空壓機,液壓泵,除塵器,供熱、通風與空氣調(diào)節(jié)裝置等。
在美國鑄造協(xié)會的該項研究期間,這些鑄造廠的金屬液產(chǎn)量和能源使用都發(fā)生很大的變化,但并不是同時變化。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范圍。沒有詳細的、按時間區(qū)分的測量,生產(chǎn)情況的度量可能不明顯,所以按月金屬液產(chǎn)量變化的根本原因常常不清楚。
該研究強調(diào)了分項測量在收集熔煉爐操作重要信息方面的價值。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(shù)據(jù)。通過監(jiān)測電爐每次熔煉循環(huán)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(huán)時間和通常的功率設(shè)置關(guān)聯(lián)起來,提供了關(guān)于生產(chǎn)變化非常有意義的數(shù)據(jù)。對于這項研究,在熔煉操作期間選擇4個功率檔次作為常用設(shè)置,包括:斷電、保溫、中等功率和滿功率。測量中發(fā)現(xiàn)了以下問題:比預期更長的保溫時間;“保溫”期間不適當?shù)墓β试O(shè)置;過度使用高功率設(shè)置;爐子在不正常的時間斷電。對所發(fā)現(xiàn)的某些事項做出了校正建議,無需資本投資每年就可以節(jié)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(jié)電爐在任一功率檔次(斷電、保溫、中等功率、滿負荷功率)設(shè)置下運行的時間,并且繪制了能表示數(shù)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(tǒng)計變化。管理部門現(xiàn)在能夠以近似實時的方式監(jiān)測熔煉操作的相對效率,并且當出現(xiàn)非正常情況時可給出警告;也可以創(chuàng)建小時、天、周和月總結(jié)報告,以便于評估爐子操作隨時間的相對變化。利用這種測量和數(shù)據(jù)報告,可以識別意想不到的變化,可以進一步分析有關(guān)的時間段內(nèi)測量結(jié)果,以此增加產(chǎn)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,對于鑄造業(yè)來說是獨特的。
另一個選項就是在鑄造廠進行手動數(shù)據(jù)收集。記錄循環(huán)重要部分的開始時間的簡單圖表,有助于識別正在發(fā)生的問題,或者提供改進操作的依據(jù)。自動數(shù)據(jù)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(diào)在類似爐子間不同的燃燒器高火焰和低火焰設(shè)置。從簡單的制圖工作獲得的數(shù)據(jù)可以幫助管理人員掌握加料時間的變化,有助于優(yōu)化操作。