六西格瑪管理方法對空壓系統(tǒng)綜合能耗降低的作用

郭逍遙 陳秀秀 呂玉鳳

摘 要：本文以濟南卷煙廠成功降低空壓系統(tǒng)單位綜合能耗的實踐為例，介紹六西格瑪管理方法在能源管理方面的應用。主要以實踐案例分析的形式對上述問題進行根本原因分析和解決方案求索，使理論得到進一步的完善和升華，并通過六西格瑪管理理論、項目管理理論與質量管理理論的結合，分析并解決生產(chǎn)過程中的管理問題。

關鍵詞：六西格瑪管理 空壓系統(tǒng) 節(jié)能降耗

中圖分類號：TM925.12 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2018）07（c）-0089-02

六西格瑪管理是一套系統(tǒng)、集成的業(yè)務改進方法體系，旨在持續(xù)改進企業(yè)業(yè)務流程，實現(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：用于制造過程的DMAIC；用于設計過程的DMADV；用于營運和服務性行業(yè)的MDACI[2-3]。

在卷煙產(chǎn)品的生產(chǎn)過程中，物料傳送、包裝、氣動控制等工藝環(huán)節(jié)需利用壓縮空氣。壓縮空氣生產(chǎn)過程的常用節(jié)能技術包括：提高空壓機自身效率、運用變頻調(diào)速技術、空壓機中央控制技術、余熱回收技術、分壓力供氣和壓力流量控制技術等[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)詳細流程圖得出可能影響空壓系統(tǒng)成本的55項潛在因子。通過C&E;矩陣，從各因素對系統(tǒng)耗電量和產(chǎn)氣量兩個方面的影響分析，進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鍵因子為：冷卻水壓差、冷卻塔冷卻溫差、冷卻塔進水閥門開度、過濾器壓差、空壓機組搭配方式、空壓機壓力調(diào)節(jié)方式。

1.2 分析與改進

1.2.1 冷卻塔冷卻溫差、冷卻水壓差、冷卻塔進水閥門開度、過濾器壓差的影響

空壓系統(tǒng)中冷卻塔冷卻溫差、冷卻水壓差、冷卻塔進水閥門開度、過濾器壓差直接影響空壓系統(tǒng)熱交換效率，進而影響空壓系統(tǒng)能耗，因此將四因子進行多元回歸分析。通過逐步回歸進行子集篩選，排除過濾器壓差的影響。運用MINITAB對冷卻塔冷卻溫差、冷卻水壓差、冷卻塔進水閥門開度進行回歸分析。

針對這三個因素通過響應曲面設計進行因子改進，并對擬合模型進行分析。在原實驗范圍內(nèi)存在最優(yōu)值。隨后利用響應優(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，冷卻塔進水閥門開度為81%時空壓單耗最小。

1.2.2 空壓機搭配方式的影響

空壓正常供能過程中設備采用單機并聯(lián)的運行方式，根據(jù)末端用氣量，調(diào)整運行設備數(shù)量和壓力設定值?？諌簷C的組合運行根據(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)量和型號的空壓機，因此本階段對不同用氣量下對應多種空壓機運行組合方式對空壓能耗的影響進行改進，從而實現(xiàn)空壓機的最佳組合運行方式。通過對比不同用氣量下多種空壓機組合對空壓系統(tǒng)能耗的影響，得到了空壓機最優(yōu)組合方式。

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

根據(jù)“伯努利定律”，流體在管道中達到平衡狀態(tài)（V1=V2，P1=P2）時，當水平管道中流體的流速V1突然增大，其壓力P1會減小，此時P2>P1，會導致V2增大。因此在如圖2所示的一個管道環(huán)境中，當V2突然增大時，在其氣流進入主管道時會有一個向四周擴散的趨勢，這種趨勢會促進V3的增大，同時阻礙V1使其減小。因此；在這種情況下，根據(jù)空氣動力學中的“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。

2 結語

本項目基于六西格瑪管理理念，深入分析研究空壓系統(tǒng)關鍵流程和環(huán)節(jié)，識別現(xiàn)有空壓系統(tǒng)運行中存在的改進機會點，運用六西格瑪工具，針對冷卻水壓差、冷卻塔冷卻溫差、冷卻塔進水閥門開度進行DOE實驗，確定最佳參數(shù)設置；針對空壓機組搭配方式、空壓機壓力調(diào)節(jié)方式進行單因子實驗，確定空壓機最佳運行、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

[1] 熊月宏，祝秋軍.基于六西格瑪管理方法提高燃油鍋爐汽油比[J]，節(jié)能，2011（2）：4-8.

[2] 鄭鏡雄.六西格瑪方法在降低產(chǎn)品成本終的應用研究[D].天津：天津大學研究生院，2004.

[3] 何楨.六西格瑪管理[M].北京：中國人大出版社，2014.

[4] 吳佩林，王建軍，王華.工業(yè)企業(yè)壓縮空氣系統(tǒng)節(jié)能潛力分析[J].壓縮機技術，2012（1）：38-41.

[5] 秦宏波，胡壽根.工業(yè)壓縮空氣系統(tǒng)優(yōu)化潛力研究[J].流體機械，2010，38（2）：49-53.

[6] 葉校圳，張曉東，陳誠忠.空壓機系統(tǒng)的節(jié)能改造技術[J].中國設備工程，2010（8）：67.

[7] 陳丙臣，王三功.空壓機系統(tǒng)節(jié)能改造[J].中國設備工程，2014（5）：10-11.