生产车间环境温湿度精准控制与节能技术研究

1、-作者xxxx-日期xxxx生产车间环境温湿度精准控制与节能技术研究【精品文档】编号 河南中烟工业有限责任公司科技项目申报书项目类别其他项目名称生产车间环境温湿度精准控制与节能技术研究主要承担单位（部门）河南中烟工业有限责任公司黄金叶生产制造中心主要协作单位（部门） 通讯地址郑州市第三大街9号黄金叶生产制造中心申报日期2016年3月18日一、项目或课题名称（<25字）生产车间环境温湿度精准控制与节能技术研究二、申请计划项目类别科技攻关项目应用基础研究技术开发项目消化吸收项目推广应用项目软科学研究项目标准类项目其它类三、项目或课题起止日期2016年4月至2018年3月四、项目或课题承担单位

2、（部门）单位（部门）名称联系人电话邮政编码河南中烟工业有限责任公司黄金叶生产制造中心李明伟450002五、项目或课题主要负责人姓名性别年龄学历职称专业工作单位电话王冲男26本科助理工程师热能与动力工程设备管理部六、项目或课题主要参加人姓名性别年龄学历职称专业工作单位本项目中分工王冲男26本科助理工程师热能与动力工程设备管理部项目总负责焦彩霞女51本科高级工程师电气技术设备管理部项目策划朱子玉男46研究生工程师工业电气设备管理部项目协调王洪涛男45本科工程师工业电气自动化动能车间项目实施李明伟男45本科工程师模具设计设备管理部项目实施韩军霞女42本科经济师烟草栽培质量管理部项目实施许淑红女48研

3、究生高级工程师烟草工程质量监督检测部项目实施吕旗男41本科工程师热能工程新郑州卷烟厂项目部项目实施毛建军男56大专助理工程师商贸经济质量管理部试验测试蔡永强男44本科助理工程师电气技术新郑州卷烟厂项目部电气技术王守强男52大专技师暖通空调动力车间空调运行宋婷婷女32本科经济师法学动能车间数据分析王博男36研究生工程师自动化设备管理部设备技术七、项目或课题经费预算表 单位：万元经费来源经费支出科 目数额（万元）科 目数额（万元）国家局拨款 设备费 省政府拨款 材料费单位自筹测试化验加工费贷款 燃料动力费 其它 差旅费会议费对外合作与交流费出版/文献/信息传播/知识产权事务费专家咨询费管理费 其他

4、 合 计合 计八、立项的目的、必要性制造中心共有45组空调机组，负责向生产车间提供温湿度工艺参数保证、空气品质保证等任务，但在运行过程中，存在能耗大、保供效率低等问题，亟需研究解决。 一是空调系统能耗巨大。2015年空调能耗为6.91公斤标煤/箱，占制造中心总能耗的48%。 二是保供精准度有待提高。在运行过程中存在温湿度波动较大，反复动作等浪费现象。开展温湿度控制策略的优化研究，可有效提高保供精度；开展生产组织与空调布局的优化研究，可有效提高保供准度。 三是保供效率有待提升。空调运行缺乏相应的温湿度精准控制技术标准，操作人员缺乏精准保供意识，在进行参数调节时没有科学的指导标准，以至于保供效率偏

5、低、保供成本过高。 四是温湿度控制要求有待细化。温湿度标准为区域标准，而实际中，工艺路线只存在于各区域的部分区域，全区域保供会造成能源过度供应现象。 五是空调系统节能技术有待综合应用。空调系统配备有散热塔直接供冷技术、新风预热技术、高压微雾加湿技术等节能技术，但各系统之间独立运行，导致节能效果不够明显。 开展该课题研究，可有效提升空调温湿度控制的“精”与“准”，从而在保证工艺要求的前提下，大幅降低能源消耗。 九、国内外此类研究现状与发展趋势 目前，国内外烟草行业空调系统主要有两种设计思路，一是舒适性空调，二是工艺性空调。其中舒适性空调是控制温度以使人体感觉舒适的空气调节设备，目的是创造一个舒适

6、的工作或生活环境，没有严格的温湿度控制要求。而工艺性空调是根据室内温湿度基数及其允许波动范围、工艺需要并考虑必要的卫生条件所确定的。工艺性空调又根据控制要求的不同分为一般降温性空调、恒温恒湿空调和净化空调等。黄金叶生产制造中心所采用的空调全部为恒温恒湿空调。 国内一些烟草工业企业在空调送风系统的配置中，考虑到制丝车间“粗丝”的生产环节中，伴随着大量烟叶、烟丝的温度与湿度变化过程，且生产现场存在大量热源，制丝车间部分区域全年需要降温等情况，采用的是舒适性空调岗位送风方式，即只控制环境温度，不控制环境湿度，只满足人体舒适的基本要求。岗位送风方式由于系统不参与湿度调节，且只在有人操作的区域定点送风，

7、空调能耗可以有效的降低。 在国内外关于恒温恒湿空调的研究中，已有比较成熟的空调系统控制策略与节能技术的应用，如全年多工况恒温恒湿控制软件策略、室外气象参数数据库前馈控制策略、空调及制冷系统联机变水温节能运行控制策略、送风温湿度串级控制、自适应PID控制策略、焓值计算比较法等各种空调制冷自控节能策略，可为生产车间提供高精度的温湿度环境和其它工艺指标，并使空调制冷设备在最节能的模式下运行。空调自控系统实质上为大滞后的控制过程，其原理是通过检测空调机组对应车间区域的实时加权平均工艺温湿度参数，根据被控车间的热湿负荷特性和当地室外气候条件，形成相应的温湿度控制模型，并自动调节各区温湿度控制回路对应的执

8、行机构，实现车间全年高精度恒温恒湿自动控制的目的。同时，在空调系统节能技术的应用研究中，对于自然冷源的利用、雾化喷淋系统、气流组织优化等方面已形成较为完善的理论。 然而，空调系统控制策略多为通用程序，不能根据用户的实际情况进行量身定制，即其适用性有待提高。且控制程序在调节环境温湿度时，只控制空调本体的相关执行器件，各项节能技术的应用并不参与自控系统自身的调节，导致空调自控系统与节能技术的应用之间缺乏默契。开展空调自控系统自身的优化研究与节能技术的匹配研究，是一个较好的研究方向。 同时，开展环境温湿度与产品质量的相关性研究，实现生产区域的网格化划分，制定对应的区域控制标准，并通过送风系统调节与温

9、湿度传感器布局优化，减少保供体积，具有较好的节能降耗前景。十、项目目标1、项目总体目标 形成一整套完善的温湿度精准控制技术标准体系并应用，实现空调能源消耗降低20%的目标。 2、项目的主要技术指标 1)关键区域温度允差±1，湿度允差±2%； 2)空调能源消耗降低20%； 3)一整套完善的温湿度精准控制技术标准体系。 3、预期提交的成果：新产品、新技术、新装置；申请专利、技术秘密、注册商标、技术标准、论文专著空调精准控制及节能技术研究相关论文2篇空调精准控制及节能技术研究相关专利1项完善的、科学的温湿度精准控制技术标准体系1套分区域等级的温湿度控制标准1套4、项目经济效益或社

10、会效益预测1)经济效益。实现空调系统能耗降低20%以上，基于2015年度黄金叶生产制造中心吨标准煤平均价格计算，预计实现年节约燃动费用690万元。 2)社会效益。空调系统能耗的降低，符合国家及行业节能减排的相关要求，同时有助于提高黄金叶生产制造中心能耗指标水平，助推打造绿色工厂。十一、项目主要内容及需解决的关键技术1、项目主要内容： 1）对生产车间各区域开展环境温湿度与产品质量相关性的梯次组合试验，对试验数据进行关联性分析与评价，找出环境温湿度与能源消耗、产品质量三者之间的相关性。并依据分析结果对生产车间划分相应的关键区域、次关键区域、非关键区域； 2）依据区域分级和关联性分析结果，制定各区域

11、环境的温湿度标准，提高关键区域的控制精度，减少非关键区域的过度供应； 3）依据焓湿图原理，开展空调系统自控程序、室外气象参数数据库前馈策略的优化研究，优化送风点等参数设置； 4）开展基于生产组织的空调保供模式研究，制定针对不同生产组织安排情况下的空调保供模式； 5）搭建、应用空调生产精准平台，实现空调控制精准； 6）调整风阀开度、旋流扇叶开启角度等参数，并进行空调通风系统风平衡测试，保证送风精准。同时，优化温湿度传感器布局，杜绝“假信号”； 7）散热塔直接供冷技术、高压微雾加湿技术、新风预热技术、制冷机群控与水温自动调节技术等节能技术的综合应用研究，提高节能技术的应用效果。 2、项目需解决的关

12、键技术： 1）环境温湿度、空调能耗、产品相关质量的关联性分析技术； 2）全年多工况恒温恒湿控制策略技术、室外气象参数数据库前馈控制策略技术； 3）空调通风系统风平衡调节比例法、迭代法的应用技术； 4）制冷机群控与水温自动调节技术。 十二、项目实施方案1）针对卷接包车间、制丝车间精品线、品牌线、规模线的各个工艺段开展环境温湿度与产品质量相关性的梯次组合试验，收集在不同环境温湿度的情况下产品质量、能源消耗情况的数据，并进行关联性分析评价，找出环境温湿度、产品质量、能源消耗三者之间的相关性。同时，依据关联性分析评价结果，制定不同生产区域的等级划分，影响较大的区域归为关键区域，有一定影响的区域归为次关

13、键区域，影响很小的区域归为非关键区域； 2）依据分析评价中的能耗关联性和区域等级划分，在综合考虑能源消耗和产品质量的基础上，制定出各区域的温湿度最佳控制标准； 3）在制造中心建立温湿度监测站，收集室外温湿度数据，并依据数据进行室外气象参数数据库前馈策略优化调整。同时，利用焓湿图原理，对不同空调机组的送风参考点、PID等自控系统参数进行优化调整； 4）开展基于生产组织的空调保供模式研究，制定针对不同生产组织安排情况下的空调保供模式，通过调整空调开启台数与次序等措施，解决小批量生产、间断生产等带来的空调能耗高问题； 5）搭建空调生产精准平台，通过MES系统与能源管理系统的融合互通，对生产区域采用网

14、格化进行划分，并结合现场生产视频监控，将生产现场状态、生产工单进度状态与关键能源数据等进行集成，实现空调保供的精准，避免过度供应； 6）开展风阀开度、旋流扇叶角度、温湿度传感器布局的优化调整，同时对空调送风系统采用比例法或迭代法的风平衡测试调整，保证空调系统送风精准，减少无生产线区域的保供体积； 7）开展技能技术的综合应用研究。制定散热塔直接供冷技术、新风预热技术、高压微雾加湿技术、制冷机群控与水温自动调节技术等相关节能技术的使用条件、使用方法、参数设置等内容，提高节能技术的应用效果； 8) 制定温湿度精准控制技术标准体系1套，制定分区域等级的温湿度控制标准1套，申请专利1项、发表相关论文1-

15、2篇。 十三、项目进度安排及分阶段考核指标1. 2016-04-01至2016-06-30，方案制定进行项目方案制定验收指标：项目实施方案2. 2016-04-01至2016-12-31，区域等级划分及标准制定通过梯次组合试验，收集试验数据并进行关联性分析，划分区域等级，并制定相应区域的环境温湿度标准验收指标：关联性分析报告、分等级区域的温湿度标准3. 2016-09-01至2017-01-31，空调保供模式的研究开展基于生产组织的空调保供优化研究验收指标：空调保供模式方案4. 2016-11-01至2017-02-28，空调自控系统的优化对自控系统控制策略进行优化验收指标：控制策略优化报告5

16、. 2017-03-01至2017-04-30，搭建空调生产精准平台搭建空调生产精准平台并上线运行验收指标：空调生产精准平台的上线运行6. 2017-05-01至2017-08-31，空调本体的优化开展空调送风系统风平衡测试调整及温湿度传感器测点位置优化验收指标：送风无冷热不均现象，测点优化方案7. 2017-05-01至2017-12-31，节能技术的综合应用研究开展各项节能技术综合应用的研究验收指标：节能技术综合应用方案8. 2018-01-01至2018-03-31，项目结题项目结题和验收验收指标：评价报告 十四、承担单位（部门）及参加单位（部门）科研基础条件（仪器设备、实验场地）及需要的相关技术条件 1、黄金叶生产制造中心空调系统为技改时引进的较先进的生产设备，节能技术配备较为齐全，具备完善的能源消耗计量装置，配备有能源管理，该系统具有能耗计量、实时数据采集及处理等功能。对该项目开展具有较好的科研基础条件。 2、课题研究组拥有实践经验较强的设备管理及综合管理能力，项目参与人员拥有从事相关技术管理研究的多年工作实践经验与各专业较强的理论基础，具有承担该项目的研究能力。 十五、提交