生產(chǎn)車間環(huán)境溫濕度精準(zhǔn)控制與節(jié)能技術(shù)研究

1、編號 河南中煙工業(yè)有限責(zé)任公司科技項目申報書項目類別其他項目名稱生產(chǎn)車間環(huán)境溫濕度精準(zhǔn)控制與節(jié)能技術(shù)研究主要承擔(dān)單位（部門）河南中煙工業(yè)有限責(zé)任公司黃金葉生產(chǎn)制造中心主要協(xié)作單位（部門） 通訊地址鄭州市第三大街9號黃金葉生產(chǎn)制造中心申報日期2016年3月18日一、項目或課題名稱（<25字）生產(chǎn)車間環(huán)境溫濕度精準(zhǔn)控制與節(jié)能技術(shù)研究二、申請計劃項目類別科技攻關(guān)項目應(yīng)用基礎(chǔ)研究技術(shù)開發(fā)項目消化吸收項目推廣應(yīng)用項目軟科學(xué)研究項目標(biāo)準(zhǔn)類項目其它類三、項目或課題起止日期2016年4月至2018年3月四、項目或課題承擔(dān)單位（部門）單位（部門）名稱聯(lián)系人電話郵政編碼河南中煙工業(yè)有限責(zé)任公司黃金葉生產(chǎn)制造

2、中心李明偉13838348890450002五、項目或課題主要負(fù)責(zé)人姓名性別年齡學(xué)歷職稱專業(yè)工作單位電話王沖男26本科助理工程師熱能與動力工程設(shè)備管理、項目或課題主要參加人姓名性別年齡學(xué)歷職稱專業(yè)工作單位本項目中分工王沖男26本科助理工程師熱能與動力工程設(shè)備管理部項目總負(fù)責(zé)焦彩霞女51本科高級工程師電氣技術(shù)設(shè)備管理部項目策劃朱子玉男46研究生工程師工業(yè)電氣設(shè)備管理部項目協(xié)調(diào)王洪濤男45本科工程師工業(yè)電氣自動化動能車間項目實施李明偉男45本科工程師模具設(shè)計設(shè)備管理部項目實施韓軍霞女42本科經(jīng)濟師煙草栽培質(zhì)量管理部項目實施許淑紅女48研究生高級工程師煙草工程質(zhì)量監(jiān)督檢測部

3、項目實施呂旗男41本科工程師熱能工程新鄭州卷煙廠項目部項目實施毛建軍男56大專助理工程師商貿(mào)經(jīng)濟質(zhì)量管理部試驗測試蔡永強男44本科助理工程師電氣技術(shù)新鄭州卷煙廠項目部電氣技術(shù)王守強男52大專技師暖通空調(diào)動力車間空調(diào)運行宋婷婷女32本科經(jīng)濟師法學(xué)動能車間數(shù)據(jù)分析王博男36研究生工程師自動化設(shè)備管理部設(shè)備技術(shù)七、項目或課題經(jīng)費預(yù)算表 單位：萬元經(jīng)費來源經(jīng)費支出科 目數(shù)額（萬元）科 目數(shù)額（萬元）國家局撥款 設(shè)備費 省政府撥款 材料費35.0單位自籌60.0測試化驗加工費5.0貸款 燃料動力費 其它 差旅費3.0會議費5.0對外合作與交流費5.0出版/文獻(xiàn)/信息傳播/知識產(chǎn)權(quán)事務(wù)費2.0專家咨詢費5

4、.0管理費 其他 合 計60.0合 計60.0八、立項的目的、必要性制造中心共有45組空調(diào)機組，負(fù)責(zé)向生產(chǎn)車間提供溫濕度工藝參數(shù)保證、空氣品質(zhì)保證等任務(wù)，但在運行過程中，存在能耗大、保供效率低等問題，亟需研究解決。 一是空調(diào)系統(tǒng)能耗巨大。2015年空調(diào)能耗為6.91公斤標(biāo)煤/箱，占制造中心總能耗的48%。 二是保供精準(zhǔn)度有待提高。在運行過程中存在溫濕度波動較大，反復(fù)動作等浪費現(xiàn)象。開展溫濕度控制策略的優(yōu)化研究，可有效提高保供精度；開展生產(chǎn)組織與空調(diào)布局的優(yōu)化研究，可有效提高保供準(zhǔn)度。 三是保供效率有待提升?？照{(diào)運行缺乏相應(yīng)的溫濕度精準(zhǔn)控制技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，操作人員缺乏精準(zhǔn)保供意識，在進(jìn)行參數(shù)調(diào)節(jié)時沒有

5、科學(xué)的指導(dǎo)標(biāo)準(zhǔn)，以至于保供效率偏低、保供成本過高。 四是溫濕度控制要求有待細(xì)化。溫濕度標(biāo)準(zhǔn)為區(qū)域標(biāo)準(zhǔn)，而實際中，工藝路線只存在于各區(qū)域的部分區(qū)域，全區(qū)域保供會造成能源過度供應(yīng)現(xiàn)象。 五是空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)有待綜合應(yīng)用?？照{(diào)系統(tǒng)配備有散熱塔直接供冷技術(shù)、新風(fēng)預(yù)熱技術(shù)、高壓微霧加濕技術(shù)等節(jié)能技術(shù)，但各系統(tǒng)之間獨立運行，導(dǎo)致節(jié)能效果不夠明顯。 開展該課題研究，可有效提升空調(diào)溫濕度控制的“精”與“準(zhǔn)”，從而在保證工藝要求的前提下，大幅降低能源消耗。 九、國內(nèi)外此類研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢 目前，國內(nèi)外煙草行業(yè)空調(diào)系統(tǒng)主要有兩種設(shè)計思路，一是舒適性空調(diào)，二是工藝性空調(diào)。其中舒適性空調(diào)是控制溫度以使人體感覺舒適的

6、空氣調(diào)節(jié)設(shè)備，目的是創(chuàng)造一個舒適的工作或生活環(huán)境，沒有嚴(yán)格的溫濕度控制要求。而工藝性空調(diào)是根據(jù)室內(nèi)溫濕度基數(shù)及其允許波動范圍、工藝需要并考慮必要的衛(wèi)生條件所確定的。工藝性空調(diào)又根據(jù)控制要求的不同分為一般降溫性空調(diào)、恒溫恒濕空調(diào)和凈化空調(diào)等。黃金葉生產(chǎn)制造中心所采用的空調(diào)全部為恒溫恒濕空調(diào)。 國內(nèi)一些煙草工業(yè)企業(yè)在空調(diào)送風(fēng)系統(tǒng)的配置中，考慮到制絲車間“粗絲”的生產(chǎn)環(huán)節(jié)中，伴隨著大量煙葉、煙絲的溫度與濕度變化過程，且生產(chǎn)現(xiàn)場存在大量熱源，制絲車間部分區(qū)域全年需要降溫等情況，采用的是舒適性空調(diào)崗位送風(fēng)方式，即只控制環(huán)境溫度，不控制環(huán)境濕度，只滿足人體舒適的基本要求。崗位送風(fēng)方式由于系統(tǒng)不參與濕度調(diào)節(jié)

7、，且只在有人操作的區(qū)域定點送風(fēng)，空調(diào)能耗可以有效的降低。 在國內(nèi)外關(guān)于恒溫恒濕空調(diào)的研究中，已有比較成熟的空調(diào)系統(tǒng)控制策略與節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用，如全年多工況恒溫恒濕控制軟件策略、室外氣象參數(shù)數(shù)據(jù)庫前饋控制策略、空調(diào)及制冷系統(tǒng)聯(lián)機變水溫節(jié)能運行控制策略、送風(fēng)溫濕度串級控制、自適應(yīng)PID控制策略、焓值計算比較法等各種空調(diào)制冷自控節(jié)能策略，可為生產(chǎn)車間提供高精度的溫濕度環(huán)境和其它工藝指標(biāo)，并使空調(diào)制冷設(shè)備在最節(jié)能的模式下運行?？照{(diào)自控系統(tǒng)實質(zhì)上為大滯后的控制過程，其原理是通過檢測空調(diào)機組對應(yīng)車間區(qū)域的實時加權(quán)平均工藝溫濕度參數(shù)，根據(jù)被控車間的熱濕負(fù)荷特性和當(dāng)?shù)厥彝鈿夂驐l件，形成相應(yīng)的溫濕度控制模型，并自

8、動調(diào)節(jié)各區(qū)溫濕度控制回路對應(yīng)的執(zhí)行機構(gòu)，實現(xiàn)車間全年高精度恒溫恒濕自動控制的目的。同時，在空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用研究中，對于自然冷源的利用、霧化噴淋系統(tǒng)、氣流組織優(yōu)化等方面已形成較為完善的理論。 然而，空調(diào)系統(tǒng)控制策略多為通用程序，不能根據(jù)用戶的實際情況進(jìn)行量身定制，即其適用性有待提高。且控制程序在調(diào)節(jié)環(huán)境溫濕度時，只控制空調(diào)本體的相關(guān)執(zhí)行器件，各項節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用并不參與自控系統(tǒng)自身的調(diào)節(jié)，導(dǎo)致空調(diào)自控系統(tǒng)與節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用之間缺乏默契。開展空調(diào)自控系統(tǒng)自身的優(yōu)化研究與節(jié)能技術(shù)的匹配研究，是一個較好的研究方向。 同時，開展環(huán)境溫濕度與產(chǎn)品質(zhì)量的相關(guān)性研究，實現(xiàn)生產(chǎn)區(qū)域的網(wǎng)格化劃分，制定對應(yīng)的區(qū)域

9、控制標(biāo)準(zhǔn)，并通過送風(fēng)系統(tǒng)調(diào)節(jié)與溫濕度傳感器布局優(yōu)化，減少保供體積，具有較好的節(jié)能降耗前景。十、項目目標(biāo)1、項目總體目標(biāo) 形成一整套完善的溫濕度精準(zhǔn)控制技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系并應(yīng)用，實現(xiàn)空調(diào)能源消耗降低20%的目標(biāo)。 2、項目的主要技術(shù)指標(biāo) 1)關(guān)鍵區(qū)域溫度允差±1，濕度允差±2%； 2)空調(diào)能源消耗降低20%； 3)一整套完善的溫濕度精準(zhǔn)控制技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系。 3、預(yù)期提交的成果：新產(chǎn)品、新技術(shù)、新裝置；申請專利、技術(shù)秘密、注冊商標(biāo)、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、論文專著空調(diào)精準(zhǔn)控制及節(jié)能技術(shù)研究相關(guān)論文2篇空調(diào)精準(zhǔn)控制及節(jié)能技術(shù)研究相關(guān)專利1項完善的、科學(xué)的溫濕度精準(zhǔn)控制技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系1套分區(qū)域等級的溫濕度

10、控制標(biāo)準(zhǔn)1套4、項目經(jīng)濟效益或社會效益預(yù)測1)經(jīng)濟效益。實現(xiàn)空調(diào)系統(tǒng)能耗降低20%以上，基于2015年度黃金葉生產(chǎn)制造中心噸標(biāo)準(zhǔn)煤平均價格計算，預(yù)計實現(xiàn)年節(jié)約燃動費用690萬元。 2)社會效益。空調(diào)系統(tǒng)能耗的降低，符合國家及行業(yè)節(jié)能減排的相關(guān)要求，同時有助于提高黃金葉生產(chǎn)制造中心能耗指標(biāo)水平，助推打造綠色工廠。十一、項目主要內(nèi)容及需解決的關(guān)鍵技術(shù)1、項目主要內(nèi)容： 1）對生產(chǎn)車間各區(qū)域開展環(huán)境溫濕度與產(chǎn)品質(zhì)量相關(guān)性的梯次組合試驗，對試驗數(shù)據(jù)進(jìn)行關(guān)聯(lián)性分析與評價，找出環(huán)境溫濕度與能源消耗、產(chǎn)品質(zhì)量三者之間的相關(guān)性。并依據(jù)分析結(jié)果對生產(chǎn)車間劃分相應(yīng)的關(guān)鍵區(qū)域、次關(guān)鍵區(qū)域、非關(guān)鍵區(qū)域； 2）依據(jù)區(qū)域

11、分級和關(guān)聯(lián)性分析結(jié)果，制定各區(qū)域環(huán)境的溫濕度標(biāo)準(zhǔn)，提高關(guān)鍵區(qū)域的控制精度，減少非關(guān)鍵區(qū)域的過度供應(yīng)； 3）依據(jù)焓濕圖原理，開展空調(diào)系統(tǒng)自控程序、室外氣象參數(shù)數(shù)據(jù)庫前饋策略的優(yōu)化研究，優(yōu)化送風(fēng)點等參數(shù)設(shè)置； 4）開展基于生產(chǎn)組織的空調(diào)保供模式研究，制定針對不同生產(chǎn)組織安排情況下的空調(diào)保供模式； 5）搭建、應(yīng)用空調(diào)生產(chǎn)精準(zhǔn)平臺，實現(xiàn)空調(diào)控制精準(zhǔn)； 6）調(diào)整風(fēng)閥開度、旋流扇葉開啟角度等參數(shù)，并進(jìn)行空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)風(fēng)平衡測試，保證送風(fēng)精準(zhǔn)。同時，優(yōu)化溫濕度傳感器布局，杜絕“假信號”； 7）散熱塔直接供冷技術(shù)、高壓微霧加濕技術(shù)、新風(fēng)預(yù)熱技術(shù)、制冷機群控與水溫自動調(diào)節(jié)技術(shù)等節(jié)能技術(shù)的綜合應(yīng)用研究，提高節(jié)能技術(shù)

12、的應(yīng)用效果。 2、項目需解決的關(guān)鍵技術(shù)： 1）環(huán)境溫濕度、空調(diào)能耗、產(chǎn)品相關(guān)質(zhì)量的關(guān)聯(lián)性分析技術(shù)； 2）全年多工況恒溫恒濕控制策略技術(shù)、室外氣象參數(shù)數(shù)據(jù)庫前饋控制策略技術(shù)； 3）空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)風(fēng)平衡調(diào)節(jié)比例法、迭代法的應(yīng)用技術(shù)； 4）制冷機群控與水溫自動調(diào)節(jié)技術(shù)。 十二、項目實施方案1）針對卷接包車間、制絲車間精品線、品牌線、規(guī)模線的各個工藝段開展環(huán)境溫濕度與產(chǎn)品質(zhì)量相關(guān)性的梯次組合試驗，收集在不同環(huán)境溫濕度的情況下產(chǎn)品質(zhì)量、能源消耗情況的數(shù)據(jù)，并進(jìn)行關(guān)聯(lián)性分析評價，找出環(huán)境溫濕度、產(chǎn)品質(zhì)量、能源消耗三者之間的相關(guān)性。同時，依據(jù)關(guān)聯(lián)性分析評價結(jié)果，制定不同生產(chǎn)區(qū)域的等級劃分，影響較大的區(qū)域歸為關(guān)

13、鍵區(qū)域，有一定影響的區(qū)域歸為次關(guān)鍵區(qū)域，影響很小的區(qū)域歸為非關(guān)鍵區(qū)域； 2）依據(jù)分析評價中的能耗關(guān)聯(lián)性和區(qū)域等級劃分，在綜合考慮能源消耗和產(chǎn)品質(zhì)量的基礎(chǔ)上，制定出各區(qū)域的溫濕度最佳控制標(biāo)準(zhǔn)； 3）在制造中心建立溫濕度監(jiān)測站，收集室外溫濕度數(shù)據(jù)，并依據(jù)數(shù)據(jù)進(jìn)行室外氣象參數(shù)數(shù)據(jù)庫前饋策略優(yōu)化調(diào)整。同時，利用焓濕圖原理，對不同空調(diào)機組的送風(fēng)參考點、PID等自控系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整； 4）開展基于生產(chǎn)組織的空調(diào)保供模式研究，制定針對不同生產(chǎn)組織安排情況下的空調(diào)保供模式，通過調(diào)整空調(diào)開啟臺數(shù)與次序等措施，解決小批量生產(chǎn)、間斷生產(chǎn)等帶來的空調(diào)能耗高問題； 5）搭建空調(diào)生產(chǎn)精準(zhǔn)平臺，通過MES系統(tǒng)與能源管理

14、系統(tǒng)的融合互通，對生產(chǎn)區(qū)域采用網(wǎng)格化進(jìn)行劃分，并結(jié)合現(xiàn)場生產(chǎn)視頻監(jiān)控，將生產(chǎn)現(xiàn)場狀態(tài)、生產(chǎn)工單進(jìn)度狀態(tài)與關(guān)鍵能源數(shù)據(jù)等進(jìn)行集成，實現(xiàn)空調(diào)保供的精準(zhǔn)，避免過度供應(yīng)； 6）開展風(fēng)閥開度、旋流扇葉角度、溫濕度傳感器布局的優(yōu)化調(diào)整，同時對空調(diào)送風(fēng)系統(tǒng)采用比例法或迭代法的風(fēng)平衡測試調(diào)整，保證空調(diào)系統(tǒng)送風(fēng)精準(zhǔn)，減少無生產(chǎn)線區(qū)域的保供體積； 7）開展技能技術(shù)的綜合應(yīng)用研究。制定散熱塔直接供冷技術(shù)、新風(fēng)預(yù)熱技術(shù)、高壓微霧加濕技術(shù)、制冷機群控與水溫自動調(diào)節(jié)技術(shù)等相關(guān)節(jié)能技術(shù)的使用條件、使用方法、參數(shù)設(shè)置等內(nèi)容，提高節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用效果； 8) 制定溫濕度精準(zhǔn)控制技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系1套，制定分區(qū)域等級的溫濕度控制標(biāo)準(zhǔn)1套

15、，申請專利1項、發(fā)表相關(guān)論文1-2篇。 十三、項目進(jìn)度安排及分階段考核指標(biāo)1. 2016-04-01至2016-06-30，方案制定進(jìn)行項目方案制定驗收指標(biāo)：項目實施方案2. 2016-04-01至2016-12-31，區(qū)域等級劃分及標(biāo)準(zhǔn)制定通過梯次組合試驗，收集試驗數(shù)據(jù)并進(jìn)行關(guān)聯(lián)性分析，劃分區(qū)域等級，并制定相應(yīng)區(qū)域的環(huán)境溫濕度標(biāo)準(zhǔn)驗收指標(biāo)：關(guān)聯(lián)性分析報告、分等級區(qū)域的溫濕度標(biāo)準(zhǔn)3. 2016-09-01至2017-01-31，空調(diào)保供模式的研究開展基于生產(chǎn)組織的空調(diào)保供優(yōu)化研究驗收指標(biāo)：空調(diào)保供模式方案4. 2016-11-01至2017-02-28，空調(diào)自控系統(tǒng)的優(yōu)化對自控系統(tǒng)控制策略進(jìn)行

16、優(yōu)化驗收指標(biāo)：控制策略優(yōu)化報告5. 2017-03-01至2017-04-30，搭建空調(diào)生產(chǎn)精準(zhǔn)平臺搭建空調(diào)生產(chǎn)精準(zhǔn)平臺并上線運行驗收指標(biāo)：空調(diào)生產(chǎn)精準(zhǔn)平臺的上線運行6. 2017-05-01至2017-08-31，空調(diào)本體的優(yōu)化開展空調(diào)送風(fēng)系統(tǒng)風(fēng)平衡測試調(diào)整及溫濕度傳感器測點位置優(yōu)化驗收指標(biāo)：送風(fēng)無冷熱不均現(xiàn)象，測點優(yōu)化方案7. 2017-05-01至2017-12-31，節(jié)能技術(shù)的綜合應(yīng)用研究開展各項節(jié)能技術(shù)綜合應(yīng)用的研究驗收指標(biāo)：節(jié)能技術(shù)綜合應(yīng)用方案8. 2018-01-01至2018-03-31，項目結(jié)題項目結(jié)題和驗收驗收指標(biāo)：評價報告 十四、承擔(dān)單位（部門）及參加單位（部門）科研基礎(chǔ)條件（儀器設(shè)備、實驗場地）及需要的相關(guān)技術(shù)條件 1、黃金葉生產(chǎn)制造中心空調(diào)系統(tǒng)為技改時引進(jìn)的較先進(jìn)的生產(chǎn)設(shè)備，節(jié)能技術(shù)配備較為齊全，具備完善的能源消耗計量裝置，配備有能源管理，該系統(tǒng)具有能耗計量、實時數(shù)據(jù)采集及處理等功能。對該項目開展具有較好的科研基礎(chǔ)條件。 2、課題研究組擁有實踐經(jīng)驗較強的設(shè)備管理及綜合管理能力，項目參與人員擁有從事相關(guān)技術(shù)管理研究的多年工作實踐經(jīng)驗與各專業(yè)較強的理論基礎(chǔ)，具有承擔(dān)該項目的研究能力。