刘清永，蔡炳盛
摘要：通过对PLC蒸锅式RR模轮胎定型硫化机外压蒸汽能耗的理论和实际计算数据对比分析，外排凝水方式采用PLC定时排放较节约能源。并提出对PLC无定时（常通）排放方式进行改进，通过节能适取得较好的经济效益。
关键词：外压蒸汽；节能；单胎耗汽量；经济效益
中图分类号：TQ330.47文献标识码：B文章编号：1004—7948（2005）10—0036—03
重庆佳通轮胎有限公司是佳通集团在中国橡胶轮胎行业投资的五大生产基地之一，组建于2002年8月，2003年6月投产，主要产品是全钢丝载重子午线轮胎。其设计生产规模为5000套／d，初期为2500套/d，目前生产规模仅为1500套／d。作为全钢丝载重子午线轮胎生产的最后关键工序—硫化，也是能源动力消耗最大的工序。目前所采用的设备主要是蒸锅式（单）双模轮胎定型硫化机，型号有63.5″、65″、75″及78″等。我公司目前总共安装并投用的蒸锅式（单）双模轮胎定型硫化机48台，其中B区20台，C区28台。
1外排冷凝水现状
蒸锅式双模轮胎定型硫化机的外温外压排放冷凝水的方式通常有：(1)最早的针形阀排放方式；(2)传统的疏水器排放方式；(3)节流孔板排放方式；(4)PLC定时排放方式等。各有其优点和不足。目前我公司主要有三种冷凝水排放方式：(1)63.5″老机台为阿姆斯壮疏水器排放方式；(2)65″新机台无节流孔板由PLC作定时排放方式；(3)65″新机台有节流孔板由PLC作无定时（常通）排放方式。详见表1和表2。
2外压蒸汽的能耗计算分析
采用不同的外排冷凝水方式的蒸锅式硫化极其能耗是不同的，我们可以通过理论或实际计算出来。以C区为例，该区总共有28台蒸锅式双模轮胎定型硫化机，有两种不同的外排冷凝水方式，其中12台A厂制造新机台为有孔板由PLC作无定时（常通）排放方式，其余16台均为无孔板由PLC作定时排放方式，详见表2所示。
2.1理论计算
我们只针对有孔板作无定时排放方式与无孔板作定时排放方式作比较。如图1和图2所示。
A方式：即有孔板作无定时排放方式。如图1所示，在此情况下，假设从孔板排出的均为151℃，0.40MPa左右的过热冷凝水，假设没有固定的孔板是固定的，孔径为φ6mm，排放总时间为40min／模，即（2/3）h／模。在151℃，0.40MPa下，过热冷凝水的密度约为917kg/m3，流速为：v=1～3m/s。因为0.40MPa的压差，且为有孔板，流速较大，故取v=3m/s。因此，其耗用蒸汽量为：
G1＝"ρ1"t1
＝×917×(2/3)
＝186.68kg／模
B方式：即无孔板作定时排放方式。如图2所示，此种情况肯定能满足工艺制造标准参数要求，如其余机台。在此情况下，假设从管子排出也全为相同的过热冷凝水，管子内径为φ25mm，总时间为4min，即（1/15)h／模。在151℃，0.40MPa下，过热冷凝水的密度约为917kg/m3，流速为v=1～1.5m/s。因为0.40MPa的压差，且为无孔板，流速较小，故取v=lm/s。因此，其耗用蒸汽量为：
G2＝"ρ2"t2
＝×917×(1/15)
＝108.03kg／模
显然，G1>G2。即：有孔板作无定时排放方式比无孔板作定时排放方式更浪费蒸汽能源。而且，无孔板作常通排放方式还要浪费更多蒸汽。
2.2实际计算
我们仍以C区为例。在C区的外温外压蒸汽主管道上安装有一蒸汽流量计，从硫化处的实际生产统计数据可以计算出来。
2.2.1计算公式的推导
在生产正常的情况下（在既不增加机台预热，也不停机，又不调整更换生产机台模具，如统一规格为11.00R20全钢轮胎的情况下），假设第j天（周）内C区的外压蒸汽消耗量为△Gj，Mi为该天（周）内第i台硫化机的生产总模（灶）数量，Xi为第i台硫化机的每模（灶）外压蒸汽消耗量。则有：
△Gj＝∑（Mji"Xi）（1）
式中i=C01～C28(机台编号)，j=1～28（天或周）。
2.2.2计算公式的简化
由于C区28台硫化机分别为4个制造厂家制造，有两种外排冷凝水方式。C01～C05、C10～C11及C20～C24这12台为有孔板作无定时（常通）排放方式，PLC均为同一厂家A厂设计的程序，其无定时排放过程相同。C06～C09、C12～C14、C15～C19及C25～C28这16台为无孔板作定时排放方式，PLC均为同一厂家B厂设计的程序，其定时排放过程相同。因C06～C09为调试机台，C25～C28为大修机台均未生产，其Mji=0，Xi=0，其它均为65″硫化机。这样，上述公式（1）可以简化。即设：
Mj＝MjC01＋MjC02＋MjC03＋MjC04＋MjC05＋MjC10＋MjCll＋MjC20＋MjC21＋MjC22＋MjC23＋MjC24(2)
Nj＝MjC12＋MjC13＋MjC14＋MjC15＋MjC16＋MjCl7＋MjC18＋MjC19(3)
X＝XC01＝XC02＝XC03＝XC04＝XC05＝XCl0＝XCl1＝XC20＝XC21＝XC22＝XC23＝XC24(4)
Y=XC1＝XC13＝XC14＝XC15＝XC16＝XC17＝XC18＝XC19(5)
则式（1）简化为：
△Gj＝∑Mj"X＋∑Nj"Y(6)
只要统计出两天（周）内的△Gj、∑Mj和∑Nj，不难求X、Y值。
2.2.3实际计算
由以上公式及硫化处的原始生产统计数据可知：
(1)3月16日：△G=41000kg，M=193模，N=42模。有：193X＋42Y＝41000
(2)3月26日：△G＝35000kg，∑M＝193模，∑N＝0模。有：193X＝35000
由（1）和（2）得X＝181．34，Y=142.86
(3)3月27日：△G＝37000kg，∑M＝191模，∑N＝0模。有：191X＝37000
由（2）和（3）得X＝193.72，Y=0
(4)3月29日：△G＝33000kg，∑M＝174丰∑N＝0模。有：174X＝33000
由（3）和（4）得X＝189.66，Y＝0
(5)3月30日：△G＝37000kg，∑M＝173模，∑N＝26模。有：173X＋26Y＝37000
由（4）和（5）得X＝189.66，Y＝161．11
(6)3月31日：△G＝35000kg，∑M＝157模，∑N＝43模。有：157X＋43Y=35000
由（5）和（6）得X＝202.86，Y＝73.34
很有可能B设计程序的机台有预热，致使X上升，而Y下降。
上述计算，平均X＝191.90kg>Y＝108.10kg。与理论计算基本相当。即：有孔板作无定时排放方式比无孔板作定时排放方式更浪费蒸汽能源。用同样的方法可以测算B区。
3节能改造及其经济效益分析
我们通过对上述两种冷凝水排放方式的理论与实际计算分析，显然定时排放方式较节约蒸汽能源。故提出对A厂制造的18台硫化机进行外排冷凝水方式技术改造，也便于设备的PLC程序统一维护。
3.1节能改造措施
我们主管硫化设备维护的主任工程师会同厂家电气工程师对原来的PLC程序进行了摸索，并作了改造后的程序试验，方案可行。通过进一步摸索定时排放的时间，最后统一为AV3#电磁阀排12s停5s的程序，且外温外压正常，升温也较良好，满足工艺参数技术标准要求。并将改造后的程序均拷贝到其它17台硫化机。这样一来，外温外压排放蒸汽和冷凝水的时间只有原来的（12/17）×100%=70.1%。也就是说，可节约29.9％的蒸汽和冷凝水排放时间。
3.2经济效益分析
3.2.1改造前的单胎耗汽量
在改造之前，我们对C区生产的轮胎的外压蒸汽消耗量进行了考查。我们仍以上述正常生产情况（很少有预热消耗蒸汽的机台）下的硫化处的原始生产统计数据为准，其具体统计如下：
(1)外压蒸汽消耗量:AG=41+35+37+33+37＋35＝218t。
(2)轮胎产量：Q＝(193+42＋193＋191＋174＋173＋26＋157＋43)×2＝2384条。
(3)改造前的单胎耗汽量：q1=△G/Q=218000/2384＝91.44kg／条。
3.2.2改造后的单胎耗汽量
经过改造后，我们对C区硫化的轮胎的外压汽消耗量又进行了12d的考查，其具体实际数据：计如下：
(1)外压蒸汽消耗量
4月12日8:15，C区蒸汽流量计底数为17480.123t，
4月23日8:15，C区蒸汽流量计底数为17968.823t，
所以，12d的外压蒸汽消耗量为：△G=17968.823－17480.123＝488.70t。
即：△G=488700kg（包括新开模机台预热耗俨及调试机台耗汽，实际比此还少）。
(2)轮胎产量
4月12日至4月23日12dC区的轮胎产量：Q＝660＋600＋599＋655＋690＋700＋608、696＋646＋704＋672＋702＝7932条。
(3)改造后的单胎耗汽量:q2=△G/Q=488700/7932＝61.53kg／条。
3.2.3节能经济效益
以C区为例，C区12台桂林硫化机。按每台每天生产21模11.0OR20全钢轮胎。则每天节约蒸汽量为：
∑△g＝12×21×2×(91.44－61．53)＝15.075t蒸汽
如果动力采用的是精煤且吨煤产汽为6t（有的锅炉，由于其热效率不同和采用的煤种不一，其吨煤产汽约为5～5.5t），则每天节约精煤量为：
∑△q=15.075/6=2.512t（精煤）
全年节约精煤量（以300d生产计算）为：
∑△Q＝300×2.512＝753.6t（精煤）
折合人民币约15余万元。可见，节能效益显著。
4结语
轮胎生产企业是能源动力消耗大户。我们通过节能技术改造，大大降低了能源动力消耗成本，取得了较好的经济效果。