美国铸造厂能源消耗测量及基准化分析

铸造工业中熔炼过程会消耗大部分能源，且其他工艺的顺利进行也取决于熔炼操作的效率。监控熔炼炉能源的使用情况可以提高产量，降低能耗。

美国铸造协会近期委托几家铸造厂开展了一项节能研发项目。该项目采用连接到主能源消耗装置上的先进分项计量方法（sub-metering），通过分项测量可获知铸造厂能源的消耗情况。该信息是很有价值的，因为对于铸造厂来说，了解每个月消耗的能源总量是很容易的，但是想确定每台设备的能源使用数据以及某台设备或者某个特定工艺过程的总能源成本却是很难的。

熔炼操作是该项研究关注的主要领域，但其他设备也消耗相当多的能源。不同的设备、不同的工艺过程有不同的分项测量要求。某些频繁应用的分项测量可以每两分钟采集一次，包括测量：耗电率(kW)，不同时间消耗的电能，空压机及真空度，温度（包括金属液温度和设备外表面温度），运行时间，天然气消耗速度和总消耗量，氧气或其他气体消耗速度和总消耗量，金属液产量（包括每批次磅重和每天磅重）等。

根据铸造厂的具体情况，该类信息可以通过对铸造厂经常使用的能源密集型设备的分项测量加以收集。可进行分项测量的设备包括：炉子，空压机，液压泵，除尘器，供热、通风与空气调节装置等。

在美国铸造协会的该项研究期间，这些铸造厂的金属液产量和能源使用都发生很大的变化，但并不是同时变化。在从天到月的大部分测量时间，熔炼炉金属液出炉之间的间隔，每磅金属液的熔炼时间，以及其他的批次计量全都显示有很大的变化。在很多情况下，员工和管理部门不了解这些变化的范围。没有详细的、按时间区分的测量，生产情况的度量可能不明显，所以按月金属液产量变化的根本原因常常不清楚。

该研究强调了分项测量在收集熔炼炉操作重要信息方面的价值。评估熔炼炉使用情况，可以从追溯电炉每天的功率档次来获得数据。通过监测电炉每次熔炼循环中使用不同功率档次的时间，以及汇总一段较长的时间（天、周或月）等信息，可以获得对电炉操作非常有价值的深入认识和见解。将熔炼过程每次出炉的循环时间和通常的功率设置关联起来，提供了关于生产变化非常有意义的数据。对于这项研究，在熔炼操作期间选择4个功率档次作为常用设置，包括：断电、保温、中等功率和满功率。测量中发现了以下问题：比预期更长的保温时间；“保温”期间不适当的功率设置；过度使用高功率设置；炉子在不正常的时间断电。对所发现的某些事项做出了校正建议，无需资本投资每年就可以节省100万美元以上的能源成本。

此外，此项研究还撰写了专门报告，以总结电炉在任一功率档次（断电、保温、中等功率、满负荷功率）设置下运行的时间，并且绘制了能表示数百个电炉运行周期的散点分布图（scatter-gram plot），以帮助了解电炉熔炼过程中的整体统计变化。管理部门现在能够以近似实时的方式监测熔炼操作的相对效率，并且当出现非正常情况时可给出警告；也可以创建小时、天、周和月总结报告，以便于评估炉子操作随时间的相对变化。利用这种测量和数据报告，可以识别意想不到的变化，可以进一步分析有关的时间段内测量结果，以此增加产出和降低能耗。这种自动分析和报告代表了一种先进的基准化分析（Benchmarking）形式，对于铸造业来说是独特的。

另一个选项就是在铸造厂进行手动数据收集。记录循环重要部分的开始时间的简单图表，有助于识别正在发生的问题，或者提供改进操作的依据。自动数据收集可包括：燃烧器的天然气使用率，炉门开启时间和浇铸时间等。例如，这些测量可以强调在类似炉子间不同的燃烧器高火焰和低火焰设置。从简单的制图工作获得的数据可以帮助管理人员掌握加料时间的变化，有助于优化操作。