浅议国家汽车质量检测中心(广西)能源中心规划设计及建设

蒋 斌

(国家汽车质量检验中心，广西 柳州545616)

1 中心背景

国家汽车质量检验中心(广西)(以下简称中心)位于“广西柳州汽车城”，总占地面积约338 亩，项目计划总投资约15 亿元。项目按照一次规划，分步实施的原则进行建设。一期建设投资约8 亿元，已完成零部件及材料电子电气试验室、新能源汽车试验室、整车性能及排放耐久试验室、 发动机及动力总成试验室、电磁兼容(EMC)试验室、汽车安全试验室等6个试验室及配套基础设施建设，试验室面积达8.8 万㎡，采购并安装国内外一流的先进检验设备103 台套，并获得检验检测机构资质认定证书，检测能力覆盖机动车安全、新能源汽车、整车路试性能、零部件安全等106 个检测项目、131 个国内外检验检测标准。能源中心作为中心试验室配套建设的项目之一，承担着中心整个运行的能源保障工作，如何做到能源设施的布局优化，运行稳定、节能、高效、故障快速响应、人员减少是我们一直所重点关注的内容。本文主要阐述项目建设能源中心的设施设备的规划目标及实施具体方案。

2 能源中心的目标体系

能源中心是为中心的各试验室提供能源供应保障的配套设施，除了应遵循《建筑防火设计规范》《建筑给水排水设计规范》《低压配电设计规范》 等国家标准外，应优化布局、精准规划，首先应实现24 h 保障能源设备设施稳定运行及节能的目标，在此基础上围绕人员、机器、环境三者间人机工程的有机协调，提高人员作业的效率、安全、健康、舒适性等目标［1］。整个能源中心的目标体系涉及以下内容：

(1)集约化。能源设备覆盖范围广(覆盖了高压配电室、冷冻机房、冷却水机房、真空热水炉房、消防水泵房、值班室等设施)，而且管道走向交叉复杂。因此在有限的空间内，尽可能最大化将能源设备设施集中布局。

(2)安全。能源中心存在较多的安全危险源，主要有配电室的高压电触电、有限空间、空压机及冷冻机组的噪声(运行时噪声均大于95 dB)，同时循环水管道与各配电电缆存在多处交叉风险等。

(3)快速响应。确保值班人员能通过远程监控报警系统及值班室就近的窗户及时掌握设备的运行情况，一旦出现事故，能实现1 min 内掌握设备故障的位置点，2 min 内采取应急措施，一般故障3 min 内完成备用设备的启动运行的快速响应。

(4)节能降耗。中心的冷冻机、冷却水系统能耗大，每月的用电量约10 万kW·h，占比能源中心能耗约70%，因此，节能降耗很关键。通过对所有设备的运行状况的监控以及数据实时的采集，并由电脑软件控制系统进行合理调节冷冻机组、 冷却水系统的负载，实现节能降耗。

(5)职业健康。如值班室要充分考虑设备运行的噪声可能对人体的伤害，对观察窗设置隔音措施，满足噪声在80 dB 以下。

(6)维护维修。如设备进行维护保养或故障维修，可通过叉车或移动小车进入到设备区域进行搬运作业，降低人员的劳动强度。

(7)二期项目预留扩建。对后续新增能源设备设施，提前预留相应的位置和容量，充分考虑后续基建施工及设备安装的预留的空间和作业的便利。

3 能源中心设计及实施

通过前期的调研，结合我中心的实际场地情况，围绕前面提出的目标体系等完成了能源中心规划设计与实施。整个能源中心包括高压配电室、 冷冻机房、冷却水机房、真空热水炉房、消防水泵房、值班室等。从功能上划分为供配电系统、冷冻水循环系统、设备故障报警系统、数据采集系统、远程摄像监控系统、消防报警系统。

3.1 能源中心平面图布局

为实现能源设施设备的集约化，提出了以下设计实施原则：(1)以“值班室为中心，四周布局各能源设施”的创新理念，确定各设备布局尽量集中，值班室与消防水泵房、冷冻机房、空压机房、配电室等的半径距离不大于50 m。(2)周围充分考虑人员及物流通道，其目的不仅可方便设备的安装，同时发生应急情况，还可快速响应。各设备房之间保持互相畅通，降低维护人员巡查的时间。(3)做好噪声隔离，避免噪声互相干扰。因此，我们把值班室安置在这些设备的中央，此外为便于观察，值班室的三面设置观察窗(为保护值班人员的健康，值班室的四周砌实体墙，观察窗为双层隔声窗)。此外，设置两扇门，方便值班人员前后可进入设备区域。考虑到冷冻机组运行过程中噪声较大因素，值班室的门不宜直接与冷冻机房对开，因此，采取先在值班室与消防水泵房之间设计一扇门，然后再在冷冻机房与消防水泵房之间再开一道通道，这样既满足人员可以最快速度达到各设备区域，同时又降低噪声的干扰。能源中心动力站房布局图以及值班室的现场实际图如图1。

3.2 数据采集系统

图1 能源中心动力站房布局图

为及时掌握能源设备运行状况，方案提出在能源中心值班室设立数据采集系统，对能源中心及各试验室的附属设备(冷冻机、冷却塔、空调、风机等)的现场运行状况信息通过网络光纤通讯把数据汇总到值班室数据监控中心。实现了值班人员可通过观察电脑显示屏上的数据就可以了解掌握设备的运行状态。如其中一台设备运行过程中出现故障，显示器弹出报警界面，并发出报警声音，告知值班人员设备发生故障，须尽快处理。值班人员收到故障信息后，就可以迅速启动备用水泵或电机等应急预案，避免因能源供应中途故障问题，影响试验室的试验正常运行。图2 为能源设施设备数据采集系统框架图。

图2 为能源设施设备数据采集系统框架图

3.3 远程摄像监控系统

数据采集系统虽然能及时掌握设备的运行状态软件系统支持，但还不足以全部掌握设备现场环境真实的状况，比如配电室工作中可能出现冒烟、循环管道运行过程中出现漏水、冷却塔风机的皮带脱落、无关人员进出等现象。因此，方案提出对中心的所有运行的附属设备现场安装监控摄像头。所有监控摄像系统统一在值班室实现远程摄像监控。监控范围包括但不限于配电室、水泵房、集水坑、冷却塔、消防水泵房等。通过监控显示屏上，值班人员就可以掌握到现场的设备运行过程是否正常，是否有冒烟、起火、 溢水等事故现象。如大暴雨地坑渗水的紧急情况，就可以立即启动应急预案，最快的时间消除隐患，避免造成更大事故和损失。从减员增效的角度，可以实现值班室一人值班，就可以掌握所有设备的运行状况及现场的情况的目的。图3 为远程摄像监控系统框架图。

图3 远程摄像监控系统框架图

3.4 消防联动通讯系统

值班室与消防监控中心建立消防通讯应急电话。做到应急联动、应急快速响应、快速处理。此外，值班室设置一台内部电话，方便与各试验科室进行沟通，如科室反馈某能源运行中发现的过程的故障或者其它的需求时候，可直接通过电话进行沟通。

3.5 冷冻水系统

为满足各科室对试验室的环境温湿度要求，能源中心配套2 套冷冻机组，为各科室现场的组合式空调提供冷冻水。分别为螺杆式冷冻机组(输入功率266 kW)1 台、离心式冷冻机(输入功率564 kW)1台。系统图如下：

图4 能源中心冷冻水系统

3.5.1 冷冻水系统配置

采用螺杆冷冻机组+离心冷冻机组组合，即负荷较小的工况，投入运行螺杆机组，负荷较大的工况，投入运行离心机组，达到节能降耗。

3.5.2 冷冻水循环系统

我公司有大量的发动机试验为耐久试验，要求能源供应的保持长期、持续的稳定性。在调研过程中，发现部分水泵电机的配电柜仅一台变频器，控制启动多台水泵电机。从表面上看，虽然也是一用一备。但实际上的风险仍然较大，假如一旦变频器出现故障，则导致整个循环系统就无法有效运行。因此，方案按照“一台电机，对应一台变频器”，即“一对一”配置，实践证明，当其中一台变频器出现故障，我们可以马上启动备用变频器，从而确保了整个系统运行的稳定性。

3.5.3 冷却水循环系统

刚开始设计院设计了2 套独立运行的冷却水系统，即离心机冷却水系统、螺杆机冷却水系统，分别为离心冷冻机组、螺杆冷冻机组提供冷却水，每套冷却塔均配置了一用一备的水泵电机，但是实际运行可能还存在问题：如螺杆冷冻机的冷却塔的风机只有一台，假如当螺杆机冷却塔风机出现故障时候，存在螺杆式冷冻机组的冷却水温无法降温冷却风险隐患，最终可能导致整个螺杆机系统停止运行风险。经反复多次现场考察，研判，方案提出了在螺杆机冷却水管道与离心机冷却水管道之间增加三通阀方案，当螺杆机的冷却塔的风机出现故障后，可通过打开三通阀，把冷却回水引导到离心机冷却塔，启动离心机冷却塔风机进行冷却降温，从而解决了冷却水降温问题，实现了“一用一备”功能，达到了满足24 h 稳定运行要求。此外，冷却塔的风机根据冷却水的温度来控制启动(如冷却水温度大于28 ℃，风机启动运行，小于25℃风机停止运行)实践证明，晚上凌晨至3 点因室外天气较低，冷却水温也低，风机可以不用运行，起到节能降耗效果。

4 实施效果

截止到2020 年5 月，能源设备设施运行稳定、保障可靠，得到了中心各试验室及能源设施运营部门人员的积极评价和充分肯定。主要体现在以下几个方面：

(1)人员。运行人员由原计划每班7 人，实际只需要4 人。每年减少人员支出成本15 万。

而且大幅度降低了人员频繁巡查现场的劳动强度及安全事故风险，提高了工作效率。

(2)运行情况。自投入运行以来，累计已有11 个月。因设备故障导致停机的时间只要4 h。

(3)节能降耗方面。在数据采集系统的支持下，通过采集设备的能源负载情况，根据各科室的能源需求情况，科学精准调配能源设备，确保既能满足能源需求，同时减少不必要的能源浪费。做到“小车小拉，大车大拉”。经估算，每年为公司节约100 000 kW·h，能耗节约了30%。

(4)快速响应方面。得益于前期对能源设备设施的科学、合理布局，以及远程摄像监控系统功能。实现能源设备发生一般故障后的10 ～15 min 就可以完成再到启用应急方案的转变，根据记录的数据，在能源中心运行10 个月内，因能源设备设施出现一般故障导致试验停机时间只有2 h。

(5)项目实施的后的效果展示，其中图5 能源中心冷冻水系统数据采集及运行监控画面，图6 为整车保密浸车室的环境温度数据实时采集画面，图7为远程监控摄像系统，图8 为值班室竣工图，图9 为能源中心设备现场图，图10 为能源中心鸟瞰图。

图5 分别能源中心冷冻水系统数据采集

图6 整车保密浸车室的环境温度数据实时采集

图7 分别远程监控摄像系统画面

图8 能源中心值班室竣工图

图9 能源中心设施设备现场图

图10 能源中心鸟瞰图

5 结束语

通过对前期的设计规划方案的充分论证，以及项目具体实施及运营过程的全流程管控，可以有效地实现项目运营的节能、高效、稳定的目标，并进一步提高设备发生故障的应急响应速度，最终在运营过程中产生了良好的经济效益。项目建设是一项非常复杂的系统工程，作为公司的项目建设管理人员，我十分有幸组织本项目从设计、施工、安装、调试、运营的全过程。在与设计单位、监理单位、施工单位的负责人交流沟通过程中，我深刻体会到做好规划设计对整个项目的重要性，前期规划过程中应注重谋划项目后续运营及保障，如节能性、稳定性、应急响应的预案等方面，同时在具体实施的过程中广泛听取各方的意见，从中选取最佳方案，并做好全流程的质量管控，最终才能把项目建设成精品工程。