汽車制造行業(yè)技術(shù)與自動(dòng)化水平越來越高,其主要的生產(chǎn)工藝中采用了大量的沖擊性、非線性負(fù)荷,例如車身車間的電焊機(jī)、激光焊機(jī);沖壓車間的沖壓機(jī);油漆車間的變頻裝置;總裝車間的自動(dòng)生產(chǎn)線等,這些負(fù)荷都有一個(gè)共同的特點(diǎn),就是負(fù)荷波動(dòng)非常大,諧波發(fā)生量非常大。同時(shí),隨著國(guó)家降耗節(jié)能的不斷要求,節(jié)能燈具的大量使用;傳統(tǒng)電機(jī)逐步替換成變頻拖動(dòng)。這些新增的非線性負(fù)荷更加加劇了汽車制造行業(yè)的電能質(zhì)量惡化。
一、目前存在的電能問題
通過電能質(zhì)量測(cè)試的統(tǒng)計(jì)分析發(fā)現(xiàn),汽車制造行業(yè)主要的電能質(zhì)量問題是諧波、電壓波動(dòng)和無功問題,普遍存在于沖壓、焊裝、涂裝、動(dòng)力總成及總裝等各個(gè)環(huán)節(jié)中。
1. 沖壓車間-諧波、電壓波動(dòng)與閃變
沖壓車間的敏感負(fù)載主要集中在壓機(jī)上, 包括機(jī)器人和直流電源,很多壓機(jī)采用直流調(diào)速電機(jī)驅(qū)動(dòng),需要穩(wěn)定的直流電源;機(jī)器人電機(jī)由PLC控制和變頻器驅(qū)動(dòng), PLC控制回路和變頻器都是典型的敏感負(fù)載。
1. 焊裝車間-諧波、電壓波動(dòng)、三相不平衡
汽車焊接采用的點(diǎn)焊機(jī)產(chǎn)生的諧波使得系統(tǒng)三相電壓嚴(yán)重不平衡,中性電流過大,平均功率因數(shù)低,出現(xiàn)過壓、欠壓、過流,甚至引起保護(hù)裝置誤動(dòng)。
焊裝車間由各類機(jī)器人、機(jī)器手臂和傳送帶構(gòu)成,敏感負(fù)載主要有機(jī)器人。機(jī)器人身上各類電機(jī)都是變頻器驅(qū)動(dòng),變頻器屬于極敏感負(fù)載,易受晃電影響。
1. 涂裝車間-諧波
汽車的漆面分四層,底漆、中涂、色漆和清漆,除底漆需要電泳池附著外,其他流程基本相似,自動(dòng)化噴涂車間是一個(gè)工藝連鎖比較高的生產(chǎn)車間,個(gè)別設(shè)備的故障就會(huì)影響整個(gè)噴涂車間工藝。
噴涂車間敏感負(fù)載主要包括:噴涂機(jī)器人、空調(diào)器、烘干爐及閃干爐等。
? 烘干或者閃干爐, 要求連續(xù)運(yùn)行30分鐘, 受電壓影響后就會(huì)導(dǎo)致廢件;
? 噴涂機(jī)器人受影響后直接導(dǎo)致噴漆過薄甚至無漆,工件直接報(bào)廢;
? 空調(diào)器確保整個(gè)車間的通風(fēng)和潔凈度,一旦停機(jī)重新啟動(dòng)時(shí)間很長(zhǎng),影響生產(chǎn)效率。
涂裝主要負(fù)載時(shí)電力電子器件和大容量的加熱設(shè)備,這些設(shè)備應(yīng)用整流及變頻原理制造,過程中會(huì)產(chǎn)生諧波,導(dǎo)致設(shè)備損耗增加,變壓器性能下降,嚴(yán)重影響噴涂品質(zhì)。
1. 動(dòng)力總成
動(dòng)力總成主要指發(fā)動(dòng)機(jī)生產(chǎn),電能影響集中于機(jī)加車間的數(shù)控機(jī)床,以及輸送設(shè)備、裝配線、測(cè)試平臺(tái)。昂貴而復(fù)雜的設(shè)備停機(jī)需要重新設(shè)置機(jī)床參數(shù),并會(huì)報(bào)廢工件、損壞刀具、流水線停產(chǎn)、待工等。
2. 總裝-諧波
總裝過程主要是利用機(jī)器人進(jìn)行自動(dòng)組裝,而驅(qū)動(dòng)機(jī)器人的電路中采用大量二極管、三極管、放大電流、整流橋、開關(guān)電源等電子元器件,大量的諧波疊加會(huì)不僅對(duì)供電系統(tǒng)造成嚴(yán)重影響,更致命的是損害機(jī)器人的壽命和操作精度。
表 1 敏感負(fù)載匯總表
工藝 | 敏感負(fù)載 | 控制方式 | 造成影響 |
沖壓 | 機(jī)器人 | PLC/變頻器 | 機(jī)器人受影響后直接導(dǎo)致沖壓件不均勻,工件直接報(bào)廢 |
焊接 | 直流電機(jī) | 直流調(diào)速電機(jī) | 停機(jī)會(huì)造成速度達(dá)不到,壓力不均勻,沖壓件不合格 |
機(jī)器人 | PLC/伺服電機(jī) | 停電會(huì)造成機(jī)器人丟失程序,定位失誤,Z終導(dǎo)致廢件 | |
機(jī)器手臂 | 伺服電機(jī)/氣泵 | 停電會(huì)造成壓力減小 | |
涂裝 | 傳送帶 | 變頻器 | 停機(jī)會(huì)造成停車,生產(chǎn)線停止,待工 |
噴涂機(jī)器人 | PLC/變頻器 | 噴涂機(jī)器人受影響后直接導(dǎo)致噴漆過薄甚至無漆,工件直接報(bào)廢 | |
空調(diào) | 變頻器/壓縮機(jī) | 保證通風(fēng)和潔凈,重新啟動(dòng)時(shí)間長(zhǎng),影響效率 | |
烘干爐 | 控制器/IO | 烘干或者閃干爐, 要求連續(xù)運(yùn)行30分鐘, 受電壓影響后就會(huì)導(dǎo)致廢件 | |
閃干爐 | 控制器/IO | ||
動(dòng)力總成 | 數(shù)控機(jī)床 | 伺服電機(jī)/PLC | 需要重新設(shè)置參數(shù) |
輸送設(shè)備 | 伺服電機(jī) | ||
裝配線 | 伺服電機(jī)/PLC | ||
測(cè)試平臺(tái) |
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