征文范围设备节能与环保

1、征文范围：设备节能与环保汽车焊装工艺循环水节能项目改善研究季青 杨志华 程浩安徽省芜湖市经济技术开发区长春路8号 奇瑞汽车股份有限公司乘用车制造事业部 241009【摘 要】通过对汽车行业手工焊钳循环水冷却系统原理的研究，充分利用冷却过程后的闲置时间进行节能改善。【关键词】焊钳；循环水；节能改善早在90年代规划建设的焊装车间焊钳冷却系统中，循环水一般都是环网布置的，且经过焊钳的循环水在生产班次中一直都处于导通循环状态，动力站房循环水泵的启动运行模式都是星三角启动、工频运行的，在生产结束时，动力站房的值班人员只有通过循环水主管网上压力表的压力大小来决定是否手动关闭循环水泵。加之，循环水泵都是在基

2、本接近等压的状态下进行工频连续运行，无论是在生产过程中的设备停滞或是中途的就餐，循环水系统都无法关闭或降压运行，由此产生了大量的能源浪费。根据各汽车厂生产状态不同，循环水系统每年能源浪费比例约占整个循环水使用量的15%至25%左右。1、动力站房循环水控制系统的改善随着节能技术的不断进步，同时为了适应市场拉动生产的频繁班次调整，先前星三角启动、工频运行的循环水控制系统已远远不能满足节能要求。近年来，新建的汽车厂循环水控制系统中90%以上使用的都是变频等压控制运行模式，为了节约投资成本，也只有在备用泵的设计方面才使用星三角模式，见下图1。图1 循环水变频等压电气控制图以上控制系统中,主要是在循环水

3、动力站房项目启动时,将节能考虑在了设计过程中。每台循环水泵的电机均有变频器进行控制运行（考虑到降低闲置成本，备用泵使用星三角控制模式），同时设计时在循环水出口管道上安装一套压力变送装置，同时管道压力信号通过Profibus Net传回至变频器，变频器根据事先预设的压力大小来调节电机运行频率。当生产线停线时，循环水主管网压力会增高，此时通过压力变送器向电机变送器传回信号，最终由变频器决定电机运行快慢或停止。由此，不但确保了循环水主管网和电机的安全，同时也节约了运行动能。2、冷却循环水控制系统的改善焊装工艺焊机冷却循环水控制系统改进前现状分析：一般在正常生产开班后，生产车间焊机的循环水就一直处于打

4、开运行状态，直到生产结束后，才将循环水关闭，这样就会造成循环水某些时段空耗的浪费。如某工件实际焊接的工作时间共58S，辅助工时共计有13S。在实际生产过程中，只有焊接与延时冷却时间才能够真正的用到循环水以便冷却，其余的辅助时间循环水是空耗的。在焊钳工作时，循环水是流动的，当焊钳不工作时循环水也是流动的，在工作间歇时，循环水还是流动的。给焊钳供应循环水的变频压缩机，对水流量局部变化的识别能力较差，这也是导致循环水一直处于流动状态的原因之一。并且，现在大部分焊钳的循环水阀门都是老式的手动控制阀门，在使用时很不方便，如果焊机在不工作时打开或关闭阀门，每次打开和关闭阀门所使用的时间大概是5S和6S，这

5、样就浪费11S，为了减小工时，在生产间歇时间一般不将循环水的阀门进行手动关闭。假如，焊接某车型某一部件全部需要77S（包括辅助工序），而实际焊接只需要58S，当时的循环水流量为6.30L/min，则每个件浪费的循环水量约有6.30*（77-58）/60=1.995（L）2.1、添加智能控制装置来控制循环水的用量 在未改进、改善的焊装工艺生产用焊机循环水闭环回路中添加一组控制元件电磁阀，来对平时生产过程中长流状态的循环水进行间断控制。电磁阀在执行间断开关过程中同时也需要采集相对应的信号量给予输入。这个信号量需要根据实际情况设计一套电磁阀闭环控制电路来实现，见下图2。图22.2、获取智能控制信号为

6、了保护焊机在改善、改进过程中的安全，所以我们对取来的信号在仿真软件中进行多次反复不断的检验，以确保万无一失。为了改善成最为节约循环水的控制模式，改善人员需不但要对焊机循环水的具体控制原理进行掌握，同时还要确定最终在焊机的何处安装电磁阀最为合适。经过改善人员现场实验验证，最终确定在原焊钳的循环水的出口处添加一个节流的主控阀，以此来实现循环水的节约。2.3、制作智能控制系统电路板在循环水控制电路图全部设计与验证之后，为了使改善后的循环水控制系统更能适合现场安装条件，所以就需要对零散的电气元件进行集成，从而形成体积小、易安装的模块，所以需要制作智能控制系统电路板，见下图3。图3为了保证焊钳在相对安全

7、的状态下节约循环水的使用量，所以在改善过程中对智能控制电路板增加了一部分技术安全保护。例如，当焊钳停止工作时，为了使循环水不立即停止流动，保证焊钳电极能够正常冷却，智能控制电路板增加了延时继电器。另外为了保护电路板的安全，所以又在控制电路上增加了熔断器。最终，通过对更改优化后的软硬件进行调试，焊装工艺焊钳循环水的节能改善、改进后的设备已能正常运行，见下图4。图4 完整的控制运行模拟图2.4、节能改善的经济价值改善要以产生可观的经济效益为前提。现在仍以文章前面所提到的某汽车厂某车型“左前门内板分总成”为例，来验证改善后的经济效益。根据生产管理部门的IE分析可以得出，焊接“左前门内板分总成”工件的

8、总时间为77秒（包含辅助工时），焊接点数共20点，每一个焊接循环的时间大概2秒左右，加上延时时间1.5秒，所以每一个点的通水时间为3.5秒，假如某汽车厂焊装工艺车间某工件在一个班次内的单班产量为160件，由此可以计算出经过对焊钳循环水改造所节约的能源费用：A、焊钳循环水改造前原一个工件的循环水用量：77秒/60秒*6.30L/分钟=8.085L。B、焊钳循环水改造后一个工件的循环水用量：20点*3.5秒/点/60秒*6.30L/分钟=7.35L。C、焊钳循环水改造后一个工件相对未改造前节约的循环水用量：8.085L-7.35L=0.735L。D、如果按1度电转化3L循环水进行计算，一台焊机一个

9、班次生产160个工件所能节约的电能是：0.735*160/3=38.87KWH。E、假设车间共有600台同规格型号的焊机，并且焊接时的工艺参数均相同，则车间全年单班生产，每个月按22天工作日进行计算，全年可以节约的电能为：38.87*600*22*12=6157008KWH，电能单价按某地均价0.5659进行计算，则全年节约的总费用为6157008*0.5659=348.43万元。F、在实际进行焊钳循环水改造过程中，每个焊钳所用的电路板、芯片、继电器合计费用为450元，则全车间600台焊机改造总费用为450*600=27万元，按每个月节约29万元进行计算，全车间改造费用可以在一个月之内收回投资

10、。3、结束语“十一五”规划纲要提出了，在“十一五”期间单位GDP能耗降低20%左右的约束性指标，这是贯彻落实科学发展观，加快建设资源节约型、环境友好型社会的重大举措。两年来，奇瑞汽车股份有限公司各部门认真落实党中央、国务院的决策和部署，把节能作为调整经济环保型轿车研发方向、优化生产组织方式及项目（设备）投资规划的重要抓手和突破口，并将其放在更加突出的位置，推动力度进一步加大，从认识到实践都发生了重要转变。奇瑞汽车股份有限公司在内部管控中积极采取奖惩措施，挖掘科技节能潜力，鼓励生产规划部门采取先进节能技术、材料和设备，推动相关节能新产品、新技术、新设备、新材料的使用，并在老工艺、老设备的改造方面成立了公司节能诊断技术委员会，挑战工艺和设备等方面的节能技术难题，本文中的焊钳循环水节能控制改善就是本委员会的成功杰作，此改善已引起原设备厂家的高度重视，同时公司改善部门也正在申请此改善的专利保护。