淺談GIS裝配過(guò)程中鋁材質(zhì)導(dǎo)電桿的清洗工藝

王瓊鵬 李皓然 李樹(shù)果 楊茹茵

【摘 要】氣體絕緣全封閉組合電器由于其特殊性，對(duì)裝配過(guò)程中的異物控制有很高的要求。組合電器中有大量的導(dǎo)電桿類零部件，加工方式一般為鑄造和焊接兩種形式，材質(zhì)一般為鋁合金。在出廠例行耐電壓試驗(yàn)中，有約80%為導(dǎo)電桿表面異物處理不徹底造成耐壓擊穿。因此如果控制好導(dǎo)體表面的異物，一方面可以提升產(chǎn)品質(zhì)量，另一方面減少了由于返工造成人工和材料成本的增加。

【關(guān)鍵詞】GIS;導(dǎo)電桿;清洗工藝;異物

中圖分類號(hào)： TM595 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 2095-2457（2019）03-0167-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.03.068

0 引言

GIS（GAS insulated SWITCHGEAR）是氣體絕緣全封閉組合電器的英文簡(jiǎn)稱，由斷路器、隔離開(kāi)關(guān)、接地開(kāi)關(guān)、互感器、母線、連接件等組成。GIS在72.5kV～1100kV電壓等級(jí)的電網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)用廣泛，其產(chǎn)品質(zhì)量直接影響到電網(wǎng)運(yùn)行的安全。由于其高電壓的特點(diǎn)，GIS對(duì)裝配過(guò)程中的異物控制提出了很高的要求。異物可以分為裝配過(guò)程中產(chǎn)生的異物和零部件自身的異物，零部件自身異物主要指在零部件加工制造、運(yùn)輸、存儲(chǔ)過(guò)程中產(chǎn)生的異物。在GIS的組成零部件中有鋼、鐵、鋁、銅、環(huán)氧樹(shù)脂等材質(zhì)的零部件，其中根據(jù)其材質(zhì)及性能的不同，在GIS中起到的作用也不同。鋁材質(zhì)由于其良好的導(dǎo)電性和經(jīng)濟(jì)性，是GIS零部件中運(yùn)用最多的材質(zhì)之一。

鋁材質(zhì)導(dǎo)電桿由于材質(zhì)軟，在加工過(guò)程中極易藏匿鋁屑。當(dāng)這些鋁屑在零部件的前處理過(guò)程中，無(wú)法得到有效地去除，藏匿在零部件中，在產(chǎn)品的出廠耐電壓試驗(yàn)時(shí)，極易造成耐壓擊穿的不良問(wèn)題，對(duì)GIS的產(chǎn)品質(zhì)量造成很大的影響，即使出廠耐壓試驗(yàn)順利通過(guò)，這些藏匿在零部件中的鋁屑也會(huì)成為運(yùn)行產(chǎn)品潛在的質(zhì)量隱患，威脅電網(wǎng)的安全運(yùn)行。

如何將加工過(guò)程中產(chǎn)生的鋁屑、運(yùn)輸過(guò)程、存儲(chǔ)過(guò)程中產(chǎn)生的異物高效、省時(shí)省力地清掃干凈，是高壓開(kāi)關(guān)行業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中必須面對(duì)的問(wèn)題。本文闡述的鋁材質(zhì)導(dǎo)電桿的清洗工藝，就是在高壓開(kāi)關(guān)制造企業(yè)的運(yùn)用實(shí)踐。

1 改進(jìn)前的清洗工藝

1.1 改進(jìn)前的清洗工藝

在GIS的生產(chǎn)流程中，零部件由發(fā)料部門發(fā)至工序部門后，首先要進(jìn)行的就是零部件的清洗。改進(jìn)前鋁材質(zhì)導(dǎo)電桿的清洗工藝為打開(kāi)包裝后，先使用干凈水沖洗零部件的外表面和內(nèi)表面，再使用百潔布，蘸取專用清洗液清洗零部件的內(nèi)外表面。專用清洗劑使用YZ-2000型金屬清洗劑與水的混合溶液，水與YZ-2000型金屬清洗劑的比例為5：1，金屬清洗劑YZ-2000的成分主要包括兩性表面活性劑（CAS：14350-97-1）、有機(jī)助劑（497-19-8）等，使用專用清洗劑可以更好地去除掉零部件表面的異物。在充分去除零部件表面的異物后，使用干凈水沖洗導(dǎo)體表面，去除掉清洗劑、異物等。

如圖1所示，虛線方框內(nèi)為現(xiàn)階段水洗作業(yè)工藝流程，方框以外的工序?yàn)樗醋鳂I(yè)工序的上道工序和下道工序。對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量有較大影響的是工序2、工序3、工序4和工序5。

1.2 改進(jìn)前清洗工藝存在的問(wèn)題

改進(jìn)前的清洗作業(yè)，存在的問(wèn)題且迫切需要解決的是工序2、工序3、工序4、工序5三個(gè)環(huán)節(jié)。工序2拆除包裝物后，零部件均放置在地面上，占用大量的作業(yè)場(chǎng)地，浪費(fèi)作業(yè)場(chǎng)地;同時(shí)，由于零部件放置在地面上，容易劃傷、磕碰零部件，帶來(lái)不必要的修復(fù)工作，且作業(yè)人員需彎腰進(jìn)行作業(yè)，勞動(dòng)強(qiáng)度大。工序3是使用水管，不停地對(duì)用水沖洗零部件，存在浪費(fèi)水資源的問(wèn)題。工序4是清洗質(zhì)量的重要保障工序，全部為人工作業(yè)，無(wú)法有效地對(duì)清洗時(shí)間進(jìn)行約束，全部依靠作業(yè)人員去判斷清洗時(shí)間和清洗效果，存在清洗效率或清洗質(zhì)量不高的問(wèn)題。工序5存在的問(wèn)題和工序3相同，由于需要不停地使用干凈水清洗零部件，存在浪費(fèi)水資源的問(wèn)題。

2 改進(jìn)后的清洗工藝

2.1 改進(jìn)后的清洗工藝

改進(jìn)后鋁材質(zhì)導(dǎo)電桿的清洗工藝采用超聲波清洗和浸沒(méi)混流漂洗共同作用的清洗方式。具體工藝流程為上料、在配有專用清洗劑的介質(zhì)內(nèi)使用超聲波清洗10分鐘，然后使用浸沒(méi)混流將零部件漂洗兩遍，最后使用風(fēng)切切水，吹掉零部件表面的水后下料，完成清洗工作。具體的工藝流程見(jiàn)下圖2：改進(jìn)后水洗作業(yè)工藝流程圖。

改進(jìn)后的工藝較之前工位數(shù)量有所增加，但對(duì)改進(jìn)前工藝存在的問(wèn)題有顯著的改善。工序1與原工藝1相同，為清洗工序的上道工序。工序2拆包裝后，零部件直接放置在治具內(nèi)，治具設(shè)置保護(hù)裝置，解決了零部件放置在地面容易磕碰的問(wèn)題;同時(shí)由于零部件均放置在治具內(nèi)，工作占地面積大幅度減少，提高了場(chǎng)地利用率;治具的高度離地1.1m，便于人員作業(yè)，減少?gòu)澭鼊?dòng)作，降低勞動(dòng)強(qiáng)度。工序3上料采用上下料小車自動(dòng)上料;當(dāng)放置在上下料小車的治具內(nèi)盛滿零部件后，按動(dòng)上料按鈕，上下料小車在電機(jī)的作用下帶動(dòng)零部件自動(dòng)上料。工序4為超聲波清洗;該工序替代改進(jìn)前的工序3水洗和工序4清洗劑清洗，主要作用為清除零部件表面浮著的異物，改變了以往人工進(jìn)行清洗的作業(yè)模式。超聲波清洗是通過(guò)超聲波發(fā)生器發(fā)出一定頻率的的超聲波，在液體（一般為水）中不斷傳播，產(chǎn)生高頻震蕩信號(hào)，在液體中產(chǎn)生數(shù)以萬(wàn)計(jì)的微小氣泡，微小氣泡在聲場(chǎng)的作用下振動(dòng)，氣泡在正壓區(qū)迅速增大，然后在物料表面閉合，氣泡在閉合的時(shí)候“爆炸”產(chǎn)生沖擊波，通過(guò)“爆炸”產(chǎn)生的沖擊波達(dá)到代替人工清洗的目的。同時(shí)，在水中加入一定的清洗劑，能更好地去除零部件表面的異物。工序5和工序6均為浸沒(méi)混流漂洗;超聲波清洗后，零部件表面異物大部分會(huì)清洗掉，但當(dāng)零部件從超聲波清洗介質(zhì)（即水溶液）中提出時(shí)，表面會(huì)有清洗劑殘夜和部分異物殘留，通過(guò)工序5和工序6的兩次漂洗，可以保證將零部件表面的清洗劑和殘留異物去除，確保零部件表面的潔凈度。工序7為風(fēng)切切水，由于清洗過(guò)程均在水介質(zhì)中完成，當(dāng)清洗完成，零部件從介質(zhì)中提出后，會(huì)有大量的水漬殘留，利用風(fēng)切切水，可以去除表面殘留的水漬，有利于后續(xù)的烘干工序，同時(shí)減少了水洗作業(yè)場(chǎng)地表面的殘留水漬，改善水洗作業(yè)環(huán)境。工序8為下料，工序7風(fēng)切切水后，零部件（連同治具）進(jìn)入上下料下車進(jìn)行下料。作業(yè)人員將零部件從治具中取出，轉(zhuǎn)運(yùn)至烘干間，同時(shí)檢查零部件清洗狀況，清洗效果良好的零部件進(jìn)入烘干工序，未清洗干凈的零部件重新進(jìn)行清洗。工序9和工序10和原有工藝相同，為清洗作業(yè)工序的下道工序。

2.1 改進(jìn)型清洗工藝需要注意的問(wèn)題

使用改進(jìn)型清洗工藝清洗GIS鋁材質(zhì)導(dǎo)電桿時(shí)還需注意四個(gè)問(wèn)題。

第一個(gè)是超聲波頻率的選擇。超聲波頻率越低，在液體中產(chǎn)生的空化越容易，產(chǎn)生的力度大，作用也越強(qiáng)，適用于工件粗、臟、初洗;頻率高則超聲波方向性強(qiáng)，適合于精細(xì)的物件清洗。結(jié)合GIS導(dǎo)體類零部件的特點(diǎn)，以采用頻率為40KHZ的超聲波為宜，滿足清洗效果和清洗質(zhì)量的需要。

第二個(gè)是零部件的放置。零部件部分區(qū)域難易清洗或者需要清洗內(nèi)腔時(shí)，應(yīng)將難易清洗的部位或者內(nèi)腔朝向超聲波發(fā)生器的方向，有助于超聲波傳遞到需要清洗的部位，提升清洗效果。

第三個(gè)是清洗時(shí)間的控制。由于GIS由于導(dǎo)電的需要，在接觸面通常會(huì)進(jìn)行鍍銀處理，使用超聲波清洗時(shí)，清洗時(shí)間較短時(shí)，無(wú)法達(dá)到清洗效果。清洗時(shí)間長(zhǎng)時(shí)，會(huì)對(duì)鍍銀面造成一定的傷害，經(jīng)過(guò)實(shí)踐，超聲波清洗時(shí)間設(shè)置為10分鐘為宜。

第四個(gè)是清洗劑的選擇。使用清洗劑能達(dá)到更好地清洗效果，如果選用前文提到的YZ-2000型金屬清洗劑，還應(yīng)加入消泡劑，防止清洗過(guò)程中大量泡沫的產(chǎn)生，或者選用低泡型的清洗劑。我司目前采用在YZ-2000型金屬清洗劑加入消泡劑的方法，降低泡沫的產(chǎn)生。另外，需要注意的是，由于超聲波震蕩后會(huì)產(chǎn)生一定的熱量，造成介質(zhì)溫度上升，所以在選取清洗劑的時(shí)候切勿選用易燃易爆類的清洗劑;如工藝要求必須使用該類清洗劑，應(yīng)采取一定的降溫措施，防止介質(zhì)溫度過(guò)高而導(dǎo)致安全事故。

超聲波清洗完畢后進(jìn)入浸沒(méi)混流清洗工序。浸沒(méi)混流清洗工序主要是利用液體的流動(dòng)將超聲波清洗后表面浮著的異物漂洗掉。使用兩遍浸沒(méi)混流漂洗后，可將零部件表面浮著的異物清洗干凈。最后進(jìn)行風(fēng)切切水，盡可能地去除掉表面的積水。切水后進(jìn)行下料，清洗作業(yè)完成。

2.2 改進(jìn)后的清洗工藝的優(yōu)點(diǎn)

改進(jìn)后的清洗工藝最大的優(yōu)點(diǎn)是將清洗時(shí)間和清洗質(zhì)量量化，有助于產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程質(zhì)量控制。同時(shí)改變了以往“地?cái)偸健鼻逑醋鳂I(yè)的方式，工位工序明了，節(jié)省了場(chǎng)地的使用面積，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，節(jié)省了人力資源。

3 結(jié)語(yǔ)

使用超聲波和浸沒(méi)混流的工藝對(duì)GIS導(dǎo)電桿進(jìn)行清洗，能有效地去除掉導(dǎo)電桿由于加工制造、轉(zhuǎn)運(yùn)、存儲(chǔ)等環(huán)節(jié)產(chǎn)生的異物，對(duì)降低由于導(dǎo)體自身零部件清洗不徹底造成的產(chǎn)品耐電壓試驗(yàn)不良等質(zhì)量問(wèn)題有明顯的效果。

【參考文獻(xiàn)】

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