淺談鋁制新能源汽車涂裝生產(chǎn)線應(yīng)用

周付海

摘 要：文章主要介紹了鋁制新能源汽車涂裝生產(chǎn)線設(shè)備，從產(chǎn)線整體布局、密封線室體構(gòu)造、烘干室組成、空調(diào)送風(fēng)系統(tǒng)建設(shè)要求、輸送設(shè)備的機(jī)械及電氣選用等等，重點(diǎn)分析涂裝生產(chǎn)線中的工藝設(shè)備規(guī)劃的要求及項(xiàng)目建設(shè)后存在的優(yōu)缺點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：四元體;烘干室;輸送設(shè)備

中圖分類號(hào)：U466 ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ?文章編號(hào)：1671-7988（2020）06-143-03

Abstract： This article mainly introduced the new energy automotive aluminum coating production line equipment， from the overall layout of production line， seal chamber structure， drying room， air conditioning air supply system construction requirements， selection of conveying equipment of mechanical and electrical， etc.， mainly analyzes the requirements of coating production line process equipment in the planning and construction after the advantages and disadvantages.

Keywords： Four-element; Drying room; Conveying equipment

CLC NO.： U466 ?Document Code： A ?Article ID： 1671-7988（2020）06-143-03

1 前言

隨著社會(huì)發(fā)展人們生活水平提高，汽車已經(jīng)成為了現(xiàn)在人們生活中必不可少的一種交通工具，新能源汽車迅猛發(fā)展全國(guó)各地遍地開花出現(xiàn)各種新能源汽車基地，但采用鋁制骨架新能源汽車卻寥寥無幾，本文主要論述鋁制骨架新能源生產(chǎn)線規(guī)劃項(xiàng)目規(guī)劃、建設(shè)及過程中存在問題。

2 主要工藝設(shè)備

2.1 工藝設(shè)備組成

鋁制骨架車身無需電泳，底盤件采集委外，涂裝生產(chǎn)線無需電泳和噴涂只需要輸送、密封線、烘干設(shè)備廢氣處理設(shè)備、供膠設(shè)備等詳見下表。

2.2 安裝工期及布局圖

工期要求乙方在收到中標(biāo)通知函后一周內(nèi)完成設(shè)備總圖的設(shè)計(jì)及總圖會(huì)簽，并提交需要甲方提前準(zhǔn)備的所有資料，設(shè)備到貨、安裝、調(diào)試整個(gè)工期3個(gè)月。

整個(gè)生產(chǎn)線安裝6JPH節(jié)拍要求建設(shè)開動(dòng)率90%以上，主要設(shè)備線速入下表。

2.3 密封室體

室體為封閉室體，室體框架采用3mm厚鍍鋅板折制成的C型鋼構(gòu)成，室體兩端設(shè)置人行門，采用鋼化玻璃材質(zhì)，內(nèi)外把手，配自動(dòng)閉門器，玻璃厚度10mm，共3個(gè)人行門。門出口都設(shè)置帶緩臺(tái)和欄桿的斜梯。室體照明采用飛利浦品牌燈箱和LED燈管，照度不低于800lux，照明燈箱安裝于室體外部。室體采用上送風(fēng)下排風(fēng)結(jié)構(gòu)。排風(fēng)采用自然排風(fēng)，調(diào)節(jié)室體總送風(fēng)量按每米室體1000m?/h設(shè)置。出風(fēng)口，具備調(diào)節(jié)風(fēng)向和風(fēng)量的功能。

2.4 烘干室

烘干室體結(jié)構(gòu)為直通對(duì)流烘干室，室體布置在地面上，加熱裝置布置在室體上方鋼平臺(tái)上。烘干室必須滿足烘干溫度和時(shí)間的要求，烘干爐最高爐溫可達(dá)到160℃，烘干時(shí)間不小于25分鐘。膠烘干爐由室體（烘道）、室內(nèi)風(fēng)箱、天然氣直燃加熱換熱系統(tǒng)、循環(huán)風(fēng)管、風(fēng)幕、排廢氣系統(tǒng)、入口排煙罩、控制系統(tǒng)等組成。烘干室設(shè)溫度探測(cè)和控制，溫控精度±3℃;并設(shè)極限溫度保護(hù)，防止溫度過熱。加熱循環(huán)系統(tǒng)設(shè)溫度探測(cè)和顯示。烘干室出、入口設(shè)置風(fēng)幕，防止熱氣外泄。

烘干加熱四元體熱源為天然氣，采用直燃加熱方式。系統(tǒng)中的熱風(fēng)風(fēng)機(jī)采用低噪音、低振動(dòng)、大風(fēng)量的插入式風(fēng)機(jī)，即機(jī)殼置于組合結(jié)構(gòu)室體內(nèi)，熱風(fēng)為內(nèi)循環(huán)式。風(fēng)機(jī)吸風(fēng)口處安裝安全網(wǎng)。風(fēng)機(jī)與電機(jī)傳動(dòng)輪要設(shè)裝配式的安全保護(hù)罩，要求傳動(dòng)輪采用便于拆卸的結(jié)構(gòu)。四元體高溫、高效過濾段要求采用F6的高溫過濾器（耐溫250℃），過濾器兩側(cè)之間設(shè)空氣壓差計(jì)及壓差開關(guān)，聲光報(bào)警提醒人員更換過濾器。

天然氣直燃加熱系統(tǒng)具備：每個(gè)四元體選用1臺(tái)天然氣直燃加熱系統(tǒng)進(jìn)行加熱，該系統(tǒng)為整體式換熱裝置，集風(fēng)機(jī)、天然氣燃燒機(jī)、天然氣控制閥組、防護(hù)套筒、過濾器于一體的全套式組合結(jié)構(gòu)，燃燒機(jī)燃燒直接對(duì)烘干爐內(nèi)的循環(huán)風(fēng)進(jìn)行加熱，熱量充分利用。系統(tǒng)加熱段火焰下游的功能段材料要求阻燃，耐溫250℃。系統(tǒng)啟停應(yīng)采用順序控制。燃燒控制系統(tǒng)的安全連鎖功能有自動(dòng)吹掃功能、自動(dòng)安全連鎖檢測(cè)功能、自動(dòng)溫度控制功能、自動(dòng)故障切斷報(bào)警功能?？刂葡到y(tǒng)能夠根據(jù)設(shè)定的工藝溫度要求，自動(dòng)控制供熱系統(tǒng)的運(yùn)行;溫度自動(dòng)連續(xù)可調(diào)。控制系統(tǒng)在循環(huán)風(fēng)機(jī)、加熱器之間設(shè)有故障連鎖和通風(fēng)延時(shí)功能。設(shè)有超溫報(bào)警和超溫保護(hù)程序，PLC控制，滿足工藝要求。

強(qiáng)冷室必須確保冷卻后的車身骨架表面溫度≤45℃（重點(diǎn)考慮降溫問題）。強(qiáng)冷室室體采用自承重的壁板結(jié)構(gòu)，室體采用鍍鋅鋼板。供風(fēng)腔和排風(fēng)腔的壁板的強(qiáng)度要強(qiáng)，不允許有變形及顫動(dòng)（工作運(yùn)行時(shí)）。強(qiáng)冷室內(nèi)微負(fù)壓，排風(fēng)量大于送風(fēng)量。強(qiáng)冷室室體供風(fēng)箱設(shè)有檢修門。強(qiáng)冷室送風(fēng)風(fēng)嘴采用內(nèi)置式可調(diào)節(jié)風(fēng)嘴，風(fēng)嘴的風(fēng)速不小于25m/s。新風(fēng)需要經(jīng)過等級(jí)為G4的過濾袋過濾。

2.5 廢氣處理設(shè)備

設(shè)備處理廢氣為膠烘干廢氣。爐膛溫度正常運(yùn)行時(shí)溫度≥760℃。 RTO設(shè)備進(jìn)口與出口溫度差≤45℃。廢氣在氧化室停留時(shí)間≥1秒。有機(jī)廢氣VOC去除率≥95%。設(shè)備噪聲值≤85dB（A）。設(shè)備外表面溫度不大于環(huán)境溫度15℃，熱橋處不高于60℃。RTO設(shè)備可以長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行，蓄熱體陶瓷的質(zhì)保期為14400小時(shí)，在正常使用、維護(hù)的狀況下， RTO滿足15年的使用壽命。廢氣處理量為5000m?/h。處理后的廢氣滿足最新國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求。

RTO采用三室RTO廢氣處理設(shè)備，主要由過濾器、蓄熱室、氧化室、風(fēng)機(jī)、煙囪、風(fēng)向切換閥、加熱系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等組成。電控控制系統(tǒng)采用PLC控制，有廢氣進(jìn)入RTO自動(dòng)進(jìn)入處理狀態(tài)，沒有廢氣RTO能自動(dòng)進(jìn)入保溫狀態(tài)。燃燒系統(tǒng)配有高壓點(diǎn)火變壓器、比例調(diào)節(jié)閥、UV火焰探測(cè)等，具有自動(dòng)吹掃、點(diǎn)火、調(diào)節(jié)火焰大小、火焰燃燒窺視、熄火保護(hù)等功能。對(duì)系統(tǒng)爐膛溫度、系統(tǒng)壓力進(jìn)行自動(dòng)監(jiān)控，對(duì)爐膛溫度超過850℃時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)報(bào)警;當(dāng)爐膛溫度超過900℃時(shí)將自動(dòng)報(bào)警并停機(jī)，對(duì)主要設(shè)備故障進(jìn)行聲光報(bào)警。

2.6 集中輸膠系統(tǒng)

車身粗密封使用的是鋁材用車身焊縫密封膠，膠桶容積55加侖。車身外表蒙皮使用的是單組分粘接密封膠，膠桶容積5加侖。在密封工位及蒙皮膠工位，操作人員在車身兩側(cè)及前后進(jìn)行涂膠密封等操作。

供膠泵：密封工位一級(jí)供膠泵2臺(tái)（一備一用），蒙皮工位供膠泵1臺(tái)，膠供膠壓力、流量必須要滿足密封操作要求。加侖壓盤泵設(shè)有滑動(dòng)輥道式的上料裝置。供膠桶的料位控制由控制盤自動(dòng)控制，帶空打保護(hù)器，帶聲光報(bào)警。泵出口設(shè)一套過濾器（含濾網(wǎng)），過濾器底部設(shè)泄壓閥，高壓過濾器在最高工藝壓力下（6000psi）能夠正常工作。

輸膠管外表面設(shè)有伴管加熱裝置全程加熱及保溫，增加壓盤加熱功能，冬季保持涂料的粘度在工藝要求范圍內(nèi)，在電控柜上設(shè)置自動(dòng)或手動(dòng)加熱選擇開關(guān)和顯示裝置，具備顯示和設(shè)定膠的溫度參數(shù)。

2.7 空調(diào)機(jī)組及送風(fēng)系統(tǒng)

工位空調(diào)機(jī)組為全新風(fēng)空調(diào)，空調(diào)送風(fēng)量按每米室體1000m3/h設(shè)置，室體全長(zhǎng)29m?？照{(diào)送風(fēng)溫濕度要求：夏季：溫度≤30℃，冬季：溫度≥18℃。空調(diào)送風(fēng)系統(tǒng)組成：鋼平臺(tái)、防雨水百葉窗、進(jìn)風(fēng)段風(fēng)管、電動(dòng)進(jìn)風(fēng)風(fēng)閥、初效過濾段、天然氣加熱段、表冷段、風(fēng)機(jī)段、均流段、消聲段、中效過濾段、出風(fēng)段、防火風(fēng)閥、到各工位的送風(fēng)管路等組成?？照{(diào)系統(tǒng)溫度控制、調(diào)節(jié)方式要求采用自動(dòng)控制方式。

進(jìn)風(fēng)段供風(fēng)的新風(fēng)來源于廠房外。進(jìn)風(fēng)口處的風(fēng)速要求在2～2.5m/s，進(jìn)風(fēng)口設(shè)防雨百葉窗。在機(jī)組開機(jī)時(shí)，必須風(fēng)閥打開后，機(jī)組才能啟動(dòng)正常運(yùn)行。初、中效過濾段選用優(yōu)質(zhì)化纖無紡濾料，初效過濾等級(jí)G4，中效過濾等級(jí)F6。初、中效過濾袋框?yàn)殄冧\鋼板材質(zhì)，空調(diào)加熱用燃燒器與初效過濾袋末端距離保持1米以上。中間段各功能段之間設(shè)中間段。室體結(jié)構(gòu)同初效過濾段，段體上按需設(shè)有密封檢修門。

天然氣直燃加熱段空調(diào)采用天然氣直燃加熱，功能與膠烘干爐燃燒器一致。

表冷器采用單側(cè)進(jìn)水和回水結(jié)構(gòu)，排列方式采用橫管布置。表冷器的耐壓值大于1.0Mpa。表冷段選用熱阻小、流動(dòng)阻力低的銅管串鋁片型表冷器，供表冷器的供水干管設(shè)有膨脹節(jié)，干管和支管外表面均做20㎜厚帶鋁箔的橡塑保溫層。表冷段的電動(dòng)調(diào)節(jié)閥和旁通閥安裝在回水管路上，確保系統(tǒng)壓力穩(wěn)定運(yùn)行安全。表冷器后應(yīng)設(shè)置抗氧化鋁合金擋水板，抗氧化4折鋁合金單層寬擋水板，片距為28mm，不銹鋼框架固定，并且整個(gè)表冷段的下部應(yīng)設(shè)置不銹鋼接水盤，可對(duì)外排水。

2.8 風(fēng)冷冷水機(jī)組

制冷機(jī)組的主要組成部件，如壓縮機(jī)（包括齒輪和軸承）、水泵均采用進(jìn)口產(chǎn)品，制冷機(jī)組必須在制造廠充裝足夠的制冷劑，具備調(diào)試和運(yùn)行的基本條件。廠家要確保單臺(tái)機(jī)組冷凍水出水溫度7℃，回水溫度12℃，滿足工藝生產(chǎn)需求。每臺(tái)機(jī)組均配置兩臺(tái)進(jìn)口立式/臥式離心泵，水泵揚(yáng)程滿足要求。

機(jī)組的微電腦控制系統(tǒng)負(fù)責(zé)機(jī)組自動(dòng)控制運(yùn)行，提供安全保護(hù)、聯(lián)鎖控制并顯示必要信息，程序化的邏輯控制確保機(jī)組正確啟動(dòng)、停機(jī)和再循環(huán)及與外圍設(shè)備電控系統(tǒng)PLC之間的通訊。

2.9 輸送設(shè)備

輸送設(shè)備的所有轉(zhuǎn)接區(qū)域及其他必要區(qū)域安裝相應(yīng)的機(jī)械或電氣保護(hù)裝置，光電保護(hù)開關(guān)、護(hù)欄等安全措施，實(shí)現(xiàn)對(duì)人員及設(shè)備的安全保護(hù)。

滾床的主框架側(cè)板由扎制型材或板材折彎而成，厚度不小于5mm。工藝段的滾床設(shè)定為變頻調(diào)速控制。輸送輥?zhàn)觾?nèi)襯滾動(dòng)軸承，滾床采用齒形皮帶傳動(dòng)（設(shè)安全罩），傳動(dòng)皮帶安全罩選用不小于1.5mm厚鍍鋅板。輸送系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)均采用SEW品牌，電機(jī)均采用帶制動(dòng)器的減速電機(jī)驅(qū)動(dòng)，制動(dòng)器帶手動(dòng)釋放（松閘）手柄，便于檢修和維護(hù)保養(yǎng)。移行、旋轉(zhuǎn)行走減速電機(jī)變頻調(diào)速控制，帶制動(dòng)器。

滑橇滿足規(guī)劃車型的生產(chǎn)工藝使用要求。滑橇上所有工藝支撐與橇體之間和所有工藝支撐點(diǎn)均設(shè)計(jì)采用可調(diào)節(jié)螺接結(jié)構(gòu)，以確保車身轉(zhuǎn)掛時(shí)的定位精度安調(diào)。滑橇應(yīng)采用在高溫下不易變形的型材?；炼ㄎ黄鞑捎秒姍C(jī)驅(qū)動(dòng)伸縮銷結(jié)構(gòu)。

雙排鏈輸送輸送機(jī)運(yùn)行時(shí)，工作要平穩(wěn)、噪音小，無脈動(dòng)現(xiàn)象;設(shè)有張緊鏈輪、錐形彈簧用于鏈條張緊，并設(shè)有限位開關(guān)檢測(cè)鏈條張緊狀態(tài)。驅(qū)動(dòng)電機(jī)置于室體外。雙排鏈采用沃爾夫鏈條，采用萊伯斯自動(dòng)潤(rùn)滑裝置，沿著鏈條下方設(shè)有接油盤，材質(zhì)采用鍍鋅鋼板，接油盤可拆卸結(jié)構(gòu)，便于后期保潔。高溫鏈條上所有輥輪材質(zhì)均為鋼制。其驅(qū)動(dòng)電機(jī)必須設(shè)在室體外，通過萬向節(jié)傳動(dòng)軸驅(qū)動(dòng)滾床，帶制動(dòng)器。傳動(dòng)部分設(shè)置安全防護(hù)柵。

3 總結(jié)

項(xiàng)目從建設(shè)調(diào)試到達(dá)到設(shè)計(jì)產(chǎn)能一共使用3個(gè)月，順利滿足工藝生產(chǎn)要求，涂裝項(xiàng)目分為輸送、烘干、空調(diào)、廢氣處理設(shè)備，采用四套獨(dú)立PLC控制互不影響運(yùn)行。PLC采用目前主流西門子s7-1200系列PLC控制，輸送設(shè)備主機(jī)S7-1200與現(xiàn)場(chǎng)控制元件采用PROFINET總線控制，通過PROFINET總線連接現(xiàn)場(chǎng)遠(yuǎn)程子站采集各傳感器信號(hào)，經(jīng)過PLC處理通過總線發(fā)出控制信號(hào)到西門子G120系列變頻器控制各電機(jī)自動(dòng)運(yùn)行。主控柜上安裝西門子HMI觸摸屏實(shí)時(shí)監(jiān)控各設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)及故障記錄。烘干、空調(diào)、通過溫度傳感器采集信號(hào)模擬量信號(hào)傳輸給PLC處理，采用PID控制方式使伺服電機(jī)自動(dòng)控制燃?xì)忾_度，來保證設(shè)備在工藝溫度全自動(dòng)運(yùn)行。

設(shè)備規(guī)劃不夠細(xì)致存在一些問題：

（1）蒙皮工位在膠烘干出口工，夏季作環(huán)境溫度太高，后期增加增補(bǔ)蒙皮工作增加室體及空調(diào)解決;

（2）輸送遠(yuǎn)程子站采用IP20模塊，設(shè)備傳感器線路多，不易故障排除各設(shè)備交接信號(hào)只有繼電器無網(wǎng)管耦合器;

（3）輸送、非標(biāo)設(shè)備監(jiān)控各自獨(dú)立，無以太網(wǎng)融合統(tǒng)一監(jiān)控運(yùn)行及故障。