劉忠

淺談LNG天然氣重卡在多品種制造體系中的一種工藝設(shè)計

劉忠

（一汽解放汽車有限公司成都分公司，四川 成都 610000）

文章詳細(xì)介紹了某傳統(tǒng)燃油商用車整車制造工廠在導(dǎo)入LNG重卡產(chǎn)品生產(chǎn)時可能遇到的問題，LNG車型的產(chǎn)品特點以及政策法規(guī)要求，提出了應(yīng)對解決措施，并付諸實踐，實現(xiàn)了傳統(tǒng)燃油車型與LNG車型混流生產(chǎn)的目的。

LNG 重卡；混流生產(chǎn)；問題；措施；實踐

前言

某傳統(tǒng)燃油商用車整車制造工廠規(guī)劃產(chǎn)能為雙班3萬輛/年，主要產(chǎn)品為中重型柴油商用車底盤，綜合生產(chǎn)節(jié)拍7分鐘/臺。為響應(yīng)集團(tuán)公司發(fā)展戰(zhàn)略要求，積極應(yīng)對市場變化[1]，準(zhǔn)備適時引入重型LNG（Liquefied Natural Gas）天然氣商用車底盤進(jìn)行混流生產(chǎn)，LNG車型最大設(shè)計產(chǎn)能達(dá)到60臺/班次。

與燃油車相比較，LNG車型最主要特點為發(fā)動機(jī)燃料的區(qū)別，而發(fā)動機(jī)及其附件均在該廠總裝車間裝配體現(xiàn)，因此需要對該工廠整車裝配及檢測工藝進(jìn)行重新規(guī)劃和設(shè)計。

1 LNG燃料加注問題解決

LNG是液化天然氣英文首字母的縮寫，無色，無味，無毒且無腐蝕性，其體積約為同量天然氣氣體體積的1/600，溫度為-162℃在真空環(huán)境下儲存[2]。在LNG汽化的過程中，自身溫度與常溫相比溫差非常大，會短時間內(nèi)吸收空氣當(dāng)中大量的熱量，從而導(dǎo)致空氣溫度急劇下降如圖1所示的結(jié)霜現(xiàn)象，加上本身屬于易燃易爆物品，因此其加注條件非常苛刻，需要較大的場地并建立嚴(yán)格的安全管控措施[3]。

該廠目前柴油的加注采用在廠內(nèi)建立柴油儲存庫，通過油泵吸油到生產(chǎn)線末端進(jìn)行加注的方式。由于該廠場地有限，暫不具備廠內(nèi)建立加注站加注LNG燃料的條件。通過對比兩種場外加注方式的優(yōu)缺點，如表1，采用第一種加注方式更為安全。

圖1 儲液罐出液口結(jié)霜現(xiàn)象

表1 場外兩種加注方式的優(yōu)缺點對比

由以上分析后制定其燃料加注流程，如圖2所示。

2 儲液罐裝配問題解決

該廠整車裝配線建設(shè)于20世紀(jì)90年代，線體結(jié)構(gòu)為橋式鏈+板式鏈。LNG儲液罐外形尺寸為1200mm×2350mm× 1500mm，毛重約為500KG,尺寸大重量大，且處于車架最上部，如果在橋式鏈上進(jìn)行裝配，很難保持車輛隨線體移動時的平衡性，有較大安全隱患。因此，儲液罐在板式鏈階段裝配更為合適。

由于儲液罐尺寸大重量大需要起重設(shè)備進(jìn)行吊裝，而該段板式鏈已配有一條U型駕駛室吊裝軌道及起重設(shè)備，已無新增專用吊裝軌道及設(shè)備的空間，駕駛室整體質(zhì)量約1000Kg，比儲液罐重，因此考慮采用駕駛室吊裝軌道進(jìn)行儲液罐吊裝作業(yè)。原駕駛室吊裝有2套起重設(shè)備，用一套備一套，為提高設(shè)備可靠性，需在該處新增2套起重設(shè)備。

該段板式鏈長度為35m，駕駛室落裝后還需進(jìn)行與底盤的變速操縱、駕駛室舉升機(jī)構(gòu)、電氣部分以及油液的加注等工序的作業(yè)[4]，而落裝儲液罐后只需進(jìn)行供氣管路的連接、緩沖罐水管以及少量電氣管路的插接。考慮到盡量減少對后工序作業(yè)的影響，在使用該處吊裝軌道時，應(yīng)先吊裝駕駛室，再吊裝儲液罐。為配合駕駛室與儲液罐的吊裝作業(yè)，物流配送叉車每次要根據(jù)裝配順序叉運駕駛室和儲液罐到上線點位。

根據(jù)以上分析，制定的裝配點工藝布局圖，如圖3所示，裝配流程如圖4所示。

圖3 儲液罐裝配點工藝布局圖

圖4 儲液罐吊裝工序工藝流程圖

3 燃?xì)夤苈返难b配以及氣密性檢測實驗的設(shè)計

該車型燃?xì)夤苈吩谡囇b配階段需要裝配三段，分別是緩沖罐出氣口至燃?xì)鉃V清器，濾清器至電磁切斷閥，電磁切斷閥至發(fā)動機(jī)進(jìn)氣口。按照盡量模塊化上線的原則，緩沖罐至濾清器和濾清器至電磁切斷閥段管路在氣瓶分裝處裝配，電磁切斷閥至發(fā)動機(jī)段管路在發(fā)動機(jī)分裝處裝配。管路的連接均采用卡套式半球形圓錐刃口密封結(jié)構(gòu)，預(yù)緊力大小對管路的密封性影響較大。為提高密封效果，裝配時可在連接頭半球形表面均勻涂抹一圈燃?xì)夤苈访芊饽z，然后使用定值式扭矩扳手?jǐn)Q緊。

圖5 燃?xì)夤苈窔饷苄詫嶒灹鞒虉D

根據(jù)國家相關(guān)法規(guī)的要求，燃?xì)夤苈吩诠庵靶柽M(jìn)行惰性氣體吹掃以及氣密性檢測，并提交相關(guān)實驗過程及實驗結(jié)果給特種裝備研究院以取得裝置安裝合格證書。惰性氣體吹掃一般采用將管路內(nèi)空氣抽出并向管路內(nèi)充裝氮氣的方式實現(xiàn)，氣密性檢測通過向氣管路加壓+發(fā)泡液涂覆的方式實現(xiàn)。結(jié)合實驗設(shè)備的裝置特點，其氣密性實驗的流程如圖5所示。

為進(jìn)一步確保燃?xì)獠淮嬖谛孤?，結(jié)合前文所提到的燃料加注流程，可在整車燃料加注完成返廠后設(shè)置一處手持式鹵素檢漏儀檢測點。通過以上分析，制定LNG車型燃?xì)夤苈窔饷苄詸z測流程如圖6所示。

圖6 燃?xì)夤苈窔饷苄詸z測流程圖

4 LNG車型廠內(nèi)緩存待發(fā)區(qū)域的優(yōu)化

商用車在車輛裝配完成下線后，需要進(jìn)行整車調(diào)試作業(yè)，經(jīng)過成品檢驗合格后由專業(yè)物流發(fā)運公司承接發(fā)往商品車存儲大庫。因此商用車生產(chǎn)工廠需要具備與產(chǎn)能匹配的廠內(nèi)車輛緩存區(qū)域。該廠之前只生產(chǎn)柴油車型，規(guī)劃的商用車緩存區(qū)域未考慮LNG車型存儲的需要。

LNG車型在加注燃料后會不定時排空汽化的燃料[5]，而該廠廠內(nèi)商用車待發(fā)區(qū)域離居民區(qū)較近，其最近處離居民區(qū)不足10m，考慮到有一定的安全隱患，需讓LNG車型的存儲區(qū)域盡可能遠(yuǎn)離居民區(qū)。LNG車型燃料加注流程耗時較長，加氣站還可能存在排隊等待現(xiàn)象，因此至少要保證70臺庫存量。結(jié)合LNG車型氣密性檢測以及車輛下線的方式，其庫存區(qū)域規(guī)劃如圖7所示。

圖7 LNG車型庫存區(qū)域規(guī)劃圖

規(guī)劃完成后，LNG車型庫存區(qū)最多可容納75臺存放量，其最近點離居民區(qū)大于100m.滿足了LNG車型生產(chǎn)的要求。

5 總結(jié)

本文通過對比LNG重卡和傳統(tǒng)柴油卡車的產(chǎn)品差異點，提出了LNG重卡產(chǎn)品在某傳統(tǒng)柴油卡車工廠進(jìn)行混流生產(chǎn)時可能存在的問題，并針對這些問題逐一制定了解決方案。使LNG卡車和柴油卡車混流生產(chǎn)。本文中的工藝設(shè)計方法可以擴(kuò)展到卡車制造工廠在新車型導(dǎo)入時的工藝設(shè)計當(dāng)中。

[1] 孫文濤.天然氣(LNG)系列重型載貨車裝配工藝的設(shè)計開發(fā)[D].西安:長安大學(xué),2015.

[2] 杜志峰.氮氣雙膨脹機(jī)LNG生產(chǎn)裝置投產(chǎn)與工藝流程改進(jìn)[J].化工管理,2018(01):181-182.

[3] 一汽解放汽車有限公司技術(shù)發(fā)展部.LNG燃?xì)廛囆图幼⒐に嚰皺z測技術(shù)規(guī)范,長春:一汽解放汽車有限公司,2017.

[4] 王望予.汽車設(shè)計[M],北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2000.

[5] 杜明廣.車載LNG氣瓶的設(shè)計與分析[D].合肥:合肥工業(yè)大學(xué), 2016.

Introduction to a Process Design of LNG Heavy Truck in Multi-Variety Manufacturing System

Liu Zhong

( Chengdu Branch FAW Jiefang Automobile Co., Ltd., Sichuan Chengdu 610000 )

This paper introduces in detail the problems that a traditional fuel commercial vehicle manufacturing plant may encounter in the production of LNG heavy products.The product characteristics of LNG models and the requirements of polices and regulations,and puts forward some measures to solve them ,and put them into practice to realized the traditional fuel model and LNG model mixed flow production purpose.

LNG heavy card; Mixed flow production; Problems; Measures; Practice

10.16638/j.cnki.1671-7988.2021.06.043

U466

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1671-7988(2021)06-139-03

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劉忠，機(jī)械工程類中級工程師，整車調(diào)整工程師，就職于一汽解放汽車有限公司成都分公司。