文/黃永普·廣汽乘用車有限公司宜昌分公司

作為沖壓車間最大的能耗來(lái)源，生產(chǎn)設(shè)備的能耗主要為沖壓車間內(nèi)部的壓力機(jī)能耗，壓機(jī)主電機(jī)為最主要的能耗設(shè)備。本文提出了一種優(yōu)化的沖壓線主電機(jī)節(jié)能控制方式，通過(guò)主動(dòng)和人工兩種方式去降低沖壓線壓機(jī)的待機(jī)時(shí)主電機(jī)轉(zhuǎn)速，從而達(dá)到降低待機(jī)能耗的效果。經(jīng)驗(yàn)證，在滿足產(chǎn)線生產(chǎn)工藝需要的同時(shí)，每月能有7%的能源節(jié)約。

當(dāng)前節(jié)能減排工作是國(guó)際社會(huì)關(guān)注的問(wèn)題,也是汽車行業(yè)面臨的關(guān)鍵問(wèn)題。面對(duì)嚴(yán)峻的社會(huì)形勢(shì)和行業(yè)空前的競(jìng)爭(zhēng)壓力，我司積極推進(jìn)能源管理戰(zhàn)略，在承擔(dān)節(jié)能減排社會(huì)責(zé)任的同時(shí)，降低制造成本、提升利潤(rùn)空間。

數(shù)據(jù)表明，沖壓車間能耗約占汽車制造車間總能耗的16%，以A 車企20 萬(wàn)產(chǎn)能的沖壓車間為例，其年用電成本約占35%，是生產(chǎn)成本的重要組成部分之一。對(duì)此車間能源管理要在保證“安全”“可靠”“穩(wěn)定”“高質(zhì)量”“綠色”的能源供給的同時(shí)，節(jié)能降耗，消除一切不合理的浪費(fèi)。沖壓車間從能耗最大的壓力機(jī)入手，通過(guò)優(yōu)化主電機(jī)的控制方式和待機(jī)時(shí)主電機(jī)轉(zhuǎn)速的方式降低生產(chǎn)過(guò)程中壓力機(jī)主電機(jī)能耗，推動(dòng)沖壓車間能源精細(xì)化管理

沖壓車間能耗構(gòu)成分析

結(jié)合沖壓車間的能耗特點(diǎn)，將其分為照明、空調(diào)、壓縮空氣、冷凍水及生產(chǎn)設(shè)備能耗五部分。其中，壓縮空氣能耗則是沖壓生產(chǎn)過(guò)程除了壓機(jī)動(dòng)作能耗外還包含模具沖壓過(guò)程中需要的壓縮空氣能耗，冷凍水為車間環(huán)境冷卻使用的冷源能耗，生產(chǎn)設(shè)備能耗為在主線沖壓生產(chǎn)、調(diào)試、故障待機(jī)等過(guò)程的能耗。

選取A 車企的沖壓車間進(jìn)行能耗統(tǒng)計(jì)，數(shù)據(jù)表明沖壓車間能耗中生產(chǎn)設(shè)備能耗占67.42%，占比最高。作為沖壓車間最大的能耗來(lái)源，生產(chǎn)設(shè)備的能耗主要為沖壓車間內(nèi)部的壓力機(jī)能耗，選取1000t 機(jī)械壓力機(jī)進(jìn)行分析。

機(jī)械壓力機(jī)的能耗為主驅(qū)動(dòng)電機(jī)、潤(rùn)滑及液壓電機(jī)、工位照明及壓機(jī)電柜損耗等，其中主驅(qū)動(dòng)電機(jī)為155kW(2000t 機(jī)械壓機(jī)主電機(jī)功率為435kW)占總裝機(jī)功率的75%，由此相比于潤(rùn)滑及液壓電機(jī)，壓機(jī)主電機(jī)為最主要的能耗設(shè)備?；瑝K調(diào)整電機(jī)及液壓保護(hù)電機(jī)、工作臺(tái)行走電機(jī)等根據(jù)設(shè)備運(yùn)行需要開(kāi)啟，在日常使用過(guò)程中，其驅(qū)動(dòng)特點(diǎn)決定了這類設(shè)備缺乏節(jié)能的潛力。綜合以上考慮，主要分析主電機(jī)的節(jié)能潛力，通過(guò)降低轉(zhuǎn)速可以有效降低能耗。

壓機(jī)主電機(jī)控制方式

汽車生產(chǎn)中所使用到的壓機(jī)主傳動(dòng)通常呈前后方向布置，共分三級(jí)減速。第一級(jí)為M 形多楔帶傳動(dòng)，第二級(jí)為高速級(jí)齒輪傳動(dòng)，第三級(jí)為低速級(jí)齒輪傳動(dòng)，由此，其不同的電機(jī)轉(zhuǎn)速將直接對(duì)應(yīng)不同的壓機(jī)行程，所以考慮在壓機(jī)行程方面進(jìn)行節(jié)能優(yōu)化。目前的沖壓線主要有連續(xù)線和斷續(xù)線，本文的分析主要針對(duì)斷續(xù)線。斷續(xù)線的壓機(jī)轉(zhuǎn)速是固定的，生產(chǎn)、異常停機(jī)和待機(jī)的時(shí)候，壓機(jī)主電機(jī)的轉(zhuǎn)速不變。

沖壓線主電機(jī)節(jié)能控制方式創(chuàng)新過(guò)程

創(chuàng)新前的情況

異常停機(jī)后，主電機(jī)會(huì)持續(xù)以固定轉(zhuǎn)速空運(yùn)轉(zhuǎn)；待機(jī)時(shí)，主電機(jī)也會(huì)持續(xù)以固定轉(zhuǎn)速空運(yùn)轉(zhuǎn)。

改善對(duì)策制定

⑴不同轉(zhuǎn)速下壓機(jī)主電機(jī)空載能耗分析如圖1 所示。按照程序邏輯，壓機(jī)主電機(jī)開(kāi)啟后，會(huì)一直以固定的轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)。這樣即使待機(jī)的時(shí)候，壓機(jī)的主電機(jī)仍以固定轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)。對(duì)此進(jìn)行了壓機(jī)空載時(shí)的能耗測(cè)試。

圖1 壓機(jī)空載能耗

⑵主電機(jī)加速時(shí)間分析如圖2 所示。按照降速優(yōu)化方向，需要重點(diǎn)優(yōu)化壓機(jī)加減速時(shí)的時(shí)間，避免降速后恢復(fù)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，影響到整線的生產(chǎn)效率。對(duì)此進(jìn)行了壓機(jī)空載時(shí)的主電機(jī)加速時(shí)間。

圖2 主電機(jī)加速時(shí)間

創(chuàng)新改善步驟

⑴解決異常停機(jī)后，主電機(jī)會(huì)持續(xù)以固定轉(zhuǎn)速空運(yùn)轉(zhuǎn)。為了解決異常停機(jī)后，主電機(jī)會(huì)持續(xù)以固定轉(zhuǎn)速空運(yùn)轉(zhuǎn)造成的能源浪費(fèi)，在每一臺(tái)壓機(jī)中增加異常停機(jī)3 分鐘之后，主電機(jī)自動(dòng)降速。

⑵解決待機(jī)時(shí)，主電機(jī)會(huì)持續(xù)以固定轉(zhuǎn)速空運(yùn)轉(zhuǎn)。1)為了解決待機(jī)過(guò)程中，主電機(jī)空運(yùn)轉(zhuǎn)帶來(lái)的能源浪費(fèi)，在線體總控程序中增加一鍵降速和一鍵關(guān)主電機(jī)功能。2)HMI 控制面板新增整線節(jié)能一鍵降速和一鍵關(guān)主電機(jī)，線首新增一鍵降速和一鍵關(guān)主電機(jī)按鈕，機(jī)長(zhǎng)可以方便快捷操作，如圖3 所示。

閑來(lái)垂釣碧溪上，忽復(fù)乘舟夢(mèng)日邊?！镜涔省拷性谖妓拇懴厢烎~(yú)，得遇周文王，助周滅商。伊尹曾夢(mèng)見(jiàn)自己乘船從日月旁邊經(jīng)過(guò)，后被商湯聘請(qǐng)，助商滅夏。

創(chuàng)新改善驗(yàn)證

單臺(tái)壓機(jī)或主線出現(xiàn)異常停機(jī)后，會(huì)自動(dòng)進(jìn)入空運(yùn)轉(zhuǎn)計(jì)時(shí)，當(dāng)達(dá)到3 分鐘后，壓機(jī)會(huì)自動(dòng)進(jìn)入降速模式。整線再次循環(huán)啟動(dòng)，壓機(jī)會(huì)自動(dòng)退出降速模式，恢復(fù)到生產(chǎn)速度?？偪禺?huà)面增加一鍵降速和一鍵關(guān)機(jī)，當(dāng)出現(xiàn)計(jì)劃停止時(shí)，機(jī)長(zhǎng)可以根據(jù)計(jì)劃停機(jī)時(shí)長(zhǎng)，快速降低整線壓機(jī)行程次數(shù)，或一鍵關(guān)閉主電機(jī)，從而達(dá)到節(jié)能效果。不同功能區(qū)域節(jié)能效果數(shù)據(jù)見(jiàn)表1。

表1 不同功能區(qū)域節(jié)能效果

結(jié)束語(yǔ)

本次創(chuàng)新提出了一種優(yōu)化的沖壓線主電機(jī)節(jié)能控制方式。主電機(jī)作為沖壓車間最大的能耗設(shè)備，對(duì)其精細(xì)化管理是實(shí)現(xiàn)沖壓生產(chǎn)節(jié)能的必由之路。通過(guò)對(duì)主電機(jī)控制方式的優(yōu)化和待機(jī)的行程次數(shù)調(diào)整，盡可能地避免了能源浪費(fèi)現(xiàn)象，有利于企業(yè)的節(jié)能降耗，從而最大化降低生產(chǎn)成本。