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            汽車製造基地應用案例

            發佈時間:2021-09-03  瀏覽:266

            【項目背景】

            汽車產業是世界上規模最大的產業之一,具有產業關聯度高、涉及範圍廣、技術要求高、綜合性強、零部件數量衆多、附加值大的特點,對工業結構升級和相關產業發展具有很強的帶動作用。2021年將實現恢復性正增長,汽車銷量有望超過2600萬輛,同比增長4%。 

            一輛汽車的誕生,基本上可以概括成衝壓、焊裝、塗裝、總裝四大工藝。某汽車製造基地作爲全球第一個完全滿足MQB平臺生產需求的工廠,爲了保證整車品質的一致性,該基地二期擁有大量世界頂級設備,其在自動化方面也是名列前茅。

            其中,焊裝車間就擁有949臺KUKA自動機器人,自動化率高達80%;塗裝車間擁有139臺自動噴塗機器人,核心工藝自動化率接近100%,保證了整車出產時的高品質。

            (焊裝機器人工作中)

            01

            電能質量問題導致的經濟損失、安全隱患

            維持數量如此巨大的自動化設備,必然會給整個電力系統供電穩定帶來了巨大挑戰。特別是以焊裝車間自動焊裝機器人爲代表的快速變化的衝擊性負荷,對電能質量的影響尤爲嚴重。

            該汽車製造基地焊裝車間出現EMS輸送鏈頻繁誤動、塗膠機因電壓異常運行兩種現象等故障。導致輸送鏈會頻繁出現不受控現象,嚴重影響工藝流程與自動化流水線的穩定運行,對生產流暢性產生了極大的影響,給該基地帶來不可估量經濟損失以及交貨不及時帶來的聲譽負面效應,威脅品牌價值穩定。

            (塗裝機器人工作中)

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            診斷分析,故障定位

            爲更加精準全面的定位故障原因,用戶採購2臺在線式電能質量監測裝置,對上述2個故障位置所在位置實施長時持續性監測,發現如下異常情況:

            1號輸送鏈主要問題:

             1、諧波電壓含量高達11.31%,遠超國標5%限值,諧波電流含量高達爲73%。

            1號輸送鏈三相諧波電壓總畸變率月統計圖

             2、正常運行時段功率因數波動幅度較大,且功率因數較低,存在最小-9.16kvar的反向無功情況,這也是導致一號輸送鏈功率因數低的一個原因,而且反向無功會導致系統呈容性,在諧波含量較高時,系統出現諧振的風險大幅提升,諧振時可能出現較高的瞬時過電壓和過電流,進而導致設備異常或損壞。

            1號輸送鏈無功功率月統計圖

            2號單工位主要問題:

            諧波電壓含量高達11.62%,遠超國標5%限值,諧波電流含量高達爲76.21%。

            2號單工位無功功率月統計圖

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            治理方案

            針對用戶目前最關注的EMS輸送鏈因諧波誤動問題,擬選用複合型諧波濾除系統對1號輸送鏈進行治理,項目預算如下表1:

            表1. EMS輸送鏈複合型諧波濾除系統概算

            複合型諧波濾除系統現場圖

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            複合型諧波濾除系統安裝前、後對比

            安裝前,諧波電壓總畸變率的變化

            如圖所示,治理前諧波電壓含量高達11.31%,遠超國標5%限值,諧波電流含量高達爲73%,特徵諧波爲2,5,7,9,11,13,諧波含量高可能會導致設備絕緣老化、性能壽命下降、損耗增加、功率因數降低、繼電器誤動作、通信控制信號紊亂、諧振產生瞬時過壓過流導致設備燒燬等安全隱患,急需治理。

            安裝後,諧波電壓總畸變率的變化

            如圖所示,安裝電壓型有源濾波裝置後,輸送鏈諧波電壓畸變率下降非常明顯,A相諧波電壓畸變率最大值爲2.39%,最小值爲0。B相諧波電壓畸變率最大值爲2.5%,最小值爲0。C相諧波電壓畸變率最大值爲2.8%,最小值爲0。均在國標限值5%範圍內,合格。 

            安裝前,無功功率的變化

            如圖所示,正常運行時段功存在最小-9.16kvar的反向無功情況,這種反向無功會導致系統呈容性,在諧波含量較高時,系統出現諧振的風險大幅提升,諧振時可能出現較高的瞬時過電壓和過電流,進而導致設備異常或損壞。

            安裝後,無功功率的變化

            如圖所示,安裝電壓型濾波裝置後,無功功率最小爲2.27kvar,最大爲20.26kvar,有效解決了反向無功問題,同時功率因數基本穩定在0.7-0.8。

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            治理效果

            解決EMS輸送鏈頻繁誤動、塗膠機因電壓異常運行兩種現象等故障,輸送鏈未出現失控現象。

            自從複合型諧波濾除系統投入至今,該汽車製造基地未出現EMS輸送鏈頻繁誤動、塗膠機因電壓異常運行兩種現象等故障。同時加裝的電能質量檢測裝置,實時監測電能質量情況,對其它出現的故障進行原因定位,規避事故風險。

            整理治理裝置應用前後關鍵電能質量指標數據,如下表2:

            表2. 治理前後關鍵電能質量指標對比

            各項數據對比圖,如下:

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