淺析汽車工業(yè)焊裝工藝負荷的供配電設(shè)計

高永奇

摘 要：文章主要對汽車工業(yè)焊裝工藝負荷的主要特征進行了分析和研究，并對中頻逆焊機對供電系統(tǒng)造成的影響進行了介紹，然后以供配電設(shè)計的原則作為指導(dǎo)，對汽車工業(yè)焊裝工藝負荷的供配電的設(shè)計的具體實施措施進行詳細的論述，并針對現(xiàn)階段容易出現(xiàn)的問題提供了有效的解決辦法，希望能為以后汽車行業(yè)焊裝工藝的配電設(shè)計提供一定的參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞：汽車工業(yè)；焊裝工藝負荷；供配電設(shè)計

中圖分類號：TU 852 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2016）18-0117-01

焊裝工藝是汽車制造中的四個最主要的工藝之一，焊接工藝的好壞與汽車車身的質(zhì)量有著很重要的、直接的影響。焊接質(zhì)量主要是由焊接壓力、焊接時間以及焊接的熔融量三個要素決定的。在這三個因素中，焊接的壓力和焊接的時間一般都是設(shè)置的好固定的值，焊接的熔融量是與熔融的速度呈正比關(guān)系的。而焊接熔融的速度是由焊接電流引起的，電流的變化會導(dǎo)致熔融速度的變化，焊接電弧的長短與電路的供電電壓有直接的關(guān)系，因此這就使得焊接工藝負荷的供配電的設(shè)計引起了汽車制造企業(yè)的高度的重視，合理的對焊接工藝的供配電進行設(shè)計不僅可以節(jié)約能耗，還可以降低投資的成本。本文以某汽車焊接車間為例進行焊接工藝供配電的分析設(shè)計。

1 工程概況

該汽車制造企業(yè)為一家合資企業(yè)，用于汽車車身焊接工藝的焊接車間總的建筑面積大約為2.5萬m2，車間的高度有12.8 m。焊接車間主要有兩部分組成，分別為輔助區(qū)以及生產(chǎn)區(qū)，輔助區(qū)主要用來辦公以及其他用房，生產(chǎn)區(qū)分為北區(qū)和南區(qū)。該焊接車間的供配電系統(tǒng)主要包括生產(chǎn)現(xiàn)場配電柜、供配電輸電線路以及變配電所等部分。

2 焊接工藝負荷分布及特點

焊接車間內(nèi)的焊接工藝負荷主要有兩部分組成，分別是輔助工藝負荷以及主工藝負荷，下面我們主要對主工藝負荷的特點以及分布情況進行重點的介紹。

2.1 主工藝負荷的分布

該焊接車間呈東西走向，長度大概為170 m，南北方向的寬度為122 m，輔助區(qū)分為兩層，而生產(chǎn)區(qū)則為一層。辦公室以及實驗室等輔助區(qū)位于焊接車間的南面，輔助工藝在北面。

焊接主工藝的設(shè)備一共有兩條生產(chǎn)線，分布在焊接車間的北面和南面。這兩條生產(chǎn)線擁有相同的配置，都擁有容量為2X130 kVA/臺的三相中頻逆變凸焊機三臺，容量為2X200 kVA/臺的兩臺，以及容量為90 kVA/臺的三相你變點焊機31臺，這些設(shè)備所構(gòu)成的單條生產(chǎn)線的額定的負荷一共為5 170 kV。

2.2 主工藝負荷的特點

焊接工藝中主工藝的設(shè)備是焊機，還有水泵、干燥機以及空壓機等在生產(chǎn)中用到的輔助的工藝設(shè)備。該企業(yè)的焊接車間中主要使用的主工藝設(shè)備是三相的中頻逆變凸焊機以及點焊機，凸焊機和點焊機有不同的用途，但是這兩種焊機所選用的焊接的電源都是逆變式的中頻電焊電源。逆變式中頻點焊電源的主要特點有：①電源采用直流輸出，具有脈動特性而且具有較小的波紋度焊接的熱效率比較高，焊接的質(zhì)量也比較好，過程比較穩(wěn)定；②能夠?qū)附拥臅r間進行控制，具有很高的時間調(diào)節(jié)分辨率；③相比一般的交流焊機其相應(yīng)的速度更快，輸出比較穩(wěn)定，具有很強的可控性，不需要進行充電和放電；④能夠?qū)﹄娏?、電壓以及功率進行監(jiān)控，還可以對出現(xiàn)的故障進行報警和自我診斷；⑤該設(shè)備的能耗比較低，占用的空間比較小。

該汽車焊接車間所使用的焊機都是短時工作制，而且產(chǎn)生的都是非線性的大功率負荷，因此可以看作是諧波電流源，在其工作的時候會對焊接車間的供配電系統(tǒng)產(chǎn)生很大的影響，比如工作中產(chǎn)生的諧波、工作負荷的變化、功率的變化等等，這些都對焊接車間內(nèi)的供電電源的質(zhì)量產(chǎn)生極大的影響，甚至?xí)斐珊附榆囬g內(nèi)的其他大的電子、電力設(shè)備不能正常的工作。

2.3 輔助工藝設(shè)備

輔助工藝設(shè)備直的是那些長時間持續(xù)工作運行的設(shè)備，主要包括循環(huán)水泵房以及空壓站等設(shè)備，這些設(shè)備一半都選擇旋轉(zhuǎn)電機作為其動力源，一般都擁有較高的系數(shù)，一般選擇0.8～0.85，最大可取為1.，正是由于這些系數(shù)的選擇時的其對焊接車間的供電系統(tǒng)產(chǎn)生的影響比較小，相比于焊機其影響可以忽略不計。

3 供配電的設(shè)計

3.1 變電所的設(shè)置

根據(jù)該焊接車間內(nèi)負荷的分布情況，在該焊接車間內(nèi)一共布置兩個變電所，分別為：設(shè)置在南部1層內(nèi)為車間南面提供電力需要的變電所，設(shè)置在北部2層的為車間內(nèi)北面的照明、電焊機以及其他動力需要的變電所。

3.2 變壓器的設(shè)置

在該焊接車間內(nèi)的兩個變電所內(nèi)分別安裝了10 kV的中壓環(huán)網(wǎng)柜、低壓有源濾波柜、功率補償柜、配電柜以及變壓器等設(shè)備。

3.3 變壓器的設(shè)置

結(jié)合該汽車焊接車間內(nèi)主工藝負荷容易產(chǎn)生諧波以及功率因素低的特點，對所使用的焊機設(shè)備進行專門的電壓器的設(shè)計，而對于輔助工藝設(shè)備的動力源以及像風(fēng)機、空調(diào)、插座、照明等公用負荷的電源，我們需要安裝另外的變壓器來進行電源的提供，這樣可以有效地避免焊機設(shè)備對這些設(shè)備的正常運行造成的影響。兩個變電所內(nèi)一共設(shè)置有四臺 1 000 kVA、10/0.4 kV的變壓器，總的容量可達 4 000 kVA。由于焊接車間內(nèi)的場地面積有限，所以變壓器選用干式變壓器，又由于在正常的生產(chǎn)過程中有比較大的負荷，有可能產(chǎn)生很大的電流和電壓，另外焊接車間內(nèi)的溫度一般都很高，所以最終我們選用的干式變壓器為非晶合金式的。這類變壓器產(chǎn)生的熱量比較少、溫度變化較小、損耗比較低，具有很強的耐高溫能力和過載能力，即使在超過額定負載20%的情況下仍可以長時間的工作，在冷風(fēng)的情況下甚至可以超額50%工作。

3.4 10 kV側(cè)供配電

焊接車間內(nèi)的兩臺變壓器非晶合金干式變壓器的電源都來自于該廠區(qū)內(nèi)10 kV的總降變電，因為一臺變壓的總的容量只有1 000 kVA，所以需要在中壓段設(shè)置環(huán)網(wǎng)柜，每一臺變壓器對應(yīng)有三臺10 kV的環(huán)網(wǎng)柜。

4 工藝配電設(shè)計

4.1 工藝設(shè)備饋電

對于汽車焊接車間內(nèi)主工藝設(shè)備，我們需要進行單獨的低壓饋出配電柜的設(shè)計，一般都是用密集型的銅母線槽來進行工藝設(shè)備低壓的饋出。對于輔助工藝設(shè)備來說，通常使用電纜來進行低壓電的饋出。

4.2 無功功率補償

無功功率補償?shù)姆绞街饕腥N，即低壓、中壓集中補償以及低壓就地補償。每一種補償方式都有其各自的優(yōu)缺點。低壓集中補償方式能夠?qū)β室驍?shù)進行科學(xué)合理的提高，有效的降低了網(wǎng)損，限制了無功能量的進入，有很大的社會效益，但是卻不能進行很平滑的調(diào)節(jié)；中壓集中補償?shù)姆绞侥軌蚋鶕?jù)負荷情況自動的進行投切，但是這種設(shè)備的投資的成本比較大，只適用于有中壓負荷的單位；低壓就地補償方式一般多用于民用工程和大多數(shù)的工業(yè)中，但是設(shè)備投資大，數(shù)量比較多，不適用于經(jīng)常開關(guān)的設(shè)備。

4.3 主工藝配電設(shè)計

針對于該車間主工藝設(shè)置的分布情況，我們使用兩套三相五線制的、2 000 A的密集型銅母線槽系統(tǒng)，這兩套系統(tǒng)分別來自車間內(nèi)的兩個變電所饋出柜。而且在該銅母線槽上有很多的預(yù)留的插接箱，在這些箱內(nèi)安裝有低壓熔斷器。在插接箱的一旁設(shè)置有為焊機供電的二級配電柜。

5 結(jié) 語

隨著我國汽車制造商的不斷增多，焊接工藝越來越受到企業(yè)的重視，但是很多的技術(shù)人員對于焊接車間內(nèi)的供配電的設(shè)計并不重視或者缺乏相關(guān)的知識，本文隨焊接車間內(nèi)的供配電設(shè)計進行主要的分析和研究，希望能為他人提供一定的參考。

參考文獻：

[1] 董昕鵬，李云鵬.汽車工業(yè)焊裝工藝負荷的供配電設(shè)計[J].現(xiàn)代建筑電 氣，2015，（5）.

[2] 石華軍，陳日強，宋玉萍.汽車工業(yè)焊裝車間配電設(shè)計的優(yōu)化[J].建筑電 氣，2011，（7）.

[3] GB/T 14549—1993，電能質(zhì)量公用電網(wǎng)諧波[S].