汽车涂装设备的节能问题

【摘 要】本文通过对汽车涂装前处理设备、电泳设备、喷漆室和烘房等进行研究,制定相应的节能措施,取得了良好地经济效益和社会效益.

【关 键 词】汽车；涂装设备；节能

0前言

随着中国汽车工业的蓬勃发展,越来越多的汽车工厂投入运营,汽车生产过程所消耗的能源总量也不断地增加.而涂装则是汽车生产中能源消耗最大的工序.本文通过对汽车涂装设备进行研究,把握其能源使用情况,有针对性的提出节能措施并加以应用,在降低了环境负荷的同时实现了成本节约,产生了良好的经济效益和社会效益.

1汽车涂装设备介绍

汽车涂装一般采用3C3B生产工艺,在白车身上依次涂布电泳、中涂、面涂三个涂层并分别烘干.使用的工艺设备按功能可分为：前处理设备、电泳设备、喷漆室、烘房、输调漆设备、搬送设备、作业场等.

1.1前处理设备

前处理的主要功能是去除白车身表面的铁粉、油污等杂质,并在钢板表面附上一层磷化膜.前处理后车身附着的化学药品在进入电泳工序前需要用纯水冲洗干净.前处理过程一般在槽体中进行,槽液需要维持一定的温度,因此通常会配套锅炉系统.槽液的循环和喷淋需要使用到各种型号的水泵.此外、除铁粉装置、除油装置、除磷化渣装置以及纯水装置也消耗大量的能源.

1.2电泳设备

经过前处理的车身进入到电泳槽镀上电泳漆.电泳生产中使用到涂料循环泵、水洗喷淋泵、UF超滤装置、纯水装置、涂料换热装置等大功率设备.此外还需要大型的整流器为电泳过程提供直流电.整个电泳设备的能源消耗占整个涂装车间的25%左右.

1.3喷漆室

为了保证喷涂的质量,喷漆室的温度和湿度需要控制在一定的范围.尤其是水性涂料,允许温湿度的波动范围非常小.因此喷漆室空调系统需要设置大功率的加热、降温及增湿模段.此外,喷漆室还安装大型排风机将喷涂产生的废气排出室外.喷漆室下部为循环水槽或干式吸附系统用以分离没有附着到车身上的过喷漆雾.为了改善作业条件,越来越多的喷漆室安装了机器人进行自动喷涂.喷漆室消耗的能源占整个涂装车间的40%左右.

1.4烘房

烘房主要作用是提供热能,使车身表面涂覆的热固化型涂料中的溶剂蒸发、树脂交联成膜,或者使密封胶、UBC等材料固化,起到车体密封、防石击的作用.目前绝大多数的汽车涂装烘房采用的循环热风的加热方式.在循环风机的作用下,烘房内的空气进入换热器,交换燃烧天然气、液化石油气或者柴油产生的热量,然后再回到烘房.烘房设备的能耗仅次于电泳设备和喷漆室设备.

1.5其它设备

输调漆设备主要是用泵将涂料输送到喷漆室内的设备.水性涂料在输送过程中需要利用换热器进行保温.搬送设备负责将车身从涂装内部的一个工序移动下一个工序,其贯穿了汽车涂装的整个过程.搬送设备一般由链条、升降机、移行机、摩擦轮、滚床等组成.作业场主要用以涂层的打磨、抛光、返修以及密封胶、PVC的涂布等.作业场需要足够照度的照明,以及能够保证员工健康的送排风系统.

2设备节能措施

前处理设备、电泳设备、喷漆室和烘房所消耗的电能占到涂装车间总能耗的近90%,如果实现以上四种设备的节能改造,将对涂装车间整体能耗削减起到关键的作用.下文将对这四种设备的节能方案做重点的说明.

2.1前处理设备节能措施

针对前处理设备中水泵多的特点,可采用电机变频系统,降低泵运转时的能耗.另外水洗喷淋泵设置与车体自动检测装置连锁,只有在有车的状态下水泵才运行.以上措施可以将水泵的能量损失减到最小.

选用新型的前处理药品也能够起到设备节能的效果.如使用较低温度下除油效果良好地脱脂剂,槽液的温度就可以下降,锅炉的负荷也可以降低.目前硅烷对钢板表面处理的效果已经可以达到磷化的水平,由于硅烷处理是常温下进行,因此可以大幅度减少热能的消耗.

2.2电泳设备节能措施

电泳设备的工作原理与电镀类似,整流器的用电在电泳设备中是最多的.使用IGBT（绝缘栅双极型晶体管）整流器可以实现十余段的电压的单独控制,与常规两段或者三段电压控制的可控硅整流器相比,能源效率可提升10%以上.

与前处理设备相似,电泳设备也使用很多的水泵.由于电泳循环泵需要24小时运转,安装变频系统后节能效果将更为明显.在生产时,泵在工频状态下工作,而在不生产时,泵在低频状态下运转,保证涂料中的固体份不发生沉积.安装变频器后,UF装置和纯水装置的高压泵会随着UF膜和超滤膜透过液的压力来调节输出功率,达到节能的目的.涂料换热装置原采用电磁阀和旁通来调节冷热水的流量,而利用变频装置这种调节可由调节泵的转速实现.

2.3喷漆室节能措施

喷漆室开机后一旦达到温湿度的工艺条件,就需要立刻投入生产,否则会产生空运行的能源损失.但由于受到设备开机人员的经验以及环境温湿度变化的影响,喷漆室通常会在生产开始前10～15分钟就达到工艺条件.而利用计算机控制,通过采集外气温度与湿度数据,在与喷漆室设定的温度和湿度进行关联计算后,可以得出空调设备启动的最佳时间,然后根据该时间进行自动或手动设备启动操作.优化计算后,喷漆室温度、湿度达到设定值的时间可控制在生产开始时间±2分钟之内.

由于外气的温度、湿度、洁净度都处于变化状态,所以空调设备的表冷器、增湿泵和给气风机的负荷也同时处于变动状态.在安装变频器后,通过调节风机、水泵的运行频率,来实现输送介质流量的控制,从而在满足温度、湿度、风量调节的同时,减少电能的使用.

喷漆室内分为吹扫区、手工喷涂区、机器人喷涂区和检查区.其中机器人喷涂区因没有人员作业,在不影响安全的前提下,空气中挥发性有机物的含量可设定高一些.因此,吹扫区、手工喷涂区和检查区的排气经过过滤后可以输送至机器人喷涂区进行循环利用.目前,利用石灰粉吸附排气中挥发性有机物的干式喷漆室技术已经进入应用阶段,该技术可以实现喷漆室内所有区域排气的循环利用.排气的循环利用大大降低了喷漆室空调的电能消耗.

2.4烘房节能措施

烘房启动时间优化的原理与空调类似.计算机会根据设定的烘房各区温度、升温完成时间来计算烘房最佳点火时间,然后输出指令启动燃烧器.通过这种方式每个烘房的启动时间可以延迟10～15分钟.

作业人员用餐时不进行涂装的生产,因此烘房设备基本上处于空运转状态,此时的节能主要靠设置烘房低燃烧状态来实现.在没有车体进入烘房的时候,通过控制程序降低燃烧器的燃烧功率,削减烘房内循环热风的风量,在生产再次开始前又能够自动恢复到正常燃烧状态.

车体出烘房后需要进入冷却段进行冷却.通过安装车体检知装置,在冷却段内没有车体通过时,冷却风机自动停止运转.在冬季室内气温比较低的情况下,可以关停冷却风机.

2.5其它设备节能措施

用电动泵代替气动或者液压泵可以大幅降低输调漆设备的能源消耗,同时还可以杜绝输送脉冲的出现,改善喷涂品质.搬送设备的节能主要着眼于减少设备在无车状态下的无效运转.而采用高效的照明灯管,将空调冷凝水回用到冷却塔、以及车间内增湿防尘降温都能够起到有效节能的作用.

3节能效果

通过实施以上节能措施,涂装生产一台车的耗电量可削减15%以上,天然气消耗量可削减10%以上.一个年生产能力10万台车的工厂每年将节约数百万的能源费用.

4总结

汽车涂装设备采用节能措施后,在取得巨大效益的同时,还可以降低员工的工作负荷,使人机关系更加合理.推进设备节能活动,能够极大地激发员工们的积极性,提高节能意识,增长节能知识,以实际行动响应国家“建设节约性社会”的号召.

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[责任编辑：王迎迎]