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Customer Case

汽车制造基地应用案例

发布时间:2021-09-03  浏览:164

【项目背景】

汽车产业是世界上规模最大的产业之一,具有产业关联度高、涉及范围广、技术要求高、综合性强、零部件数量众多、附加值大的特点,对工业结构升级和相关产业发展具有很强的带动作用。2021年将实现恢复性正增长,汽车销量有望超过2600万辆,同比增长4%。 

一辆汽车的诞生,基本上可以概括成冲压、焊装、涂装、总装四大工艺。某汽车制造基地作为全球第一个完全满足MQB平台生产需求的工厂,为了保证整车品质的一致性,该基地二期拥有大量世界顶级设备,其在自动化方面也是名列前茅。

其中,焊装车间就拥有949台KUKA自动机器人,自动化率高达80%;涂装车间拥有139台自动喷涂机器人,核心工艺自动化率接近100%,保证了整车出产时的高品质。

(焊装机器人工作中)

01

电能质量问题导致的经济损失、安全隐患

维持数量如此巨大的自动化设备,必然会给整个电力系统供电稳定带来了巨大挑战。特别是以焊装车间自动焊装机器人为代表的快速变化的冲击性负荷,对电能质量的影响尤为严重。

该汽车制造基地焊装车间出现EMS输送链频繁误动、涂胶机因电压异常运行两种现象等故障。导致输送链会频繁出现不受控现象,严重影响工艺流程与自动化流水线的稳定运行,对生产流畅性产生了极大的影响,给该基地带来不可估量经济损失以及交货不及时带来的声誉负面效应,威胁品牌价值稳定。

(涂装机器人工作中)

02

诊断分析,故障定位

为更加精准全面的定位故障原因,用户采购2台在线式电能质量监测装置,对上述2个故障位置所在位置实施长时持续性监测,发现如下异常情况:

1号输送链主要问题:

 1、谐波电压含量高达11.31%,远超国标5%限值,谐波电流含量高达为73%。

1号输送链三相谐波电压总畸变率月统计图

 2、正常运行时段功率因数波动幅度较大,且功率因数较低,存在最小-9.16kvar的反向无功情况,这也是导致一号输送链功率因数低的一个原因,而且反向无功会导致系统呈容性,在谐波含量较高时,系统出现谐振的风险大幅提升,谐振时可能出现较高的瞬时过电压和过电流,进而导致设备异常或损坏。

1号输送链无功功率月统计图

2号单工位主要问题:

谐波电压含量高达11.62%,远超国标5%限值,谐波电流含量高达为76.21%。

2号单工位无功功率月统计图

03

治理方案

针对用户目前最关注的EMS输送链因谐波误动问题,拟选用复合型谐波滤除系统对1号输送链进行治理,项目预算如下表1:

表1. EMS输送链复合型谐波滤除系统概算

复合型谐波滤除系统现场图

04

复合型谐波滤除系统安装前、后对比

安装前,谐波电压总畸变率的变化

如图所示,治理前谐波电压含量高达11.31%,远超国标5%限值,谐波电流含量高达为73%,特征谐波为2,5,7,9,11,13,谐波含量高可能会导致设备绝缘老化、性能寿命下降、损耗增加、功率因数降低、继电器误动作、通信控制信号紊乱、谐振产生瞬时过压过流导致设备烧毁等安全隐患,急需治理。

安装后,谐波电压总畸变率的变化

如图所示,安装电压型有源滤波装置后,输送链谐波电压畸变率下降非常明显,A相谐波电压畸变率最大值为2.39%,最小值为0。B相谐波电压畸变率最大值为2.5%,最小值为0。C相谐波电压畸变率最大值为2.8%,最小值为0。均在国标限值5%范围内,合格。 

安装前,无功功率的变化

如图所示,正常运行时段功存在最小-9.16kvar的反向无功情况,这种反向无功会导致系统呈容性,在谐波含量较高时,系统出现谐振的风险大幅提升,谐振时可能出现较高的瞬时过电压和过电流,进而导致设备异常或损坏。

安装后,无功功率的变化

如图所示,安装电压型滤波装置后,无功功率最小为2.27kvar,最大为20.26kvar,有效解决了反向无功问题,同时功率因数基本稳定在0.7-0.8。

05

治理效果

解决EMS输送链频繁误动、涂胶机因电压异常运行两种现象等故障,输送链未出现失控现象。

自从复合型谐波滤除系统投入至今,该汽车制造基地未出现EMS输送链频繁误动、涂胶机因电压异常运行两种现象等故障。同时加装的电能质量检测装置,实时监测电能质量情况,对其它出现的故障进行原因定位,规避事故风险。

整理治理装置应用前后关键电能质量指标数据,如下表2:

表2. 治理前后关键电能质量指标对比

各项数据对比图,如下:

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