电能质量问题对汽车行业有什么影响?

2018-11-26 11:59:25·  来源:GMCI高美测仪
   
汽车制造行业技术与自动化水平越来越高,其主要的生产工艺中采用了大量的冲击性、非线性负荷,例如车身车间的电焊机、激光焊机;冲压车间的冲压机;油漆车间的变频装置;总装车间的自动生产线等,这些负荷都有一个共同的特点,就是负荷波
汽车制造行业技术与自动化水平越来越高,其主要的生产工艺中采用了大量的冲击性、非线性负荷,例如车身车间的电焊机、激光焊机;冲压车间的冲压机;油漆车间的变频装置;总装车间的自动生产线等,这些负荷都有一个共同的特点,就是负荷波动非常大,谐波发生量非常大。同时,随着国家降耗节能的不断要求,节能灯具的大量使用;传统电机逐步替换成变频拖动。这些新增的非线性负荷更加加剧了汽车制造行业的电能质量恶化。

一、目前存在的电能问题
通过电能质量测试的统计分析发现,汽车制造行业主要的电能质量问题是谐波、电压波动和无功问题,普遍存在于冲压、焊装、涂装、动力总成及总装等各个环节中。
01
冲压车间-谐波、电压波动与闪变
冲压车间的敏感负载主要集中在压机上, 包括机器人和直流电源,很多压机采用直流调速电机驱动,需要稳定的直流电源;机器人电机由PLC控制和变频器驱动, PLC控制回路和变频器都是典型的敏感负载。
02
焊装车间-谐波、电压波动、三相不平衡
汽车焊接采用的点焊机产生的谐波使得系统三相电压严重不平衡,中性电流过大,平均功率因数低,出现过压、欠压、过流,甚至引起保护装置误动。
焊装车间由各类机器人、机器手臂和传送带构成,敏感负载主要有机器人。机器人身上各类电机都是变频器驱动,变频器属于极敏感负载,易受晃电影响。
03
涂装车间-谐波
汽车的漆面分四层,底漆、中涂、色漆和清漆,除底漆需要电泳池附着外,其他流程基本相似,自动化喷涂车间是一个工艺连锁比较高的生产车间,个别设备的故障就会影响整个喷涂车间工艺。
喷涂车间敏感负载主要包括:喷涂机器人、空调器、烘干炉及闪干炉等。
■ 烘干或者闪干炉, 要求连续运行30分钟, 受电压影响后就会导致废件;
■ 喷涂机器人受影响后直接导致喷漆过薄甚至无漆,工件直接报废;
■ 空调器确保整个车间的通风和洁净度,一旦停机重新启动时间很长,影响生产效率。
涂装主要负载时电力电子器件和大容量的加热设备,这些设备应用整流及变频原理制造,过程中会产生谐波,导致设备损耗增加,变压器性能下降,严重影响喷涂品质。
04
动力总成
动力总成主要指发动机生产,电能影响集中于机加车间的数控机床,以及输送设备、装配线、测试平台。昂贵而复杂的设备停机需要重新设置机床参数,并会报废工件、损坏刀具、流水线停产、待工等。  
05
总装-谐波
总装过程主要是利用机器人进行自动组装,而驱动机器人的电路中采用大量二极管、三极管、放大电流、整流桥、开关电源等电子元器件,大量的谐波叠加会不仅对供电系统造成严重影响,更致命的是损害机器人的寿命和操作精度。
表 1 敏感负载汇总表
二、电能质量问题的治理
与其他用电行业相同,汽车制造行业电能质量治理主要涉及电能质量的检测、监测以及对电能质量进行优化、治理,采用新产品、新技术来改善电能质量问题,通过进一步的在线监测及时发现新问题并解决。
汽车制造行业的电能问题会受车间使用设备及电网电能的影响,治理的目标就是要滤除系统中的大量谐波,减少电压波动,提高电能质量。因为电能问题的多样性,解决方案也需根据具体情况制定。
案例分析:北京汽车株洲分公司
北汽株洲基地, 设计产能为年产30万台整车,是具备汽车相关零部件生产、整车组装及成品物流的全产业链基地。工厂2016年投运,晃电极大困扰基地的焊接和涂装生产线。
对焊接和涂装两个车间的进行在线监测,电流畸变率在10-25%之间,以5次7次谐波为主,包括一些偶次及高次谐波的特征,选用并联型混合滤波装置,滤除系统中含量较高的特征次谐波并进行吴工补偿。
三、电能解决方案的前提与基础
为了能够及时发现问题,提出问题,解决问题,同时验证解决方案成功与否,我们在前期必须进行电能质量实时监测,为解决方案提供有力的数据支持。同时,在解决方案实施后,可以直观的验证解决方案的可靠性,为汽车制造行业保驾护航。
德国GMC-I集团在线电能质量监测系统,可以为汽车制造用户监控电能质量环境,完成弱点辨识并自动生成报告,进而提高工艺品质,降低能耗,提高企业综合竞争力。
电能质量故障录波装置PQ3000
■ 高精度——满足IEC61000-4-30 Ed.3标准 Class A级
■ 权威认证——获IEC62586-1/2 Ed.3标准第三方独立认证
■ 监控与警告——自动记录电能质量统计数据,记录事件、干扰等,超限发出实时警告
■ 海量内存——支持SD扩展,保证足够空间记录存储数据
■ 电能报告——全面支持标准PQDIFF电能质量文件,报告条件满足EN50160标准