某汽车涂装线整流电源应用分析
|
正文某汽车涂装线整流电源应用分析本文作者：杨天宇，唐飞，蒋庆涛，董保华，王海涛本文来源：2020《涂料工业》第6期作者简介杨天宇（1986- ）：男，工程师，中国汽车工业工程有限公司职员，主要从事汽车涂装线电泳设备应用工作。在汽车涂装行业，电泳工艺广泛应用于车身底漆生产线，按照车身所带电荷的不同，分为阳极电泳、阴极电泳?目前，应用最为广泛的是阴极电泳，本文所述内容，均围绕阴极电泳展开?电泳所使用的电源，既非水泵、风机所用的380V交流电源，也非控制系统常用的24V直流电源，而是经过专用整流器处理后输出的0~400V或0~500V的直流电源，称之为整流电源?整流电源的进线有AC380V、AC10kV之分，按不同项目需求，输出电压有DC0~400V或DC0~500V等不同规格，最大电流可按照要求做成1000A、1500A等规格?在工程应用中，实际输出电压一般在100~350V范围内，峰值电流一般不超过整流电源最大电流的80%?在电泳槽内，一般均匀地分布着很多件金属电极，即：阳极?阳极顶部设有接线柱，通过电缆与整流电源的正极相连?车身经吊具及其铜刷，与阴极铜排相导通，最终与整流器负极相连?电泳时间一般为3~4min，在连续式生产线上，车身会在3~4min内，从电泳槽的入口到达出口，车身所经过的区域会依次划分成2~3个区域，每个区域内的电压值不同?划分不同电压区域，可以通过将阳极分区或者阴极分区来实现，具体的分区方案对于每台整流电源的实际负荷有极为重要的影响?1工程案例某汽车涂装车间采用阴极电泳工艺连续式生产，如图1所示?图1 系统图车身从左向右经过电泳槽，依次通过一段、二段、三段3个电压分区?共3台整流器，图2为整流器正负极接线示意图，阳极数量仅作示意，并非确切数值?图2 加电系统示意图基本信息如下：（1）输送方式：连续式输送?（2）加电方式：三段电压，阴极铜排分段，共阳极，全浸后加电?（3）阳极：第一段26对侧部阳极;第二段24对侧部阳极;第三段24对侧部阳极?每根阳极设置1个电流表，实时显示电流值?（4）整流电源：共设置3台整流电源，分别对应3个区域，依次为低压区、高压1区、高压2区，设置3个不同的电压?控制柜触摸屏可实时显示每台整流电源的总电流值?通过记录、整理、对比各项电流数据，即可得出阴极电泳线阳极分区模式下整流电源的运行特征?图3为单车经过电泳槽，3台整流电源分别输出的电压、电流曲线?单车经过电泳槽时，记录每一根阳极的电流数值，作为原始数据，按照2种不同的规则整理，得到相应的电流曲线，如图4、图5所示?图4电流曲线数据整理规则为：铜刷接触任意一段铜排时，累加电泳槽内所有阳极的电流数值，即，每段阴极铜排的电流曲线，曲线短暂的交叉即为铜刷在2段铜排之间过渡?图5电流曲线数据整理规则为：按照阳极区域的划分，分别累加各分段内部所属阳极的电流数值，即，阳极分区的电流曲线?从曲线趋势、数值对比，显然，图4与图3相吻合?说明当车身与某一段铜排连接时，所有阳极的电流累加值即为该处整流电源的总电流?图3中圆圈内的曲线呈现针状波峰、波谷，显示了铜刷在高、低压铜排之间过渡时整流电源输出的电压、电流特征：电压较低的整流电源的电压出现短暂的升高，而电压较高的整流电源的电压则出现短暂的降低?与此同时，电压较低的整流电源的电流值骤降为零，而电压较高的整流电源电流值骤升?说明当吊具铜刷在2段铜排之间过渡时，与2段铜排相连接的2台整流电源同时对该吊具上的工件施加电压，而电流则由电压数值较高的整流电源输出?图3 实测整流电源输出电压、电流曲线（单车）图4 单车电流数据整理-1从图5可以看出，车身依次通过低压区、高压1区、高压2区，各区电流起始、结束的时间点依次排列，电流变化趋势相近?车身逐渐靠近某一区域，该区域的电流即逐渐增大，车身逐渐远离某一区域，该区域的电流也随之逐渐减小?阳极的影响区域，也并非阳极本身占据的空间，而是扩大到其周边一定的距离，电压越高，影响范围越广?图5 单车电流数据整理-2为便于数据分析，将图4中低压区曲线末端、高压1区曲线两端、高压2区前端电流值为0的数据点剔除，电流曲线的趋势线及公式如图6~图8所示?图6 低压区电流曲线图7 高压1区电流曲线由图6计算可得：1号整流电源输出电量Q1=，平均电流 Im1=236 A。峰值电流 Imax1=,402 A，Imax1∶Im1=1.7∶1涂料在线coatingol.com。图8 高压2区电流曲线总电量Q=Q1+Q2+Q3=98458C，平均电流Im=362A?按照设计，车身在电泳槽中全浸时间为200s，车身入槽全浸后开始加电，带电出槽，所以，曲线图中可以看出，200s后车身出槽过程中仍有电流?仅对车身全浸200s范围内的电流分析，去除车身带电出槽阶段的电流数据，重新计以上为单车电流数据，按照图4的数据整理规则得到的曲线图与整流电源实际运行曲线相吻合?为进一步验证图4数据整理规则的准确性，需将单车实验扩展到连续过车实验?连续生产时，3个电压分区中，低压区、高压1区铜排上分别同时出现的最大车身数均为1，因此，低压区、高压1区的单车电流曲线与连续过车曲线有极高的相似性，连续过车曲线呈现出周期性，每一个周期性出现的曲线单元都与单车曲线一致?高压2区铜排上同时出现的车身数量较多，为3台，因此，高压2区连续过车曲线与单车曲线之间差异较大，无明显的相似性，需要3台及以上连续车身才能模拟出满产状态下各整流电源的负荷?图9为4车连续经过电泳槽，3台整流电源分别的输出电压、电流曲线?图9 实测整流电源电压、电流曲线（连续过车）图10为铜刷接触每一段铜排时，所有阳极累加电流曲线，其变化趋势和数值与图9曲线相吻合，从而进一步验证了该数据整理规则的准确性?图10 连续过车电流曲线从图10可以看出，高压2区连续过车曲线在224s、284s连续出现同样的峰值，已表现出周期性，能够反映出连续过车曲线的特征，对该范围内的数据进行单独整理，如图11所示?计算可得：3号整流电源输出电量Q3=，平均电流Im3=915 A?峰值电流Imax3=1340A，Imax3∶Im3=1.5∶1?图11 高压2区电流曲线对比高压1区、高压2区，峰值电流比值Imax3∶Imax2=1.8∶1，平均电流比值Im3∶Im2=1.7∶1?2号整流器、3号整流器的峰值电流、平均电流差异均较大，生产负荷分配有进一步调整的空间?2 应用拓展上述车身电泳过程中，车身电阻值随着漆膜的逐渐增厚而增大，因而需要施加的电压也逐渐增大?在入槽段，车身漆膜是整个过程中最薄的阶段，为避免反应过快，造成漆膜质量缺陷，入槽段的电压较低，即为低压区?高压区的电压较高，电流较大?从图9数据可知，高压2区电流最大，其峰值电流约为高压1区峰值电流的2倍、低压区峰值电流的3倍，即，3号整流器的峰值负荷为2号整流器峰值负荷的2倍、1号整流器的3倍?3台整流器的负荷差异很大，极不均衡，造成设备整体的装机容量较大，但实际效能却较低?基于以上数据整理及曲线图对比结果，可以通过调整阴极铜排分段位置，即，调整各段铜排长度比例，来实现调整、平衡整流电源峰值负荷，提高效能的目的?目前低压区的加电时间约48s，生产节拍为60s/台，考虑到采取全浸后加电方式、高压区加电时间、膜厚等因素，低压区铜排长度保持不变，延长高压1区铜排长度，缩短高压2区铜排长度，即，高压1区、2区铜排分界线向高压2区方向平移?即，从时间上定义，将高压1区、2区铜排分界线向高压2区方向平移10s?图12 单车电流数据模拟图13 连续过车电流数据模拟图12为模拟单车经过电泳槽，3台整流电源分别输出的电流曲线?图13为模拟4车连续经过电泳槽，3台整流电源分别输出的电流曲线?此时，2号整流电源和3号整流电源的峰值负荷比接近1∶1?图12中高压1区电流曲线前段、后段差异很大，为保障较高的准确性，对其进行分段拟合趋势线，如图14所示，计算可得Q2=，平均电流Im2=578A?峰值电流Imax2=1198A，Imax2∶Im2=2.1∶1?图14 高压1区电流曲线图15为高压2区电流曲线及拟合的趋势线，计算可得Q3=，平均电流Im3=842A?峰值电流Imax3=1150A，Imax3∶Im3=1.4∶1对比高压1区、高压2区，峰值电流比值Imax3∶Imax2=1∶1，平均电流比值Im3∶Im2=1.5∶1?而高压1区与高压2区阴极铜排分段位置调整前，峰值电流比值Imax3∶Imax2=1.8∶1，平均电流比值Im3∶Im2=1.7∶1?可见，调整铜排分段位置后，2号整流器、3号整流器的峰值电流、平均电流均有接近的趋势，生产负荷分配较为合理?3结语对于阴极铜排分段，共阳极的电泳线：（1）当吊具铜刷接触某一段铜排时，与之相连的整流电源的电流值等于所有阳极电流值的总和?（2）当吊具铜刷在2段阴极铜排之间过渡时，相邻2台整流电源的总电流会出现剧烈变化，电压较低的整流电源电流值骤降为零，而电压较高的整流电源电流值骤升?即，如果2台整流电源同时对同一台车加电，则实际由电压较高的整流电源输出电流?（3）通过调整铜排分段点位置，可以重新分配多台整流电源的生产负荷，使各整流电源的峰值电流、平均电流尽可能趋近?对于已建成生产线，可以提高设备运行安全系数;对于新建生产线，可以降低装机功率?【兰陵化工集团涂料油漆】公开日： 2008.09.10
申请人： 巴斯夫欧洲公司
地 址： 德国路德维希港
发明人： M·M·库德瑞;山下秀树;容志成;G·J·凯特罗;J·S·艾伦;R·J·范松斯比克;D·莱德福 恩;B·舒勒;O·瓦格纳;D·克里斯蒂
专利代理机构： 在飞机上广泛使用的航空燃气轮机发动机的某些部分经常达到1,200℃以上的温度。毋庸置疑，在这种恶劣环境下使用的任何材料都必须是耐用的，并且能够胜任这一任务。最近，由碳化硅（SiC）制成的陶瓷基体复合材料作为燃气轮机发动机的候选材料引起了人们的兴趣涂料在线coatingol.com。这些材料需要一个耐水性木器漆目前分为单组份水漆跟双组份水漆，目前市面上的高端实木水漆涂装，由于对漆膜物理耐性比较高，基本都采用水性双组份水漆。首先我们讨论一下何为纯水底水面涂装，就是底漆面漆必须是不加稀料不加酒精、只加水的纯水性漆涂装，甚至底层着色也只能使用没有气味的水性色精或者水性格丽斯填充剂，比如漆联推出的双组份 近年来我国防水事业从小到大，从无到有，尤其低碳环保型防水材料更是得到了迅猛的发展，目前我国防水材料己形成包括SBS、APP改性沥青防水卷材、高分子防水卷材、建筑防水涂料、刚性防渗和堵漏材料，并形成了材料、生产、设备制造、防水设计、专业施工、科研教学、网络经营为一体的工业化体系。但与先进国家相比，我【公开（公告）号】 CN1690132
【公开（公告）日】 2005.11.02
【申请（专利权）人】 崔胜利
【地址】 300134天津市红桥区邵公庄益民村二道街21号
【发明（设计）人】 崔胜利
【专利代理机构】
|
|
