VW 泵审计:变速泵更节能

减少系统能耗之余提高冷却剂纯度图注:萨尔茨基特大众汽车厂负责引擎生产计划的 Nils-Stefan Bang 说明通信界面如何与变速泵配合作业。
珩磨系统效率提高

大众汽车公司需要更高纯度的润滑冷却液(LCF)用于德国萨尔茨基特的引擎生产线。 在升级珩磨系统 LCF 过滤技术的过程中,大众把原有的LCF 供应泵升级成格兰富NK 变速泵。 最终的结果就是带来更优质的润滑剂和更低的能耗。
 

格兰富 NK 系列供给泵

下面的数字令人印象深刻: 大众在萨尔茨基特的生产厂每天制造多达 7,000 台引擎,占地 320,000 m2 (80 公顷)。 大众在这里生产着 370 多款柴油机和汽油机,还有各种工业用、航海用和余热发动机。 其生产范围囊括 3 到 16 缸的各式引擎,功率从 55 千瓦到 736 千瓦不等。

图片: 格兰富NK系列泵每分钟为珩磨系统提供 1,000升冷却润滑液。
 

萨尔茨基特工厂有 6,200 台左右的机床对铸件和铸块进行铣磨、钻孔、车削和磨削,并将其安装到发动机组、汽缸盖、凸轮轴和曲轴等部位,最终制造出型号各异的引擎。 工厂还生产其它引擎零部件,如进气管、油盘、飞轮以及机油泵和水泵。这些零部件要经过12 道组装线才能拼成一个引擎。

冷却润滑液: 珩磨必备
过去11 年来,Nils-Stefan Bang 一直在萨尔茨基特的大众厂从事引擎生产计划工作。 他和同事们负责确保加工机械有源源不断的工作介质,比如冷却水、冷水、压缩空气以及润滑冷却液(LCF),同时保证乳液和带金属屑的油得到妥善处理。


作为进料技师,我们把珩磨系统当做“黑箱”看待——它必须按照给定要求提供指定的冷却润滑液,同时尽量减少耗能。
 

萨尔茨基特大众汽车厂 Niels-Stefan Bang

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图片:大众在德国萨尔茨基特的工厂每天生产多达 7,000 台引擎(图片来源:大众汽车公司)。

萨尔茨基特工厂有 120 多套润滑系统,为机械加工流程不断提供着大约6000立方米的冷却润滑液。 另外,每天还要回收近100 吨的金属屑。

Nils-Stefan Bang 负责的计划工作不仅限于LCF 系统。他的日常职务更多在于调试现有系统,使之符合新规范和新的引擎设计要求,同时升级过时技术。

机械四缸曲轴箱的珩磨系统不久前就经过了一次升级。 曲轴箱汽缸是引擎的核心部件,引擎的汽缸和曲轴箱组装完成后就在其中配合运转,因此对表面质量的要求非常高。 据Niels-Stefan Bang 所说,使用珩磨技术进行精抛光可以减少引擎中的摩擦损耗;微型叉槽式结构则可保证机油在连续运转时粘附性更强,且油膜不会散开。

这里的主要任务就是进一步提高冷却润滑液的纯度以便珩磨使用。 冷却润滑液的品质直接影响着引擎的质量(即引擎性能和成本效益)。 精抛光程度越高,摩擦损耗就越低,零件的公差就越小。
 

格兰富 NK / NKG 系列泵

为了提升冷却润滑液的品质,安装了一个反冲过滤器作为“保险”。 另外还有一个设置为旁路模式的高速离心器来排除细小杂质。

LCF 系统的这些改变决定了要安装的 LCF 泵类型。 例如,材料加工阶段产生的灰口铁微粒相对较重、沉降快,并且可能会堵塞冷却管。 所以必须在高压高速条件下进行冷却。

图片: 格兰富 NK/NKG 系列泵标配防反冲连轴罩。
 

Niels-Stefan Bang 说,作为进料技师,我们把珩磨系统当做“黑箱”看待——它必须按照给定要求提供指定的冷却润滑液,同时尽量少耗能。 性能指标要求在25℃ 环境下的出口压力达到3.5 bar 、泵流量达到1000 升/分钟。


经验表明,如果这样的系统能够“呼吸”则极有好处。 变速泵的流量和出口压力都可灵活调节。
 

萨尔茨基特大众汽车厂 Niels-Stefan Bang

速度控制带来操作灵活性
2011 年 5 月,大众在厂里安装了两台格兰富标准型变速泵交替使用 (点击本文顶部“格兰富提供”标签了解更多内容)。 同时安装了一台格兰富 CUE 变频器(37 千瓦)和一套 CIU150 通信接口单元与之配合使用,该界面通过Profibus 总线与PLC 控制台相连。
 

 

为什么这些泵要带速度控制功能?

大众汽车公司的机械化生产

经验表明,如果这样的系统能够“呼吸”则极有好处。 变速泵的流量和出口压力都可灵活调节,Niels-Stefan Bang 解释说。 变速泵任何时候都能按照系统所需的速度工作。 它还能适应不同的工厂,也就是说可以反复使用。 “使用变频器控制的泵,我可以轻松运行或是模拟不同的操作模式,”他补充说。 这也节省了大量的电能,不会再以散热的方式排放到冷却润滑液中。

图片: 大众萨尔茨基特工厂的机械化生产(图片来源: 大众汽车公司)。

在此案例中,Knoth 箱就会起到额外清洁的作用,在箱子里用气流冲刷机械工件,或者使用 LCF 管排出大量高压冷却润滑液进行冲洗。 这项定时工序有 10 到 15 分钟的间隔,期间就需要冷却润滑液供应泵配合作业。

其他优势
变速泵对周末停机运行也大有益处。 冷却润滑液不用时不能长期静置,以免增加微生物污染。 用变速泵来调节工序,系统就不会浪费大量能源或是受到污染。

据估计,大众目前有 10% 的过滤系统都配备了变速泵。 Nils-Stefan Bang 认为,把 30% 的系统逐步改造成使用变速泵,在经济上是有一定道理的。 相比定速泵,变频控制泵除节能之外还有诸多好处,分别是:
 

• 变频器布线简单(22 千瓦以下使用带集成变频器的格兰富MGE 电机)
• 不必设置工作点的传送口、油门线和阀门控制,便可达到节能效果
• 更改生产线时不必进行耗时冗长的调试工作
• 格兰富 R100 红外远程控制与参数调节装置可用于监控、更改并保存每台泵的运行状态
• 依靠软启动技术,系统预热时不会出现压力波动,可有效延长模具寿命
• 可轻松调节交替运行的既定工作点。
 

 

用变速器控制的泵,可以轻松运行或是模拟不同的操作模式。

萨尔茨基特大众汽车厂的Niels-Stefan Bang

端吸泵制造标准
这个例子选用了一个标准泵。 其好处在于操作、零部件和维修的简便。 这样的工艺设计便于拆卸连轴、轴承座和叶轮,而不需卸下泵壳或是管道。 机械轴封符合 EN 12756 标准。

格兰富提供符合欧洲水泵设计标准 EN 733 的 NK 标准泵和 NB 末端吸入泵以及达到欧洲化工标准EN 22858 的 NKG 和 NBG 泵,并采用多种泵壳材料(如灰口铸铁、不锈钢、复合材料)和垫片。

NK 和 NKG 标准泵的标配加长型联轴器。 其好处在于,无论何时维修泵或垫片,都不必从基座板上卸下电机。 也可以在不拆开电机的前提下取出联轴器。 之后便有充裕的空间把整个轴/叶轮组件从泵壳中拆除(后拉式设计),维修完毕时还可轻松还原。 一个人使用吊车便可完成这项工作。 另外不需要再对泵轴和电机驱动单元进行对中调试,这样可以减少停工成本。
 

 

作者:德国格兰富有限公司汽车行业大客户经理 Heinz Maier
 

格兰富提供
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图片:加长型联轴器是格兰富NK/NKG 系列泵的一款标准配置(后拉式设计),可简化维护和检修。

以下由格兰富为大众萨尔茨基特引擎厂提供:
NK 80-400 泵系列
37 千瓦 CUE 变频器
CIU150 控制器
Profibus 连接





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