問題的提出

焊接技術(shù)和設(shè)備部門提供的設(shè)計(jì)依據(jù)大多是設(shè)備供應(yīng)商的反饋，但設(shè)備供應(yīng)商在提供設(shè)備的電氣負(fù)荷時(shí)留有很大的備用馀量。例如，焊接現(xiàn)場常用的懸掛點(diǎn)焊機(jī)DN3-。200參數(shù):額定容量200kVA額定初級(jí)電壓，單相AC380v，50Hz額定初級(jí)電流526A負(fù)荷持續(xù)率50%。KR機(jī)器人參數(shù):額定容量75。kVA；額定初級(jí)電壓，三相AC380V，50Hz；額定初級(jí)電流，無；負(fù)載持續(xù)率為10%。

設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)時(shí)，按工藝提供的參數(shù)計(jì)算。如果焊接現(xiàn)場采用200~300臺(tái)這樣的焊接機(jī)，計(jì)算出的電氣負(fù)荷遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于實(shí)際運(yùn)行負(fù)荷，導(dǎo)致大量追加投資。這種現(xiàn)象在許多汽車廠屢次出現(xiàn)。

為此，本文以某大型汽車工廠焊接工廠的配電為例，其計(jì)劃生產(chǎn)節(jié)拍為30JPH(JPH(JPH是Jobssper下Hour的縮寫，表示時(shí)間工作量或單位時(shí)間工作量)，實(shí)際生產(chǎn)節(jié)拍基本在18~26~JPH之間，結(jié)合設(shè)計(jì)規(guī)范理論值，分析焊機(jī)需求系數(shù)值、變壓器負(fù)荷情況，供后續(xù)設(shè)計(jì)參考。

負(fù)載分析

生產(chǎn)線負(fù)載分配

某焊接現(xiàn)場計(jì)劃利用現(xiàn)有生產(chǎn)線進(jìn)行改造，因此焊接配電均利用現(xiàn)有4臺(tái)變壓器重新分配負(fù)載。具體分配區(qū)域如圖1所示。

本次以15#、16#變壓器帶來的負(fù)荷驗(yàn)證負(fù)荷持續(xù)率，需要系數(shù)值，其主要設(shè)備參數(shù)如表1、表2所示。

工頻焊機(jī)的負(fù)荷持續(xù)率

負(fù)荷持續(xù)率(也稱為臨時(shí)負(fù)荷率)是指設(shè)備在一定電流下連續(xù)工作的能力，在工作周期內(nèi)工作時(shí)間t與工作周期t的比例，用pn表示，pnt=ttttttttttttx的100%。

《工業(yè)和民用配電設(shè)計(jì)手冊(cè)》(4版)，以下簡稱4版《手冊(cè)》表1.4

提供點(diǎn)焊機(jī)焊接機(jī)器人的必要系數(shù)Kx功率數(shù)cosφ值:DN3系列懸掛點(diǎn)焊機(jī)Kx上升=上升0.35，cos上升=下降0.6的焊機(jī)器人Kx上升=上升0.2，cos上升φ=上升0.6，汽車行業(yè)常用的DN3-上升0.35，cos上升=下降0.6，焊機(jī)器人Kx上升=上升0.2，cos上升φ0.4，汽車行業(yè)常用的DN3-上升20，DN3-上升3-上升250等大容量懸掛點(diǎn)焊機(jī)的負(fù)荷持續(xù)率

結(jié)合某汽車工廠焊接工廠白色車身點(diǎn)焊參數(shù)，建議庫鋼板預(yù)壓時(shí)間、加壓時(shí)間、焊接時(shí)間、維持時(shí)間的標(biāo)準(zhǔn)值綜合計(jì)算，負(fù)荷持續(xù)率平均值kn=20%左右，詳見表3。

各生產(chǎn)線鋼板預(yù)壓時(shí)間、加壓時(shí)間、焊接時(shí)間、維持時(shí)間的實(shí)際值計(jì)算，主焊線下部線包圍線后地板發(fā)行室門蓋主線分配的焊機(jī)負(fù)荷持續(xù)率凍結(jié)分別為18次百分比、19.9次百分比、19.57次百分比、20.43次百分比因此，懸掛點(diǎn)焊機(jī)、焊接機(jī)器人的負(fù)荷持續(xù)率的取值為kn=20%左右是實(shí)際的，不建議根據(jù)設(shè)備本身標(biāo)記的50%取值。

15#、16#變壓器負(fù)荷理論計(jì)算

首先將懸掛點(diǎn)焊機(jī)的兩相負(fù)荷換算為三相負(fù)荷，計(jì)算結(jié)果如表4、表5所示。

次之，根據(jù)設(shè)計(jì)手冊(cè)中的同期系數(shù)建議值來考慮，有功功率同期系數(shù)K⑩p可以取0.8分，可以取0.8分，可以取0.99分，可以取0.93分，這里是低值計(jì)算，15#，16#變壓器的負(fù)荷率是57分，72分。15#、16#變壓器理論計(jì)算結(jié)果如表6、表7所示。

由于焊接現(xiàn)場是改造工程，變壓器是利舊的，負(fù)荷率低的變壓器在實(shí)際運(yùn)行中，負(fù)荷率應(yīng)在75%之間，長期負(fù)荷率不應(yīng)超過85%。

15#、16#變壓器負(fù)荷現(xiàn)狀分析

15#變壓器容量均為2.2萬人的kVA，供電于5#開關(guān)的同一臺(tái)10kV饋電盤連接，饋電盤的電流互感器比為150人/下降5，電壓互感器比為10000人/下降100人

這個(gè)焊接現(xiàn)場的生產(chǎn)節(jié)拍為23JPH時(shí)，選擇2021年不同日期的不同時(shí)間段，統(tǒng)計(jì)電力使用信息如下:

b.12月14日的生產(chǎn)時(shí)間為8:0。16:30，電力負(fù)荷的基本曲線如圖3所示，9:000-10:00統(tǒng)計(jì)小時(shí)段的電量為10094.91-發(fā)票1094.8)×3000次=330kWh。

c.12月15日的生產(chǎn)時(shí)間為8:0。16:30，電力負(fù)荷的基本曲線如圖4所示，9:000-10:00統(tǒng)計(jì)小時(shí)段電量為(10096.05-發(fā)票1095.93)×3次000次=360kWh。

d.12月26日的生產(chǎn)時(shí)間為16:00-。24:00電力負(fù)荷的基本曲線如圖5所示，20:30.30.30統(tǒng)計(jì)小時(shí)段的電量為(1100.71-打卡100.59)×3擊000=3600kwh。

生產(chǎn)節(jié)拍為26JPH，2021年7月21日生產(chǎn)時(shí)間為00:30:-16:30時(shí)，取1:00-2:00統(tǒng)計(jì)小時(shí)段電量為1:5516008-1515630q=450kwh。

生產(chǎn)節(jié)拍為19.6。JPH，2021年12月選擇兩個(gè)時(shí)間段統(tǒng)計(jì)時(shí)間段的電量，2021年12月13日為2021年12月13日為10000，功耗:83830-book883top=book330kwh；2021年12月16日9:000-10:00，功耗:901530-901200=book330kWh。

以上數(shù)據(jù)顯示，當(dāng)生產(chǎn)節(jié)拍為19.6JPH時(shí)，15#16#變壓器的最大平均負(fù)荷率為Pj/。pn，=330，或者(4000×0.8)=10.3分鐘；當(dāng)生產(chǎn)節(jié)拍為23個(gè)JPH時(shí)，15#、16#變壓器的最大平均負(fù)荷率為Pj/Pn=3900/(4000×0.8)=12.2%；當(dāng)生產(chǎn)節(jié)拍為26JPH時(shí)，15#、16#變壓器的最大平均負(fù)荷率為Pj/Pn=390/(45000×0.8)=12%。圖6是不同生產(chǎn)節(jié)拍時(shí)變壓器負(fù)荷情況。

15#、16#變壓器負(fù)載全面計(jì)算分析

所需系數(shù)計(jì)算法實(shí)際上是來源于負(fù)載曲線的分析，在配電設(shè)計(jì)手冊(cè)中對(duì)懸掛點(diǎn)焊機(jī)、焊接機(jī)器人所需系數(shù)理論值有規(guī)定，但在設(shè)計(jì)手冊(cè)中也明確說明，為了保持通用性，所列系數(shù)通常較大，特別是在缺乏實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)時(shí)。

從以上記錄的變壓器負(fù)載率數(shù)據(jù)或焊接機(jī)所需系數(shù)Kx=0.1計(jì)算可以看出(表8、表9所示)，電氣設(shè)備實(shí)際運(yùn)行時(shí)，焊接機(jī)所需系數(shù)值不太大。

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