中頻焊機(jī)能源實(shí)耗分析與實(shí)驗(yàn)性研究

摘要：與傳統(tǒng)弧焊電源比較，體積小、重量輕，節(jié)省材料，高效節(jié)能，效率可達(dá)到80%～90%，比傳統(tǒng)焊機(jī)節(jié)電1/3以上。適合于與機(jī)器人結(jié)合，組成自動(dòng)焊接生產(chǎn)系統(tǒng)。本文通過對(duì)中頻焊接技術(shù)的應(yīng)用性實(shí)驗(yàn)，研究中頻焊機(jī)高效節(jié)能、焊接質(zhì)量提升與投資成本的平衡點(diǎn)，完成企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益最大化的運(yùn)營目標(biāo)。

關(guān)鍵詞：中頻焊機(jī)；焊接性能；能耗

近年來，為了突破能源和環(huán)境因素對(duì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的制約，我國提出了節(jié)能和減排的目標(biāo)， 企業(yè)在節(jié)能減排中責(zé)無旁貸。[1]某汽車公司2011年1-11月份單車用電費(fèi)用占單車變動(dòng)總費(fèi)用的77%（如表1），大量能源被裝備制造業(yè)提供的產(chǎn)品所消耗，這無疑將引起我們的關(guān)注。

1.試驗(yàn)內(nèi)容

中頻焊機(jī)與工頻焊機(jī)能源測算試驗(yàn)。

試驗(yàn)將在前縱梁工位進(jìn)行，左/右前縱梁焊點(diǎn)數(shù)量分別為24點(diǎn)和30點(diǎn)，板厚3.5-4.5mm。左前縱梁采用工頻焊機(jī)，右前縱梁采用中頻焊機(jī)。

1.1.能源測算

能源測算歷時(shí)6個(gè)月，通過對(duì)工頻和中頻分別計(jì)量，得到以下數(shù)值。

中頻與工頻能源比例：1192/1884*%=63.3%，即中頻焊機(jī)耗電量約為工頻焊機(jī)耗電量的63.3%，中頻焊機(jī)節(jié)能約36.7%；

六個(gè)月累計(jì)產(chǎn)量16653臺(tái)，則節(jié)約能源1884-1192=692KVAh，單臺(tái)車節(jié)約電能41.55*10-3 KVAh，則單點(diǎn)節(jié)約能源1.39*10-3 KVAh。

1.2.性能分析

左前縱梁采用普通工頻焊機(jī)進(jìn)行焊接，右前縱梁采用中頻焊機(jī)進(jìn)行焊接，主要焊接參數(shù)如下表3所示：

中頻焊機(jī)焊接后的焊點(diǎn)形狀近似規(guī)則圓形，狀態(tài)比較穩(wěn)定，工頻焊機(jī)焊接的焊點(diǎn)形狀有的為圓形，有的為橢圓形（主要原因?yàn)殡娏鬏^大，通電時(shí)間較長，產(chǎn)生分流），形狀不規(guī)則。

依據(jù)公司焊接檢查標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)焊接后的車身進(jìn)行整車剝離試驗(yàn)。

依據(jù)全破壞檢查判斷標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)焊接后形成的拔栓徑進(jìn)行測量，測量結(jié)果均滿足要求。

2.試驗(yàn)結(jié)論

2.1.工頻焊機(jī)焊接厚板時(shí)，焊接質(zhì)量差，飛濺大，焊接設(shè)備磨損嚴(yán)重，同時(shí)需要機(jī)械加壓、增大電流，對(duì)能源損耗大，使用中頻焊機(jī)即可在相同工藝參數(shù)范圍內(nèi)完成厚板焊接，同時(shí)中頻焊機(jī)有自適應(yīng)調(diào)整能力，能同時(shí)焊接不同板厚且有較好的焊接質(zhì)量。

2.2.六個(gè)月產(chǎn)量16653臺(tái)，累計(jì)節(jié)約能源1884-1192=692KVAh，每kVAh價(jià)格為0.65元，則該工位半年累計(jì)節(jié)約能源消耗折合人民幣449.8元。

工頻焊機(jī)次級(jí)電纜價(jià)格一般為420元人民幣，且更換頻率（以試驗(yàn)工位為例）24根/年，則次級(jí)電纜消耗總價(jià)為1.08萬元/年；中頻焊機(jī)次級(jí)電纜價(jià)格一般為800元人民幣，更換頻率為（以集團(tuán)內(nèi)應(yīng)用為例）1根/年，每年次級(jí)電纜消耗總價(jià)為800元/年，此一項(xiàng)可節(jié)省人民幣1萬元。

以上兩項(xiàng)節(jié)約人民幣約1.09萬元/年。

3.結(jié)束

采用中頻焊機(jī)進(jìn)行焊接，焊接質(zhì)量明顯提高，能源損耗降低明顯，但同時(shí)不容忽視的一點(diǎn)是成本，中頻焊機(jī)比工頻焊機(jī)的成本高出將近5倍：即一臺(tái)工頻懸掛點(diǎn)焊機(jī)系統(tǒng)，包含焊鉗、電纜、平衡器等，總價(jià)格約為2.7萬元/臺(tái)，而一臺(tái)中頻懸掛點(diǎn)焊機(jī)系統(tǒng)及焊鉗等，總價(jià)格約為13萬元/臺(tái)。

以試驗(yàn)工位及我公司2012年5月-11月產(chǎn)量計(jì)算，采用1臺(tái)中頻焊機(jī)，單臺(tái)節(jié)約能源41.55*10-3KVAh，每kVAh價(jià)格為0.65元，單臺(tái)節(jié)約成本0.027元（估算，不計(jì)設(shè)備折舊）以此計(jì)算如下：

以微型車為例，在不影響單車變動(dòng)成本前提下，每增加一臺(tái)設(shè)備，回收年限隨產(chǎn)量的增加而縮短，當(dāng)產(chǎn)量達(dá)到100萬輛/年時(shí)，回收年限約為4年。因此，就微型車的微利潤而言，設(shè)備成本的增加應(yīng)充分考慮年產(chǎn)量，在滿足焊接質(zhì)量要求的前提下，以低能耗、低成本、高效益為經(jīng)營理念，達(dá)到企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益最大化的經(jīng)營目標(biāo)。

參考文獻(xiàn)：

[1]李愛文，張承慧，現(xiàn)代逆變技術(shù)及其應(yīng)用[M]，北京：科學(xué)出版社，2002.

作者簡介：

黃飛（1980- ）男，碩士研究生，東北電力大學(xué)工程訓(xùn)練教學(xué)中心，助理實(shí)驗(yàn)師。