速度控制泵为大众汽车实现节能

大众汽车在其德国萨尔茨基特工厂生产发动机的过程中需要用到高纯度的润滑和冷却液 (LCF)。公司为了改善其珩磨系统的LCF过滤器技术,采用了格兰富变速NK系列泵作为LCF供给泵,结果不仅实现了更高质量的润滑剂供应,同时所消耗的能源也更少了。

埃克拉斯格兰富股份有限公司工业部门汽车发动机重点客户经理Heinz Maier。

以下这些数字足以让任何人都感到惊叹:在萨尔茨基特工厂,大众汽车公司每天要在320,000 平米(80 英亩)的生产区域内制造7,000台发动机。在这里,公司生产的柴油和汽油发动机超过370种,此外还有工业发动机、船用发动机和热电站。发动机的汽缸数量从3到16个不等,功率范围则为55 千瓦 到 736千瓦。

为了生产如此众多种类的发动机,萨尔茨基特工厂有大约6,200台机床,时刻准备碾磨、钻孔、翻转和打磨交付的铸件和铸块,这些铸件和铸块都将被加工成发动机缸体、汽缸头、凸轮轴和曲柄轴。工厂还生产各种发动机部件,如进气歧管、油盘、飞轮以及水泵和油泵。部件要经过12个组装线才能最终完成发动机的组装。

两台NK系列供给泵都可以每分钟为珩磨系统输送1000 l 冷却润滑剂。

两台NK系列供给泵都可以每分钟为珩磨系统输送1000 l 冷却润滑剂。

冷却润滑剂对珩磨至关重要
Nils-Stefan Bang过去11年一直在萨尔茨基特工厂从事发动机生产规划的工作。他和他的同事们需要确保加工机器能够无缝供应各种生产所需的介质,如冷却水、冷冻水、压缩空气和LCF,并确保带有金属屑的乳液和油类能够被顺利地处理掉。

萨尔茨基特工厂有120多个冷却润滑剂系统,需要常年为加工流程输送约6000 m³ 的冷却润滑剂。此外,工厂每天还要回收近100公吨的金属屑。

Nils-Stefan Bang不仅要负责LCF系统的规划。他平时还需要根据最新的法规和发动机设计对现有系统进行调整并升级过时的技术。

工厂内用于加工四缸曲轴箱的珩磨系统最近就进行了类似的升级。汽缸曲轴箱是发动机的核心部件,在发动机组装完毕后,其内部的汽缸与曲轴都将在此进行运转,它对于表面品质的要求相当高。据Niels-Stefan Bang所说,通过珩磨来进行精抛光可以降低发动机的磨擦损耗; 超精细的十字型槽结构能够保证机油能够在后续操作中很好地附着在表面上,油膜也不会中断。

这次的任务是要进一步提高珩磨所需的冷却润滑剂的纯度。冷却润滑剂的质量会间接影响发动机的质量(即后续性能和成本效益)。精抛光的品质越高(降低磨擦损耗),达到的容差就越低。

为了提升冷却润滑剂的品质,工厂安装了一台额外的“监督过滤器”作为自动反冲洗过滤器。此外,还采用了一台设置为旁路模式的快速旋转的离心机来去除最细小的颗粒。

这些针对 LCF 系统所做的变更就影响到了所需要安装的LCF泵的类型。例如,在材料加工过程所产生的灰铸铁颗粒相对较重,并且会迅速下沉,因此可能会堵塞冷却管路。所以,冷却就必须在高压高速的条件下进行。

"作为供给技术人员,珩磨系统对我们而言就像一个“黑匣子”,重点就在于提供符合所需特性的冷却润滑剂,同时还要尽可能降低耗费的能源, " Niels-StefanBang说道。在此情况下,所要求的排放压力为3.5 bar 而泵送能力为1,000 升/分钟(25°C下)。

速度控制带来灵活性
2011年5月,大众汽车在工厂安装了两台格兰富标准变速NK泵,两泵交替运行。此外,公司还安装了一台格兰富CUE变频器(37 kW) 和 CIU 150 通信接口,该接口通过Profibus协议连接至PLC 控制系统。

为什么这些泵要配备速度控制功能?

"经验告诉我们,这样一个能够“呼吸”的水泵系统将成为我们的优势所在。变速泵在流速和排放压力两方面都十分灵活," Niels-StefanBang解释说。变速泵能够始终以流程所需的速度来泵送液体。它也能针对各种类型的工厂进行调整,也就是说它可以重复利用。"通过使用一台由变频器控制的泵,我就能轻松运行或模拟各种运行状态" 他补充道。这样就能节省大量的电能,否则这些电能都将以热能的形式排放至冷却润滑剂中。

在此情况下,就需要使用Knoth盒子(用气体吹扫机器工作件)或通过LCF管道以高压的方式使用大量冷却润滑剂来进行额外的清洁。这是一个定时的流程,时间间隔在10 到 15 分钟,在此期间,冷却润滑剂泵必须做出响应。

: NK / NKG 泵默认配备了防踢联轴器。

: NK / NKG 泵默认配备了防踢联轴器。

其它优势
变速泵在周末运行时也能使用户受益。当不使用冷却润滑剂时,切勿将其长期放置不动作为备用,这样会增加微生物污染的风险。变速泵可用于对这一流程进行配置,从而使系统不会浪费过多能源或被污染。

据估计,现在大众汽车10%的过滤系统都配备了变速泵。Nils-Stefan Bang 相信,将这一数字逐渐提升到30%左右将能带来可观的经济效益。除了节能之外,变频器控制的泵相比定速泵而言还具有诸多其它优势:

  • 变频器的接线十分简单 (该情况在使用格兰富 MGE 电机(最大功率22 kW)时尤为明显,该产品拥有集成变频器)
  • 无需使用耗能的输气孔、管道节流和阀门控制来设置工作点。
  • 更换生产线时无需进行耗时的调整工作
  • 格兰富R100 红外遥控器和参数调节设备可用于监控、更改和保存每台泵的当前运行状态
  • 得益于软启动技术,系统预热时无压力波动,延长了工具使用寿命
  • 可轻松对工作点进行变更和设定。

标准泵vs端吸泵
在本案例中选择的是标准泵。标准泵在服务、备件和维护方面具有一定优势。产品设计便于联轴器、轴承座和叶轮的拆除,且无需拆下泵外壳或管道来进行操作。机械轴封符合EN 12756 标准。

 

垫片联轴器为NK/NKG 泵的标准配置 (从后部拉出)。它能够简化维护和维修程序。

垫片联轴器为NK/NKG 泵的标准配置 (从后部拉出)。它能够简化维护和维修程序。

格兰富可提供符合EN 733标准 (欧洲水标准)的NK标准泵和NB 端吸泵 ,此外还提供符合EN 22858标准(欧盟化学标准)的NKG 和 NBG泵,并备有多种外壳材料 (灰口铸铁、不锈钢、双相钢) 和垫圈可供选择。

标准 NK 和 NKG 泵默认配备有垫片联轴器。这样在需要对泵或垫圈进行维护或维修时,发动机始终可以固定在底板上。联轴器可以在不拆卸发动机的情况下进行拆除。拆下之后就有足够的空间来从泵外壳上拆除整个轴/叶轮设备(从后部拉出),维护完毕后再重新装上即可。该工作只需单人通过借助起吊设备即可完成。无需使用垫片联轴器来重新对准泵轴和驱动设备,从而降低了停机成本。

 

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