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鋁陽極氧化線的節(jié)能增產技術改造

文檔作者：何躍武文檔來源：江門市安諾特炊具制造有限公司		點擊數：	更新時間： 2025年07月16日
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疆PLC技術
[摘要]
關鍵詞
0引言
鋁陽極氧化線的節(jié)能增產技術改造
何躍武
(江門市安諾特炊具制造有限公司，廣東江門 529040)
通過使用新型開關電源型整流機，采用在線氧化膜厚檢測技術，升級控制系統(tǒng)程序，改造滑車系統(tǒng)等處理措
施，對大型鋁陽極氧化線進行節(jié)能增產技術改造。實踐證明，改造后的鋁陽極氧化線節(jié)能增產效果明顯。
鋁陽極氧化線變壓器式整流機開關電源型節(jié)能增產
鋁陽極氧化線是對鋁或鋁合金產品表面進行氧化處理
的大型自動化生產線。它由包括上、下料位在內的27個
缸位工序組成，在缸位正上方構筑有半封閉鋼結構隧道式
龍門架，龍門架軌道上安裝有3臺轉運物流的滑車，大功
率氧化整流機和冷凍系統(tǒng)等附屬設備集中安裝在機房內。
鋁陽極氧化線的控制系統(tǒng)由控制室內的上位機、觸摸屏、
PLC，滑車上的PI C遠程模塊，現(xiàn)場各種檢測取樣元件、
終端執(zhí)行機構組成，可實現(xiàn)手動工作、自動工作、生產程
序號內工藝參數設定和修改、現(xiàn)場狀態(tài)參數顯示和人機對
話等功能。工件架推入上料位，選擇并確認程序號后，3
臺滑車自動按相應程序號的工藝參數要求和順序工作，并
將處理完成后的產品送到下料位。由于受地面基礎長期不
均衡下沉對線體結構的破壞，滑車設計不合理，未實現(xiàn)在
線氧化膜厚自動控制，陽極氧化用的大功率變壓器式整流
機耗電量大、故障頻繁且維修周期長等的影響，鋁陽極氧
化線運行不穩(wěn)定，故障率高，嚴重制約了產能的增長、產
品質量的穩(wěn)定和提高。為降低生產成本，提高鋁陽極氧化
線的生產效率和產品品質，實現(xiàn)節(jié)能減排，在總結使用和
維護經驗基礎上，對鋁陽極氧化線實施節(jié)能增產技術改
：造。
1鋁陽極氧化線改造前的狀況
改造前，鋁陽極氧化物存在氧化工作不能自動控制、
滑車定位不精準、大功率變壓器式整流機工作不穩(wěn)定且耗
電量大等問題，主要表現(xiàn)在以下幾個方面。
(1)能耗高。鋁陽極氧化線共有7個氧化缸，配套安
裝了3臺300kVA和4臺250kVA風冷卻變壓器式整流
機。據檢測，變壓器式整流機的電能轉換率最高在75 左
右，半載或輕載時只有55 ～65 ，這意味著變壓器式整
流機在進行電量轉換時要多消耗25 ～35 的電能。以鋁
陽極氧化線改造前兩年變壓器式整流機年平均總用電量
366萬kW ·h為基數， 電量轉換時平均多消耗電能取
3O ，那么變壓器式整流機一年要多消耗電量109．8萬
kW ·h。同時，整流機變壓器發(fā)熱嚴重，連續(xù)工作時易燒
線圈，且拆送、維修重達2t的整流機，費用高、維修周期
長，對生產影響很大。上置4l 離心通風機由上向下吹
風對整流機進行冷卻降溫，加上機房內沒有高效的空氣流
通設施，造成機房內工作溫度高達40℃，且噪音在75dB
以上。另外，變壓器式整流機的諧波干擾嚴重，為此每臺
整流機還配套安裝了1套諧波濾除裝置柜。
(2)氧化工序不能自動控制。由于沒有采用在線氧化
膜厚檢測技術，因此不能將現(xiàn)場氧化工作時氧化膜厚情況
實時傳送到控制系統(tǒng)，實現(xiàn)氧化工序自動工作。生產過程
中，操控人員根據經驗在上位機中設定氧化工作時間，再
參考整流機的工作電壓、電流進行實時修改以控制產品氧
化膜厚。通常，為保證氧化膜厚，會加大氧化時間，這樣
不僅造成產品氧化膜厚與標準的一致性差，還使整流機消
耗大量的電能。
(3)滑車系統(tǒng)設計制造不合理。滑車門式框架鋼性和
強度不夠，在使用中慢慢變成八字形，影響滑車的動作安
全。行走電機安裝在滑車的一端，使滑車重心偏向一邊，
不利于行走時兩端的同步性。同時，地基下沉使滑車軌道
不平直，造成滑車運行時晃動大，滑車與缸位中心線差異
大，滑車定位不精準。
(4)設備地基下沉嚴重。安裝鋁陽極氧化線的水泥平
臺下深處是松軟地，在壓力不均等因素的影響下，水泥地
基出現(xiàn)不均衡持續(xù)下沉，其中最大下沉幅度達到500mm，
造成鋁陽極氧化線機體結構變形嚴重，龍門架上的滑車軌
道呈波浪形，控制系統(tǒng)的各種位置信號開關經常失靈。雖
然進行過幾次機架水平調整，但效果不明顯。這樣不僅加
大了設備維護難度，還易引發(fā)故障，影響鋁陽極氧化線正
常運行。
2節(jié)能增產技術改造措施
通過深人研究鋁陽極氧化線存在的問題，詳細了解鋁
陽極氧化生產工藝要求，并借鑒同行業(yè)氧化線或電鍍線先
進成熟技術，制定出鋁陽極氧化線節(jié)能增產技術改造方
案。為減少技術改造對現(xiàn)有生產造成的影響，改造分階段
進行。
收稿日期：2011—08-24
作者簡介：何躍武(1971一)，高級技師，主要從事工廠電氣及自動化控制相關工作。
42I WWW．chinaet．net I電工技術
PLC技術髓
(1)第一階段是對整流機實施升級改造，用250kVA
開關電源型整流機替代原變壓器式整流機。開關電源型整
流機采用了鈉米變壓器和IGBT模塊等器件，電能轉換率
達到85 ～93 ，且具有體積小、重量輕等優(yōu)點。鈉米變
壓器的環(huán)形磁芯由納米軟磁材料制成，電能轉換率高達
99 oA；變壓器外圍由鋁材包裹做成模塊形狀，內置冷卻循
環(huán)水路，既減少了電磁干擾，又使得變壓器始終保持在正
常的工作溫度。因整機采用水冷卻降溫形式，故開關電源
型整流機工作時噪聲小。
整流機的升級改造在正常生產中分步進行。先把#1
整流機更換成輸出電壓／電流相同、功率為250kVA的開
關電源型整流機，并將開關電源型整流機的控制整合到鋁
陽極氧化線的控制系統(tǒng)中，實現(xiàn)信號互通。在相同條件
下，使該開關電源型整流機與其它6臺變壓器式整流機一
起試運行3個月。運行結果表明： 由開關電源型整流機生
產的產品質量穩(wěn)定且達到工藝要求，氧化工作效率有了小
幅提高，該整流機符合鋁陽極氧化線的要求。隨后在不影
響生產的情況下逐臺替換變壓器式整流機。但在后續(xù)的使
用過程中，發(fā)現(xiàn)開關電源型整流機多次出現(xiàn)IGBT模塊爆
裂故障。經檢查分析，這是由安裝在現(xiàn)場的諧波濾除裝置
柜引起的。此諧波濾除裝置柜是針對原變壓器式整流機產
生的5次、7次諧波安裝的，在與開關電源型整流機并聯(lián)
工作時，其產生的諧波干擾造成IGBT模塊爆裂。拆除諧
波濾除裝置柜后，再沒有出現(xiàn)IGBT模塊爆裂現(xiàn)象。
(2)第二階段是對控制系統(tǒng)和滑車進行技術改造。一
是采用在線氧化膜厚檢測技術，即安裝在線氧化膜厚檢測
儀。通過控制系統(tǒng)設定在線氧化膜厚檢測儀參數，氧化工
作時氧化膜厚一旦達到設定值，在線氧化膜厚檢測儀便發(fā)
信號給PLC，通知滑車將產品從氧化缸中吊出進入下一道
工序。這樣便實現(xiàn)了氧化工作的自動化，進而能準確地控
制氧化膜厚，提高產品品質和生產效率，降低氧化時整流
機的能耗。二是修改和升級控制系統(tǒng)中的程序。原PLC
程序中3臺滑車都可以做全程工作，且滑車之間工作交匯
點和重疊處多，程序的互鎖、聯(lián)鎖關系復雜，使整個PLC
控制程序異常復雜且易出現(xiàn)運行異常。在滿足各種氧化產
品工藝動作要求前提下，對3臺滑車均衡地劃定工作區(qū)
域，以此進行PLC程序的修改和升級。將滑車直接啟
動、停止和不同速度轉換控制程序改為線性升降速啟動、
停止和速度轉換，并根據控制系統(tǒng)改進的需要相應地對上
位機和觸摸屏程序作了修改。三是改進滑車系統(tǒng)，以提高
滑車運行速度。校正滑車門式框架、勾手等鋼結構并加強
其強度，同時通過將行走動力系統(tǒng)安裝到滑車中部等改進
措施，以提升滑車行走穩(wěn)定性和工序缸位定位的精確度。
在此基礎上，約提高滑車行走速度和勾手上下動作速度
16 (為保證定位精確度，定位段速度不變)?；嚫脑焱?
運后工作穩(wěn)定，大幅提高了運行效率。
(3)第三階段是對地基和機架結構等相關機械部分
進行改造， 以確保鋁陽極氧化線的整體結構水平穩(wěn)定。
先停產，將鋁陽極氧化線整體拆除移走，然后在原地基
打樁做成框架結構的設備整體基礎平臺，待水泥基礎平
臺凝固期過后重新安裝鋁陽極氧化線。在重裝過程中對
相關部分進行改進，整理、分開原混合放在塑料線槽中
的動力、控制信號電纜到2條噴塑鐵線槽中以減少信號
干擾；加強隧道式龍門架強度；提高滑車軌道安裝水平
度和直線精度等。
3節(jié)能增產技術改造后的效果
為測試投運的開關電源型整流機實際節(jié)電效果，選取
功率相同的3臺變壓器式整流機和3臺開關電源型整流
機，在同等條件下進行相同產品的氧化生產，兩種型號整
流機氧化工作時用電情況見表1。
表1兩種型號整流機氧化工作時用電情況對比表
從表1可知，開關電源型整流機比變壓器式整流機節(jié)
電14 左右。以改造前一年變壓器式整流機總用電量407
萬kW ·h為基數，改造后氧化產品量增長28．5 ，計算
出變壓器式整流機一年總用電量為523萬l【w ·h，而實際
上采用開關電源型整流機一年總用電量為449萬kw ·h，
節(jié)約74萬kW ·h。以年平均電價0．74元／(kW ·h)計
算，全年少支付電費54．76萬元，加上處理7臺變壓器式
整流機所得的16萬元，則在一年左右就可收回改造費
用。
開關電源型整流機功率因數為0．89，因而可省去7臺
諧波濾除裝置柜的運維成本。同時，開關電源型整流機投
運后，高壓變配電房內低壓總電流比改造前下降約
500A，為將來增容留下了更多余量。此外，開關電源型整
流機的使用以及諧波濾除裝置柜的拆除，使機房內的溫度
和噪音有明顯改善，為機房內開關電源型整流機、大型冷
凍機等設備的穩(wěn)定工作以及延長其使用壽命創(chuàng)造了良好的
外部環(huán)境。
地基平臺樁架結構水泥地面的處理和整體機架結構的
加強，為鋁陽極氧化線的安全穩(wěn)定運行創(chuàng)造了條件。升級
改造控制系統(tǒng)、滑車系統(tǒng)后，大幅提升了滑車運行的穩(wěn)定
性和速度，減少了產品在鋁陽極氧化線上的流轉時間，提
高了工作效率。新型開關電源型整流機和在線氧化膜厚檢
測技術的應用，縮短了產品氧化時間，提升了產能。
(編輯楊正君)
電工技術『2012『3期{43

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