浅谈铝阳极氧化线的节能增产技术改造

2022-09-11

铝阳极氧化线是大型的自动化生产线, 能够实现手动和自动化工作, 主要对铝及铝合金产品的表面进行氧化操作, 具体由近30道工序构成, 其中包括配备有3台转运物流滑车的龙门架轨道。3台滑车根据相应的设定要求工作, 然而滑车的设计并不是十分合理, 且地面因下沉等原因不够平滑, 对氧化膜厚的自动控制造成了影响, 同时也使产品的质量和效率受到波动, 铝阳极氧化线的设计的升级改进已势在必行。

1 铝阳极氧化线改造之前的不足

1.1 铝阳极氧化线耗能较高

改造之前的铝阳极氧化线设备较多, 包括七个氧化缸和七个250k VA以上的风冷却变压器式整流机, 耗能较大。变压器式整流机电能转换率消耗极大, 正常情况下最高转换率为75%左右, 而半裁或轻裁时则降低至55%至65%, 多消耗的电能高达1/4至1/3, 按照改造之前的铝阳极氧化线来计算每年平均多消耗的电量多至100多万千瓦时。其次, 整流机变压器热量高, 设备容易因温度过高而受损, 由此带来的维修费用也不是小数目。同时, 铝阳极氧化线的耗能还体现在变压器式整流机易受到谐波的干扰, 为此配备的降低干扰的设备之上。

1.2 铝阳极氧化线氧化工序缺乏自控能力

改造之前的铝阳极氧化线的技术水平较为有限, 并没有配备在线氧化膜厚检测技术, 尚无能力把现场氧化的状况转达至控制系统, 更难以实现实时监控, 氧化工序缺乏自动控制能力。在实际使用过程中, 往往是工作人员以经验为参照, 对上位机的氧化工作时间进行设定, 同时结合整流机的工作电压、电流等状况按需调整, 也常常通过延长氧化时间来保证氧化膜厚, 然而此举措存在风险, 一方面是实际产品和标准之间的一致性差异, 另一方面是较为巨大的电能浪费。

1.3 铝阳极氧化线滑车系统设计不合理

铝阳极氧化线的滑车系统多为门式框架, 在刚性及强度上有所欠缺, 且容易因为时间及使用的缘故发生形变至八字形, 因而造成滑车安全方面的隐患。而滑车一端所配有的行走电机又造成了滑车两端重量不均衡而重心转移, 给滑车行走时两端的一致性带来不便。另一方面, 滑车轨道因地基下沉的缘故无法保持平滑笔直, 滑车摇晃幅度较大, 滑车的定位的准确度较低。

1.4 铝阳极氧化线设备地基下沉现象严重

铝阳极氧化线设备多安装在水泥平台上, 而其下方多为松软土地, 在受到不均匀的压力等外力的作用下极易下沉, 导致铝阳极氧化线发生变化甚至损坏, 滑车轨道也由此不再平滑比直而易形成波浪形, 控制系统的控制能力减弱甚至有控制设备开关罢工的现象。由此可知, 铝阳极氧化线设备的地基下沉问题很严重, 易给设备带来损坏, 还可能影响设备的正常工作。

2 铝阳极氧化线节能增产技术改造建议

2.1 铝阳极氧化线的整流机的升级改造

铝阳极氧化线的节能增产技术改造首先应降低其强大的消耗, 从传统使用的变压式整流机转换为250k VA左右的开关电源型整流机。开关电源型整流机电能转换率较电压式整流机而言有大幅提升, 能高达90%以上, 同时体积更为轻便。开关电源型整流机配有的纳米变压器电能转换率更是能够高达99%。此外, 开关电源型整流机所受干扰较少, 温度消耗也较为正常, 各方面而言对消耗均有所降低。

2.2 铝阳极氧化线的控制系统及滑车的技术改造

铝阳极氧化线应提升自动控制能力, 建议配备在线氧化膜厚检测设备, 以信息技术来辅助原本由人操作的工作, 事先设定好参数, 并将氧化膜厚严格控制在设定参数范围内, 当超过范围时便第一时间发信号给PLC, 加速氧化线的自动化, 使工作质量和效率双向提升。同时, 滑车的技术也需改造, 改造之前的滑车运行线路较为复杂且有重复, 应对此进行重新细化, 各自进行明确分工, 以节省时间。并且对滑车系统进行升级, 对其门式框架等进行修正, 增强其强度提升其运行速度。

2.3 铝阳极氧化线的地基和机架结构等的改造

铝阳极氧化线地基下沉易造成严重的损失, 在此方面上应进行的改造即, 将整个的铝阳极氧化线设备移至它处, 然后稳固其下方的平台, 使之平稳安全后, 再重新将铝阳极氧化线装回。在重新安装的过程中应注意适当调整, 将动力、控制信号电缆分别放置, 从而降低干扰。

3 结语

铝阳极氧化线改造之前使用的是变压器式整流机, 有着较低的电能转换率及较大的电能消耗, 每年的平均消耗量高达100万千瓦时之多, 将变压器式整流机换为开关闭电源型整流机每年可节省电费、设备维修等共计100万之多的费用。同时, 铝阳极氧化线氧化工序自动控制能力有待提高, 对此可配备在线氧化膜厚检测设备来增强。其次, 滑车系统的门式框架应进行校政, 滑车运行线路也应该重新合理分配。另外, 铝阳极氧化线地基下沉问题需要关注, 应在稳固地基之后重新安装设备。

摘要：铝是较活泼的金属, 在空气中易发生水解反应而形成保护膜, 有较多发展和用途, 应用于多个领域, 也因此而受到人们的关注, 其中较为广泛的关注及使用在于铝阳极氧化。铝阳极氧化技术还在发展阶段, 已取得一定成果, 然而还有提升和改进空间, 本文首先简要介绍铝阳极氧化原理及铝阳极氧化线, 然后简要分析改造之前的铝阳极氧化线的不足, 并给出相应的节能增产技术改造建议。

关键词：铝阳极,氧化线,节能增产