华晨宝马新工厂车身车间工艺冷却节能方案

文｜科特贝德机电设备（北京）有限公司 王焕新

华晨宝马新工厂车身车间工艺冷却节能方案

文｜科特贝德机电设备（北京）有限公司 王焕新

2012年5月24日，位于沈阳市铁西区的华晨宝马新工厂举行了正式开业典礼。华晨宝马铁西工厂一期工程设计年产能为10万台汽车，2013年底可达20万台。根据世界级的工厂规划，华晨宝马铁西工厂将拥有完整的汽车制造四大工艺，即冲压、焊装、涂装和总装。其车身车间的机器人数量达到了355台，是整个铁西工厂自动化率最高的车间。目前车身车间已经投产，产能为每小时15辆。随着铁西工厂产能需求的扩大，其产能将达到每小时30辆，机器人数量也将再增加约210台。

作为宝马汽车全球生产体系中最新建成的一座工厂，华晨宝马铁西工厂运用先进技术，以非常突出的低能耗、低排放特征定义了现代汽车生产的可持续性。由于应用了全新的环保节能技术，车身车间的机器耗电量降低了25%，就连机器人焊接过程中产生的热量，也被废热回收系统回收用于冬季的室内温度调节。

本文将简要介绍此车身车间工艺冷却系统的节能解决方案。

车身车间的焊接机器人在工作时需要为其提供30~35℃的工艺冷却水；如果目前全部的机器人都投入工作，所产生的热负荷大约为2000kW。为了保证始终满足生产所需的工艺冷却要求，并贯彻节能环保的理念，主厂房的冷冻站内配备了包括废热回收、井水换热、冷却塔和冷水机组在内的一套复杂的冷却水和冷冻水系统。冷冻水系统（冷水机组及井水换热系统）同时为主厂房内的空调设备提供服务。

该冷却水和冷冻水系统共有四种工况。

（1）工况一

如图1所示，在室外温度低于18℃时（主要是冬季时），将焊接机器人所产生的废热用于车身厂房空调机组的供热。或者说在冬季，通过空调机组供热为机器人提供冷却。此为最优先使用的节能运行模式。

在车身车间的四个屋顶设备机房内，共配备了八台100000m3/h风量的双转轮组合式热回收空调机组。这些机组可在冬季时为车身车间提供加热后的新风。

空调机组包括两级加热盘管，其中预热盘管即通过回收工艺循环水中的余热来供热，供水温度为40℃，回水温度为35℃。每台机组的预热负荷为335kW，八台共计2680kW。

（2）工况二

在井水换热温差大于2℃时（主要是夏季时）通过井水换热为机器人提供冷却（初步规划年井水流量1000000m3），如图2所示。此为冷却负荷较大时优先使用的节能运行模式。

井水系统包括五个取水井和五个回灌井，每个取水井各设一台循环水泵；整个系统通过两台1400kW的板式换热器为主厂房内的空调设备提供冷源，同时再通过另一级换热为机器人提供冷却。

（3）工况三

如图3所示，在室外温度低于12℃时（主要是冬季和过渡季节时），通过冷却塔换热充分利用室外天然冷源进行免费制冷。此为冷却负荷较大时优先使用的节能运行模式。

设置四台冷量为800kW的闭式冷却塔，通过两台1600kW的板式换热器为机器人提供冷却。

（4）工况四

如图4所示，当冷却负荷超过2100kW或上述冷却系统出现故障时，可采用冷水机组为焊接机器人提供冷源（可与井水组合使用）。此工况能耗最大。

设置四台制冷量为1000kW的冷水机组，为主厂房内的空调设备提供冷源，同时再通过两台板式换热器为机器人提供冷却。