浅谈注蜡工艺系统电控设备与调试步骤

付博 李宝利 宋春雨

（机械工业第九设计研究院股份有限公司电控工程部，长春 130000）

1 前言

空腔注蜡是继底漆、面漆之后的又一项新的特殊防腐技术。由于汽车车身结构及电泳漆特性的限制，车身内腔的钣金结合缝隙处电泳漆较薄，防腐能力较弱，且在使用中容易积存水和尘埃等物质，从而发生电化学反应，产生锈蚀并蔓延。采用高渗透性防腐蜡可送达到这些位置，阻断水和尘埃与钣金的接触，起到防腐作用。

目前，空腔注蜡是欧洲车辆的防腐标准，在欧洲市场上销售的所有汽车均须执行此防腐标准。随着国产品牌汽车质量要求和走向世界愿望的不断提升，越来越多的中国汽车企业开始采用此技术。

空腔注蜡技术是德国大众集团为内腔防腐专门开发的特种非标设备技术，采用自动注蜡技术，目前国内在一汽大众、上海大众、大众安徽有所应用。空腔注蜡注蜡点更多，采用的蜡为加热融化后的蜡。将融化的蜡液以一定的压力注入预热好的车身空腔内,然后经重力作用蜡流出车体,在整车各内腔内留下一层封闭式的大约0.03～1 mm 厚度的均匀蜡膜，以达到车身长期防腐的目的。

采用空腔注蜡技术使蜡液充满整个空腔，蜡膜能够覆盖空腔内的所有缝隙及边角，其成膜的均匀性、连续性满足更高要求。

本文将主要介绍针对于车身的空腔注蜡系统。

2 注蜡系统电控的构成

2.1 预热炉及直燃加热设备

预热炉主要包括：保温室体、电动对开门、直燃加热系统。预热炉的主要功能是加热车身。车身加热主要通过热风对流加热，使车身在注蜡前达到工艺设定温度，保证注蜡质量。

2.1.1 保温室体

预热炉室体顶壁板、底壁板及侧壁板由保温壁板组装焊接而成，保证内部热量不散失。室体中间设有毛刷，用于封闭输送吊具与室体间的缝隙。在每个工位设置热电阻用于电控显示室体当前温度。

2.1.2 电动对开门

电动对开门（图1）位于室体进口及出口。车身要进入或者出室体时，电动对开门处于打开状态；无车身通过时，电动对开门处于关闭状态，以减少热量的散失。电动对开门一般由变频电机控制门的打开与关闭，需注意的是，要在门内与门外分别增加间隙保护开关，并与输送设备做好程序连锁，避免造成车身碰撞事故。如果现场条件允许，建议由输送系统PLC 组控制对开门设备，提升系统的稳定性。

图1 电动对开门

2.1.3 直燃加热系统

直燃加热系统（图2）由循环风机、燃烧器、天然气阀组等组成。循环风机采用变频控制，可选配气动抱闸装置，用于紧急停止。风机轴配有震动检测传感器，用于风机的预测性维护。风机配有压差开关或压差计，用于故障报警以及与燃烧器进行连锁控制，当压差装置报警或风机由于故障停止运行时需立即关闭燃烧器。

图2 直燃加热系统

电控系统对于燃烧器（图3）的控制一般有3种形式：一是通过以太网或Profinet 通讯协议对燃烧器进行控制；二是通过RS485 通讯协议对燃烧器进行控制；三是通过无源干触点对燃烧器进行控制。大多数情况，燃烧器的控制方式由燃烧器的品牌方以及整车厂的电控技术要求来决定。

图3 燃烧器

直燃加热系统配有检修门对设备进行检修，检修门需配有安全门开关并接入电控系统的安全模块，或接入安全继电器回路。

2.2 注蜡设备

注蜡系统主要通过注蜡泵或锥阀，把工作槽内加热后的液态蜡输送至安装在注蜡槽内部的注蜡卡具上，以便对车身内部注蜡点进行注蜡。本文将主要介绍通过注蜡泵进行注蜡的方式[1]。

2.2.1 注蜡泵

每个工作槽安装数十台螺杆泵实现不同注蜡点位的蜡液供给。每台注蜡泵（图4）均由变频器进行变频控制，通过调整变频器的工作频率和运行时间来实现不同点位的注蜡量的要求。

图4 注蜡泵

2.2.2 注蜡槽

注蜡槽（图5）内部放置注蜡卡具，注蜡夹具由气缸控制。注蜡槽内部设有光电传感器用于识别多种车型信息，配合输送系统的读写站使用，当识别到正确车型信息时，对应的气缸伸出，对当前车身进行注蜡。

图5 注蜡槽

注蜡槽上设置热电阻，用于实时显示注蜡槽的当前温度，注蜡槽内的温度主要由水温进行调节。

注蜡槽内设置雷达液位计，接入PLC 的模拟量模块，正常状态下槽液蜡位低于低液位时，供蜡泵启动，从储蜡槽向工作槽供蜡，到达高液位停止。

2.2.3 热风循环系统

为保证注蜡间循环风温度，设置热风循环系统，主要电气控制元件有循环风机、电动调节水阀、热电阻、压差开关、电动多叶调节风阀。

循环风机（图6）由变频器变频控制，配置震动检测传感器以及压差开关等元件。

图6 循环风机

室体内的循环风温度由空气--水换热器中热水管路上的电动调节水阀（图7）控制，通过PLC 对当前循环风温度进行PID（比例积分微分）调节。

图7 电动调节阀组

安装在装置侧壁板上的电动多叶调节风阀用于在故障发生时快速降低注蜡室体温度，当电动多叶调节风阀打开时，直接会把车间(室温)的空气吸入室体。从而达到室体快速降温的目的。在生产状态下，此风阀处于关闭状态。安装在顶壁板上的电动多叶调节风阀在生产时处于开启状态，在快速冷却时，此风阀处于关闭状态。电动多页调节风阀均使用模拟量信号进行控制，为保证控制的可靠性，最好在外部增设打开到位、关闭到位传感器。

2.3 送排风系统

送排风系统为准备工位、高低擦蜡工位、中控室、Audit工位送风,给操作者提供洁净的新鲜空气。

注蜡室体上方送风主要目的是为了给输送设备电机冷却。空调送风有一部分通过室体狭缝进入注蜡间室体内部，为注蜡室体内循环风提供新鲜风。

单条注蜡线共用1 个排风装置，排风口设有排风阀，带有电动风阀执行器。

送排风风机均由变频器变频控制，配置有振动检测传感器、压差开关等元件。电动风阀执行器控制信号由开关量控制或由模拟量控制均可。

2.4 热水及蜡循环系统

2.4.1 供蜡泵与回蜡泵

在工作槽低液位时，打开供蜡气动电磁阀，供蜡泵（图8）启动并将110 ℃的蜡从储蜡槽输送至工作槽，达到高液位停止；当需要排空时，打开回蜡气动电磁阀，回蜡泵启动并将工作槽中的蜡排回储蜡槽。供蜡泵一般一备一用，供蜡泵与回蜡泵可以由接触器控制打开和关闭，不需变频控制。

图8 供蜡泵

2.4.2 储蜡槽

固态蜡会在储蜡槽（图9）中将蜡融化至110 ℃左右。储蜡槽的侧壁板及底壁板的外侧安装热伴管，通过热伴管中的循环热水加热储蜡槽中的蜡。热水温度由电动调节阀进行调节，由PLC 进行PID 调节保证蜡温。

图9 储蜡槽

3 注蜡系统调试

整个注蜡工艺设备按照功能区分，一般分为以下3 类PLC 组，通风系统、注蜡机械系统、供蜡系统。每套PLC 系统内的各个功能组既可以采用手动模式，也可以采用自动模式。通过操作台（电脑）进行操作模式的转换。

自动模式功能：通过选择自动模式可以将设备切换到自动运行模式。除了纯手动运行设备外，所有设备处于自动工艺运行模式。如选择停止模式，则所有机设备根据条件自动停止。

手动模式功能：通过选择将设备切换到手动模式。手动模式可对单独设备进行手动操作。

3.1 通风系统调试步骤

a.单台风机手动调试；

b.单台燃烧器点火及连锁信号测试；

c.单台电动阀执行器手动调试；

d.PID 温控调试；

e.各个设备间连锁调试以及与相关系统连锁调试，一般与供蜡系统、注蜡机械系统、输送系统均有连锁信号。需特别注意的是与输送系统的安全连锁信号测试，避免发生安全事故。

3.2 注蜡机械系统调试步骤

a.单台注蜡泵手动调试，需特别注意变频器参数设置，保证泵可以在低频短时间工作状态下稳定工作；

b.单台气缸手动调试；

c.带车后进行车型识别开关位置调整；

d.注蜡机械自动调试，根据注蜡质量调整注蜡泵工作时间及频率；

e.与相关系统连锁调试，一般与供蜡系统、通风系统、输送系统均有连锁信号。

3.3 供蜡系统调试步骤

a.单台泵手动调试；

b.单台电动阀执行器手动调试；

c.各个设备间连锁调试以及与相关系统连锁调试，一般与通风系统、注蜡机械系统连锁调试；

d.在自动工作状态下，工作槽默认从储蜡槽补蜡，如需采用其他方式补蜡，需在手动模式下进行操作。

4 结束语

注蜡技术可以使车身具备“3 年不锈蚀，12 年不锈穿”的优秀品质。具备注蜡技术的整车厂也将赢得更多用户的青睐。本文介绍的设备与调试流程是很多项目已经验证过的方案，希望可以为以后的注蜡项目提供借鉴。