華晨寶馬新工廠車身車間工藝冷卻節能方案

文｜科特貝德機電設備（北京）有限公司 王煥新

華晨寶馬新工廠車身車間工藝冷卻節能方案

文｜科特貝德機電設備（北京）有限公司 王煥新

2012年5月24日，位于沈陽市鐵西區的華晨寶馬新工廠舉行了正式開業典禮。華晨寶馬鐵西工廠一期工程設計年產能為10萬臺汽車，2013年底可達20萬臺。根據世界級的工廠規劃，華晨寶馬鐵西工廠將擁有完整的汽車制造四大工藝，即沖壓、焊裝、涂裝和總裝。其車身車間的機器人數量達到了355臺，是整個鐵西工廠自動化率最高的車間。目前車身車間已經投產，產能為每小時15輛。隨著鐵西工廠產能需求的擴大，其產能將達到每小時30輛，機器人數量也將再增加約210臺。

作為寶馬汽車全球生產體系中最新建成的一座工廠，華晨寶馬鐵西工廠運用先進技術，以非常突出的低能耗、低排放特征定義了現代汽車生產的可持續性。由于應用了全新的環保節能技術，車身車間的機器耗電量降低了25%，就連機器人焊接過程中產生的熱量，也被廢熱回收系統回收用于冬季的室內溫度調節。

本文將簡要介紹此車身車間工藝冷卻系統的節能解決方案。

車身車間的焊接機器人在工作時需要為其提供30~35℃的工藝冷卻水；如果目前全部的機器人都投入工作，所產生的熱負荷大約為2000kW。為了保證始終滿足生產所需的工藝冷卻要求，并貫徹節能環保的理念，主廠房的冷凍站內配備了包括廢熱回收、井水換熱、冷卻塔和冷水機組在內的一套復雜的冷卻水和冷凍水系統。冷凍水系統（冷水機組及井水換熱系統）同時為主廠房內的空調設備提供服務。

該冷卻水和冷凍水系統共有四種工況。

（1）工況一

如圖1所示，在室外溫度低于18℃時（主要是冬季時），將焊接機器人所產生的廢熱用于車身廠房空調機組的供熱。或者說在冬季，通過空調機組供熱為機器人提供冷卻。此為最優先使用的節能運行模式。

在車身車間的四個屋頂設備機房內，共配備了八臺100000m3/h風量的雙轉輪組合式熱回收空調機組。這些機組可在冬季時為車身車間提供加熱后的新風。

空調機組包括兩級加熱盤管，其中預熱盤管即通過回收工藝循環水中的余熱來供熱，供水溫度為40℃，回水溫度為35℃。每臺機組的預熱負荷為335kW，八臺共計2680kW。

（2）工況二

在井水換熱溫差大于2℃時（主要是夏季時）通過井水換熱為機器人提供冷卻（初步規劃年井水流量1000000m3），如圖2所示。此為冷卻負荷較大時優先使用的節能運行模式。

井水系統包括五個取水井和五個回灌井，每個取水井各設一臺循環水泵；整個系統通過兩臺1400kW的板式換熱器為主廠房內的空調設備提供冷源，同時再通過另一級換熱為機器人提供冷卻。

（3）工況三

如圖3所示，在室外溫度低于12℃時（主要是冬季和過渡季節時），通過冷卻塔換熱充分利用室外天然冷源進行免費制冷。此為冷卻負荷較大時優先使用的節能運行模式。

設置四臺冷量為800kW的閉式冷卻塔，通過兩臺1600kW的板式換熱器為機器人提供冷卻。

（4）工況四

如圖4所示，當冷卻負荷超過2100kW或上述冷卻系統出現故障時，可采用冷水機組為焊接機器人提供冷源（可與井水組合使用）。此工況能耗最大。

設置四臺制冷量為1000kW的冷水機組，為主廠房內的空調設備提供冷源，同時再通過兩臺板式換熱器為機器人提供冷卻。