淺談LNG天然氣重卡在多品種制造體系中的一種工藝設計

劉忠

淺談LNG天然氣重卡在多品種制造體系中的一種工藝設計

劉忠

（一汽解放汽車有限公司成都分公司，四川 成都 610000）

文章詳細介紹了某傳統燃油商用車整車制造工廠在導入LNG重卡產品生產時可能遇到的問題，LNG車型的產品特點以及政策法規要求，提出了應對解決措施，并付諸實踐，實現了傳統燃油車型與LNG車型混流生產的目的。

LNG 重卡；混流生產；問題；措施；實踐

前言

某傳統燃油商用車整車制造工廠規劃產能為雙班3萬輛/年，主要產品為中重型柴油商用車底盤，綜合生產節拍7分鐘/臺。為響應集團公司發展戰略要求，積極應對市場變化[1]，準備適時引入重型LNG（Liquefied Natural Gas）天然氣商用車底盤進行混流生產，LNG車型最大設計產能達到60臺/班次。

與燃油車相比較，LNG車型最主要特點為發動機燃料的區別，而發動機及其附件均在該廠總裝車間裝配體現，因此需要對該工廠整車裝配及檢測工藝進行重新規劃和設計。

1 LNG燃料加注問題解決

LNG是液化天然氣英文首字母的縮寫，無色，無味，無毒且無腐蝕性，其體積約為同量天然氣氣體體積的1/600，溫度為-162℃在真空環境下儲存[2]。在LNG汽化的過程中，自身溫度與常溫相比溫差非常大，會短時間內吸收空氣當中大量的熱量，從而導致空氣溫度急劇下降如圖1所示的結霜現象，加上本身屬于易燃易爆物品，因此其加注條件非常苛刻，需要較大的場地并建立嚴格的安全管控措施[3]。

該廠目前柴油的加注采用在廠內建立柴油儲存庫，通過油泵吸油到生產線末端進行加注的方式。由于該廠場地有限，暫不具備廠內建立加注站加注LNG燃料的條件。通過對比兩種場外加注方式的優缺點，如表1，采用第一種加注方式更為安全。

圖1 儲液罐出液口結霜現象

表1 場外兩種加注方式的優缺點對比

由以上分析后制定其燃料加注流程，如圖2所示。

2 儲液罐裝配問題解決

該廠整車裝配線建設于20世紀90年代，線體結構為橋式鏈+板式鏈。LNG儲液罐外形尺寸為1200mm×2350mm× 1500mm，毛重約為500KG,尺寸大重量大，且處于車架最上部，如果在橋式鏈上進行裝配，很難保持車輛隨線體移動時的平衡性，有較大安全隱患。因此，儲液罐在板式鏈階段裝配更為合適。

由于儲液罐尺寸大重量大需要起重設備進行吊裝，而該段板式鏈已配有一條U型駕駛室吊裝軌道及起重設備，已無新增專用吊裝軌道及設備的空間，駕駛室整體質量約1000Kg，比儲液罐重，因此考慮采用駕駛室吊裝軌道進行儲液罐吊裝作業。原駕駛室吊裝有2套起重設備，用一套備一套，為提高設備可靠性，需在該處新增2套起重設備。

該段板式鏈長度為35m，駕駛室落裝后還需進行與底盤的變速操縱、駕駛室舉升機構、電氣部分以及油液的加注等工序的作業[4]，而落裝儲液罐后只需進行供氣管路的連接、緩沖罐水管以及少量電氣管路的插接。考慮到盡量減少對后工序作業的影響，在使用該處吊裝軌道時，應先吊裝駕駛室，再吊裝儲液罐。為配合駕駛室與儲液罐的吊裝作業，物流配送叉車每次要根據裝配順序叉運駕駛室和儲液罐到上線點位。

根據以上分析，制定的裝配點工藝布局圖，如圖3所示，裝配流程如圖4所示。

圖3 儲液罐裝配點工藝布局圖

圖4 儲液罐吊裝工序工藝流程圖

3 燃氣管路的裝配以及氣密性檢測實驗的設計

該車型燃氣管路在整車裝配階段需要裝配三段，分別是緩沖罐出氣口至燃氣濾清器，濾清器至電磁切斷閥，電磁切斷閥至發動機進氣口。按照盡量模塊化上線的原則，緩沖罐至濾清器和濾清器至電磁切斷閥段管路在氣瓶分裝處裝配，電磁切斷閥至發動機段管路在發動機分裝處裝配。管路的連接均采用卡套式半球形圓錐刃口密封結構，預緊力大小對管路的密封性影響較大。為提高密封效果，裝配時可在連接頭半球形表面均勻涂抹一圈燃氣管路密封膠，然后使用定值式扭矩扳手擰緊。

圖5 燃氣管路氣密性實驗流程圖

根據國家相關法規的要求，燃氣管路在供氣之前需進行惰性氣體吹掃以及氣密性檢測，并提交相關實驗過程及實驗結果給特種裝備研究院以取得裝置安裝合格證書。惰性氣體吹掃一般采用將管路內空氣抽出并向管路內充裝氮氣的方式實現，氣密性檢測通過向氣管路加壓+發泡液涂覆的方式實現。結合實驗設備的裝置特點，其氣密性實驗的流程如圖5所示。

為進一步確保燃氣不存在泄漏，結合前文所提到的燃料加注流程，可在整車燃料加注完成返廠后設置一處手持式鹵素檢漏儀檢測點。通過以上分析，制定LNG車型燃氣管路氣密性檢測流程如圖6所示。

圖6 燃氣管路氣密性檢測流程圖

4 LNG車型廠內緩存待發區域的優化

商用車在車輛裝配完成下線后，需要進行整車調試作業，經過成品檢驗合格后由專業物流發運公司承接發往商品車存儲大庫。因此商用車生產工廠需要具備與產能匹配的廠內車輛緩存區域。該廠之前只生產柴油車型，規劃的商用車緩存區域未考慮LNG車型存儲的需要。

LNG車型在加注燃料后會不定時排空汽化的燃料[5]，而該廠廠內商用車待發區域離居民區較近，其最近處離居民區不足10m，考慮到有一定的安全隱患，需讓LNG車型的存儲區域盡可能遠離居民區。LNG車型燃料加注流程耗時較長，加氣站還可能存在排隊等待現象，因此至少要保證70臺庫存量。結合LNG車型氣密性檢測以及車輛下線的方式，其庫存區域規劃如圖7所示。

圖7 LNG車型庫存區域規劃圖

規劃完成后，LNG車型庫存區最多可容納75臺存放量，其最近點離居民區大于100m.滿足了LNG車型生產的要求。

5 總結

本文通過對比LNG重卡和傳統柴油卡車的產品差異點，提出了LNG重卡產品在某傳統柴油卡車工廠進行混流生產時可能存在的問題，并針對這些問題逐一制定了解決方案。使LNG卡車和柴油卡車混流生產。本文中的工藝設計方法可以擴展到卡車制造工廠在新車型導入時的工藝設計當中。

[1] 孫文濤.天然氣(LNG)系列重型載貨車裝配工藝的設計開發[D].西安:長安大學,2015.

[2] 杜志峰.氮氣雙膨脹機LNG生產裝置投產與工藝流程改進[J].化工管理,2018(01):181-182.

[3] 一汽解放汽車有限公司技術發展部.LNG燃氣車型加注工藝及檢測技術規范,長春:一汽解放汽車有限公司,2017.

[4] 王望予.汽車設計[M],北京:機械工業出版社,2000.

[5] 杜明廣.車載LNG氣瓶的設計與分析[D].合肥:合肥工業大學, 2016.

Introduction to a Process Design of LNG Heavy Truck in Multi-Variety Manufacturing System

Liu Zhong

( Chengdu Branch FAW Jiefang Automobile Co., Ltd., Sichuan Chengdu 610000 )

This paper introduces in detail the problems that a traditional fuel commercial vehicle manufacturing plant may encounter in the production of LNG heavy products.The product characteristics of LNG models and the requirements of polices and regulations,and puts forward some measures to solve them ,and put them into practice to realized the traditional fuel model and LNG model mixed flow production purpose.

LNG heavy card; Mixed flow production; Problems; Measures; Practice

10.16638/j.cnki.1671-7988.2021.06.043

U466

B

1671-7988(2021)06-139-03

U466

B

1671-7988(2021)06-139-03

劉忠，機械工程類中級工程師，整車調整工程師，就職于一汽解放汽車有限公司成都分公司。