煤炭物流设施与规划毕业设计论文.doc

青岛理工大学学士学位论文摘 要煤炭行业作为我国基础能源行业一直是劳动密集型企业,欲使其向技术密集型转变必须走新型工业化道路,须大力推广高新技术,提高设备的运行效率及自动化控制水平。防爆变频器为煤矿设备调速的实现提供可靠控制。本设计就是针对矿用隔爆变频器的生产系统实际的。本设计是根据当前我国矿用设备发展趋势，及市场供需情况来确定年生产量，然后计算得出生产节拍；根据矿用变频器的装配工艺程序，结合工业工程、人因工程学等学科的相关知识，来确定厂区的选址，车间的环境要求，以及各工位的布置和工装工具的选择；通过生产计划与控制等理论知识来确定生产计划从而来调整工位工序以使生产线尽可能的达到平衡；按后根据矿用隔爆变频器的生产工艺，结合实际生产情况并应用现代物流设施与规划的知识来确定个相互作业单位之间的物流与非物流关系，然后确定作业单位相关位置，从而结合工业工程等相关知识来对厂区布置进行设计规划，通过这一系列的分析设计，显著提高生产效率；最后通过运用工程经济学的相关知识对方案进行评价。关键词：生产节拍；工艺程序；工业工程；物流设施与规划；Abstract The coal industry in Chinas basic energy industry as has been labor-intensive enterprise to make the transition to the technology intensive must take a new road to industrialization, must be to promote high technology and new technology, improve equipment operation efficiency and automation control level. Explosion-proof inverter as the realization of the coal mine equipment speed to provide reliable control. This design is mining flame-proof inverter in the actual production system. This design is based on the current our country mining equipment development trend, and market supply and demand to determine the production, then calculated the beat production; According to mine the frequency converter assembly process procedure, combined with the industrial engineering, the ergonomics of the subjects such as knowledge, to determine the location of the plant environment requirements, and the location of the layout and tooling choice; Through the production plan and control theory knowledge to determine the production plan and to adjust the station to make the production line of the process as much as possible to balance; After pressing according to mine explosion-proof type inverter production technology, combined with the practical production situation and application of modern logistics facilities and planning knowledge to determine a mutual work unit with the logistics of between logistics relationship, then sure work units related place, and combined with industrial engineering and related knowledge to the factory layout design plan, through this a series of analysis and design, improve production efficiency; Finally through the application of project economics knowledge of the plan evaluation.KEY WORDS: Cycle Time; Production Process; Industrial Engineering; Logistics Facilities Planning目 录摘 要IAbstractII前 言1第1章 总论21.1 拟建企业概况21.2 主要设计依据和设计原则31.2.1 本次设计的主要依据和基础资料31.2.2 设计原则41.3 建设条件51.3.1 厂址地理位置51.3.2 气候条件61.3.3 交通运输61.3.4 矿产资源61.3.5 其他配套条件61.4 主要设计内容及计术方案7第2章 市场预测和拟建规模82.1 产品市场需求预测82.2 产品方案92.3 建设规模10第3章 生产工艺113.1 隔爆变频器的基本结构113.1.1 变频器电气系统113.1.2 变频器电气单元功能113.1.3 变频器工作原理123.2 变频器主要零部件123.3 装配工艺流程分析133.4 工艺设备19第4章 生产工序和工位204.1 生产工位工序的确定214.2 生产工位布置24第5章 工序平衡265.1 生产节拍确定265.2 装配线平衡确定27第6章 物流系统设计及设施规划276.1 厂址选择276.1.1 徐州经济技术开发区有五大优势276.1.2 投资开发区的20个理由276.2 厂区平面布置276.3 装配车间平面布置276.3.1 车间布置设计的原则276.3.2 车间总体布置276.4 车间物流设计27第7章 投资与成本估算277.1 企业员工确定277.2 项目进度计划确定277.3 固定资产投资估算277.4 流动资金估算277.5 产品成本估算27第8章 财务评价278.1 基础数据与参数的选取278.1.1 预测投资利润表278.1.2 项目投资情况表278.2 财务评价指标278.3 盈利能力分析278.4 不确定性分析278.5 经济效益分析278.6 风险及对策27第9章 结论与建议279.1 结论279.2 建议27致 谢27参考文献27V前 言IE的首要任务就是如何将人员、物料、设备、能源和信息等要素设计和建立成一个集成系统，涉及到市场营销、产品设计、相应的专业技术知识、基础工业工程应用、人机工程、设施规划与物流分析、生产计划、人力资源、技术经济等一系列工业工程专业课程的综合应用，主要面对的是制造业的生产系统。由于工业工程的内容强调综合地提高劳动生产率、降低生产成本、保证产品质量，使生产系统能够处于最佳运行状态而获得最高的整体效益，所以近数十年来一直受到各国的重视。工业工程在国外与国内发展及应用的实践表明，这门工程与管理有机结合的综合技术对提高企业的生产率和生产系统综合效率及效益，提高系统综合素质，对增强企业在开放经济条件下的国际市场竞争能力和知识经济环境中的综合创新能力，对赢得各类生产系统、管理系统及社会经济系统的高质量、可持续发展等，具有不可替代的重要作用。 中国以企业为基础和主体的工业及产业经济系统面临着资源利用率低、质量和效益不高、产品等综合结构不合理、环境适应性较差、国际竞争力及创新能力亟待增强，以及战略管理和内部管理弱化、技术与管理脱节、特色化缺乏、产品、市场、技术等方面的发展不平衡、企业与市场和政府及其他企业间关系欠规范、不稳定等诸多问题和困境。现代工业工程是企业和整个产业经济摆脱困境、赢得竞争优势的有效武器。本设计是依据青岛天信电气有限公司矿用隔爆变频器生产系统为基础进行深入的研究、分析。结合工业工程相关学科理论知识对矿用变频器的生产系统进行设计，并对方案的可行性进行客观的评价。本设计主要研究生产系统的生产工艺工序的确定，生产线平衡的确定，以及物流系统的设计及设施规划本设计的主要目的是为方案的可行性提供依据，力求设计出一个高效率、低成本、高可靠性的生产系统。1第1章 总论1.1 拟建企业概况拟建企业为一家集研发、制造、销售于一体的专业矿用自动化电气控制设备制造及专业服务提供的高新技术企业。主要产品为矿用隔爆兼本质安全型交流变频器、矿用隔爆兼本质安全型组合开关箱以及小型变频器。公司致力于提高煤矿的安全生产，增强设备的可靠运行实现节能环保和提高矿井的自动化水平。为煤矿现场提供胶带输送机多点、多驱、远距离、变频控制的完整解决方案；为刮板输送机提供大功率、长电缆、重载起动变频调速完整解决方案；为乳化液泵站提供全工作面变频恒压供液及节能，降噪完整解决方案。公司产品集变频开关系列（11KW-2000KW）和组合开关系列（660V-3300V），谐波及电能质量治理、工控、显示、数据远距离传输为一体。公司可根据用户需求进行新产品的合作研发，实现符合特殊工况要求的个性化产品。公司建设地址为中国徐州经济技术开发区，徐州经济开发区创建于1992年7月，区划面积152.8平方公里，已开发10.3平方公里，拥有企业1000余家，是徐州市重点建设的综合工业基地和高新技术产业中心。根据生产规模和生产需求购置土地50亩，建造厂房和办公等配套设施建筑面积20000平方米。徐州经济开发区位于徐州市区东郊，距离市中心彭城广场5.8公里，距离新城区4公里，与老城区、新城区形成“黄金三角”之势。开发区距离中国第二大铁路编组站徐州铁路编组站1.8公里，距离中国民航干线机场徐州观音国际机场30公里，距离连云港港口2小时车程。区内设有京沪高铁新徐州站和两个高速公路出入口，上高速公路均在10分钟以内，京沪高铁通车后，从开发区至北京和上海均只需2小时30分钟，平均6分钟有一班高速列车。企业以公司一贯坚持“质量第一、用户至上”的经营方针,坚持走“技术领先、科学管理”的道路,并高度重视信息化建设,各种行之有效的信息化系统为企业的快速成长提供了有效地保证。公司不断优化内部管理,强化质量意识,不断开发具有高科技含量的新产品。1.2 主要设计依据和设计原则随着变频技术的高速发展与产品功能的拓展，变频器在水泥、电梯、印刷、电力等现代化产业以及医学、通讯、交通、运输、电力、电子、环保等领域得到空前的发展和应用，几乎国民经济各行各业都与变频器密不可分，我国变频器市场发展空间十分广阔。随着国民经济的迅速发展，国内对变频器产品的需求越来越大，同时，变频器由于其节能环保的特性，受到国家政策的大力支持。 变频器是一种高技术含量、高附加值、高回报的高科技产品。变频器最初的使用并不是为了节能，而是交流传动代替直流传动，并满足过程化控制的要求。随着自动化、电力电子等技术的发展，变频器作为电机调速节能关键设备，改变了普通电动机只能以定速方式运行的陈旧模式，使得电动机及其拖动负载在无需任何改动的情况下即可以按照生产工艺要求调整转速输出，从而降低电机功耗，达到系统高效运行的目的。变频器进入实用期已经有20多年的历史。随着新型电力电子器件和高性能微处理器的应用以及控制技术的发展，变频器的性价比越来越高、体积越来越小、节电及控制平稳性越来越高，变频器已取代传统电磁调速，应用非常广泛。但是受煤矿井下作业空间狭小、潮湿、空气中含有瓦斯、粉尘等易燃易爆炸成分的环境特点限制，通用型变频器是严禁在井下使用的，目前只有个别少数厂家生产低压小功率隔爆型变频器。随着煤矿集约化生产，装机容量不断增大，设备使用的电压等级由原来的低压690V、1140V逐渐向3KV过渡，特别是在新建和改扩建大型矿井中，3KV电压等级已成为井下用电设备的主流，而与3KV这个电压等级配套的隔爆型变频器目前市场上还没有。使得目前这些井下设备大多数是采用CST或液力耦合器启动，而CST或液力耦合器是机械型设备，体积大、占地空间大，不易搬运且故障率高。由此可见，现代化煤矿生产亟需与3KV电压等级配套的隔爆型变频器。根据市场的需求以及工业工程的设计理念形成本次设计。1.2.1 本次设计的主要依据和基础资料 本设计主要依据青岛天信电气有限公司矿用隔爆兼本质安全型交流变频器（BPJ-1000/1140）的装配生产系统为基础结合青岛理工大学工业工程专业毕业设计指导书、任务书的指导思想为依据，综合运用基础工业工程、人因工程、生产计划与控制、现代物流设施与规划以及精益生产等的相关知识。结合相关行业现状以及市场预测进行来进行设计的。（1）GB3836.1-2000爆炸性环境用防爆电气设备 第1部分-通用要求（2）GB3836.2-2000爆炸性环境用防爆电气设备 第2部分-隔爆型“d”（3）GB3836.4-2000爆炸性环境用防爆电气设备 第4部分-本质安全型“i”（4）GB3836.11-91爆炸性环境用防爆电气设备 最大试验安全间隙测定方法（5）GB3836.12-91爆炸性环境用防爆电气设备 气体或蒸气混合物按照其最大试验安全间隙和最小点燃电流的分级（6）GB3836.13-1997爆炸性环境用防爆电气设备 第13部分-爆炸性气体环境用电气设备的检修（7）GB3836.14-2000爆炸性环境用防爆电气设备 第14部分-危险场所分类2005煤矿安全规程（8）GB12173-1990矿用一般型电气设备（9）GB/T13926-92及IEC标准工业过控测量和控制装置的电磁兼容性（10）GB50054-95低压配电设备规范（11）GB50070-94矿山电力设计规范（12）JB4263交流传动矿井提升机电控设备技术条件（13）JB8516-1997安全回路设计应为双线冗余制1.2.2 设计原则(1)运用科学合理的方法进行选址，影响场址选择的主要因素包括;1）地区选择考虑的主要因素为：市场条件；资源条件；运输条件；社会环境等。2）地点选择考虑的主要因素：地形地貌条件；地质条件；占地原则；施工条件；供排水条件。3）影响选址的经济因素：运输费用；土地成本和建设费用；原材料供应价格；劳动了价格等。4）非经济因素：当地政策法规；经济发展水平；人文环境；气候条件等。(2)工厂布局设计严格遵循以下原则： 1）简化加工过程，缩短生产周期，生产流程的均衡性号。 2）有效的利用设备、空间、能源和人力资源。 3）搬运的最佳化。 4）对布置的变更能力强。 5）力求投资最低，生产的经济性最好。 6）保护环境，为职工提供方便、舒适、安全和符合职业卫生的条件(3)生产线的设计以工业工程知识,运用系统的概念以及系统的分析方法来进行系统的整体优化，以人员、物料、设备、资源、信息组成的生产系统为研究对象，以提高生产率和效率、降低成本、保证质量和安全，获得最大效益。(4)将所学的工业工程知识充分的应用到要设计的生产系统中，通过IE对生产系统进行规划、设计评价和创新。(5)确保物流路径最短,工位布局合理; 重点考虑关联生产线之间、上下工序之间的物流流向顺畅; (6)生产线按柔性化设计,以适应防爆变频器各种功率或者非标产品等多品种小批量生产的特点;实现生产方式集约化、生产自动化和专业化、生产协作配套网络化,使生产实现规模化经济。 1.3 建设条件1.3.1 厂址地理位置 徐州市位于江苏省西北部，东经1162211840、北纬33433458之间。东西长约210公里，南北宽约140公里，总面积11258平方公里，占江苏省总面积的11。域内除中部和东部存在少数丘岗外，大部皆为平原。丘陵海拨一般在00200米左右，丘陵山地面积约占全市9.4%。徐州地理位置优越,具有独特的区位优势。其位于江苏省的西北部,与亚欧大陆桥东桥头堡连云港紧邻,是亚欧大陆桥东端第一个区域性中心城市。在我国实行沿海、沿江、沿线开放开发战略中,徐州处于东部沿海开放带和中西部的交汇处,也是长江三角洲与环勃海两大经济区的结合部。同时又是苏、鲁、豫、皖四省接壤地区淮海经济区(18个地市、17.6万平方公里、1亿多人口)的中心城市和区域性商贸都会。 1.3.2 气候条件徐州是淮海平原的一部分,区内以平原为主,约占土地总面90%,海拔一般在20-50米,丘陵海拔在100-200米左右,境内河流纵横湖泊众多。气候特点是:徐州属暖温带半湿润季风气候，四季分明，夏无酷暑，冬无严寒。年气温14，年日照时数为2284至2495小时，日照率52至57，年均无霜期200至220天，年均降水量800至930毫米，雨季降水量占全年的56。气候资源较为优越，有利于农作物生长。主要气象灾害有旱、涝、风、霜、冻、冰雹等。气候特点是：四季分明，光照充足，雨量适中，雨热同期。四季之中春、秋季短，冬、夏季长，春季天气多变，夏季高温多雨，秋季天高气爽，冬季寒潮频袭。1.3.3 交通运输 徐州交通便捷发达，陇海、京沪两大铁路干线纵横交会，即将建设的京沪高速铁路在徐州贯通；5条国道、20条省道、5条高速公路在徐州纵横成网，高速公路通车里程达350公里，在中国地级市中位居前列；市区距离连云港国际港口只有200公里，并与高速公路相连，运河及海上运输均较为便利；徐州观音机场已开通北京、上海、广州、深圳、香港等国内10多条航线；鲁宁地下输油管道纵贯境内，已经形成了铁路、公路、水运、航空、管道“五通汇流”的现代化立体交通体系。1.3.4 矿产资源徐州是全国重要的煤炭产地、华东地区的电力基地，拥有煤炭、井盐、铁、钛、大理石、石灰石等30多种矿产，储量大、品位高。煤炭已探明储量达39亿吨以上，预测储量69亿吨,年产量2500多万吨；井盐储量为220亿吨、且品位很高，发展煤化工、盐化工的资源条件十分优越；石膏年开采能力500万吨，为华东地区之首。境内有中国中煤能源集团公司所属的国有大型企业大屯煤电(集团)有限责任公司。1.3.5 其他配套条件为促进产业集聚、企业集群、发展集约,铜山经济开发区以“超前的规划设计、高质量建设施工、高效能利用管理”的建设原则,全力加快园区建设,大力实施园区基础设施提档升级、商贸繁荣和文化景观建设等重点工程,实现了经济投资的大支撑、大载体和大平台,构筑了一个新的发展平台。目前,开发区银山都市工业园和龙山工业园两个专业园区18平方公里范围内道路桥梁、弱电强电、防洪泵站、绿化亮化等86项基础设施工程已经竣工使用,总投资近15亿元。16平方公里的物流产业园正在通过BT方式投入建设资金2亿元,对6平方公里的起步区实施道路、管网、绿化等基础设施建设,区内实现了七通一平,能够满足企业进入市场的需求。1.4 主要设计内容及计术方案生产工艺的选择是生产系统设计的首要任务。因为工艺很大程度上决定了生产系统完成生产计划的能力和产品质量，优良的生产工艺能够以最低的生产成本生产出高质量的产品。生产工艺的选择是受到很多因素影响的，所以要根据这些影响因素选择适合自身的企业发展的工艺。(1)根据产品结构与生产工艺要求,拟组建线路板检测、模块单元组配、系统集成、老化、系统测试、包装等功能生产线,为满足防爆变频器中非标产品和大功率产品比重较高的特点,特设置非标与大功率防爆变频器生产区域。一方面合理利用现有制造资源将客户提供的技术资料以最快速度转换成符合要求的产品,以满足客户的个性化要求,另一方面完善产品规格系列,打造产品线之间的协同优势。 (2)产品制造方式为提高管理效率和固定资产使用效率,将原材料、半成品等分为直接采购、外协加工、定制加工等多种方式相结合的模式来组织生产。(3)建立柔性生产模式本项目产品具有客户需求多样化、产品个性化的特点,因此产品种类多样,单批生产数量较小。多品种、小批量的制造特点直接影响生产效率、生产成本及交付周期。为此,本项目将建设先进的柔性制造生产线,并将柔性制造技术广泛引用到产品制造各个环节,因此可以在照顾到客户个性化要求的同时不牺牲生产规模优势和质量控制水平,降低故障率、提高性价比,使产品性能和质量达到国内领先、国际先进水平。第2章 市场预测和拟建规模2.1 产品市场需求预测 近五年来我国变频器市场一直高速成长,其中防爆变频器的增速甚至快于整体增长速度。预计2011年国内防爆变频器的市场容量约30亿元,2012年将超过40亿元。公司利用先进变频器软件控制技术和硬件设计技术生产防爆变频器,可以更好的满足煤矿用户日益增长的市场需求,利用现有的营销网络占领市场。从2003年以来防爆变频器市场迅速增长,超过变频器市场整体的增长速度,预计2011年防爆变频器市场容量约为30亿元,2012年将超过40亿元。我国是全球第一大产煤国。近年来我国煤炭行业的投资继续保持增长,淘汰落后生产能力的步伐越来越快,主要耗煤行业耗煤指标继续下降。原有设备的节能改造和新增矿井建设投资增加将带动防爆变频器的需求增加。煤炭行业作为我国能源基础行业一直是劳动密集型企业,欲使其向技术密集型转变走新型工业化道路,必须大力推广高新技术,提高设备的运行效率及自动化控制水平。作为一种强弱电混合、机电一体的综合性技术,变频调速技术近年来的发展为煤炭企业正在进行着的工业现代化高产、高效建设提供了良好契机。变频调速技术较早用于煤炭行业是矿井提升机,目前发达国家已将变频器普遍用于带式输送机的调速或带式输送机起动控制、风机调速(包括主通风机和局部通风机)以及乳化液泵、气动泵的调速。变频技术是应交流电机无级调速需要而诞生的。我国变频调速技术起步较晚,比欧美、日本等发达国家晚了1015年。1988年日本三垦公司的第一台低压变频器进入中国,使我国的电机调速从直流调速开始进入了交流变频调速时代。到20世纪90年代初，越来越多的国内企业认识到变频器的作用并尝试使用,国外变频器产品大量涌进中国市场。外资品牌进入促使我国变频器市场高速成长,据统计,1993年我国变频器市场容量不足4亿元,到1999年已达到28亿元之巨。随着变频器应用的日益推广,90年代以后,我国内资变频器企业大量涌现,但由于我国工业基础较差、制造工艺落后及资金不足等原因,难以与国外知名品牌抗衡。进入新世纪以来我国变频器行业继续迅速发展。从2000年至今,我国中、低压变频器市场平均年销量增长率超过20%。同时,内资变频器企业在学习中起步,逐步发展壮大,并以其产品性价比优势、本土化优势、服务优势等逐步扩大市场份额,替代外资品牌,从零起步发展到25%左右的市场份额,增长势头强劲。行业原来以欧美品牌、日本品牌为主导的竞争格局已经改变。从我国中低压变频器市场的格局来看,内资品牌的总体份额已经超过台湾品牌和韩国品牌,与欧美品牌和日本品牌形成三足鼎立之势。目前我国有大小煤矿企业13478家，千万吨以上煤炭企业数量达34家，5000万吨级以上煤炭企业5家。截止2010年底山西省的煤矿数量有1053座，每座煤矿井下有多条运输皮带，每座煤矿至少有两个以上的工作面，工作面的采煤机、乳化液泵、刮板机等井下设备基本都是直接起动，这些装备的总需求都在30亿以上，本系统在装备的总需求中所占的比例不到1%，仅山西就有几十亿的市场需求，随着技术逐渐成熟、功能不断完善，所占比例还会上升。所以市场前景非常好，如果能把握时机将会得到很好的经济效益。同时目前，我国正在大力推行节能减排政策，据统计，我国50%60%的发电量用于交流电动机，额定电压为310kV的电动机占电动机总装机容量的40%50%。由于我国中压变频技术落后于国外发达国家，因此这部分电动机在负载工况变化时，缺少经济可靠的调速手段，每天都在浪费着大量的电能，与我国正在大力推行节能减排政策不相符。煤炭产业在经济中占很大比重。随着这两年煤矿企业的整合，单矿产量的不断提高，井下用电压等级也由660V或1140V提高到3KV，而3KV电压等级的变频器现在还是空白。所以我公司在现有中低压变频器的生产同时进行研制开发3KV电压等级的变频器，未来的市场将更加开阔，如果能抓住这个机会公司将会有更大的市场占有率，从而获得可观的经济效益。2.2 产品方案 公司主要研发制造中低压变频器，其中主要产品为矿用隔爆兼本质安全型交流变频器以及矿用隔爆兼本质安全型组合开关箱。在此基础上进行高压变频器研发，在未来3-5年内完成高压矿用隔爆兼本质安全型交流变频器的研发并投入市场实现效益。公司主要从事产品的研发和制造，制造主要是产品的装配过程，以及产品各模块的制作，需要的器件材料主要外协生产，外协器件的生产上主要为国际及国内电气领域知名企业产品，以保证产品的质量和可靠性。2.3 建设规模 变频器生产线,总体设计产能为600台。本项目拟占用土地面积约为33333.33平方米(约合50亩)。拟建设三栋占地面积分别为7000、4800、3600平方米(约合46亩)的厂房。工程的建设周期为2年,建设工程完成后投入使用。建设方案：主要建、构筑物本项目将建设生产厂房、研发办公楼,并配套生活服务设施:食堂、员工活动中心。项目组成、面积详见下表。表2-1主要建设工程项目、面积序号建筑物名称建筑占地面积（m2）1装配车间70002机加工车间48003检测车间及成品库36004原材料、外购件库22005宿舍楼18006食堂及活动中心14007综合办公楼32608停车场1400第3章 生产工艺3.1 隔爆变频器的基本结构 3.1.1 变频器电气系统变频器电气系统主要由主回路、主控板、驱动板、显示屏、变频器综合控制盒、风扇及外围电路组成。如图3-1所示。图3-1变频器系统框图3.1.2 变频器电气单元功能(1)主回路：变频器为交一直一交、电压型变频器。1140V、 50Hz三相交流电经隔离开关、快熔、真空接触器、电抗器送入变频器输入端，经二极管组成的桥式整流电路整流成直流，然后再经过IGBT组成的逆变电路，将直流电逆变成频率可调的交流电。(2)主控板：主控板也叫微机板，是变频器的核心部件，各种信息的处理、控制以及指令的发送， 都是由它来完成。它通过CAN通讯口与主控器通讯完成数据交换，一方面接收主控器的给定信号，产生IGBT的驱动信号，再通过光纤传到驱动板驱动IGBT工作；一方面把变频器的各种信息发送到主控器，再经主控器处理后送到显示屏显示。(3)驱动板：驱动板用来放大由主控板产生的驱动信号，控制IGBT的导通和关断。同时还用来预处理电流、电压及温度等变量信息。(4)变频器主控器：该控制器内置PLC可编程控制器、本安电源、中间继电器、模拟量转换电路、通讯转换模块，以及输入信号电路和输出显示处理电路，实现变频器的各种控制功能。(5)外部水冷系统：本系统根据用户实际情况有两种配置：一种为使用外部循环水泵、水箱等构成的闭环冷却系统;另外一种为用户不使用水箱时，直接由供水管路经过滤器和电动阀向变频器提供冷却水，出水采用开放式直接排出。 3.1.3 变频器工作原理变频器是利用电力半导体器件的通断作用把电压、频率固定不变的交流电变成电压、频率都可调的交流电源。公司生产的变频器采用交直交方式（VVVF变频或矢量控制变频），先把工频交流电源通过整流器转换成直流电源，然后再把直流电源转换成频率、电压均可控制的交流电源以供给电动机。变频器主要由整流（交流变直流）、滤波、再次整流（直流变交流）、制动单元、驱动单元、检测单元微处理单元等组成的。3.2 变频器主要零部件变频器的主要零部件明细如下表3-1所示表3-1变频器主要零部件明细表变频器主要零部件明细表序号零件名称型号数量/台1叠成母线排BB2260-001-00B12改进IGBT驱动板BP-1200AIGBT53663整流桥DD435N34K64IGBTFZ1200R33KF2C65高频吸收电容MKPH-S 0.7uF（+-5% ）3000VDC96触摸屏MT5520T-CAN-10.417键盘模块TCAN-KEY-038放电模块FDMK9高压电源指示模块HPOWDISPLAY-V10.0110三相指示隔离转换模块POWDIS-16 (TX-D(G)YZS-1140V/660V)11断路器S261-C06212三合一过压保护器DSP2280AD2P1TP213电力电容TFMFO-2K20-2007414矿用隔爆兼本质安全型交流变频器主控器BP400-V05115电源箱模块DY-02-B116光纤分配箱模块GXFP-02117控制变压器BOD10/5000-200/0220118真空接触器3RT1266-6AP36219环形变压器HDB-1000TC120直流接触器LEV200A5NAA23.3 装配工艺流程分析工艺流程：指工业品生产中，从原料到制成成品各项工序安排的程序。也称“加工流程”或“生产流程”。简称“流程”。它是研究如何以最少的消耗、最低的成本和最高的生产效率制造产品的科学。为了使生产能够合理有效地进行，必须要有一个先后顺序的安排，这个程序就是工艺流程。装配的总过程：由原材料库进入机加工车间，完成机械器件的加工，经检验合格后，进行入库登记并器件存库。仓库人员负责保证物料超市中各器件的使用情况，一旦数量达到规定最低数量，就进行器件补充。然后装配线根据生产型号、及数量的需求把信息传达到物料组，物料组根据需求在物料超市中选取对应器件放置到专用工位物料车中。然后装配人员领取相应物料车，然后进行装配。总装配结束成品需要进行加载试验，如果合格则放入成品库等待发货。光纤分配盒组装工艺流程图如图3-2所示图3-2光纤分配盒组装工艺流程图电源箱组装工艺流程图如下图3-3图3-3电源箱组装工艺流程图面板转轴部装工艺图如下图3-4所示:图3-4面板组装工艺流程图总装工艺流程图如下图3-5所示图3-5总装工艺流程图3.4 工艺设备 变频器生产所需的主要设备如下表3-2所示表3-2工艺设备明细表序号设备名称数量单价（万元）金额（万元）1母线加工机1442空压机14.54.53元件烘箱1334电动螺丝刀200.245控温焊台150.236IC烧录器11.51.57自动安规测试系统1558模块硅脂自动涂刷设备1229静电电压测试仪10.60.610生产测试用万用表150.2311热成像仪18812涂层测厚仪10.430.4313大机作业省力装置251014激光打标机1131315双梁式起重机6106016手推车300.082.417电动叉车281618手动叉车100.181.819装配线13030第4章 生产工序和工位工序是指一个人或一组人，在一个工作地上，对一个劳动对象或一组劳动对象进行加工，完成生产过程的一部分，同时可以将具有相同操作的工艺放在同一工序完成。工序又可以分为工艺工序，检验工序，运输工序。工位就是工人为了达到一个明显的目的，使用一定的方法所完成的若干个动作的总和的地方。工序的分类：工序是完成产品加工的基本单元，在生产过程中按其性质和特点，可分为：（1）工艺工序，即使劳动对象直接发生物理或化学变化的加工工序。（2）检验工序，指对原料、材料、毛坯、半成品、在制品、成品等进行技术质量检查的工序。（3）运输工序，指劳动对象在上述工序之间流动的工序。按照工序的性质，可把工序分为基本工序和辅助工序：（1）基本工序，直接使劳动对象发生物理或化学变化的工序。（2）辅助工序，为基本工序的生产活动创造条件的工序。 工序按工艺加工特点还可细分为若干工步；按其劳动活动特点可细分为若干操作(或操作组)、动作。合理划分工序，有利于建立生产劳动组织，加强劳动分工与协作，制定劳动定额。 生产工序管理方法如下：（1）工序流程布局科学合理，能保证产品质量满足要求，此处可结合精益生产相关成果；（2）能区分关键工序、特殊工序和一般工序，有效确立工序质量控制点，对工序和控制点能标识清楚；（3）有正规有效的生产管理办法、质量控制办法和工艺操作文件；（4）主要工序都有工艺规程或作业指导书，工艺文件对人员、工装、设备、操作方法、生产环境、过程参数等提出具体的技术要求；（5）特殊工序的工艺规程除明确工艺参数外，还应对工艺参数的控制方法、试样的制取、工作介质、设备和环境条件等做出具体的规定。4.1 生产工位工序的确定矿用隔爆变频器的生产工序如下：（1）标牌安装：将标牌固定在规定位置，用手枪钻在标牌固定孔位垂直打M2.5的孔约8mm，用铆钉将标牌固定，并用铆钉枪将铆钉打入固定，敲平铆钉，标牌表面覆膜揭掉。（2）水管的安装：水管安装弯头、短接和过渡接头丝口用生料带顺向缠绕，填满丝纹（约10层左右）后拧紧，用刀子割取合适长度橡胶管，用喉箍在接头处拧紧。 （3）穿墙端子安装：动力线穿墙段子固定，固定时端子底座由定位孔定位，并使动力线标牌和端子对齐摆正，腔内螺丝紧固顺序按所示。（4）后腔铜排安装：短接铜排安装时必须保证铜排平整，不得出现折弯，且端子能够对齐紧固。在上腔穿墙端子定位后紧固腔内铜螺母，螺母紧固后用记号笔做标记。（5）七芯端子安装：先把七芯端子拆分为两部分然后穿过壳体后紧固，紧固时保证七芯端子上部标牌和端子对其摆正并在标牌上打上钢印标记X31、X11。（6）线槽安装：线槽布置图按照图纸要求进行线槽安装，安装线槽时用线槽剪剪取合适长度线槽和线槽盖，用M4*8半圆头十字组合螺丝固定，同时将线槽盖盖上，并检查线槽是否晃动，布线槽时应遵循布局美观，且线槽衔接无过大缝隙的原则。（7）电抗安装：电抗体积较大，而且很重，需要大件省力装置来帮助放置，螺栓要紧固牢靠。（8）接地、卡轨的安装：铜接地带连接前门和右腔，接地铜排固定在后腔，铜牌上的螺孔用M4*8螺丝固定，两端用M5*12的螺丝固定，接线柱接地垫圈顺序按图安装，箱体外壳连接外部接地。卡规安装时，裁取40cm左右卡轨并进行紧固。并在卡轨上安装卡规卡子和通用型接线端子，以及端子号码条。（9）密封圈安装：密封圈安装时先将原有喇叭口拆下，将密封圈挡板放入壳体端口内，将喇叭口固定，紧固螺丝，将弹簧垫压平即可。（10）显示器安装；将原有法兰拆下，自带螺丝及弹簧垫、平垫保存好，将铜垫镶入显示器框内，确保铜垫与框缘对称平整无间隙，再将钢化玻璃和塑料密封垫依次封入框内，将法兰装上，紧固螺钉。记号笔做完成标记，检查玻璃表面是否干净，保证无油垢无污点无指印，最后将显示器装上，安装显示器时用压块压紧（显示器标志和显示器保护膜都应揭掉），压块应于显示器紧密咬合，不得错位。用镀彩锌内六角螺丝紧固压块，压块也应对称紧固。最后将SD内存卡插入卡槽。显示器贴保修标签。（11）指示窗安装：将原有法兰拆下，将铜垫镶入显示器框内，再将钢化玻璃和塑料密封垫依次封入框内，将缘由的法兰再次安装上，用扳手拧紧原有升高柱（力度不宜过大），检查玻璃表面是否干净，保证无油垢无污点无指印，将指示模块固定。（12）威普插头安装：用半圆头十字不锈钢螺丝固定，并将外部键盘盖拧紧，将引线按图纸接到七芯端子A侧，完成后用凡士林涂抹到圆盘内侧，将凡士林抹匀涂平，厚度1mm左右，再将圆盘紧固到前门，紧固时检查是否有导线被圆盘压住。（13）键盘安装：键盘安装时，先将键盘引线接在九芯端子上，然后将九芯端子固定在键盘孔中，然后依次放入塑料垫、矩阵键盘、键盘膜、键盘框，有螺钉紧固。（14）微动开关安装：先将开关和支架按图固定，用M3x25半圆头十字组合不锈钢螺钉拧紧，用尖嘴钳将微动开关触发条向心弯曲，使其触点在与急停按钮后的螺丝顶端处刚好接触，同时触发条弯曲要做到自然和美观，用M4x12的半圆头十字螺丝将支架固定在前门固定孔中。（15）风扇的安装：风扇安装时将支架底部用M6x12的镀彩锌十字组合螺丝固定。（16）IGBT的安装：安装时均需要涂抹导热硅脂导热硅脂涂抹时一定要讲其抹匀涂平，使其安装时能够完全的与水冷板接触，增加散热面积，导热硅脂不易太厚，控制在1mm以内为佳，紧固时扳手的力矩为15N，为保证IGBT与水冷板完全接触从而使IGBT能良好散热，以保证IGBT的正常工作和寿命。IGBT的螺栓紧固时应按对角的顺序由内到外依次紧固，（17）整流桥安装时需要涂抹导热硅脂，导热硅脂涂抹要均匀平正，使其安装时能与水冷板完全接触，以保证能良好扇热，时整流桥表面温度均匀而不会因为表面温度不均匀导致炸裂。（18）IGBT驱动板的安装：安装时先板IGBT上的铜箔揭下，然后安装驱动板，之间的时间要尽量的短来尽可能的保护IGBT，在此安装过程中一定要佩戴防静电护腕等防静电装置，并且要保证变频器壳体可靠接地。（19）温度继电器的安装：温度继电器安装前同样需要涂抹导热硅脂，以确保温度继电器能很好的感受温度的变化。（20）叠层母排安装：紧固螺丝均为内六角螺丝M8*25，叠层母排固定后安装电容，电容方向要一致，螺丝紧固后要做完成标记。（21）线束安装：线束安装是将预制集成线束安装到箱体的线槽内，先将CZ1-CZ7安普插头安装到前门面板上，将白色挡板用螺丝紧固，再将右侧防水盒固定在壳体上，铜套拧紧固定穿墙端子。 左腔软管部分需要软管固定座、铁皮卡来固定软管。（22）前门接线：将软管接头支架用M6*12的螺丝紧固，把接线端头紧固到接线柱上。前门有几处接地（屏蔽线接地、显示器电源线接地）。并按图纸和线号将线束连接到前门接线柱上，同时要保证线路走线美观。（23）左腔接线：右腔空气开关和三相隔离转换模块接线。（24）右腔接线：CZ9、CZ10安普插头按图纸制作，绝缘监测模块接线制作以及安装，绝缘监测模块接地应直接压在紧固螺丝上，隔离变压器接线焊接。（25）隔离开关安装和调试：先将预装好的隔离开关固定，固定时先将隔离开关转轴插入开关把手孔中，用紧固螺丝将支架固定。安装各机械部件后安装隔离开关，然后是隔离开关外壳。（26）前面板门安装：将主控器、电源箱、工具箱固定到面板门上，用M8*20内六角螺丝紧固用黄绿双色接地线将面板门接地，主控器接地，电源箱接地。将安普插头插好。（27）接触器支架安装：安装前确定接触器支架时候检验合格，并确定接触器粘贴保修标签。将接触器支架用M8*20的螺丝固定，并将安普插头插好，左侧接地柱需要连接黄绿双色接地线，最后将接触器支架固定，固定螺丝为M6*16的内六螺丝。（28）电力电容和叠层母排安装：电力电容安装是将四个电容器固定在左腔内，紧固螺丝为M6*12的组合螺丝，由于空间狭小不易紧固，所以需要先安装最内侧的电容，依次往外安装。电容方向一定要一致。紧固时要将DC取样线一并紧固，且区分正负。（29）封装左侧水冷板门，封装时涂抹凡士林，切勿压线和光纤，然后放入螺栓紧固，螺钉一定要有弹簧垫。（30）L型连接铜排的安装：将制作完成的L型连接排固定在叠层母排01和02之间，并用M8*20内六螺丝固定连接排。（31）光纤盒安装：光纤分配箱安装前先将红色绝缘板固定，绝缘板底部需要用绝缘子支撑，绝缘子底部最好使用两个螺母。其固定螺丝必须使用扭力扳手上紧。光纤盒放置位置和支撑板的放置方向正确，光纤走线尽量美观且无大角度弯曲。在光纤穿墙端子出来的光纤需要制作光纤头，并附有线号和套网管，光纤头制作完成需要用设备检测通信衰减是否正常。最后可以将防水盒盖上盖子并紧固。DC正负取样线插头也要插装好。（32）主回路安装：主回路安装包括动力线电缆安装和软排安装。动力线电缆安装从进线端至隔离开关电缆固定，隔离开关至支架电缆固定，接触器支架软排固定，接触器出线至整流桥，整流桥至叠层母排软排固定，叠层母排至出线端穿墙段子电缆固定。电缆固定时一定分清U、V、W三相，切勿接错整流桥软排固定时需要考虑放电间隙，保证在安全距离以内。4.2 生产工位布置根据生产的产能设计生产的工位为六个，下面为生产线布局以及工位布置图生产线的布局如下所示：生产线共为六个工位其工位布置图如下图4-1所示：待装壳体放置区工具车大件省力机械装置工位物料车图4-1工位布置图模块装配区主要负责模块部件的制作，其工作台布置图如下图4-2所示：物料盒（放置螺钉、垫片等）操作台成品区原材料区图4-2模块装配工作台布置图装配线为一条直线型的共分为六个操作工位器布置图如下图4-3所