رباتها، دستگاههای جوشکاری پیشرفته، خطوط مونتاژ عظیم، باتری و هوای فشرده، کارخانجات تولید خودروی برقی از بزرگترین مصرفکنندگان هوای فشرده هستند. تمام فرآیند تولید باتری این خودروها از ابتدا تا انتها با کمک تاسیسات نامرئی هوای فشرده تغذیه و هدایت میشود. مقیاس عظیم گیگافکتوریها، دقت فوقالعاده بالا و الزامات ایمنی باتریهای یون لیتیومی نیاز به هوای فشرده در این کارخانجات را در مقایسه با کارخانجات سنتی تولید خودرو به مراتب افزایش داده است.
تولید باتری پر از فرآیندهای پنوماتیکی است
اصلیترین تفاوت کارخانهی سنتی با کارخانه تولید خودروی برقی در اهمیت باتری و ویژگیهای آن است. تولید باتری یون لیتیوم مراحل مختلفی را از جمله تولید الکترود،اختلاط مواد، روکشدهی الکترود، خشک کردن، مونتاژ سلول، شارژ و شکلدهی اولیهی سلول، تست و مونتاژ ماژول و پک باتری را شامل میشود که هوای فشرده در اغلب آنها برای راهاندازی اکوچویتورها، اتوماسیون، انتقال مواد، نظافت، حفظ خلا و عملیات تجهیزات ابزار دقیق و تولید استفاده میشود.
نکتهی خاص: تولید باتری به شدت به آلایندهها حساس است
برخی از فرآیندهایی که گفته شد به محیطهای کاملا کنترلشده نیاز دارد و وجود هرگونه ذرات روغن، بخارات روغن، آب و بخار آب و سایر آلایندهها باعث خرابی کامل محموله میشود. به همین دلیل، به جز کاربردهای عمومی کارخانه، فرآیندهای تولید باتری به هوای فشرده با کیفیت بسیار بالا و بدون روغن نیاز دارد. این هوای فشرده محصول کار تیمی کمپرسور اویل فری، فیلتراسیون قوی و خشککن کمپرسور است.
کلاس صفر: هوای فشرده باید تمیز، خشک و کاملا عاری از آلودگی باشد. این کلاس با استاندارد ایزو ۸۵۷۳ – ۱ تطابق داده میشود. هوا رطوبتزدایی میشود تا به اجزای حساس باتری آسیبی نزده و تجهیزات دچار خوردگی نشوند. تولید نیتروژن کارخانه از دیگر قسمتهایی است که محتاج هوای پاک است. نیتروژن لایهای محافظ برقرار میکند که از اکسیداسیون جلوگیری به عمل میاورد.
مقیاس عظیم مصرف هوای فشرده
کارخانه تولید خودروی برقی مصرف کنندهی حجم عظیمی از هوای فشرده است. کارخانه نمونهای با ظرفیت تولید ۱۰ گیگاوات ساعت را تجسم کنید که ابعاد متداولی برای گیگافکتوریهای پیشرفته محسوب میشود. چنین کارخانهای به ۲۰۰ تا ۲۵۰ متر مکعب بر دقیقه هوای فشرده با فشار کاری مناسب نیاز دارد.
نقش کلیدی هوای تولیدی کمپرسور در مراحل مختلف
سیستمهای پنوماتیکی مواد خام مانند لیتیوم،نیکل و گرافیت را جابجا کرده و به واحد مورد نظر منتقل میکند. در تولید الکترود هوای فشرده دستگاههای مخلوطکن، روکشدهی و خشککنهایی را که آند و کاتد باتری را میسازند تغذیه کرده و فعال نگاه میدارد.
نیروی لازم برای مونتاژ سلول، جوشکاری و آببندی دقیق نیز از هوای فشرده تامین میشود. برای تولید نیتروژن که وظیفهی شکلدهی محیط عاری از آلودگی را به هنگام جوشکاری دارد نیز از هوای فشرده بهره میبریم. همچنین در اتوماسیون و لجستیک، هوای فشرده بازوهای رباتیک و نوارهای نقالهی خودکار را به حرکت درمیآورد.
تجهیزات اتوماسین کارخانجات خودروی برقی
چرا رباتها عاشق هوای فشرده اند؟ در یک کارخانهی مدرن خودروسازی گیرههای رباتیک، جک و سیلندرهای پنوماتیکی، سیستمهای کلمپ و نگهدارنده، تجهیزات Pick and Place، ابزارهای مونتاژ، چاقوهای هوایی، شیرهای پنوماتیکی و درهای اتوماتیک همگی از هوای فشرده استفاده میکنند. موتور الکتریکی معمولا تنها به یک مصرفکننده سرویس میدهد، اما سیستم هوای فشرده که در کمپرسورخانه مستقر میشود تعداد زیادی ماشینآلات را با منبعی مرکزی تغذیه میکند. انعطاف و مانورپذیری تجهیزات بادی از دلایل محبوبیت آن در این تولیدات است.
نقاشی خودرو با هوای فشرده
همهی کارخانجات تولید خودرو در نهایت به رنگآمیزی آن نیازمند هستند. خودروهای برقی اگرچه به موتور بنزینی نیازی ندارند، اما بالاخره آنها هم بدنه دارند! بدنهی خودرو یعنی کارخانهی رنگ و هوای فشرده برای اسپری رنگ، اتمایز کردن رنگ، کنترل پنوماتیکی و تجهیزات ابزار دقیق آن استفاده میشود. رنگ خودرو نیازمند هوای فشرده با کیفیت بسیار بالاست.
نیاز به هوای فشرده فقط به کارخانه و تولید این خودروها محدود نیست. در کامیونها و اتوبوسهای برقی موتور احتراقی نداریم که کمپرسور مکانیکی را به کار بیندازد. پس به کمپرسوری الکتریکی برای کار سیستم ترمز بادی، تعلیق و دربهای خودکار نیاز خواهیم داشت.
تاسیسات جانبی کمپرسور هوای کارخانجات تولید خودروی برقی
مصرف منقطع هوای فشرده
مصرف هوای این کارخانجات بسیار زیاد و متنوع است. هرکدام از این کارخانهها صدها تا هزاران مصرفکننده پنوماتیکی دارد که به صورت همزمان کار میکنند، اما همهی آنها همزمان کار نمیکنند.
سیلندر پنوماتیکی به تنهایی مصرف زیادی ندارد، حتی ممکن است تنها برای کسری از ثانیه هوا مصرف کند. اما وقتی هزاران دستگاه به صورت همزمان کار میکنند سیستم کمپرسور با نوسانات بسیار شدید مصرف مواجه است. نوسانات زیاد به معنای نیاز به طراحی دقیق سیستم کمپرسورخانه، بکارگیری مخازن ذخیرهی هوای فشرده، کنترل فشار و توالی روشن و خاموش کمپرسورهای لود پایه، نوسانگیر و پشتیبان است.
نشتی هوای بسیار گرانقیمت
کارخانهای که به صورت شبانهروزی و هفت روز هفته کار میکند، هزاران متر لولهکشی هوای فشرده دارد. چند نشتی کوچک در نگاه اول چندان خطرناک نخواهد بود. اما اگر نشتیهای کوچک را در طول هزاران متر شبکه توزیع هوای فشردهی این کارخانه پخش کنیم خود به یک مصرفکنندهی دائمی و بسیار بزرگ تبدیل خواهند شد. کمپرسور نمیداند هوا از سوراخی کوچک در حال فرار است، کمپرسور افت فشار را حس میکند، تقاضای بیشتر را حس میکند و با زحمت بیشتری کار میکند. تولید هوای فشرده از نظر مصرف انرژی فرآیندی گرانقیمت محسوب میشود.
اتوماسیون یعنی پنوماتیک
کارخانجات خودروی برقی روز به روز اتوماتیکتر میشوند و در صنعت اتوماسیون کم و بیش مساوی با استفادهی بیشتر از تجهیزات پنوماتیکی است. کمپرسورخانه کمجلوهترین و مهمترین بخش این کارخانههاست.
کارخانهی تولید خودروی برقی مجموعهای الکتریکی نیست. این کارخانهها ترکیبی از رباتیک، باتری، مونتاژ، رنگآمیزی، تست و اتوماسیون هستند و هوای فشرده نخ تسبیح نامرئی این سیستمهاست.
به چند کمپرسور نیاز داریم؟
هوای فشرده چه کیفیتی داشته باشد؟
حداکثر مصرف واقعی چقدر است؟
چه مقدار از مصرف ما منقطع و چه مقدار دائمی است؟
افت فشار در کدام نقاط رخ میدهد؟ و چه ظرفیتی برای مخازن ذخیره نیاز است؟
کارخانجات تولید خودروی برقی برای بهینهسازی هزینههای سنگین خود دو روش مدیریتی را بر سیستم کمپرسور خود افزودهاند:
سیستمهای کنترل هوشمند که میزان تقاضا را پایش کرده و متناسب با آن مصرف انرژی و زحمت کمپرسور را کم و زیاد میکنند و همچنین بازیابی حرارت تولیدی که تا ۹۵ درصد از انرژی الکتریکی از دست رفته در کمپرسور را میتوان به صورت گرما بازیابی کرد. این گرما برای گرمایش ساختمانها و خشک کردن مواد به کار میرود.
