关于新型环保喷砂房研究分析

为了提高半成品薄板工件、大型重量级部件及专用车车体的喷砂前处理质量，改善一线工作人员的劳动工作环境，降低工作人员的劳动强度，减少颗粒排放量，达到大气污染排入标准，降低噪声环境污染，设计了环保型涂装前处理喷砂房，它既能满足大批量生产的需求，又能达到环保型工业发展的要求，也更好地提高了半成品件涂装前处理的质量。
1设备组成及性能
1．1喷砂机主机
主机是喷砂系统的核心组成部分，其性能直接影响到操作系统能否正常、高效地运作。本设计采用了保压式高效超大容量喷砂主机，可同时带2个磨料控制阀、2把高速喷砂枪工作。高速喷砂枪采用的是文氏喷枪管，气流进入高速喷砂枪的收缩段时，气流开始加速直至音速，当气流到达文氏管的扩张段时，气流继续加速；在文氏管的扩张段有圆周分布的二次补气孔，因此在超音速段，气流急剧膨胀，喷嘴从二次补气孔引入大量的辅助空气，将磨料进一步加速；与普通喷砂枪相比，这种喷砂枪的喷砂速度更快，工作效率提高50%，且反冲力较小，操作时省力；枪的内衬里由碳化硼耐磨材料制造，工作寿命长，每把枪可使用800～1000h。
1．2喷砂房体
喷砂房工作尺寸为18000mm×7000mm×8000mm（长×宽×高），房体是喷砂作业的操作主要场所。本房体采用100mm方管做基本框架，内部采用25mm×40mm方管做内部支撑，外面采用70mm厚彩钢夹心板制造，外形美观，安装便捷，防腐耐用；彩钢板夹心为聚苯乙烯，与常规彩板房体相比具有消音功能（可以将喷砂时产生的1500～2000Hz的噪音降到500Hz以下）；保温隔热功能，防水、耐腐蚀、耐气候性好；室体内部全面安装5mm厚耐磨橡胶板，能有效地保护房体，橡胶板受损后，可以快速更换新的板面。顶部采用迷宫式进气口及匀流板。迷宫进气口24个，尺寸为500mm×500mm，匀流板可将进入的气流均匀地分配到房体的整个水平截面，使室体气流均匀。房体靠主机一侧面设有工作门，便于调整主机和对设备进行检修，同时小门上也设有300mm×300mm有机玻璃视窗，便于操作人员内外联系。底部采用美国ABB分司的蜂窝吸砂回收地板技术。室体内地面为钢制承重格栅地坪，格栅采用槽钢和扁钢制成，其承载负荷大于35（t可满足铲车和工件自行进出重量负荷），地坪制做成块状装配结构，便于工人进行日常维护。
1．3砂尘分选器
从蜂窝地板回收而来的磨料及粉尘的混合物，必须经过砂尘分离器将砂料与粉尘分离之后，砂料才能循环使用，分离的效果直接影响喷砂的结果及除尘器的过滤性能。本设计除尘器采用了专门设计的两级风力分离器，第1级为独特的旋风惯性分离器，第2级为气流反吹式分离器，可以有效地将回收系统中的砂尘分离，分离后的完整磨料回到喷砂主机继续循环使用，粉尘及碎料则被送到除尘器中经过滤后贮存在除尘器中等待定期清理。为保证罐体和管路内没有磨料，砂尘分离器设有砂料控制阀，遇紧急情况或维修时可完全控制磨料进入砂罐。
1．4除尘系统
除尘系统包括吸尘管道、排尘管道、沉降室、除尘器等，其中除尘器是该系统的核心。采用的除尘器是滤筒式结构，滤筒全部采用进口产品，其中滤料采用日本生产的新型材料，其独特之处是把一层超亚微米级的超薄纤维通过特殊工艺黏附在滤料上，黏附层的纤维排列非常紧密，其间隙仅为底层纤维的1%，实现了对亚微米级粒子的超级过滤，几乎所有的颗粒都被滤集在滤筒的外表面。而正是这种特殊的工艺、材料，保证了滤筒式除尘器惊人的过滤效果和效率。由于粉尘不会穿透深入到滤材内部，这种结构有利于粉尘在空气的反吹清灰过程中轻而易举脱落。这样可以获得较高的过滤效率和较长的使用寿命[1]。滤筒在结构上做成折叠的圆筒形，外径为350mm，内径为250mm，筒高为900mm。一个标准滤筒过滤面积为20m2，而同样体型的布袋式除尘器的过滤面积仅有1m2，大大减少了除尘器的体积。除尘器的清灰方式是除尘器能否正常使用的关键技术，本除尘器采用脉冲反吹清灰方式，其工作原理为：当脉冲控制仪发出信号时，脉冲控制阀排气口被打开，脉冲阀背压室外的气体泄掉压力，膜片两面产生压差，膜片因压差作用产生位移，脉冲阀打开，此时压缩空气从气包通过脉冲阀经喷吹管小孔喷出（称为一次风）。当高速气流通过文氏管诱导器诱导了数倍于一次风的周围空气（称为二次风）进入滤袋，造成滤袋内瞬时正压，实现了清理灰尘的目的。通过增加除尘器的过滤面积，可以降低除尘器的过滤风速，从而降低粉尘的排放量，本滤筒式除尘器的过滤风速为0.4～0.8m/min。滤筒按统一的标准制造，采用高速连接，使滤筒拆装方便，减轻了劳动强度，改善了劳动条件。室外排放烟囱的高度不低于15m[2]。
1.5蜂窝吸砂地板
本喷砂房采用了美国ABB公司的蜂窝吸砂地板技术，这样喷砂房无需挖深地沟，节约了基建成本；磨料的回收采用风力动力，整个回收系统无螺杆输送机、斗提机、皮带输达机等运动易损件，设备磨损小，维修简单方便。吸砂底板采用西安交大技术配方生产的特种合金漏砂板。该技术填补国内空白，替代进口产品，产品耐磨性能好、使用寿命长，是普通吸砂底板的10倍左右，保证使用寿命在10a以上。蜂窝式吸砂地板的底部均匀分布蜂窝式的小斗，这些小斗与小斗下的分气管路连接，分气管路又与风机的主管路连接，分气管路与主管路的风速均大于砂料的悬浮速度；当喷砂作业时，喷出来的砂料全部落到蜂窝式的小斗中，再从小斗落入分气管中，最后通过主管路回到磨料分选器中。由于蜂窝式喷砂房的砂料回收及粉尘回收的进气口全部安排在蜂窝吸砂地板的下面，气流及粉尘始终是自上而下，粉尘一直被压制在喷砂房的下部，因此喷砂房内0.5m以上的空间粉尘浓度很低，能见度非常高，工作环境较好；而传统的喷砂房由于结构上的原因，除尘口必须安排在喷砂房的顶部或侧面，其粉尘的流向是自下而上或水平流动，因此喷砂作业时喷砂房内的粉尘含量始终很高，能见度低，工作环境恶劣。
1.6可调温式喷砂防护服
可调温式喷砂防护服由呼吸过滤器、呼吸调温器、防护头盔、工作衣组成。呼吸过滤器能过滤空气中的油雾、水分、粉尘等，充分保护操作工人的身心健康。呼吸调温器以压缩空气为动力，利用压缩空气的压缩或膨胀实现调温，可以调节过滤后的空气温度，调温范围在10～30℃，经调温后的空气均匀分散进入头盔，使工人更加舒适，创造了一个较好的工作环境。
1.7照明系统
室体顶部均匀分布了400W12套双管PHILIPS金卤灯照明灯具，左右两侧面均匀分布有12套双管日光灯，灯罩外部采用10mm钢化玻璃，外面再加钢丝网防护罩。设计定位时充分考虑灯具的照明强度及舒适感，保证喷砂操作时工作人员良好的工作环境。
1.8工作平台
室体内两侧各设有1套操作工人工作平台，操作人员可在工作平台上方便地进行喷砂作业，工作平台为电动，操作按钮在工作平台上，操作简单，安全可靠。工作平台可以升降及横向移动伸缩（手动）。升降区域400～2800mm；横向移动8000mm，伸缩1400mm。工作平台的可伸缩部分在不使用时可收缩，需要时伸张，这样既实用美观又便于操作工人对复杂工件进行喷砂涂装前处理作业。
1.9电控系统
电控系统采用了三菱可编程控制器进行集中控制，具有处理速度快、性能稳定可靠、通讯联网方便等特点。控制系统考虑了操作的安全性，控制开关装有安全销，在喷砂操作作业过程中，如果操作人员不先把安全销按下，喷砂开关是打不开的，这样就避免了误动，提高了系统的安全性。在风机的控制上，采用星三角启动方式，减小了电机的启动电流。在安全方面，在控制回路中设有过载、反向、缺相保护功能，这样就更有效地保护了电机，避免了因为过载、反向、缺相而损坏电机，在电路的设计上，采用标准模块，减少电器元件的数量，减少接线量，将电控制系统的故障源除低到最小。接线均设有接线盒，便于设备拆装及维修，整套设备采用进口工业PLC机可编程序控制，故障诊断及报警，从上料-送进-喷砂-出料-除尘，全过程自动化控制，实现自动和手动操作[3]。
2结语
该方案已在公司半成品薄板件、大型重量级工件及专用车车体整车涂装前处理喷砂工艺实施，效果较好，并成为涂装车间环保型改造的一个重大推进项目。环保型喷砂前处理的推行大大提高了生产效率，降低了操作工人的劳动强度，同时也为提高涂装前处理的质量打下了坚实的环境设备基础，也为满足工程机械行业涂装发展的需要做好了充分的准备。