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工程机械粉末涂装中固化炉冷却段设计改善!
2022年01月21日    阅读量:     新闻来源:中国牛涂网 ntw360.com  |  投稿

随着工程机械涂装行业的不断发展,以及国家对环保要求的不断提高,粉末涂装技术在工程机械行业中的环保节能优势逐渐显现,各个工程机械厂商都建立了粉末涂装生产线。在实际应用中,粉末涂装具有施工效率高、VOCs排放量少、涂层性能优良等优点,尤其是在减少VOCs 排放上拥有很大优势,可以避免建造大型的废气处理设备,从而极大地降低建设成本与运行成本。但是,由于工程机械喷涂工件的特点,粉末固化后冷却方式成为制约生产线运行的突出问题中国牛涂网ntw360.com。本文提出一种简单且实用的粉末固化后冷却方法,以提高工程机械粉末涂装的效率。


1 粉末固化炉冷却段设计要点


1.1 工程机械粉末固化特点

粉末涂装在工程机械领域逐渐由薄板件、小型结构件向大型结构件发展,现在大型结构件的应用也越来越多。相较于薄板件与小件,大型结构件的特点更加显著:大型结构件通常采用厚板、型钢等焊接而成,工件钢板厚度相对于小件增加很多,通常厚度会在10~20mm,个别工件会在20mm以上[1]。由于板材厚度较大,吸热性增加,大型结构件在粉末固化上的时间更长,所吸收的热量更多,这就给之后的冷却工艺带来了难题。一方面粉末固化要求的温度较高(通常为200℃以上),工件无法在短时间内降低至下件温度,另一方面冷却段通常采用冷风吹风的冷却方式,只是加快工件表面的散热,而大型结构件由于板件较厚,内部温度只能依靠基材传导散热,从而导致“回热”的现象出现,使得工件在冷却至目标温度之后,在缓存区再次升温,导致无法下件。

1.2 固化炉冷却段设计要求

烘干后冷却段的设计一般要求经过冷却后达到室温,从缓存区到下件区,表面温度回热不超过10℃。冷却时间的长短对冷却效果有很大影响,一般工程机械涂装线生产节拍较长,冷却段的设置通常在2~3个工位,冷却时间在30~45min。

强冷冷却段由室体、送排风装置、送排风管以及吹风罩等组件组成。工程机械行业中,大多数采用直接外界空气冷却的形式,这种形式主要是采集厂房外空气,经过送排风装置内过滤器过滤,通过吹风罩直接吹至工件表面进行冷却,不采用制冷装置。

强冷室(冷却段)室体一般采用型钢骨架配合50mm厚复合夹心岩棉板组成,采用岩棉板的目的一般是为了外观与烘干室保持一致。若无须外观一致,也可采用镀锌板、渗铝板等材料制作[2]。

强冷室吹风罩采用可调式高速出风吹嘴,通常吹嘴出口风速在15m/s左右,送排风风管内风速在8~12m/s,室体内空气换气次数通常为6次/min,若考虑强冷效果可适当增大[3]。

送排风装置是强冷室的核心部件,一般由专业厂家定制。该种设备将室外空气经过高效过滤器(过滤等级通常不低于F5)过滤后由送风机送入室内,同时排风机将室内的热气及时排空。装置室体采用双层钢结构形式,内衬镀锌钢板,外贴镀锌波纹板,中间填实保温棉,外观结构美观。其结构如图1所示。

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2 冷却段冷却效果提升方案探讨


冷却段的效果和冷却段的设计息息相关,各个工程机械产品不同,对冷却段的需求也有很大区别,甚至同种产品之中,不同部件对冷却段的需求也有区别,所以,需要改善冷却段以提高生产效率。针对工程机械行业冷却段效果提升,有如下几种方法。

2.1 提升风量

强冷室设计一般为直接利用外界空气冷却,由于此种设计对外部温度敏感性较高,所以,提高吹嘴风速以加快工件表面空气流动速度对于提高冷却效率、降低冷却时间有很好的效果。比如,吹嘴设计风速为14m/s,当加大送风量,提高至16m/s时,冷却速度就有很大提升。

对于部分改造设备,可更换风机皮带轮,增加风机叶轮的转速,利用冷却段送风机的设计余量来提升送风风量,从而达到提高吹嘴风速的效果[4]。

2.2 合理利用缓存区

由于工程机械行业大型结构件板厚较厚、结构复杂的特点,回热现象普遍存在,严重影响生产。所以,在工艺设计上,冷却后通常会设计较长的缓存区,以便让工件在回热之后可以继续散出剩余热量,使其不影响后续作业。通常利用缓存区解决回热问题的办法,是让工件自然散热,热量散入车间之内。如此方法会使车间相关区域内温度升高,从而降低车间工作环境,同时由于缺乏有效散热手段,工件散热效率较低。

针对以上缺点,现如今在缓存区的利用上更多采用封闭式缓存区,配合排风风机(负压风机或轴流风机),继续保持工件表面空气流速,同时,使得散出的热量不至于影响工作生产环境。

2.2.1 封闭式缓存区的一般组成

封闭式缓存区的设计一般由室体、吹风系统和排风系统3部分组成。

1)室体设计:室体设计一般和强冷室保持一致,结构、外观、形式保持相同。

2)吹风系统设计:吹风系统一般采用负压风机吹风,进风采用被动进风形式,利用负压风机吹风保持工件表面一定的空气流速,加快工件散热。

3)排风系统设计:排风系统通常分主动排风和被动排风2种。被动排风通常为室体不设顶,通过热量向上流动的原理由室体顶部排至车间内。主动排风系统则采用离心风机或者轴流风机,将工件散至室体内热量排至室外,以此降低室体内部环境温度,从而加快工件与空气的换热,以提高散热效率。

2.2.2 封闭式缓存区设计的优化改善

对于涂装线建设而言,在总体投资一定的情况下,能够给予冷却段的投资金额非常有限,所以,在封闭式缓存区设计之时就需要考虑成本问题,在保证效果的前提下,尽可能地减小投资。一般设计时有如下几个优化方向:

1)吹风系统的设计优化:负压风机是现在厂房排风常用的一种风机,其特点是低风压、高风量、造价便宜、能耗较低,在设计吹风系统时,可考虑采用多台负压风机。由于热空气向上流动的特性,负压风机可放置于工件下部,由下至上吹风,同时,在室体侧边或底边设置进风口,被动抽车间风用以进风。进风口需配置钢板网或百叶窗防止异物进入。其具体做法如图2所示。

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2)排风系统的设计优化:排风风机可采用轴流风机或者离心风机,排风风机的选取不必完全与吹风风机匹配,只需排出一定风量,将热量带出室体之外,不使室体内温度过高即可。如此可减小风机大小,从而降低能耗。由于缓存区热量相较于强冷室更低,故排风可排至车间外或者可以排至车间内的高点(通常为高出室体2000mm以上)。

2.3 提高换热介质的性能

冷却段的设计理念通常是将空气吹到工件表面,带走工件的热量以达到冷却的目的。在如此过程之中,工件表面空气流速增加,带出热量,由于空气的比热容较低,单位体积内空气带走的热量很有限,同时又由于空气温度升高,进一步降低空气带走热量的能力[5]。所以,更换换热介质,提高比热容,使得单位体积内的介质可带走的热量增加,从而提高冷却段的效果。

水是一种比热容高且经济的介质,故可以在送排风装置内增加雾化装置,将水雾化后,配合送风机将空气和水雾的混合介质均匀吹至工件表面对工件进行冷却。水雾蒸发带走大量热量,从而达到更好的冷却效果。

此种方法一般会提高造价,同时也增加使用成本,在工程机械行业使用较少,通常用于冷却后无缓存区,需要以较短时间下件的情况。


3 实际案例

以长沙某工程机械企业新建喷粉涂装线为例,解析其冷却段的设计。

3.1 项目情况简介

本项目喷粉涂装线采用抛丸—前处理清洗—烘干—喷粉—粉末固化—冷却的工艺。被涂工件为大型结构件,最大尺寸7 500mm×1500mm×2000mm,工件板厚8~25mm,生产节拍20min/工位,环境温度范围-5~35℃,输送方式为积放链。

冷却段设计为2工位的强冷室以及3工位的封闭式缓存区,强冷时间40min,加上缓存区冷却时间60min,总冷却时间为100min。

3.2 冷却段设计情况

强冷室、封闭区室体设计2部分室体与涂装线其他设备保持一致,强冷室室体长度为16000mm,封闭式缓存区室体长度为24000mm。外壁采用50mm复合岩棉夹芯板,两端敞开不设开闭门。

3.2.1 强冷室送排风设计

送风风量按照换气6次/min计算,得出送风风量为61000m3/h。吹风罩吹嘴为交错布置,吹嘴横向间隔为400mm,纵向间隔为500mm,总吹嘴数为350个,核算吹嘴出口风速为14.8m/s,基本符合设计要求。排风风量与送风保持相同。

送排风系统采用送排风一体机,放置于室体侧部,送风与排风管采用镀锌钢板分段折制,各段采用法兰连接。送风直接采用车间风,排风排至车间外。

3.2.2 封闭式缓存区送排风设计

送风采用负压风机,用角钢制作风机支架放置于工件下部,风机放置于风机支架上,由下至上吹风,室体侧下部均匀布置被动进风口,并且配置百叶窗。单个负压风机送风量为30000m3/h,共采用7台风机,均布于室体内。

3.3 公众服务系统

公众服务系统是交通安全监测管理服务平台对外公众服务的系统,主要通过微信公众号和短信服务系统为城市的运输企业、营运车辆驾驶员进行信息发布、法制宣传、预警提醒短信通知等服务。


4 结语


城市交通安全管理监测信息平台能对重点车辆、从业人员、运营企业以及交通基础设施的各类基础数据、指标参数等进行综合研判分析,基于大数据的分析算法、数据研判模型对数据主题进行综合性研判,产生高价值的研判数据,让管理者清晰快速地掌握整个业务态势。系统可根据历史的数据,基于大数据的预测算法,对业务的发展趋势进行预测和评估,辅助管理者对业务的决策,为业务的开展和管理提供强力的信息化支撑。


标签:粉末涂料辅料与设备工业涂料技术中心今日头条涂装
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