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汽车车身钣金机器人焊接车间烟尘整体解决方案

一、方案设计背景:

        车间是采用全自动化机器人焊接汽车车身覆盖件钣金,由于机器人工作区布置紧凑,焊接件大小不定、焊接点位置不定、机器人焊接臂回转方式较多、运动轨迹比较复杂,所以不能采用局部收集排风净化方式。而采用车间全通风净化方式,由于车间焊接工作区两侧物流通道比较狭窄,上方有吊装行车,大跨度布置送风、排风管道安装、施工比较难,管道造价也比较高,整体通风量也很大,净化设备体积比较庞大,安装施工比较麻烦,设备投资也大、运行能耗也高。基于上诉原因分析,本方案采取了多种净化方式组合的方法来达到既能降低车间烟尘浓度、也能减少设备投资、运行能耗等目的。根据车间实际情况灵活布置多台自循环烟尘净化设备,结合对侧布置对应多台可调射流风口,采用吹吸式通风气流组织净化整个车间工作区域。采用车间屋顶适当布置多台通风机,一方面使车间顶部空间3-5m区域烟尘能排放出去,另一方面时车间适当保持一定负压状态,不致使烟尘逸散到车间外。

二、焊接车间整体净化系统布置图:


车间整体外观图


烟尘净化系统布置图

三、焊接车间烟尘整体净化工作原理

      吹吸式通风是利用射流作为动力把有害物输送到排风口再由其排除,或者利用射流来阻挡、控制有害物的扩散。吹出气流的速度衰减较为缓慢,在其轴线上2倍口径处仍是100%,在20倍口径处还保22 %左右。吸入气流的速度衰减较快,把吹吸气流组合在一起协同作业,可以弥补吸入气流控制能力弱的缺点,从而有效控制污染物的扩散。吹吸式通风原理图下图所示 。



      吸气流不但可以控制单个设备散发的有害物,而且可以对整个车间的有害物进行有效的控制 。 在厂房某一高度并排布置多个喷口,将具有一定能量的空气射入大空间,形成前进方向一致的多股平 行射流。到达一定距离后,每股射流将受到相邻射流的影响,出现流线重合现象,如图 2所示。汇合以 后,射流只能在纵向发展,当 P/ d0 =5~15时,射流在10~25d0处汇合,射流到达30~50d0以后各点 的运动方向平行于x -y平面,沿垂直于该平面的直线上的速度分布趋向均一,因此射流在这个区域内的运动近似于平面运动,形成水平的空气屏障。 由于厂房空间大,并排布置的风口个数多,射流汇合一段距离后 , 在大空间中形成宽度比变化中的厚度大得多的扁平气流。多股对喷射流的扩展和汇合如图 3 所示。



      采用吹吸式通风方式控制焊烟,利用在建筑物侧墙一定高度吹出的喷射气流形成空间隔断,以送风口中心为分层面,将高大工业厂房在高度上分为上下两个区域,把工作区的焊烟最大程度地控制在一定的高度范围内。分层面以上的区域为非控制区,分层面以下即厂房的下部区域为控制区,如下图所示,借助于射流引起的气流流动将焊烟带到排风口排除,


      吹吸式通风利用射流形成空气隔断,能对焊烟进行有效的控制。首先,吹吸气流形成空间隔断 , 将焊烟阻挡在分层面以下,有效阻止了烟尘向厂房上部空间的扩散,降低了焊烟控制的难度,提高了治理效果;其次,分层面以上为非控制区,只对厂房下部区域进行控制,相对于传统通风方式,通风量大大减少,势必降低通风管道耗材,风机选型所需功率减小,从而工程初投资和运行费用大大降低;并且与设置局部排风罩相比,排除了通风设备与工艺布置或工人操作相抵触的困难,不会影响现场工人操作和设备维修。因此,在高大工业厂房中控制焊烟,吹吸式通风相对于传统通风方式而言,具有很大的优越性。


四、自循环焊烟净化设备工作原理



       设备采用下进烟尘上排净化气体到车间气流场设计,下部烟尘吸风口和上部出风口都采用设备两侧对称布置,以便于设备从车间两侧净化一定范围内粉尘。下部吸风口位置高度处于焊接烟尘源产生区域上方15度左右,作用烟尘范围在上图所示范围内。两侧焊接区域超出净化机作用范围的,采用两侧诱导射流风机诱导两侧焊接区域烟尘使其能进入烟尘净化设备区域内捕获净化。诱导设备风机射流出口可以在上下一定角度范围内调整,使其能诱导车间不同高度分布烟尘。烟尘净化设备上部设计成两侧对称六角面,圆形射流喷口采用成15度倾斜布置,上下分布三层喷口,喷口速度10-12m/s,上层喷口可以诱导车间上部烟尘使其更有效能被车间顶部轴流排风净化,下层喷口可以向下倾斜一定角度使其下部区域烟尘被压制在烟尘净化机作用范围内,与吸风口形成循环流场。设备过滤净化单元采用高效PTFE覆膜滤筒,极小的筛孔能阻挡过滤掉大部分亚微米级颗粒,滤筒在0.10.5微米时过滤效率为99.999%。亚微米尘粒在滤材的表面聚集并形成可渗透的挡尘饼,大部分尘粒被阻挡在滤材外表面而不能进入滤材内部,在压缩空气的吹扫下能及时有效地被清除。该滤材具有相当高的过滤效率,较传统滤材至少提高35倍以上;且使用寿命较传统滤材提高2倍以上。本次选用滤筒的使用寿命在8000-10000小时。进风口采用阻火星装置和惯性导流板。上部风机箱采用隔音棉消音抗震。

五、射流诱导布气通风系统

      采用纤维织物管道式布风口射流送风,此种方式送风方式气流分布更均匀,形成风幕无死角,可以更好的控制焊接区烟尘,可以根据射程要求选择特定的喷嘴,送风角度可以根据要求设置不同形式。该种风管安装简单快捷。


织物射诱导流通风布气管


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