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干雾喷淋在涂装车间内的使用及关键点

【摘要】:
干雾设备是目前较为新兴的一种喷淋设备,在世博会等大型场所都被使用,其主要功能是通过增加空气湿度...
干雾设备是目前较为新兴的一种喷淋设备,在世博会等大型场所都被使用,其主要功能是通过增加空气湿度,使得空气温度向该焓值线上的露点温度靠近,以达到降温的效果。
油漆车间中干雾设备使用要求比较高,不允许有水膜在车身上形成,所以必须使用二流体喷头,即采用压缩空气流体进一步雾化水流体,达到雾化效果。目前使用区域主要有以下2 个地方:需要增加环境湿度除尘的区域及需要靠水喷淋降低环境温度的区域。
相对湿度降低静电产生的原理大致是:相对湿度越大则静电效果就越好,因为空气中的水分子具有导电性,可以在一定程度上把静电释放掉,从而降低空气中的电压,故相对而言冬天较夏天容易产生静电,与空气湿度有直接关系。在不改变空气温度的前提下,增加相对湿度是解决这一问题的唯一途径。
涂装车间车身在除尘工位是不允许有水膜的,首先水膜容易黏附空气中的杂质,水膜干燥后杂质就留在车身上造成缺陷,同时若水膜残留,会与喷涂的化学品产生很多不可预计的问题。
目前需要增加这一设备的区域包括:油漆车间的各个打磨区。打磨区内需要对车身外在缺陷进行清理,会有很多灰尘,需要立刻除静电;因为车辆存贮区域较空旷,送排风量比较少,停留时间较长,也适合通过增加相对湿度来保证环境内的洁净度。
1 目前较为可行的工程方案及设备机运机理1)尽量选择有送排风的区域,对送排风量没有明确限定,只要能确保环境空气不会达到饱和湿度即可。
2)按环境面积选用合适的雾化加湿器,喷涂粒径不超过8 μm。每个雾化加湿器喷头能控制大约9 m2的环境湿度,按加湿的面积配置合理的喷嘴数量。相对而言,应尽量让加湿器四周都带着喷嘴,经济性最高。
3)雾化器的布置位置尽量不要在车身顶部,防止雾化器老化漏水时淋湿车身,尽量布置在通道等区域,当然这样也会造成喷嘴数量的增加。
4)在环境中安装温湿度探测装置,用于监控环境温湿度的变化,以便控制加湿器的启停,一般我们会设置65%作为加湿器开启的条件,80%作为加湿器关闭的条件。温湿度探测装置的安装位置对于设备的稳定运行至关重要,需要尽可能安装在中间区域加湿效果适中的地方。现场改造发现,加湿水粒粒径越小,越容易被空气气化,整个环境的温湿度越平均。
我们在临港工厂现场安装了上述设备,整个面积大约为330 m2,高度为3 m。在安装了干雾除尘设备后,车辆的洁净度有了明显提升,灰尘飘浮问题得到了明显解决,在室体表面涂抹凡士林来黏附灰尘的基础上,进一步提升了产品的一次报交合格率,根据现场不完全统计,提升量在5%左右,这对于整个生产成本的降低是很显著的。
2 使用干雾喷淋的注意事项
1)现场所有的喷淋用水必须采用DI 水,即二级纯水。因喷头非常细密,极易堵塞,加之设备并非连续开启,可能会停止使用近几个月,故水质非常重要。
2)所有的喷头必须远离车身及可能的行进位置,现场调试发现漏水还是不可避免的。
3)将水压与气压作为主要的点检参数。现场调试过程中,水压是不调节的(由动力站估计过来),不增加二级加压泵,完全靠调整气压来试验喷湿效果。所以气压的检查非常重要,一旦气压波动,喷出的水粒大小就会出现较大的偏差。
4)所有管道应采用不锈钢管。部分生产线会采用UPVC 管作为纯水的输送载体,但在现场实际使用中发现该材料较为脆硬,一旦有碰撞就会有破裂风险。
5)目前国内的干雾设备多为进口,现场采用的是日本品牌的设备,根据采购过程中的经验,这类设备购买单体的成本是整体购买时折算价格的近4 倍,所以在一次投入时应尽量考虑购买的数量,减少后续的更改。干雾降温在涂装车间内部的另外一个使用功能就是降低高温区域的工件温度,迅速冷却工件表面温度,达到后道工续的施工许可环境,同时采用水冷却,提升了冷却效率,对于经济性也是很大的提升。目前现场主要使用在烘房出口,起到冷却车身表面的作用。干雾设备的降温原理大致是通过利用纯水气化潜能吸收车身表面的热量,达到车身表面降温的效果,同时没有喷到车身上的水雾也被空气吸收,降低空气温度,同样能够达到冷却车身的作用。原则上,纯水不能沾湿车身,与喷湿除尘的原因略有不同,烘房热空气中挥发性溶剂含量比较高,遇冷会出现冷凝,湿膜会增大冷凝液产生的几率并扩大其污染面积,造成后道工序缩孔等缺陷。
干雾降温设备的工作原理大致是以压缩空气作为动力源,冲击剪断纯水,使得出口处的纯水达到10 ~30 μm 的粒径,并且粒径、流量分布较为均匀。这个较环境除尘设备的使用要求略微有所降低,主要是考虑到高温区域对于水粒的吸收能力大幅高于常温环境。这样的设计同样可以保证散布在车身表面的纯水量均匀、细密。均匀性在这里同样非常关键,不能有局部流量过大,因为有不能沾湿车身的前提,一旦出现不均匀,势必全局流量需要下调,降温效果将大幅度下降。针对干雾降温设备的经济性分析如下:假使针对一条没有冷冻水的老线进行改造,对比干雾降温设备的一次性投资,两者相差不大,干雾设备的成本可能略微高5%~ 10%。冷冻水包括:上冷冻机组、冷冻站房、冷冻水管配备、送风风箱改造、温控系统等;干雾降温设备包括:新增纯水系统、稳压设备、干雾设备、动力管道等。配电与压缩空气的增量对整体投资影响不大。而干雾运行的成本大致为冷冻水成本的30%,能在较短时间内收回成本。
实际调试过程中,也发现了该设备控制上的一些局限性:干雾降温系统有开启温度,即在入口处安装有红外探测设备,感应车身表面是否达到需要启动限定,而水量往往是按照最低限定温度调整的,保证该状态下的车身表面不会出现水膜,这也就影响了对于高温车身降温的效果。尤其是针对一天温差较大的情况,该设备兼容性的不足就显现出来了,调整水气压阀门的工作很大程度上制约了该设备的使用效果。这也是很难解决的问题,因为针对二流体喷嘴,不是单纯地提高水量就能提高除湿效果的,需要用气量和气压一并进行调整,这样才能确保水粒的粒径还在控制范围内,这样的调整无比复杂,而车身表面形成水膜又不被允许,精度要求太高,目前现场的调整无法满足,因此只能牺牲部分除湿效果来确保工艺稳定。
3 安装排布的心得
1)干雾降温设备需要处于排风良好的区域,这个与除尘要求不同,因为降温还是通过大量的水来进行,除尘只是保持环境即可。所以设备需要在排风处设置湿度感应器,若相对湿度超过某一限定值(现场设定85%),则设备的纯水管路无条件关闭。
2)温湿度探测器的安装位置至关重要,若喷射出的纯水没有经过充分的换热,直接被排风抽走,则可能造成排风处湿度感应器检测值高于真实情况,这样也会造成纯水关断,影响效果。
3)水路和气路的总管最好可以安装橡塑保温,由于在设备运行时,管路内介质流动更新较快,而介质相对而言温度较低,在室体内部是一个相对温度较低的点,容易产生冷凝。
4)干雾的降温性能随着车身表面温度升高而明显加强,但同时也应该考虑到可能存在冷凝的情况,不应安装在强冷室的入口端,建议空开若干米的距离。
5)干雾有环状排布和条状排布2 种,针对不同的机运形式及节拍要求而定。环状排布适合于连续性的机运设备,可分为若干段,以1 ~ 2 环为一控制单元,以感应开关检测车身位置,分段喷淋与关闭。环状结构内,每个点上的喷嘴气压和水压一致,若排布相同型号喷嘴则每个喷头的流量也一致。
条状排布适合于间歇运行的滚床喷淋,节拍过快将影响到设备的效果。条状排布采用若干根通常的水管,以滚床是否有感应占位作为启停依据。若干根水管单独控制,单独调节气压水压,若排布相同型号喷嘴则每根水管上的喷头流量一致。
6)机运节拍对于干雾设备的影响巨大,要求若是连续通过式的,在干雾设备所在的滚床及前后滚床都应采用慢速运行,避免有快速滚床;对于停止喷淋的方式,节拍建议不超过27 JPH,这样会限制喷淋时间,效果有限。
7)停止喷淋时,车身位置固定,可针对车身特点,对温度较高区域适当地排布喷嘴位置;可以保证每个喷嘴都不会有直接喷射纯水至空气中的可能,减少感应开关直接接触水雾的可能,由于每根管路都可以调节不同的流量,针对底板雪橇车底相对温度较高的区域,可增大流量,且不用过多考虑是否会润湿等问题,同时又可以减少顶部靠近排风口的喷嘴流量,避免出现开关直接接触水雾。但不可避免的是降温不均匀,若
局部温度降低,而水量不变,则可能出现水膜。
8)环状喷淋相对较均匀,为避免水汽被直接抽走,可适当下移上部的喷嘴,或者与强冷室的设计人员一起改变周边的结构。强冷都是从顶部抽风,可将排风口设在底部斜顶的最上端,首先可以让水雾行走路径最长,同时在顶部,会出现一个较大的空腔,会有一个空气减速混合的过程,可进一步降低空气中液态水的量。
4 结语
干雾设备从原理上对于涂装车间的运用还是合适的,随着设备成本的降低,应用前景还是非常广泛的。

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