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工程机械涂装车间节能设计探讨

发布时间:2014.09.04    点击数: 122881

0 引言

        工程机械是我国机械工业的重要组成部分,经过近年来的快速发展,我国工程机械产品技术创新、研发制造等核心竞争能力不断提升,工程机械规模总量已跃居世界第一,但由于工程机械行业在产品能耗、工艺水平等方面仍与国际先进水平存在较大差距,所以我国单位GDP的能耗仍是世界平均水平的2倍以上。能源是发展国民经济的基础,合理利用能源,坚持贯彻国家对能源开发和节约并重的方针,降低能源消耗,对提高经济效益,保证国民经济持续发展,具有非常重大的意义。

        涂装车间是工程机械制造企业的能耗大户,能源种类涉及电、水、压缩空气、燃气、蒸汽等。不同地区、不同类别和生产性质的工厂,涂装车间能耗大约占全厂能耗的30~50%之间,因此,涂装车间的节能对于整个企业节能减排具有重要意义。本文针对工程机械行业特点,结合近年来国内工程机械涂装生产线的建设情况,从涂装车间工艺、设备、产品设计和管理等方面对节能措施进行了分析与讨论。

 

1 涂装工艺节能措施

        工艺规划与设计是一个涂装车间的首要任务,合理、先进的工艺布置对车间节能起到决定性作用,新工艺近年来在工程机械涂装行业也有所应用,如常温转化膜工艺、结构件喷粉工艺等。根据工程机械行业产品类别多、工件重、品种杂等特点,在满足产品涂层质量指标的前提下,可以考虑的节能措施有:

        1.1前处理工艺节能

        (1)     大型结构件尽可能采用抛丸工艺代替喷丸工艺。抛丸设备一次性投资比喷丸大,但生产效率高,折合到单位生产成本和动力消耗均比喷丸低。

        (2)     驾驶室、机罩、油箱等薄板件,采用逆流补水、低温磷化或常温无磷转化膜工艺,节省用水量和热源成本。

        (3)     尽可能减少刮腻子和打磨工作量,减少腻子烘干和打磨设备的能耗。工程机械产品本身装饰要求相对不高,尤其是对于大型构件。同时可以考虑从工艺方面采取替代腻子的工艺方式,如某些部件采用锤纹漆遮盖表面的部分缺陷。

        1.2喷涂工艺及方式节能

        (1)“湿碰湿”喷涂。针对采用三涂层工艺的工程机械产品,采用中涂漆和面漆“湿碰湿”喷涂,减少烘干工序,节省电能及热能。

        (2) 底面漆合一。针对采用两涂层工艺的工程机械产品,底面漆合一,即一道涂层即可满足底漆和面漆功能,可以减少喷漆室数量,减少能源消耗。

        (3)合理选用喷涂工具。喷涂工具的选择与涂装质量、生产效率、节能及原材料利用等有密切联系。工程机械行业目前较为先进的喷涂方式是混气静电喷涂,该方式结合了无气喷涂、静电喷涂等优点,涂料利用率高,节省涂料,减少废水和废气的排放。

 

2 设备节能措施

        2.1前处理设备节能

        (1)     工程机械前处理设备分为两类:机械前处理方式和化学前处理方式。机械前处理方式用于结构件喷抛丸处理,其主要节能方式一是提高生产效率,降低空载能耗,喷丸室采用多人同时操作,缩短设备运行时间,节省能耗;抛丸室抛头按最大工件采用仿形布置,工件按节拍行走,如果设计不合理,空载运行时间将加长,能耗增加。二是合理选用除尘器,目前通常采用旋风和滤筒二级除尘方式,在满足处理要求下尽量选能耗小的除尘风机,节省能耗。化学式前处理方式,用于薄板件前处理,其主要节能方式是节水设计,如配备油水分离器、除渣装置等,对水进行回用。

        2.2喷漆设备节能

        喷漆设备主要用能设备为送风空调和排风机。其节能主要考虑两点:一是送风风速的选取,根据《涂装作业安全规程喷漆室安全技术规定》(GB14444-2006)的规定,手动喷漆大型喷漆室设计控制风速0.5m/s,风速范围在0.38~0.67m/s,其目的主要是抑制过喷漆雾的扩散,对于工程机械行业,一般采用混气喷涂,漆雾过喷量相对空气喷漆要小,因此可以将设计风速适当降低到0.45m/s,从而降低送风、排风及空调加热的能耗。

        送风空调在北方地区冬季需配加热功能,由于喷漆室温度要求一般为15℃左右,故加热热源可用蒸汽、热水、天然气,此三种能源按照折标煤计算,采用天然气较为节省能耗,该方式目前在国内汽车涂装车间应用较广泛。另天然气燃烧方式亦对节能效果影响显著。

        2.3烘干设备节能

        随着我国能源结构的变化,工程机械烘干室目前多数采用燃气热风对流烘干室,在设备设计时提高设备的密封性能并减少热桥,降低能源消耗。而加热方式的选择对节能效果影响亦较大,目前主要有直接燃烧加热和间接燃烧加热两种方式,直燃加热方式由于没有换热装置,循环空气直接经过燃烧装置,热能得到充分利用;而间接燃烧是循环空气与燃烧炉进行热交换,燃烧炉需要有排烟气装置,一般热效率为85%左右,明显低于直接燃烧加热方式。

        近年来讨论较多的是烘干室废气的处理及热能回收利用技术,该方式在中高温烘干室,且废气量相对稳定的情况下,如汽车行业,节能效果较为明显,而对于工程机械行业,薄板件目前已普遍采用阴极电泳涂装,工艺与汽车涂装相似,可以采用此方式,但对于结构件涂装,由于工件规格杂,生产不均衡,低温烘干,因此节能效果不理想,目前应用较少。

        2.4冷却设备节能

        工件冷却室的作用是将烘干后的工件快速冷却,以方便后道工序作业,减少涂层损伤。一般要求工件表面温度不高于40℃即可。强冷室的风量计算通常是按夏季较高温度计算的,这样在其它季节,工件温度下降太多就造成了能源浪费。其节能方式可以在强冷后道工序设计自动测温装置,并将温度反馈给PLC,再通过变频器对风机电机进行变频,达到节能降耗的目的。

 

3 产品设计的节能措施

        3.1色彩设计

        工程机械产品整机色彩已脱离以前单一的色彩的状况,不同企业已形成了自已的企业色,为了追求美观和装饰效果,一些企业越来越重视产品的外观设计。在产品外观美学设计时,不同色彩应尽可能按不同零部件划分,或将不同颜色部件设计成拼装式结构,减少套色,从而节省套色喷漆室和烘干的能源消耗。

        3.2大型构件分片制作

        近几年,我国一些大型工程机械产品取得突破,工件尺寸和重量也是越来越大,对涂装室体的尺寸和承重能力要求也越来越高。但大型产品的市场总量相对较小,如果以最大规格产品设计涂装设备,能耗和运行成本较大,因此,在满足产品功能的前提下,分片制作可以降低对涂装设备的规格要求,从而降低能耗。

        3.3吊装工艺孔的预留

        吊装工艺孔的合理预留可以最大限度减少吊装工装对表面的遮挡,并可以减少后期转运时的磕碰,减少后期的补漆工作量。例如搅拌筒为一筒状工件,一般采有钢索从底部兜起的方式,做得较好的企业则是在法兰盘上预留吊装孔,只有几个点的补漆。

        3.4装配方式设计

装配方式一般要求不能再焊接,而是要采用螺栓或其它连接方式,但有少部分产品可能由于产品不成熟,标准化程度不够,在装配过程中仍采用焊接作业,破坏了已涂装好的部件表面涂层,增加了整机产品的涂装工作量。该方式的另外一个缺点就是由于焊接应力未得到释放,存在应力腐蚀的隐患,有企业发现在整机装配时焊接部位,后补的漆膜在短时间内很容易开裂。

 

4 管理节能措施

        4.1生产组织管理节能

        工程机械产品工件较杂,一条生产线通常要承担多达几十种不同规格的零部件涂装任务,因此生产的合理组织对生产线的节能运行有较大的影响,主要管理措施有:

        (1)合理进行工件分类组织,相同颜色的工件尽可能批量进行,减少面漆的换色和中间停机时间。

        (2)合理组合吊挂,减少生产线和设备的空运转,减少前处理的空抛。

        (3)强化开、停机管理。由于生产线较长,从前道工序到后道工序有一定的时间,每天上班时应顺序开机,如果同时开机,则后道工序的设备空运行时间将延长,能耗增加;关机时则要按相返顺序进行。

        4.2设备使用维护节能

        设备使用和维护保养对设备节能有着较大的影响,并影响设备的使用效果,应分类对不同设备制订维护保养计划。各类设备的主要保养措施如下:

        (1)加热设备:如换热器、燃烧器,如果不及时保养,换热器垢、燃烧器烧嘴积炭,影响换热和燃烧效率,增加能耗。

        (2)加热槽体和室体的维护,如前处理槽、烘干室的的保温层长期运行可能会出现缝隙,如不时维护,部分热量外泄会增加能耗。

        (3)送排风系统的管路维护,如过滤装置、除尘器滤筒等堵塞需定期清理或更换。

 

5 结语

        节能降耗是我国可持续发展的基本要求之一,节能措施的推广与应用具有良好的经济效益和社会效益。各企业应根据自身涂装工艺、产品特点等实际情况,对各种节能措施进行经济性分析,制订合理的节能方案,降低能耗的同时降低企业运行成本,增强企业市场竞争力。

        关于良时智能 About Liangshi InteRobot:
        上海良时智能科技股份有限公司(股票代码:837430 厚积薄发 持续创新),为全球客户提供智能制造和表面处理系统解决方案,从业30多年,是一个集研发、设计、制造、工程安装、工程咨询于一体的专业化制造及自动化智能控制系统集成公司,能为客户解决:
        Shanghai Liangshi InteRobot Technology Corporation (Stock Code: 837430 Accumulate richly and break forth vastly; innovate continuously) provides surface treatment sandblasting system solution for global customers. By engaging in this industry for more than twenty years, we're a professional manufacturing and automatic intelligent control system corporation, which integrates researching, designing, manufacturing, project installation and project consulting. We can provide our customers with:
        1、化学表面处理喷抛丸、喷丸强化设备、热喷涂和涂装设备工艺系统解决方案和工艺装备;
              We provide process system solution and process equipments of surface treatment sandblasting shot blasting, shot peening, enameling, thermal spraying, coating equipment.
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        主营业务:智能制造和表面处理工程系统集成的设计、研发、生产和销售。
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        六类主要产品:自动化涂装生产线、智能机器人喷涂系统、自动化喷抛丸生产线、智能机器人喷抛丸强化系统、自动化热喷涂系统、涂装节能环保设备。
        Six main product categories are: automatic painting production line, intelligent robot painting system, automatic shot/wheel blasting production line, intelligent robot shot peening system, automatic thermal spraying system, energy saving and environmental protection equipment for painting.
        产品主要应用于:新材料、新能源、工程机械、汽车制造、集装箱、船舶海洋工程、航空航天、港口桥梁、电子电气、环保工程、印刷造纸机械、医疗机械、纺织机械等领域。
        The products are mainly applied in: new materials, new energy, engineering machinery, automobile manufacturing, containers, marine engineering, aeronautics and astronautics, port bridges, electronic and electrical, environmental protection engineering, printing and papermaking machinery, medical machinery, textile machinery and so on.
        公司生产的表面工程系统集成具备智能、自动化的特点,可实现工业生产过程自动化控制,因而属于自动化装备。根据《高端装备制造业“十二五”规划》中对高端装备的定义“主要包括传统产业转型升级和战略性新兴产业发展所需的高技术高附加值装备”,公司产品属于高端装备,是为国民经济其他行业提供技术装备的战略性产业。
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