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干式数控等离子切割机除尘方案设计

作者:广州新瑞环保     来源:www.xinruiep.com     发布时间:2018-09-24 14:57:30

摘要:等离子切割过程中会产生有毒有害烟尘,因此数控等离子切割机的生产应用必须考虑除尘方案。介绍了几种干式等离子切割机的除尘方案和几例等离子切割机的应用实例。

关键词:等离子切割;除尘;除尘方案;方案设计

干式数控等离子切割机除尘方案设计

1 概述

随着社会经济的发展,等离子切割技术也日益发展进步。与传统的火焰切割技术相比,等离子切割技术在金属板材(尤其是中、薄板)的切割过程中,切割精度高,切割速度快,因此在造船、钢铁、汽车、家电、机械等行业应用日益广泛。

等离子切割过程中会产生大量有毒有害烟尘,对人和环境造成较大的危害,因此,数控等离子切割机的生产应用,必须考虑除尘方案。

采用水下切割的技术方案可消除烟尘,但用户需配套制作一个大型的切割水柜,需切割的板材浸在水中,等离子割炬在水下对工件进行切割。这虽然能消除有毒有害烟尘危及操作者和车间环境,但是会影响切割效率,即切割速度下降,上下料等辅助时间加长。对于切割铝、镁板还需防爆,防工件位置移动,更重要的是会产生水污染。由于切割产生的烟尘化学成分复杂,处理起来相当困难,成本也非常高。

采用干式切割方式,通过除尘器吸走切割时产生的烟尘,经过滤处理后排放,不仅切割效率高,而且保护了操作人员的劳动环境并防止了环境污染,是一种比较理想的方案。

2 数控干式等离子切割机除尘的方式

目前,数控干式等离子切割机除尘方式,按照除尘器负压的大小分为高负压和中负压两个基本类型。中负压类除尘按照除尘器安放位置,分成机载式和落地式两种。落地式根据抽风方式又有低吸式和侧吸式之分。侧吸式中负压除尘由于密封形式不同,再分为水密封和橡皮板密封两种。

2.1 高负压除尘

在割炬旁设置吸尘罩,吸尘罩通过管道与高负压除尘器连接,含尘气体经吸尘罩沿管道进入除尘器,净化后排放。由于除尘器需克服等离子割炬垂直向下的高压等离子气流,对除尘器负压要求较高,且吸尘罩妨碍割炬运动,妨碍操作者操作,几乎很少应用。

2.2 机载式中负压除尘

除尘器放置于数控等离子切割机的门架上,吸尘口固定在正对切割台侧面的端架上,均随切割机一起作纵向运动,切割台内的烟尘通过吸尘口,再经过连接管道进入除尘器净化排放。这种方式风道短,效果好,但对除尘器的耐高温阻燃性能要求较高,且受除尘器体积重量的限制,因此应用不多。

2.3 低吸式中负压除尘

除尘器放置于车间内或室外。切割台制作成若干个独立的相同尺寸的舱室,舱室内放置垃圾箱,垃圾箱上放置网架和料架,每个舱室开有排风口,排风口装有舱门与总风道连接,再与除尘器连接,舱门的开启通过碰块机构实现。工作时,与割炬相对应的舱室及后一个舱室的舱门始终处于开启状态,其他舱室处于关闭状态。工作时,工件落在料架上,比较大的切割产生的渣块落在垃圾箱内,烟尘通过开启的舱门进入风道,再进入除尘器,经净化后排放。这种方式对切割台的制作要求较高,制作成本也较大,因此适用于中小规格的切割台。

2.4 侧吸式水密封中负压除尘

用户须沿切割机纵向制作一个水槽,烟尘通过固定于切割机端架上的吸尘口及管道进入水槽内密闭的空间内,再经过与此水槽密闭空间相连的除尘器净化后排放。这种方式有三个缺点:其一,车间内有水槽,影响车间环境,对操作者及其他有关人员工作产生不便;其二,车间温度低于零度时会结冰,工作前需清除冰块,影响工作效率;其三,限制了除尘器的吸风能力,当除尘器的吸风能力太大时,水槽内的水会被吸入除尘器而损害设备,而吸风能力太小,又影响除尘效果。

2.5 侧吸式橡皮板密封中负压除尘

用户须沿切割机纵向制作矩形截面风道,风道上平铺橡皮板,橡皮板绕过吸尘口,起密封作用。烟尘通过固定于切割机端架上的吸尘口进入风道,风道内的烟尘再进入与其相连的除尘器经净化后排放。这种方式对橡皮板质量要求较高,但避免了水密封式的缺点,是一种比较好的除尘方式。

3 等离子切割机除尘器的选用

由于等离子切割产生的烟尘不仅量大、硬度大、温度高,且烟尘颗粒大小相差悬殊,小到肉眼无法分辨的几微米,大到蚕豆般,因此不能选用化工等行业用的布袋式除尘器,必须选用专业的焊接切割用除尘器。焊接切割用除尘器的主要核心元件过滤筒通常采用耐高温阻燃材料制作,对微米级的烟尘过滤效率达99%以上。过滤筒的表面覆盖有特殊的聚四氟乙烯薄膜,可确保过滤筒使用寿命长久。

干式数控等离子切割机除尘方案设计

4 风量和风道

4.1 风量的确定

风量指单位时间内空气的流量。除尘风量的确定是选择除尘器型号的重要依据,等离子切割机所需除尘风量与切割台的形式、大小、密封状况、管道长度、割炬的规格和数量等因素有关,没有通用的计算方式,只能根据经验来估算。

4.2 风道的设计

风道是烟尘经过的通道。风道设计的原则是尽量短,转弯尽量少,转弯角度尽量大。风道截面的大小取决于空气的流速,流速过快,则噪声大、磨损快、压力损失大,流速过慢,则烟尘易板结在风道壁或角落内,通常采用的空气流速为10~20m/s。在兼顾空间、外观和制作成本的情况下,对长度较长的管道或转弯处管道,其截面要设计得大一些。

4.3 注意事项

跨距较大的切割机,其切割台的宽度尺寸较大。当割炬距离吸风口较远时,会有部分烟尘溢出。通过在切割机副端正对吸风口处设置三至四个轴流风扇来辅助送风,能取得较好的效果。

切割台(底吸式)、风道、吸风口等设施要尽量密封,减少漏风。切割时尽量将工件放置在靠近吸风口侧,并在工件和吸风口侧之间铺一块盖板。当切割台内挂渣较多时需及时清理。

干式数控等离子切割机除尘方案设计

5 实例

(1)一台跨距4m,纵向导轨长度10m的等离子切割机,一个HT2000等离子割炬。

本机切割台尺寸约3m×8m(宽×长),规格较小,可采用底吸式除尘方式,切割台沿长度方向分割成0.5m一跨,则每跨面积S=0.5m×3m=1.5m2,每平方米所需风量根据经验为4000m3/h,则每跨所需风量为

Q=4000m3/h×1.5=6000m3/h

考虑漏风情况,选用除尘器的风量为7000m3/h。风道的截面大小

S=Q/V=7000/(20×3600)=0.1(m2)

(2)一台跨距5.5m,纵向导轨长度28m的等离子切割机,一个HT2000等离子割炬。

本机切割台尺寸约4m×26m(宽×长),规格较大,可采用橡皮板密封式除尘方式,吸尘口的尺寸定为0.2m×0.6m(高×长),所需风量估计为6000m3/h,选用除尘器的风量为8000m3/h。风道的截面大小

S=Q/V=8000/(20×3600)=0.11(m2)

6 结论

目前,国家对环境保护越来越重视,企业也想方设法采取措施提高生产质量和效率,由此推动了干式数控等离子切割机的普遍应用。笔者已设计了多种除尘方案并在多台干式数控等离子切割机上成功应用,如出口美国的4m×10m数控等离子/火焰切割机(采用底吸式)、江苏扬子江船厂7.5m×28m数控等离子切割机(采用水密封侧吸式)、江苏新时代船厂3台5.5m×40m数控等离子切割机(采用水密封侧吸式)、山东黄海船厂两台5.5m×27m数控等离子切割机(采用橡皮板密封侧吸式)、南通亚华造船有限公司和南通日华造船有限公司各两台6.5m×28m数控等离子切割机(采用橡皮板密封侧吸式)、安庆柴油机有限公司6m×28m数控等离子切割机(采用橡皮板密封侧吸式)等等,除尘效果都达到了预期的目标,得到了用户的好评。