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焊烟净化机的设计

作者:广州新瑞环保     来源:www.xinruiep.com     发布时间:2018-09-27 15:39:53

1概述

在船舶行业的船体建造中,手工焊接是最普遍最大量的加工手段,焊接产生的烟气严重地危害焊工健康,在焊工中常出现金属热、锰中毒和电焊尘肺等焊工职业病。消除焊烟枵染一直是造船行业及其它有手工焊接的行业期待解决的问题。

我院根据船舶总公司的要求,从79年就开始了这方面的研究,84年我们设计研制了适用于车间内相对固定的岗位焊接烟尘净化的YD型烟尘净化机组。由于时间和条件的限制,当时的机组存在一些不足,机组选用的通用风机体积大、噪声高。又由于卧式风机立式安装在机组内,使风机振动和噪声加大,因此机组整机的体积大噪声高。另一方面焊接作业位置是变动的,尽管机组可以移动,但机组配套的吸风管和排气罩难于随机固定,使用不方便。

焊烟净化机

86年以来,我们一直对以上二个难点进行着研究和探索,于95%年始设计研制出YJ型焊烟净化机组,机组采用专门设计的非标风机,解决了整机体积大噪声高的阿题。机组配上了在三维空间自行定位的机械手式的吸风管和排气罩,解决了焊接现场吸风管和排气罩的固定问题。经四年多的生产、使用和凋试,证明性能稳定,于99年12月9日通过了技术鉴定。鉴定意见如下:

1.课题组所提供的YJ型焊烟净化机组的技术文件、图纸资料、测试数据齐全,符合技术鉴定要求。

2.该机组设计合理,结构紧凑,经实地使用和改进,性能稳定可靠,烟尘净化效率≥95%,噪声≤73dB(A),均优于设计要求。现场测试表明,机组能以较小的风量有效改善作业现场的环境,其烟尘浓度符合国家卫生标准。该机组研制成功,为相对固定的岗位焊接提供了烟尘治理的新装备。

3.机组所配的三维空间自衡定位的机械手式吸风管和排气罩解决了罩口随机固定的难题;机组采用特殊设计的风机和消声措施,显著降低了整机噪声。

4.鉴定委员会一致认为,该机组在同类产品中处于国内领先水平。鉴定委员会同意通过该机组的技术鉴定,并建议设计多形式的吸气罩,以适用于不同使用场合的需要。

2工艺方案设计和滤材选定

对焊接烟尘的防护一般采用全宣通风、局部通风和个人呼吸保护器等三种形式。全室通风换气量大,气流速度低,很难把焊接作业点的烟气及时吸走,还可能将局部烟尘向全室扩散,影响非焊接区。个人呼吸保护器有气闷感,操作者不乐意使用。对于车间作业点多而分散的电焊作业区,采用轻便的自净式小型机组,在焊接点作局部通风,用较小的风量使焊接烟气未进入呼吸带之前被吸除,就地净化则较为理想,因此我们选择了以小型净化机组对焊烟作局部通风净化为研究课题。

电焊烟气中含烟尘和有害气体两部分,有害气体包括一氧化碳、二氧化碳、臭氧、氮氧化物等,烟尘是固体粒状的氧化铁、二氧化硅、硅酸盐、氧化锰及氟化物等。据铁道部劳动卫生研究所对电焊呼吸带有害物质浓度现场澍定结果表示:电焊烟气申有害气体的深度都不大于国家卫生标准.而烟尘浓度则可达每立方米十到上百毫克。据直接用电焊烟气对动物实验的结果表示,急性和恶急性中毒的主要危害因紊是固体粒子烟尘,所以我们研究的小型焊烟净化机组以消除固体粒子烟尘为主,用过滤方式作为焊烟净化手段。

一般酸碱性焊条的烟尘粒径等于和小于4微米的占95%%,我院曾用过氯乙烯纤维、氯纶布料、高效滤纸及208工业涛纶布作滤料,对焊烟的除尘性能作试验和测定。经综合分析比较,认为208工业涤纶布较适用。208工业涤纶布对焊烟的过滤效率大于95%%,拉伸变形小而强度好,清灰重复使用寿命长,因此本型号机组选用208工业涤纶布作为过滤材料。

机组的风量是根据焊接发尘量、吸风控制点距离、排风罩形式来确定,要求把焊接点产生的烟气全部吸入排气罩,设室内无自然风影响,控制点距离定为500毫米,移动式排气罩口尺寸为350毫米,计算所需风量为1962立方米/时,取2000立方米/时作为YJ—l0型机组的设计风量。。

3 YJ型焊烟净化机组的主要参数

YJ型焊烟净化机组有二种规格:YJ-8型和YJ-10型,主要技术参数如下:

焊烟净化机

4结构设计

YJ型焊烟净化机组的结构是在YD型机组设计、生产、使用所取得经验的基础上,吸取美国PAC90空气清洁机的部分优点,加以融合提高而设计的,其结构设计如下:

4.1箱体

是用钢板折边成形的四方体,焊缝少,重量轻,刚性强,外形美观。箱体把风机、滤芯、集灰斗、吸风管有机地结合为一体,并承受所有配套件的重量,它即是设备的外壳又是各部件的安装机架。

4.2滤芯

考虑焊烟中的烟尘量远小于粉尘量,滤袋的清灰周期较长,烟气过滤采用内滤方式,袋内不用设骨架,使滤芯结构简单,避免布袋被骨架磨损。滤芯采用扁布袋结构,比相同过滤面积的圆布袋占据空间小,结构紧凑,装折方便。

4.3风机

风机的结构设计着眼于提高风机的力学效率,控制振动和噪声。为最大限度缩小机组的整机外形,风机立式安装,风机的蜗壳承担电机和叶轮的荷重,蜗壳以刚度条件作强度计算,免叶轮转动时蜗壳产生振动。按受力情况合理计算叶轮各部分厚度,使叶轮的重量比标准风机的轻,降低了叶轮的转动惯性。在蜗壳内进气口部位的外边增加了一个园筒结构,避免空气向叶轮的倒流,减少了蜗壳内空气涡流和泄漏引起的损失,提高了风机的动力学生能,降低了由祸流产生的噪声。

4.4机械手式吸风管和罩

机组的吸风管和排烟罩在三维空闻任一点定位,罩口最远水平到达距离大于2米,最大垂直到达高度大于2米。吸风管设在设备底部一侧,以主体设备的重量平衡吸风管和罩的悬臂力矩当罩到达水平最远点时,设备不会倾倒。支承吸风管的罩的机械手式内骨架设三个关节,各关节为弹性铰链结构,以弹簧力平衡风管、罩和内骨架的重量所产生的弯矩。使排气罩能衡定在空间任一位置。同时弹簧的刚度又必须小于人的体力,使扳动轻便,使用方便。

焊烟净化机

5机组的特点

80年代国内有XG-130、YD系列等焊烟净化设备用于手工焊接烟尘的净化处理,90年以来未出现新的机型。前几年美国生产出PCA90空气清洁机,用于焊接烟尘的净化。XG-130是吸尘器式的微型机组,风量仅有180立方米/时。与YD型烟尘净化机组和PAC90空气清洁机相比,YJ型机组有如下特点:

5.1单位体积风量大

YJ-10型焊烟净化机组单位体积风量为2665立方米/时,PAC90空气清洁机单位体积风量为2569立方米/时,YD-10型烟尘净化机组单位体积风量为2122立方米/时。三种机型中,YJ-10型单位体积风量最大,即单位风量的体积最小,结构最紧凑。

5.2焊烟除尘效率高

焊烟中的烟尘粒径等于小于4微米的占95%,4微米以下粒径的烟尘粒较难过滤截留,YJ型机组经过我们的测试、使用单位的测定、卫生防疫站的测定,确认对焊接烟尘的净化效率大于95%,达到了焊烟去除率的最高标准。YD型烟尘净化机组对焊烟的净化效率为95%,PAC90空气清洁机对焊烟的净化效率也为95%。

5.3风机性能先进

YJ-8型焊烟净化机组中的风机是我们设计的专用风机,由于参数合理,结构设计科学,制造质量好,测试结构证明专用风机与相同规格的标准风机相比:效率高、风量大、体积小、噪声低。YJ-10型焊烟净化机组的风机采用标准风机叶轮,蜗壳以刚度条件作非示设计,避免了叶轮旋转时蜗壳产生振动,提高了风机抗振降噪性能。

5.4整机噪声低

原YD型机组的最大不足是噪声偏大,约78~84dB(A),较难达到低于78dB(A)的设计要求。YJ型机组除在风机的结构和安装上作了较大的改进外,在总体设计上也作了较大的改进,设计在设备顶部加了一方形出口,高度大于300毫米,对风机起了隔声作用,对出风气流起了消声作用.YJ型焊烟净化机组的噪声可稳定地达到≤73dB(A),与PAC90空气清洁机的噪声水准相同。

焊烟净化机

5.5具有最新的机械手式吸风管和罩

焊烟净化机组设计了机械手式的吸风管和罩,解决了吸风管和罩随机固定的问题.使YJ型焊烟净化机组上了一个台阶,成为国内焊烟净化机组的最新产品。机组吸点的最大距离可达2~3米。排气罩可在空间任一点定位,变位轻便,使用方便。美国PAC90机也有机械手式吸风管和罩,吸点最大距离约2米,各关节为简单的铰链结构,用拼紧螺纹增加端面摩擦力来平衡风管和罩的弯矩。螺纹拼紧力过大引起铰链变形过大而断裂.现已有一台出现了断裂,使机械手瘫痪。YJ型的机械手式吸风管的结构较PAC90机先进,具有定位可靠,活动轻便.强度高.使用方便等优点。

5.6采用密封式电器控制箱

电器控制箱设在设备顶部出风口的前方,与整机溶为一体。电气箱密封的优点是避免烟粒积在电气元件的接头上产生短路。原YD型机组的电器箱设在风机检修门后,因位置限制无法密封,风机出风气流虽含尘量较低,时间长了电器元件接头上仍会积尘出现故障。PAC90机的电器箱挂在箱体上,克服了落灰的影响,但整体性不够强。

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