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涂裝車間集中輸調漆系統的設計要求

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涂裝車間集中輸調漆系統的設計要求

發布日期:2017-11-03 作者:江蘇萬和涂裝機械有限公司 點擊:

集中輸調漆系統是由各部件以及輸送管路構成的管道網絡,它不僅能夠保證以適當的壓力和流量輸送涂料,同時還能對涂料的溫度等特性進行控制。其主要部件包括:調漆罐、循環罐、輸送泵、穩壓器、過濾器、調壓器和溫控系統等。通常工程上將由這些部件和管路構成的一個集中式輸調漆裝置稱為一個模組,每個模組可以有若干個涂料供給出口。該系統運行時,通常由一臺轉移泵將油漆和稀釋劑泵入調漆罐中進行調整,調整好的涂料被同一臺轉移泵泵入循環罐中,然后輸送泵將循環罐中的涂料通過穩壓器、過濾器泵入主管道,輸送至各槍站點噴涂使用,而剩余涂料通過管道網絡返回到循環罐中。由于涂料是在密閉系統中循環,因而避免了外界雜質對涂料的污染,從而保證了輸送涂料的潔凈度。下面詳細介紹集中輸調漆系統的設計。

調漆間的設計要求

調漆間作為集中輸調漆系統的安裝空間,也是油漆輸送的源頭,對調漆間的位置、潔凈度、送排風、溫濕度和防靜電有一定的要求。這里只是簡單介紹一下調漆間的設計要求。

首先,在前期規劃時,調漆間選擇在離噴漆線相對較近的位置,以便減少輸送管網的長度,降低投資成本,同時較少油漆的循環量,也便于換色清洗。

其次,調漆間對潔凈度有較高的要求,通常采用全新風送風空調,并對溫濕度可以進行控制,保證油漆在工藝要求的溫濕度環境下調配和輸送,并通過濕度的調整降低靜電的產生。

再次,在油漆調配和輸送的過程中會有一定的溶劑揮發,要把這些揮發的溶劑排出室外必須要具有良好的送排風系統,一般采用調漆間“上送風、下排風”的送排風方式,換氣次數要求一般達到15~30次/h。

最后,調漆間的防靜電至關重要,一般采用環氧樹脂或水磨石導電地面,根據業主的投資成本選擇。調漆間預留至少一根主導電線(鍍鋅扁鋼或銅排),作為集中輸調漆系統的靜電釋放主接入點。涂裝車間調漆間平面布置如圖1所示。


油漆循環方式

油漆循環的基本定義是:由多個供給管路組成,設計成相應的管道網絡,不僅用來提供油漆到槍站,而且保持和控制油漆的工藝要求特性,為批量生產而設計的一種集中供漆、管道給送到各槍站的工作方式。油漆循環的方式大體分為3種:死端式(主管)循環系統、兩線式循環系統和三線式循環系統。

1、死端式(主管)循環系統

死端式循環(見圖2)系統是一個最簡單的系統,將油漆從一個中央源供給各槍站,每個出口到槍站的管子均是單根的,主管循環將涂料送至各個槍站,然后回流到調漆間。其優點:設計簡單,易于操作,投資較少,且只要較少量的油漆填充系統;其缺點:不太適用于汽車金屬漆,對油漆溫度的控制比較困難,不易換色,因為每個出口均單獨清洗。

2、兩線式循環系統

兩線式循環系統(見圖3)是通過主管的變徑來有效控制油漆槍站壓力,將油漆從一個中央源供給各槍站,每個出口到槍站的可以循環,主管循環將涂料送至各個槍站,然后經過槍站循環回到調漆間。其優點:主管分為供漆管和回流管,涂料可循環到槍站保證了涂料的良好循環。由于兩線循環管路可省去槍站涂料調壓器,系統較為簡潔,易于換色,同時又節省能源,所以是目前世界汽車業界的主流模式;其缺點:系統一旦形成后不易改變,不能隨意增設槍站出口。

3、三線式循環系統

三線式循環系統(見圖4)是一個比較復雜的系統,主管分為供漆管和回流管,涂料可循環到槍,每個槍站出口配備單獨的調壓器可自行調節出口壓力。其優點:每個槍站出口壓力單獨控制,如噴涂工位增加可增設槍站出口;其缺點:設計較為復雜,成本投資大,涂料填充較多。


集中輸調漆系統的構成

集中輸調漆系統對油漆進行調配攪拌、過濾、穩壓和參量調控。增壓后,經管路送至各噴涂工位的油漆供給系統。它具有工位參量一致、色差小、操作方便、涂料利用率高、效率高、安全和管理方便等優點,特別適用于多漆種、多工位和大產量連續生產,被廣泛應用于汽車等生產領域,為現代化、規模生產所一致采用。一套輸調漆系統一般由以下4部分組成。


1、泵模組及涂料控制元件

泵模組及涂料控制元件是集中供漆系統的心臟。它主要包括:

(1)流體處理元件 攪拌器、過濾器、穩壓器、調壓器和背壓器等

(2)油漆輸送泵;

(3)供漆組件 涂料桶(循環桶、調漆桶),液位控制器、自動補漆系統和加料泵等

(4)動力組件 液壓單元、空氣過濾器、調壓器、油霧器和空打保護器等。

2、油漆輸送管網系統

油漆管網系統根據不同涂料性能的要求及槍站的距離,材質和規格都有所不同,下面將詳細介紹管網系統的設計。


3、槍站

槍站由多路涂料、溶劑及空氣接口組成,含有各種快換接頭、閥門、調壓器和軟管等。噴槍接至槍站相應出口,即可獲得涂料、空氣等供應,進行噴涂作業。

4、控制系統

可通過觸摸屏或工控機的人機界面,對油漆的溫度、流量和壓力等參數進行調控、監測,有設定、控制、顯示、報警和記錄等功能,并可將數據經網絡上傳至中控室。對于控制系統的功能,根據客戶的實際需求選定。

集中輸調漆系統的設計

上述介紹了集中輸調漆系統的安裝條件、循環方式以及系統構成。目前主流的兩線式油漆循環系統應用較為廣泛,下面對一套完整的溶劑型兩線式輸調漆系統設計做詳細介紹。


1、設計輸入

在設計系統之前,必須清楚客戶的工藝輸入數據(見表1),根據客戶提供的輸入依據,這樣才能完成集中輸調漆系統的設計。輸入數據主要包括:

(1)公用動力 水(冷水、熱水或蒸汽)、電和壓縮空氣;

(2)涂料參數 涂料的密度、粘度、固體份和涂料類型(溶劑型或水性漆);

(3)最大噴涂流量及壓力 手工段、自動段和補漆段;

(4)槍站數量及各槍站之間的距離;

(5)車間公用動力、暖通的走向;

(6)調漆間及噴漆室的平面布置圖。

2、油漆輸送泵的選型

根據表1設計輸入的相關內容,確定油漆輸送泵的選型。 

(1)流量因素對選型的影響 Q=Q1+Q2,其中Q為主泵的工作流量;Q1為循環流量,即涂料在主管中保持60 FT/min的流速時的流量;Q2為所有槍站噴涂流量。

(2)壓力因素對選型的影響 p>pG+Δp+p其他,p為主泵的出口壓力,pG為噴槍的工作壓力,Δp為壓力損失,p其他為管路中存在其他方面的壓力損失,因此選型時要考慮這方面的因素。根據計算出的流量和主泵輸出壓力,可以選擇適合的主泵。

 3、輸送管網的設計

 整個涂料輸送管網是油漆輸送的大動脈,優良的管路選擇和設計是保證油漆噴涂高品質的保證,管路的制造工藝、材質、鏈接方式和變徑等直接影響油漆循環機噴涂的質量。

(1)管路制造工藝與材質的選擇 根據油漆類型的不同,一般情況下,水性漆選擇sst316材質,溶劑型油漆選擇sst304材質。一定要選擇一線大廠并通過質量管理體系認證的公司生產的產品,這樣充分保證管路的質量。通常選用冷拔無縫不銹鋼管,并經過鈍化處理,工作耐壓壓力至少300pis(1psi=6.895KPa)。

(2)管路的鏈接方式 循環主管路一般采用卡套或自動氬弧焊鏈接,或采用卡套加自動氬弧焊方式,即6 m一段卡套鏈接,6 m一段自動氬弧焊鏈接,具體根據客戶要求選擇。

(3)管路的變徑設計 根據表1的設計輸入,我們對兩線式集中輸調漆系統輸送管網進行設計。確定輸調漆管路的尺寸,包括供、回主管和供、回支管,手工段及自動段的供、回軟管,具體如表2所示。

從表2中分析得出,除供管管徑及回管管徑進行變化外,其他輸入均無需變動,即在設計開始前必須確定。利用世界最大的流體設備公司——美國GRACO公司開發的管路設計軟件進行管路管徑輸入,即可得到流速、槍站壓力、壓損等相關數據,如表3所示。

從表3中可以看出,各槍站的流速及壓力均滿足設計要求。在實際的設計當中,如部分槍站壓力或流速不滿足要求,我們通過對管路管徑的修改進行調整,直到調整到滿足相應的流速和壓力。系統總流量和模組出口壓力同時也計算出來,即確定了油漆輸送泵的選型。

4、油漆控溫及液壓動力系統

(1)油漆控溫系統 高品質的油漆輸送必須保證恒定的油漆溫度,特別是水性漆的施工,對噴涂環境的溫濕度及油漆的溫度恒定要求更高。通常情況下,噴房溫室控制在(23±1)℃/65~75%,油漆溫度(23±1)℃。油漆溫度的控制通常通過管中管系統進行控制,其原理為:通過冷熱水(冷水溫度7~12℃,熱水溫度35~45℃)在管路中的循環與油漆進行換熱,冷熱水的流量通過PLC控制的比例閥來控制,使之控制比例閥的開度,達到油漆控溫的目的。

(2)液壓動力系統 因空氣柱塞泵噪聲大、脈沖大及易結冷凝水逐漸被淘汰,取而代之的為流量大、噪聲小、脈沖小及運行穩定的液壓柱塞泵。既然是液壓電動機作為泵下缸體的驅動裝置,那么液壓油作為液壓電動機的動力源,必須配置一套液壓動力系統。在設計方面主要考慮以下幾點:

①主泵應采用恒壓變量泵,這樣可以保證穩定的流量和壓力,使液壓電動機運行穩定。并且,輸調漆系統在檢修關閉數套時,也無需調節液壓站參數,因多余的流量和壓力通過溢流閥及泄壓閥排掉,對液壓電動機的液壓控制單元進行保護,不會造成過壓運行。

②應考慮整個液壓動力系統15%的余量,便于日后增加輸調漆系統使用。Q=Q1+Q1×15%,其中,Q為液壓油總流量,Q1為輸調漆系統所需液壓油流量。

③液壓油冷卻后溫度為30~40℃,冷卻源為7~12℃的冷凍水,采用板式或殼式換熱器,通過比例閥控制冷水流量。

④液壓油循環管路采用死端循環(單線式),因是高壓輸送(液壓油出口壓力通常在10MPa左右),須采用高壓無縫鋼管,主管鏈接時用高壓法蘭聯接,支管采用活接聯接,進出口兩頭配備維修用高壓球閥。

⑤主管路盡量不要鋪設在油漆罐的上方,應與油漆罐不在一個平面上,以防維修或管路泄露時液壓油滴落在油漆罐上,造成油漆污染(見圖5)。 

結語

集中式輸調漆系統在各大汽車涂裝車間已經得到廣泛應用,在高節拍、頻換色和高品質方面已充分地體現出它的優勢。一套優良的集中輸調漆系統匯聚了經驗豐富的設計師的聰明才智和經驗,在現代化的汽車生產中發揮著不可估量的作用。

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