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          技術支持
          熱噴涂除塵器的高效控制
          日期:2020/4/17 15:34:32 人氣:1182

          大多數熱噴涂操作都需要一定的通風,以將熱噴涂區域多余的噴涂劑排出。 考慮實際噴涂在目標上的材料量,即使是設計精良的熱噴涂工藝也往往效率低下;50% 的噴涂效率就可令人滿意。


          技術進步的一個方面是試圖使用更具成本效益的電線電弧系統復制更復雜(以及更昂貴)的等離子體和 HVOF 工藝涂層。 電弧過程會產生非常細小且通常為輕質的顆粒,這些顆粒可能難以通過廢氣流恰當地排出。 現有除塵系統已被充分證實可以處理熱噴涂粉塵。 遺憾的是,絕大多數除塵系統都是在相對粗放的氣流管理控制下運行的。 本文重點介紹通過使用更智能的熱噴涂廢氣技術可實現的運營收益和成本節約。

           

          上限: 如果風速高于每分鐘 3500 feet 英尺,粉塵顆粒會懸浮。 下限: 如果風速低于每分鐘 3500 feet 英尺,粉塵顆粒會積聚。
          合理的系統設計

          較大型熱噴涂操作通常包含實際進行噴涂的密閉罩。 該密閉罩吸入新鮮空氣的同時,未使用的噴涂劑在罩內流動。 根據密閉罩的設計和噴涂目標的形狀,可確定最合適的氣流量,以合理控制有害顆粒。 例如,密閉罩可能需要 10,000 cfm 立方英尺/分鐘 (cfm) 的氣流量才能實現合理的粉塵控制。 超過 10,000 立方英尺/分鐘 (cfm) 的氣流量會造成浪費,而低于 10,000 立方英尺/分鐘 (cfm) 的氣流量無法實現合理控制。

          可以以此為起點,設計一款合理的除塵系統。 該系統通常包括用于輸送粉塵的管道,用于清除空氣中粉塵的濾芯,以及用于提供產生氣流的能量的風機。 10,000 cfm 立方英尺/分鐘 系統的排風機可能需要 30-40 馬力。 氣流要求通常是固定的,除非重新設計密閉罩尺寸,否則不會發生改變。 人們普遍認為,3500-4000 英尺/分鐘的速度最適合在圓形管道中輸送粉塵1。 如果風速過慢,粉塵顆粒會掉落并沉積在管道底部 – 形成火災隱患,并可能堵塞管道。 如果風速過快,會浪費風機的能量,并對管道造成不必要的磨損。 對于我們的情況而言,每分鐘以 3500-4000 英尺/分鐘(1 英尺 = 0.3048 米)的速度輸送 10,000 cfm 立方英尺/分鐘(1 立方英尺 = 0.0283 立方米)的空氣需要選擇直徑為 22" 英寸的圓形氣道。 該尺寸氣道的橫截面面積為 2.6398 square feet 平方英尺,對應速度為每分鐘 3788 fpm 英尺每分鐘。


          風機與靜壓

          工業通風機可形成局部真空,將空氣吸入系統。 這種局部真空稱為靜壓,通常以“英寸水柱”來衡量。 系統設計人員使用各種數學模型來估算獲得所需氣流所需的靜壓。 系統中影響所需靜壓的因素包括:

          • 熱噴涂密閉罩的尺寸和幾何形狀
          • 管道中彎管(或彎曲部分)的數量和半徑
          • 系統管道總長度
          • 所用管道的直徑和風速
          • 除塵器選擇
          • 二次過濾產品(如高效過濾濾芯或排氣消音器)

          上述許多因素在操作系統期間不會發生改變。 除塵器濾芯和高效過濾濾芯除外。 隨著粉塵在濾芯上不斷積聚,壓降或濾芯阻力會增加。 系統需要額外的靜壓來解決濾芯表面上積聚的粉塵。


          通常會選擇配備風機,以通過在濾芯使用周期結束時容納足夠的靜壓,以維持氣流,從而確保在濾芯的整個使用周期中可維持足夠的氣流。 濾芯在臨近使用周期結束時的壓降比新濾芯高。 為延長其使用壽命,我們將熱噴涂除塵器濾芯設計為在系統運行時在線清洗。 粉塵的反復積聚,再加上除塵器的自清潔周期,導致系統的靜壓要求會發生輕微的波動。 如果此問題未能得到解決,系統可能會發生氣流減少或增加,以及粉塵在氣道內或熱噴涂密閉罩內沉積等相關問題。


          如果通過熱噴涂密閉罩的氣流過量,會使噴涂材料與目標部件接觸不足,進而影響涂層質量。 為避免上述潛在問題,必須控制氣流量。 用于控制風機的最常見設備是風門,風門可在風機上形成人工負載,以將風機氣流“調”回所需氣流值。 為維持氣流,必須根據需要打開或關閉風門,以保持管道中可維持所需的風速2。 很少需要精確地通過系統不斷獲得規定的氣流來完成上述操作,如果手動完成上述操作,需要由一名專業人員進行持續監督。 這些操作成本很高且很難,因此大多數熱噴涂操作對于風機控制這一方面,通常會抱有“一勞永逸”的心態。


          變頻驅動與氣流控制系統

          一種更好的控制風機和維持系統內恒定氣流的方法為采用變頻驅動 (VFD)。 變頻驅動在調整赫茲頻率的基礎上,以特定轉速運作風機電機。 雖然北美正常三相電源通常在 60 赫茲頻率下運行,但變頻驅動允許操作人員選擇某一特定頻率,來減緩或提高風機的轉速。 理想系統中,只有當臟濾芯的靜壓負載需要時,系統才會全速運行。 其余時間,風機會以較慢的速度運行,以正好產生所需的靜態量。 該操作方法可節約成本。 采用“一勞永逸”方法的操作人員總是以超過所需的速度運行其除塵系統(以確保熱噴涂密閉罩的完全通風),與此相比,變頻驅動方法采用智能系統,恰好按所需流速節能運行。


          有些數學模型可以通過一些簡單的假設和一些系統變量來佐證這一點。 一般而言,升級為變頻驅動和氣流控制系統可以在不到兩年的時間內收回成本,更為重要的是,除塵系統將以適當的速度運行。 這可以減少系統的磨損,特別是熱噴涂所需的高級表面過濾濾芯。 任何升級為變頻驅動和氣流控制系統的決策都應考慮以下節約因素:

          • 濾芯成本
          • 人工成本
          • 處理成本
          • 庫存成本
          • 運輸成本(運輸新濾芯及處理的舊濾芯)
          • 質量工序
          • 系統運行穩定性和系統內氣流的適當維持
          控制變頻驅動

          一旦決定采用變頻驅動,接下來就要確定提供連續輸入的方法。 其目的是不管系統靜壓如何波動都能維持在所需氣流。 除塵器可以通過使用安裝在管道系統內的氣流測量裝置,調節風機轉速以校正波動。 上述工具特別適合用于清潔空氣環境,因此通常會安裝于管道內完成空氣過濾后的某個位置。 這些工具可以是風機出氣口處的管道,其長度需要滿足為系統內的總氣流提供平穩、可靠的指示。


          另一種方法是測量系統靜壓,而非測量空氣進入除塵器之前氣道系統中某一點的實際氣流。 在規定的氣流條件下,只要系統未發生機械改變,所需靜態量為應保持不變的因素的函數。 濾芯會變臟,然后會進行脈沖清洗,但如果系統在規定的氣流條件下運行,那么除塵器入口所需靜壓將保持不變。 維持上述靜壓的除塵器為有效控制除塵系統中變頻驅動的最簡單方法。 當濾芯積聚阻力時,風機輸送的氣流會減少。 氣流的減少降低了除塵器前方氣道內的靜壓要求,因此除塵器將指示變頻驅動增加功率以維持靜壓。 相反,當濾芯進行脈沖清理時,系統內阻力會下降,變頻驅動會降低功率,以維持相同的靜壓水平。 從而實現平穩的氣流,并獲得隨之而來的相關效益與節約。


          注意事項

          在某些情況下,使用變頻驅動和氣流控制系統收效甚微。 在多個熱噴涂單元系統中,若使用單個除塵器(以及單個風機)間歇性地一次僅使用一個或兩個單元,沒有簡單的方法可以有效利用風機的可變功率。 這種限制來自管道系統,而非變頻驅動。


          結論

          熱噴涂技術正在不斷發展,新方法往往會給相關部件(如排氣系統)帶來更大的挑戰。 另外,子部件的發展有助于改進總體熱噴涂操作,實際上現有的所有熱噴涂除塵系統都可以受益于采用變頻驅動。 精確的氣流控制的重要性日益顯著,節能也可以帶來額外的收益。



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