張艷芬 李飛 甘正升 張新旺 李連超 楊澤旭

摘 要：文章通過闡述汽車涂裝車間工位室體循環(huán)風(fēng)利用方案，論證了工位室體循環(huán)風(fēng)利用技術(shù)可行性，為汽車工程設(shè)計(jì)人員提供了在規(guī)劃階段降低汽車涂裝車間能耗及車間運(yùn)營成本的新思路。

關(guān)鍵詞：工位室體;全新風(fēng)循環(huán)風(fēng)

中圖分類號：TU834.5+3? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A ?文章編號：1671-7988（2020）15-206-03

Abstract： This articleset outbycirculatingair for automobilepaintingworkshop-stationroomutilization， circulatingairusing the technicalfeasibility of demonstrationstationroom， for the automobileprovidedin the planningstages to reduce the design ofautomotivepaintingworkshopnewapproach to energy consumptionandoperatingcosts of workplace.

Keywords： Workshop-station; Fullfresh airRecirculatingair

CLC NO.： TU834.5+3? Document Code： A? Article ID： 1671-7988（2020）15-206-03

1 前言

2020年，世界經(jīng)濟(jì)由于疫情影響，面臨著強(qiáng)大考驗(yàn)，汽車企業(yè)如何在復(fù)雜的經(jīng)濟(jì)環(huán)境下保持穩(wěn)步發(fā)展，不僅要擴(kuò)大產(chǎn)品銷量，創(chuàng)造收入，還需降低生產(chǎn)線運(yùn)行能耗。汽車涂裝車間作為能耗大戶，尤須重點(diǎn)關(guān)注。

汽車工程師在設(shè)計(jì)規(guī)劃階段，即應(yīng)對生產(chǎn)線布局、設(shè)備工作原理進(jìn)行通盤考慮，最大限度地降低設(shè)備能耗，在現(xiàn)有成熟的節(jié)能降耗措施上進(jìn)一步減少能量消耗，在降低涂裝車間生產(chǎn)運(yùn)營成本方面至關(guān)重要。

總所周知，涂裝車間噴漆室系統(tǒng)的耗能量涂裝車間能耗總量中占比近50%，目前在涂裝規(guī)劃及設(shè)計(jì)人員的共同努力下，噴漆室循環(huán)風(fēng)利用技術(shù)已趨于成熟化及穩(wěn)定應(yīng)用，其循環(huán)風(fēng)利用率可達(dá)85%左右。

而工位室體由于布置分散，與噴漆系統(tǒng)相比，工藝要求低，能耗相對較小，在規(guī)劃設(shè)計(jì)時(shí)不易被作為重點(diǎn)關(guān)注。但實(shí)際應(yīng)用中，由于工位室體數(shù)量多，線體長且分散，并且對于溫度及濕度均有一定要求，經(jīng)年累月，其能耗不可忽視。

本文從生產(chǎn)線規(guī)劃建設(shè)階段，對工位室體送排風(fēng)原理及影響因素進(jìn)行分析，提出對部分工位室體排風(fēng)循環(huán)利用的概念，同時(shí)，詳細(xì)闡述了降低工位室體送排風(fēng)能耗的設(shè)計(jì)原則及方法。

2 規(guī)劃原則及目的

一般地，汽車涂裝車間總計(jì)約20個工位室體，分布于涂裝車間各個區(qū)域。其類型劃分主要有以下幾種分法：

按照所處區(qū)域分：可根據(jù)涂裝涂層類型對汽車涂裝車間區(qū)域簡單地劃分為底涂區(qū)域及面涂區(qū)域。其中，底涂區(qū)域的工位室體按照工序排布，主要有預(yù)清理工位、治具更換工位、電泳AUDIT工位、電泳檢查及電泳打磨工位、粗細(xì)密封工位、底涂膠工位以及膠AUDIT工位等;面涂區(qū)域工位室體主要有檢查精修、貼膜報(bào)交、面漆AUDIT等工位，此外，還有各涂層烘干后存儲區(qū)，進(jìn)入面漆前的分色區(qū)（顏色編組區(qū)）及為了保證良好防腐效果的注蠟室等;

按照工位作業(yè)內(nèi)容分，可分為防塵室、檢查室、打磨室、打膠室、注蠟室等;按照工位自動化程度，可分為人工工位、機(jī)器人工作。

從上述分類可看出，工位室體數(shù)量多，分布較其他設(shè)備零散，各室體工作內(nèi)容不一，且自動化程度不同，某汽車公司在規(guī)劃某生產(chǎn)線時(shí)，按照工位作業(yè)內(nèi)容，逐一分析其環(huán)境特點(diǎn)，同時(shí)統(tǒng)籌考慮保證車間潔凈度、空調(diào)及送排風(fēng)風(fēng)管布置美觀、人員作業(yè)滿足職業(yè)健康要求等，最終規(guī)劃項(xiàng)目工位送排風(fēng)原則如下：人工作業(yè)段送新風(fēng)，機(jī)器人自動段工位考慮循環(huán)風(fēng)利用，在滿足工藝要求、確保操作人員職業(yè)健康的同時(shí)，對工位室體送排風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行整體規(guī)劃設(shè)計(jì)，降低新風(fēng)供給量，提高工位室體風(fēng)量利用率，達(dá)到降低設(shè)備能耗，節(jié)能減排的目的。

3 影響因素

影響涂裝車間工位室體送排風(fēng)設(shè)計(jì)主要因素有：工位溫濕度、工位潔凈度、工位自動化程度等。

3.1 溫濕度

涂裝車間內(nèi)不同工位室體由于作業(yè)內(nèi)容不同，其溫濕度要求不同，如電泳打磨工位需保證必要的濕度，確保打磨灰塵及顆粒不會對車身造成二次污染，而電泳烘干后的檢查工位，由于人員在此工位僅作抽檢，則可依據(jù)實(shí)際情況考慮此工位不設(shè)置加濕。

因此，不同工位送排風(fēng)設(shè)計(jì)時(shí)，需明確各工位溫濕度控制要求，確認(rèn)溫濕度控制范圍后，結(jié)合室體位置、風(fēng)量等因素，對供風(fēng)空調(diào)是否設(shè)置加濕段進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)及規(guī)劃，同時(shí)，考慮工位單獨(dú)設(shè)置微霧加濕，避免造成空調(diào)加濕段的冗余設(shè)計(jì)，浪費(fèi)固定資產(chǎn)投資成本及資源。

3.2 潔凈度

室體送排風(fēng)潔凈度直接影響到室體送排風(fēng)要求，部分室體排風(fēng)可直接利用，如密封膠室體、存儲區(qū)等，可考慮排風(fēng)直接溢流至車間;部分室體需加裝過濾器后回用其排風(fēng)，如打磨工位由于含有打磨灰塵及顆粒，在規(guī)劃其循環(huán)風(fēng)利用方案時(shí)，需考慮打磨工位排風(fēng)所配置的過濾器的等級及循環(huán)風(fēng)利用點(diǎn)位;部分室體排風(fēng)不建議回用，如點(diǎn)修補(bǔ)、注蠟等工位由于排風(fēng)中含有溶劑顆粒，即使經(jīng)活性炭等材料吸附處理，也不建議將其送排風(fēng)納入循環(huán)利用方案中規(guī)劃。

在規(guī)劃工位室體循環(huán)風(fēng)利用方案時(shí)，設(shè)計(jì)人員需對每個工位送排風(fēng)情況進(jìn)行詳細(xì)甄別，對工位室體排風(fēng)合理且最大化利用。

3.3 自動化程度

科技進(jìn)步的發(fā)展推動了機(jī)器人技術(shù)在生產(chǎn)線上的應(yīng)用及推廣，目前涂裝車間UBS、UBC段已成熟應(yīng)用機(jī)器人進(jìn)行噴涂，此外，LASD工位、裙邊膠工位也逐步開始引進(jìn)機(jī)器人代替人工作業(yè)。隨著科技技術(shù)進(jìn)步，機(jī)器人將逐步替代人工，因此，在滿足工藝要求的前提下，建議優(yōu)先在機(jī)器人工位送循環(huán)風(fēng)，降低機(jī)器人工位新風(fēng)量。在車間潔凈度較高的環(huán)境下，設(shè)置可以考慮機(jī)器人段不設(shè)置送排風(fēng)。具體依據(jù)項(xiàng)目定位及工位工藝要求確定。

4 設(shè)計(jì)方案

本文以某汽車涂裝項(xiàng)目為例，詳細(xì)介紹如下：車間采用B1B2噴涂工藝，其基本工藝流程如圖1：

為了提升涂裝車間潔凈度，便于后期車間管理維護(hù)及產(chǎn)品品質(zhì)提升，該項(xiàng)目工位室體全部采用封閉式壁板自承重結(jié)構(gòu)，所有室體設(shè)置送排風(fēng)。

基于工藝要求，車間內(nèi)工位室體需控制溫度在一定范圍內(nèi)，此外如電泳打磨、檢查精修等室體工位濕度要求>50%。

自動噴涂機(jī)器人主要設(shè)置于UBS、UBC及SSD等工位。

本方案中，對工位室體送排風(fēng)設(shè)計(jì)秉持的基本原則如下：

（1）送風(fēng)設(shè)計(jì)原則

①人工工位設(shè)置全新風(fēng);

②機(jī)器人工位送風(fēng)采用循環(huán)風(fēng);

③存儲區(qū)設(shè)置全新風(fēng)。

（2）排風(fēng)設(shè)計(jì)原則

①打磨區(qū)域人工工位排風(fēng)經(jīng)多重過濾后循環(huán)使用;

②非打磨區(qū)域人工工位排風(fēng)根據(jù)其工位特點(diǎn)，部分可直接循環(huán)利用;

③存儲區(qū)排風(fēng)循環(huán)利用。

（3）詳細(xì)設(shè)計(jì)方案

根據(jù)各工位的具體工藝要求進(jìn)行風(fēng)量計(jì)算，確認(rèn)每個工位室體送風(fēng)量。表1列舉了部分工位室體送風(fēng)量。

由上表可見，涂裝車間內(nèi)20個工位室體所需風(fēng)量數(shù)量之大，如果均采用新風(fēng)送達(dá)工位后排至廠房外，必然造成極大的能源浪費(fèi)。因此，工位室體循環(huán)風(fēng)利用方案需對不同工位室體進(jìn)行逐一分析，有效識別可循環(huán)利用的工位室體送排風(fēng)，降低工位室體送排風(fēng)能耗。

以車底涂膠（PVC）室體為例，PVC室體按照工位劃分，分為遮蔽、自動UBS噴涂、人工UBS補(bǔ)噴、自動UBC噴涂、人工UBC補(bǔ)噴以及卸遮蔽六個工位。以往項(xiàng)目設(shè)計(jì)PVC送排風(fēng)系統(tǒng)時(shí)，采用“一刀切”策略，室體全部采用新風(fēng)供風(fēng)，排風(fēng)經(jīng)過濾后排放至廠房外。其原理示意圖如圖2：

在規(guī)劃設(shè)計(jì)PVC室體循環(huán)風(fēng)利用方案時(shí)，可按照作業(yè)工位操作主體的不同，劃分為自動噴涂段及人工操作段。其中，人工操作區(qū)如遮蔽工位、人工補(bǔ)噴UBS、人工補(bǔ)噴UBC工位、卸遮蔽工位需供應(yīng)新風(fēng)，其排風(fēng)可經(jīng)過濾后循環(huán)利用至自動UBS/UBC噴涂工位，原理示意圖如圖3：

通過上表可計(jì)算出，PVC室體新風(fēng)送風(fēng)量減少45%。從點(diǎn)到面，工位室體循環(huán)風(fēng)利用不僅局限于PVC室體，從預(yù)清理工位到貼膜報(bào)交、注蠟等工位，對涂裝車間工藝流程進(jìn)行梳理，結(jié)合影響因素，基于設(shè)計(jì)原則進(jìn)行深入分析，最終確認(rèn)涂裝車間工位室體送排風(fēng)利用方案（部分）如表3。

5 結(jié)論

對涂裝車間內(nèi)各室體送風(fēng)量進(jìn)行核算，計(jì)算出其總的送風(fēng)量及循環(huán)風(fēng)利用量，進(jìn)行循環(huán)風(fēng)利用率計(jì)算：

綜上所述，涂裝車間工位室體采用循環(huán)風(fēng)利用技術(shù)，至少可減少新風(fēng)供給量約37%，減少二氧化碳排放，降低空調(diào)運(yùn)行能耗，提高資源利用率，有效降低涂裝車間生產(chǎn)運(yùn)營成本，值得推廣應(yīng)用。