1、汽車(chē)涂裝生產(chǎn)線(xiàn)廠(chǎng)房的空氣潔凈標準及要求
空氣潔凈度通常是指環(huán)境中空氣含塵微粒量多少的程度。在單位計量體積下,含塵濃度高則潔凈度低、含塵濃度低則潔凈度高??諝鉂崈舳鹊母叩褪怯每諝鉂崈舳燃墑e來(lái)區分的,而這種級別又是用操作時(shí)間內空氣的計數含塵濃度來(lái)區分,也就是把某一個(gè)含塵濃度范圍作為某一個(gè)空氣潔凈度級別。參考GB 50073—2013《潔凈廠(chǎng)房設計規范》,潔凈室按潔凈度級別劃分為1級、2級、3級、4級、5級、6級、7級、8級、9級,其中9級為最低級別。
根據涂裝涂料試驗驗證表明:較小的顆粒(1.0μm≤粒徑<5.0μm)對于漆面質(zhì)量影響較小,但是同樣需要避免較小的粉塵過(guò)多,因為較多的顆粒在一定條件下能夠積聚形成大顆粒,所以對單位體積空氣內的小體積顆粒數控制標準要求是<50 000個(gè)/(2.83 L)。5 μm≤粒徑<10 μm的顆粒積聚成大顆粒的風(fēng)險更為顯著(zhù),所以控制標準:良好區間是<10個(gè)/(2.83 L)L,合格區間是<100個(gè)/(2.83 L)。粒徑≥10μm的顆粒造成的污染漆面是目視可見(jiàn)缺陷,所以控制標準要求是<1個(gè)/(2.83 L)。因此,在汽車(chē)涂裝生產(chǎn)線(xiàn)廠(chǎng)房環(huán)境中,需嚴格管控的微塵種類(lèi)為3類(lèi):1μm≤粒徑<5 μm,5 μm≤粒徑<10 μm,10μm≤粒徑。并以此定義汽車(chē)涂裝生產(chǎn)線(xiàn)廠(chǎng)房的空氣潔凈標準及要求(見(jiàn)表2),而且廠(chǎng)房?jì)鹊目諝鈶腋×W訚舛仁鞘芸氐?,確保潔凈度可控。
參考GB 50073—2013《潔凈廠(chǎng)房設計規范》,涂裝潔凈廠(chǎng)房空氣的潔凈度要求屬于空氣潔凈度8級,汽車(chē)涂裝生產(chǎn)線(xiàn)廠(chǎng)房?jì)瓤諝獾念w粒濃度可以使用激光粒子計數器進(jìn)行測量。該儀器的采樣泵以2.83 L/min的速度吸入采樣空氣,同時(shí)對樣本空氣進(jìn)行顆粒含量的測量。其測試流量為2.83 L/min),測試通道有6個(gè),分別為0.3 μm、0.5 μm、1.0 μm、2.0 μm、5.0 μm、10.0 μm,可以分別測量各粒徑范圍的顆粒的濃度。根據測量結果,對照控制標準及要求,可以有效評價(jià)車(chē)間空氣潔凈度是否達標。
為了保證測量結果的可靠性,一般要求測量點(diǎn)在距離地坪高0.8 m的水平面內,測量點(diǎn)的分布要求覆蓋車(chē)間主要工藝設備區域,尤其是車(chē)身物流路徑區域,建議每個(gè)工藝層至少監控9個(gè)測量點(diǎn),間距以20 m以上為宜。每個(gè)測量點(diǎn)測量3次,取其算術(shù)平均值,評價(jià)各測量點(diǎn)是否滿(mǎn)足汽車(chē)涂裝生產(chǎn)線(xiàn)廠(chǎng)房空氣潔凈度的控制要求??梢栽谲?chē)間工藝設備平面圖上設置標注測量點(diǎn),1周1次,從而有效評價(jià)車(chē)間空氣潔凈度。
2、汽車(chē)涂裝生產(chǎn)線(xiàn)廠(chǎng)房送風(fēng)潔凈度規劃
由于涂裝車(chē)間具備良好的封閉性,車(chē)間內的空氣交換主要通過(guò)廠(chǎng)房送風(fēng)系統,因此廠(chǎng)房?jì)瓤諝鉂崈舳鹊乃街饕蓮S(chǎng)房送風(fēng)系統決定。而汽車(chē)涂裝生產(chǎn)線(xiàn)廠(chǎng)房送風(fēng)都是經(jīng)過(guò)送風(fēng)空調處理過(guò)后再送到廠(chǎng)房?jì)炔康?。故為了確??照{送風(fēng)的潔凈度,需要對送風(fēng)空調系統的功能段布置及配置做好規劃設計。
汽車(chē)涂裝生產(chǎn)線(xiàn)廠(chǎng)房送風(fēng)空調的溫濕度控制要求不同于工藝送風(fēng)空調的恒溫恒濕,它一般要求恒溫控制,濕度范圍控制。這樣既保證了車(chē)間內部環(huán)境溫度,也通過(guò)控制濕度的范圍來(lái)提高車(chē)間內部的清潔度,并且有效降低能源消耗。根據功能需求,廠(chǎng)房送風(fēng)空調一般設置為以下8個(gè)功能段:G3過(guò)濾段、燃燒器段、F5過(guò)濾段、冷盤(pán)管段、熱盤(pán)管段、風(fēng)機段、F7過(guò)濾段、消音器段。加濕段的設置依據各地氣候條件進(jìn)行增減(相對濕度控制范圍40%~70%)。
各個(gè)功能段的作用為:燃燒器段主要是采用天然氣直燃的方式給空氣加熱,提高送風(fēng)溫度,主要用于冬季,采用天然氣直燃的加熱方式相對于蒸氣加熱更節能。冷熱盤(pán)管段的作用主要是在夏季改變空氣的溫濕度,當需要降低空氣溫度并改變濕度時(shí),通常先冷盤(pán)管降溫后再熱盤(pán)管升溫調節。風(fēng)機段主要是安裝送風(fēng)風(fēng)機及電機,將已處理過(guò)的空氣送入待用區域。消音段主要是安裝消音器,降低送風(fēng)噪音,確保車(chē)間內部噪音低于85 dB的法規要求。
3、個(gè)過(guò)濾段的最末一級設置的過(guò)濾器等級決定了送風(fēng)空調送出去的空氣的凈化程度。而上級各級過(guò)濾器起保護作用,它們保護下風(fēng)段過(guò)濾器以延長(cháng)其使用壽命,同時(shí)保護空調其他功能段的正常工作。在空調設計規劃中,應該首先根據汽車(chē)涂裝生產(chǎn)線(xiàn)廠(chǎng)房潔凈度的要求確定最末一級過(guò)濾器的等級,然后選擇起保護作用的過(guò)濾器。
汽車(chē)涂裝生產(chǎn)線(xiàn)廠(chǎng)房送風(fēng)空調的3道過(guò)濾器規劃設計的目的是:G3過(guò)濾段設置在燃燒器段前,主要是為了起到提高燃燒器段的潔凈度,避免燃燒頭的堵塞。F5過(guò)濾段設置在冷熱盤(pán)管及風(fēng)機段前,主要是利用F5過(guò)濾效果確保后續功能段的清潔,避免因為污染而增加清潔維護的難度。F7過(guò)濾段設置在風(fēng)機段后,主要考慮前面幾個(gè)工藝段在做維護的過(guò)程存在外來(lái)污染風(fēng)險,F7過(guò)濾能起到最后屏障作用,保障送往汽車(chē)涂裝生產(chǎn)線(xiàn)廠(chǎng)房?jì)炔康目諝鉂崈舳取?/div>
4、廠(chǎng)房送風(fēng)空調過(guò)濾等級的設置
涂裝潔凈廠(chǎng)房空氣的顆粒濃度要求屬于空氣潔凈度8級,要求空氣中粒徑≥10 μm的顆粒數為0,5 μm≤粒徑<10 μm 的顆粒數為100以下。所以空氣經(jīng)過(guò)送風(fēng)空調處理后需要捕捉空氣里所有粒徑≥5 μm的顆粒。對比過(guò)濾器等級標準可知,廠(chǎng)房送風(fēng)空調的最末一道過(guò)濾等級應該為F7(所有粒徑≥5 μm的顆粒捕捉效率約為100%)。
而前面兩道預過(guò)濾的過(guò)濾等級配置,主要考慮其顆粒捕捉效率,既能有效防護相應功能段的清潔度,又能延長(cháng)F7過(guò)濾器的使用壽命。所以依據隔級配置保護的原則分別別配置了G3和F5的過(guò)濾器。由于其他工藝空調的送風(fēng)也會(huì )溢流到廠(chǎng)房?jì)?,所以其他工藝送風(fēng)的最末一道過(guò)濾器的過(guò)濾等級應該不得低于F7。
不過(guò),選擇過(guò)濾器還要全面考慮潔凈室的特性、過(guò)濾器特性和凈化系統特性。要保證送風(fēng)潔凈度,僅有合格的過(guò)濾器是不夠的,要保證運輸、安裝過(guò)程中不損壞過(guò)濾器及安裝的正確,還要做好過(guò)濾器使用過(guò)程的中的壓差監控。
5、涂裝潔凈廠(chǎng)房微正壓控制
參考GB 50073—2013《潔凈廠(chǎng)房設計規范》要求:潔凈區與室外的壓差應該不低于10 Pa。試驗研究的結果表明,潔凈室內正壓值受室外風(fēng)速的影響,如果要保證室內的清潔度,室內正壓值必須高于室外風(fēng)速產(chǎn)生的風(fēng)壓力。當室外風(fēng)速大于3 m/s時(shí),產(chǎn)生的風(fēng)壓力接近5 Pa,若潔凈室內正壓值為5 Pa時(shí),室外的污染空氣就有可能滲漏到室內。但根據現行國家標準《采暖通風(fēng)和空氣調節設計規范》GB 50019編制組提供的全國氣象資料統計,全國203個(gè)城市中有74個(gè)城市的冬夏平均風(fēng)速大于3 m/s,占總數的36.4%。這樣如果潔凈室與室外相鄰時(shí),其最小的正壓值應該大于5 Pa。因此,規定潔凈室與室外的最小壓差為10 Pa。
為了防止汽車(chē)涂裝生產(chǎn)線(xiàn)廠(chǎng)房?jì)鹊目諝鉂崈舳仁艿酵饨缈諝獾奈廴?,所以應該確保廠(chǎng)房對室外呈微正壓狀態(tài),控制標準為汽車(chē)涂裝生產(chǎn)線(xiàn)廠(chǎng)房與室外的最小壓差為10 Pa,該壓差為絕對壓差。
由于廠(chǎng)房?jì)炔肯鄬τ谑彝獾膲翰钍怯捎趶S(chǎng)房?jì)鹊乃惋L(fēng)量大于排風(fēng)量而產(chǎn)生的,所以要想控制好汽車(chē)涂裝生產(chǎn)線(xiàn)廠(chǎng)房的微正壓狀態(tài)。需要控制送排風(fēng)量的相對狀態(tài)。要想達到該微正壓控制要求,在規劃設計時(shí),首先是根據壓差要求,選定廠(chǎng)房?jì)葥Q氣次數的標準。參考行業(yè)設計經(jīng)驗,結合汽車(chē)涂裝生產(chǎn)線(xiàn)廠(chǎng)房的密封效果,汽車(chē)涂裝生產(chǎn)線(xiàn)廠(chǎng)房的換氣次數要求為≥1.2次/h。而這個(gè)換氣次數,是用來(lái)核算廠(chǎng)房送風(fēng)空調送風(fēng)量需求的主要依據。
由于廠(chǎng)房?jì)认鄬τ谑彝獾膲翰钊Q于廠(chǎng)房的送風(fēng)量與排風(fēng)量之差,因此若要使廠(chǎng)房相對室外的壓差保持穩定狀態(tài),首先應該令送風(fēng)與排風(fēng)量保持一定。實(shí)現此要求的具體做法較多,如在總送風(fēng)管上安裝微差壓傳感器,當風(fēng)量發(fā)生變化時(shí),即可通過(guò)變頻器改變送風(fēng)風(fēng)機轉速,從而使總送風(fēng)量保持不變;同樣,在總排風(fēng)管上也可安裝微差壓傳感器,當風(fēng)量發(fā)生變化時(shí),即可通過(guò)變頻器改變排風(fēng)風(fēng)機轉速,使總排風(fēng)量保持不變。以此達到送排風(fēng)量差的穩定。
在一定的壓差要求下,廠(chǎng)房的換氣次數與廠(chǎng)房的密封性有關(guān),廠(chǎng)房的密封性效果越好廠(chǎng)房的換氣次數要求越少。而且由于密封性效果好,廠(chǎng)房微正壓受到外界的干擾低,穩定性也高。
此外,由于廠(chǎng)房?jì)鹊男嘛L(fēng)都是由室外新風(fēng)通過(guò)送風(fēng)空調處理后送進(jìn)車(chē)間的,所以換風(fēng)次數的增多會(huì )使得送風(fēng)空調的送風(fēng)量增大,從而導致能耗增大,不利于車(chē)間節能的要求。
因此規劃設計具有良好密封性的汽車(chē)涂裝生產(chǎn)線(xiàn)廠(chǎng)房,對保障汽車(chē)涂裝生產(chǎn)線(xiàn)廠(chǎng)房的微正壓狀態(tài)及潔凈度控制很有必要。由上述的分析可以知道,影響廠(chǎng)房密封性較大的風(fēng)險點(diǎn)有3個(gè),分別是本車(chē)間與焊裝車(chē)間相連接的通道開(kāi)口、本車(chē)間與總裝車(chē)間相連接的通道開(kāi)口、車(chē)間物料進(jìn)入的物流門(mén)。
所謂的風(fēng)壓就是垂直于氣流方向的平面所受到的風(fēng)的壓力。根據伯努利方程得出的風(fēng)-壓關(guān)系,風(fēng)的動(dòng)壓:p=0.5ρv²:
(1)其中 p 為風(fēng)壓,kN/m², ρ 為空氣密度,kg/m³, v 為風(fēng)速,m/s。由于空氣密度 ρ 和重度 r 的關(guān)系為 r = ρg , 因此有 ρ = r / g 。在式(1)中使用這一關(guān)系,得到p=0.5 rv ²/ g
(2)此式為標準風(fēng)壓公式。在標準狀態(tài)下(氣壓為101.325 kPa., 溫度為15 ℃), 空氣重度 r =0.012 25 kN/m³。緯度為45°處的重力加速度 g =9.8[m/s²], 我們得到 p = v ²/1 600。所以要想得到潔凈廠(chǎng)房對室外的絕對壓差為10 Pa,如果對室外有開(kāi)口的地方,平均溢流風(fēng)速為4 m/s。
這3個(gè)風(fēng)險點(diǎn)總開(kāi)口面積約為30 m²,如果不能有效控制,將會(huì )導致432 000 m³/h的空氣泄露。因此在規劃階段要重點(diǎn)考慮如何優(yōu)化這幾個(gè)風(fēng)險點(diǎn)。
與總裝及焊裝的通道開(kāi)口,可以采取安裝快速卷簾門(mén)的方式來(lái)減少空氣溢流量,當車(chē)身或滑撬通過(guò)時(shí)打開(kāi),通過(guò)后快速關(guān)閉。車(chē)間物料進(jìn)入的物流門(mén),設置雙道卷簾門(mén),物料進(jìn)入時(shí)采用一個(gè)開(kāi)啟另一個(gè)關(guān)閉防止外界顆粒的進(jìn)入,而且在最外側的卷門(mén)內安裝風(fēng)幕,有效防止外界污染。
人員進(jìn)入車(chē)間的通道,可以設置風(fēng)淋室室或雙道帶閉門(mén)器的門(mén)。其他門(mén)正常運行的時(shí)候都是常閉狀態(tài),嚴禁無(wú)故開(kāi)啟。
以上措施的實(shí)施,大大減少了廠(chǎng)房空氣泄漏量,降低廠(chǎng)房換風(fēng)次數的需求,降低了車(chē)間運行費用,也為廠(chǎng)房實(shí)現微正壓穩定狀態(tài)提供了保障。
廠(chǎng)房風(fēng)平衡調試完成后,定期檢查現場(chǎng)的壓差裝置及顯示數據,監控廠(chǎng)房微正壓狀態(tài)。隨時(shí)了解現場(chǎng)發(fā)生的狀況,并及時(shí)提醒操作人員注意壓差的穩定保持。
汽車(chē)涂裝生產(chǎn)線(xiàn)廠(chǎng)房空氣潔凈度控制的規劃設計,需要從潔凈度標準的定義,到送風(fēng)潔凈度的總體規劃,再到廠(chǎng)房的微正壓控制規劃3個(gè)方面著(zhù)手去分析。并根據分析去落實(shí)各項要求,為汽車(chē)涂裝生產(chǎn)線(xiàn)廠(chǎng)房?jì)瓤諝鉂崈舳冗_標提供有力的支撐。汽車(chē)涂裝生產(chǎn)線(xiàn)廠(chǎng)房空氣潔凈度的管理除了在規劃階段注重設計方案的科學(xué)合理性,還需要在車(chē)間投產(chǎn)運行期間做好相應的維護管理,比如定期良好的深度清潔,日常進(jìn)廠(chǎng)物料的清潔控制,最為關(guān)鍵的是日常的維護清潔。上述方法總體的方向是減少外來(lái)污染,同時(shí)加快內部污染的自?xún)羲俣?。這樣可以有效改善汽車(chē)涂裝生產(chǎn)線(xiàn)廠(chǎng)房?jì)鹊目諝鉂崈舳?,提升生產(chǎn)線(xiàn)上的產(chǎn)品質(zhì)量水平,并逐步降低車(chē)間的運營(yíng)費用。
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