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摄像头激光机,全景摄像定位切割机
发表时间:2019-07-30     阅读次数:149     字体:【

为了解决焊管等离子切割烟尘的收集净化问题,根据后摆式连续作业螺旋焊管机组的工艺布置和生产特点,改进并制作了一套烟尘收集和净化处理系统。该系统优化了烟尘收集工位,改进了吸尘罩、烟尘收集管路系统和净化处理主机,选配高精度滤筒式净化处理装置。实践证明,该系统运行稳定,可满足Φ508~Φ2 420 mm螺旋焊管生产需要,在变更钢管规格时无需做任何工装更换和调整,且烟尘吸净率可达95%,净化处理后的尾气可直接排放,完全满足环保达标排放要求,有效控制了烟尘对车间环境的污染。

螺旋焊管生产过程中,需要对连续成型焊接的钢管按工艺要求逐根切断,一般采用的切割方式有火焰(通常为氧炔焰)切割和空气等离子切割。火焰切割存在的问题主要有:①预热和穿孔时间长,切割速度慢,难以满足厚壁钢管生产速度的要求;②切口附近钢管内表面氧化铁飞溅粘结,难以清理干净,管端扩径时导致压坑、水压径向密封不可靠等问题;③氧气乙炔耗量大、成本较高,切口宽。空气等离子切割法以干燥洁净的压缩空气作为离子气,利用等离子弧为热源来加热和熔化被切割金属,电弧弧柱和高速气流(离子状态)通过割炬喷嘴小孔使电弧受到压缩,电弧截面小,能量集中,温度高达15 000~30 000℃,使局部金属迅速熔化,同时用压缩空气将熔化金属吹走。该切割方式切割速度快,切口窄,而且切割面光洁,切口下缘无飞溅物粘结。

随着大直径厚壁螺旋焊管市场需求的增加、生产焊接速度的不断提高以及对切口质量的更高要求,越来越多的制管企业采用空气等离子切割法。但等离子切割时会产生大量有害烟尘,污染车间环境,因此有必要不断改进烟尘净化系统,有效控制烟尘对车间环境的污染。

1 等离子切割烟尘处理方法

目前,等离子切割烟尘处理方式一般有湿式处理法和干式处理法。

湿式处理法又可分为两种:①制作一个水床切割平台,将被切割工件放置在水中或水面,在水下或紧贴水面的地方完成切割作业,用水来捕捉切割产生的烟尘,从而达到净化环境的目的;②通过风机及管道将切割烟尘转移至水或其他液体介质中,将烟尘捕集、过滤,达到净化烟尘的目的。

干式处理法是要设计一套烟尘捕集装置,把烟尘集中输送至净化处理装置,通过装置内部的过滤器(如滤桶、滤芯、布袋等)将烟尘过滤处理和收集,净化后的尾气达标排放。

2 螺旋焊管切割烟尘处理系统

由于螺旋焊管生产工艺特点和切割环境条件限制,通常采用干式处理法。根据烟尘捕集装置工位的不同,目前主要有以下3种形式。

2.1 在成型2#梁位置捕集烟尘

成型2#梁位置捕集烟尘是螺旋焊管生产中普遍采用的方式,其系统如图1所示。在钢管头部(出口端)设置一台吹风机,采用 “一端吹一端吸”的方式将切割烟尘吹至成型2#梁位置,通过安装于2#梁悬臂上的吸尘软管(或吸尘罩)将烟尘收集送至除尘主机,经净化处理后排放尾气。选择该工位优点在于吸尘位置固定,缺点是烟尘分散,吸净率低,生产不同管径钢管要配套合适的吸尘软管(或吸尘罩)。另外,烟尘跌落堆积对内焊焊枪、小车轨道、成型小辊等设备造成污染,影响其寿命及调整精度,对内焊自动跟踪探头造成污染,使跟踪灵敏度下降,甚至失效。

2.2 在钢管切口位置捕集烟尘

钢管切口位置捕集烟尘目前极少采用,系统如图2所示。在钢管两端各设置1台变频吹风机,采用“两端吹中间吸”的方式,通过两端风机的风压将切割烟尘从切口排出,由位于切口上方的吸尘罩进行收集后送至除尘主机,经净化处理后排放尾气。选择该工位优点在于烟尘捕集口靠近烟尘产生源,难点在于吸尘罩与切割装置在空间位置上发生干涉,影响操作。另外,由于等离子切割的切口较狭窄,烟尘难以全部通过切口逸出,钢管两端会有烟尘冒出。

2.3 在钢管头部移动式捕集烟尘

钢管头部移动式捕集烟尘目前有部分螺旋焊管企业在采用,其工作原理为:在钢管头部区域设置移动式吸尘罩,切管作业时吸尘罩移动并与钢管前进速度同步,保证吸尘罩始终处于钢管头部正上方区域,烟尘收集后送至净化主机处理。该方式的优点是烟尘在钢管头部区域收集,不会对内焊枪、小车轨道、自动跟踪探头等设备造成污染;缺点是移动式吸尘罩与钢管同步前进的稳定性较差,另外,吸尘罩与净化主机必须采用较大直径软管连接,管道伸缩及弯折对吸尘效果都会造成影响,降低烟尘吸净率。

上述3种不同位置烟尘捕集处理系统,都要应用烟尘净化处理设备,目前普遍采用的某净化处理设备存在设计弊端,存在故障几率大、维护成本高、维修困难,烟尘处理效果欠佳等缺陷。

3 烟尘处理系统的改进

螺旋焊管等离子切割烟尘处理系统关键在于烟尘捕集工位选择、吸尘罩装置设计、烟尘净化处理设备选型及配套压缩空气系统改进设计。针对系统在实际应用中存在的问题和不足,结合Φ2 420 mm大直径钢管生产需要,对系统进行了改进设计和优化。

3.1 烟尘捕集工位选择及吸尘罩与管道设计

综合考虑烟尘对内焊及成型设备的污损、吸尘效果等因素,选择烟尘捕集工位在出管方向钢管头部较为适宜。为有效解决钢管前进与吸尘罩运行同步性问题,吸尘罩设计由移动式优化为固定式,改软管连接为硬管连接,提高吸尘效率。同时,在成型2#梁后方设置一台吹风机,采用“一吹一吸”的方式,将切割烟尘从钢管头部吹出,由吸尘罩进行收集,经除尘主机净化处理后排放,改进后的烟尘处理系统如图3所示。

结合切断工艺、钢管长度变化和Φ2 420 mm规格钢管生产需要,吸尘罩外形尺寸优化设计为7.5 m×2.7 m。吸尘罩定位连接于成型后桥上,其顶部设计6个均布的300 mm×600 mm吸尘口,吸尘罩四周安装防火软帘,软帘长度依据生产管径而定,易于形成稳定的吸尘气流,防止烟尘散开。吸尘罩侧面对应吸尘口位置,设计6个Φ300 mm吸尘通道(通道上均设计风阀,电动控制其开闭),每组3个,分两组汇集到两侧Φ500 mm主通道,分别进入两个处理器,可根据实际情况设置每个吸尘通道开闭状态。烟尘吸口与处理主机距离1 m,风损小,利用率高。

3.2.2 净化方式选择

干式处理设备通常有滤筒式和布袋式两种净化方式,其对比分析见表1。从表1可以看出,滤筒式除尘具有除尘阻力小、寿命长、净化效果好、维护方便等优点。因此,等离子烟尘净化主机宜采用滤筒式除尘设备。

3.2.3 滤筒材质选择

滤筒材质选用PTFE覆膜聚酯长纤维,其主要优点为:①过滤精度高,能过滤0.1 μm粉尘;②耐磨性能好,比传统滤料更能经受气流的脉冲反吹;③抗撕裂能力强,使用寿命长,性价比高;④耐腐蚀,粉尘吸附性差,堵塞几率较小;⑤滤料挺度好,可多次清洗,干燥后重复使用。

3.2.4 滤筒结构

采用整体式滤桶设计,维护、检修、更换方便快捷;优化滤桶反吹机构设计,每个滤桶对应一组反吹机构,滤筒内不增加任何机械及电气部件,既方便安装拆卸,又避免因烟尘污染机械及电气部件,而造成机械卡阻或电气故障等引起的反吹失效。

3.3 压缩空气系统改进设计

烟尘净化处理设备滤筒反吹采用压缩空气,通过反吹清理掉滤筒表面附着物,如果反吹空气洁净度不够,如含有油、水等杂质,将会污染滤筒,严重影响烟尘回收率、净化效果及滤筒使用寿命。因此,对反吹用压缩空气有严格要求,主要指标为:残油率<0.1×10-8,除水率≥99%,尘粒径<0.01 μm。往往生产现场使用的压缩空气含油、水等杂质较重,难以满足反吹空气的洁净度要求,必须对压缩空气净化处理系统进行改进设计,改进后的系统流程如图4所示。经图4所示流程六级处理后,压缩空气干燥、洁净,含油、水等杂质完全满足反吹用气体的指标要求

改进后的等离子切割烟尘净化处理系统在资阳石油钢管有限责任公司螺旋焊管机组得到了实际应用,完全满足Φ508~Φ2 420 mm钢管生产需要,变更钢管规格时无需做任何工装更换和调整。该系统对烟尘的吸净率达95%以上,经净化处理后的尾气可直接排放,完全满足环保达标排放要求。

通过一年多的现场应用,改进后的烟尘处理系统运行稳定,性能可靠,使用效果良好,后期维护成本低,特别是在Φ2 420 mm×22 mm超大直径、厚壁钢管批量生产时效果尤为明显,有效控制了烟尘对车间环境的污染。


 
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