环保型喷砂油管净化处理生产线_青岛华盛泰喷砂机械设备公司
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发表时间:2019-08-26 09:09
摘要:设计了环保型油管喷砂净化处理生产线, 包括生产线的整体方案设计、喷砂方式及喷嘴的选择、工艺流程及主要参数的设计、除尘系统设计、电气控制系统及程序设计。生产线实现了钢管内外表面的半自动化喷砂净化处理, 有利于提高产品质量, 改善工作环境, 为企业带来明显的经济和社会效益。

Design of the Spraying Silicon Sand Production Line of Environmental Protection Type for Cleansing Oil Pipe Surface

Abstract:

The spray sand production line of environmental protection type for cleansing oil pipe surface has been designed.The design contents include the overall scheme, the spray sand mode, the muzzle type, the process flow and main parameters, the dust system, and the electrical control system and program.The line can realizes the semi-automatic spray sand cleansing on internal and external pipe surface.This line can improve quality of production and operator's working conditions, and bring obvious economic and social benefit for an enterprise.

 

油管在防腐处理之前会受到各种腐蚀以及附着物的污染。去除氧化皮、铁锈和污染物的传统方法有机械法、化学清洗法和空气喷砂法。化学酸洗的方法成本高, 除锈质量不稳定, 污染严重, 生产环境恶劣, 对操作工人健康危害极大, 而且除锈后不能形成在油管表面涂覆防护层所需的合适的表面粗糙度, 从而影响涂覆质量, 降低油管的使用寿命[1,2,3,4,5,6]

喷砂采用压缩空气为动力, 形成高速喷射束将喷料 (硅砂、金刚砂、铁砂等) 高速喷射到处理工件表面, 由于磨料对工件表面的冲击和切削作用, 使工件表面获得一定的清洁度和不同的粗糙度, 使其力学性能得到改善, 因此提高了工件的抗疲劳性, 增加了与涂层之间的附着力, 延长了涂膜的耐久性, 也有利于涂料的流平和装饰。

由于油管细而长、处理表面技术要求较高及处理量大等特点, 对油管的表面净化工艺设备大多采用的是喷料为普通硅砂的开放式喷砂系统。人工露天作业存在工作环境差、劳动强度大、设备损坏快、环境污染严重、处理质量不稳定等严重问题。本文以外径?73。03 mm、内径?62 mm、长8 m的油管为研究对象, 设计了半自动化全封闭式喷砂系统。

1整体方案设计

该系统主要分为3部分, 即对油管内表面进行喷砂净化的内喷砂系统、净化油管外表面的外喷砂系统和净化喷砂后的含尘气流的除尘系统。系统的平面布置如图1。

图1 油管喷砂系统平面布置示意

图1 油管喷砂系统平面布置示意

 

1—内喷砂压缩机;2—内喷砂储砂罐;3—内喷砂重力沉降室;4—内喷砂旋风除尘器;5—内喷砂袋式除尘器;6—内喷砂驱动机构;7—上料装置;8—内喷砂枪;9—对接装置Ⅰ;10—油管;11—下料装置;12—对接装置Ⅱ;13—外喷砂室;14—外喷砂压缩机;15—外喷砂储砂罐;16—外喷砂重力沉降室;17—外喷砂旋风除尘器;18—外喷砂袋式除尘器

2喷砂方式的选择

喷砂除锈技术有多种方式:根据磨料种类的不同可分为喷石英砂、铁砂、铁丸、短钢丝等;根据气压不同可分为正压喷砂和负压喷砂;根据磨料的干湿又可分为干式喷砂和湿式喷砂。

考虑到本次设计的实际情况和成本问题, 选择硅砂为磨料;由于油管喷砂除锈对清理面积和气流速度的要求不高, 选择负压式干式喷砂。

宝岛彩票官网 空气压力越高则清理效率越高, 但因空气压力升高后, 磨料的破碎率、对被喷材料的切蚀、喷射的有效距离及空气紊流都会随之变化, 并反映到清理效率中来。综合考虑各方面因素, 空气压力最好为0.7 MPa左右, 一般应保持在0.55~0.75 MPa。若空气压力太低, 则清理效率会显著下降, 浪费能源;若空气压力太高, 则磨料破碎率会显著上升, 磨料尖角嵌入被喷物体内的机率升高。

本次设计内喷砂系统有3个喷嘴, 外喷砂系统有6个喷嘴, 每个喷嘴的排气量为8~10 m3/min。由于内外喷砂系统喷砂间隔不同, 内外喷砂系统需要分别设置压缩机。内喷砂压缩机选择1台排气压力为0.7 MPa、排气量为27 m3/min的活塞式压缩机;外喷砂压缩机的排气量是内喷砂的2倍, 而排气压力相同, 考虑到压缩机的维修更换方便, 外喷砂系统采用2台与内喷砂相同的压缩机;还需要准备1台备用, 整个系统需要4台排气压力为0.7 MPa、排气量为27 m3/min的活塞式压缩机。

气动喷砂喷嘴的结构和参数是对气动喷砂效率影响最大的因素, 包括喷嘴直径、喷嘴内孔结构和喷嘴材质等。喷砂时, 所研制的缩放喷嘴可使气砂混合体获得很高的出口速度, 使砂粒带有更大的动能, 砂粒气流在出口处可获得超音速度, 适应于油管喷砂工艺。

3除尘系统设计

在喷砂处理工艺流程中, 采用的干式喷砂会产生大量的有害粉尘, 该粉尘不但恶化了工作条件, 对操作工人健康危害极大, 也给环境造成严重的污染, 必须设计除尘系统来解决粉尘的污染问题。

除尘系统一般包括集气吸尘罩、除尘设备、风机、管道及其附件等。作为除尘系统, 只有综合考虑烟气和粉尘的性质以及系统中各个部分的配置等各有关因素, 才能设计出技术、经济合理的除尘系统。

综合考虑各种因素, 本系统采用三级除尘:一级除尘为重力沉降室;二级为旋风除尘器;三级为袋式除尘器。含尘气流经由三级除尘净化后便可达到排放标准, 处理后的气流可直接排入大气。

油管喷砂处理系统中, 内喷砂工艺是间歇性作业, 而外喷砂是连续作业, 二者的气体处理量也不同, 因此, 需要为内外喷砂分别配置各自的除尘设备, 即内外喷砂需各布置1套重力沉降室、旋风除尘器、袋式除尘器和其他附属设备。

4油管喷砂生产线控制系统设计

4.1 工艺流程及主要工艺参数

a) 内喷砂流程 储砂罐由上到下分为重力沉降室、集砂室、储砂室3部分, 并装配气砂混合阀、落砂阀、传感器等部件。压力传感器控制气动插板阀实现储砂罐的自动补砂。气砂混合阀由主气路控制其闭合, 即主气路停止送气, 混合阀则自动关闭落砂口。上料装置将3根油管整齐地放到内喷砂机架上, 时间为10 s。放管完毕, 油管两侧的对接装置在气缸的驱动下自动实现对油管的夹紧对接, 时间为2 s。对接装置对接到位后, 内喷砂电磁阀开启, 主气路开始送气。延时2 s后, 驱动机构带动喷枪以4 m/min的速度向前行进, 内喷砂作业开始;当喷嘴行进到油管另一端尽头位置时, 驱动机构会触碰设置在轨道上的行程开关, 行程开关发出信号控制驱动机构停止行进, 此信号同时控制气砂混合阀关闭落砂口, 但主气路继续送气;喷枪继续喷射洁净气流4 s后, 关闭主气路。同时, 驱动机构以8 m/min的速度自动退回, 后退到初始位置时, 触发行程开关, 控制驱动机构停止后退。驱动机构后退到位, 油管两侧的对接装置自动释放油管, 时间为2 s。对接装置释放到位后, 下料装置将3根内喷砂完毕的油管从内喷砂机架放到拨管装置上, 至此, 内喷砂工序完成。下料的同时, 上料装置又将3根新的油管放到内喷砂机架上, 下一次内喷砂作业开始。

b) 外喷砂流程 由内喷砂工艺流程可知, 1次内喷砂过程时间为200 s。外喷砂系统是对油管逐根进行喷砂, 为防止外喷砂油管堆积, 设置拨管装置拨管间隔为66 s;油管前进速度为8 m/min, 油管外喷砂线进给时间间隔为6 s。拨管装置每隔66 s将1根油管拨落到地辊输送线上, 地辊输送线带动油管向外喷砂室行进, 油管会触碰安装在外喷砂室入口处的行程开关, 行程开关发出信号控制外喷砂室入口的气动插板阀开启, 此信号延时7.5 s后, 喷砂室出口处的气动插板阀开启, 这样在油管能够顺利进出外喷砂室的同时, 保证了外喷砂室密封良好。

c) 除尘系统流程 油管内、外喷砂的除尘系统各分为重力沉降室、旋风除尘器和布袋除尘器3部分, 除尘系统的各机构在整个喷砂系统开启时便开始自动运行。

4.2自动控制系统设计

油管喷砂生产线自动控制系统的特点为:系统同时控制多个设备, 流水生产, 是多输入、多输出系统;输入、输出多为开关量时间控制, 采用可编程序控制器与继电接触器联合控制方案, 实现集中和分布、自动和手动控制。

控制装置由总控台和1台现场调试控制箱组成, 风机和排尘电动机各2台, 用继电接触控制实现自动或手动控制, 2台上下料电机和小车的驱动电机用继电器控制实现手动调节, 用PLC实现自动控制。所有行程开关及按钮共11个信号作为PLC的输入信号, 电磁阀、接触器及对应的指示灯作为PLC的输出信号, 共11个。依据PLC的性能、负载能力及系统对输入、输出点数的要求, 选用西门子公司的S7-200 PLC, 有12个数字量输入点, 定义号:I0。0~I1。1;12个数字量输出点, 定义信号:Q0。0~Q1。1。这样配置后共有12个数字量输入点和12个数字量输出点, 满足了自动控制系统对输入和输出信号的要求。

喷砂生产线采用PLC自动控制系统, 其可靠性高, 编程简单, 控制能力强, 易于安装, 便于维护, 设计、施工、调试周期短, 易于实现机电一体化, 提高了产品质量, 改善了工作环境。

5结语

宝岛彩票官网 在对喷砂处理技术的发展及应用现状进行分析, 特别是对喷砂方式、喷嘴的结构及参数、油管内喷砂、油管外喷砂、砂粒循环使用、除尘净化系统等关键技术进行研究与探索的基础上, 提出了环保型自动化油管喷砂净化生产线的设计方案, 实现了内、外喷砂流水作业, 喷砂、集砂、补砂一体化, 除尘与净化系统达到排放标准的设计目标;完成了油管喷砂生产线的工艺流程、控制系统以及各个部件的设计计算。该系统能够显著改善油管喷砂净化的工作环境, 提高了工作效率, 为企业带来明显的经济效益和社会效益。


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