涂裝車間水分預烘干線輸送設備形式對比

趙 磊，崔賀飛，張 磊，王愛軍，李志杰，劉鐵鎖，魏智利

（長城汽車股份有限公司技術中心，河北省汽車工程技術研究中心，河北保定 071000）

涂裝技術

涂裝車間水分預烘干線輸送設備形式對比

趙 磊，崔賀飛，張 磊，王愛軍，李志杰，劉鐵鎖，魏智利

（長城汽車股份有限公司技術中心，河北省汽車工程技術研究中心，河北保定 071000）

介紹了兩種常見的涂裝車間水分預烘干輸送設備形式，在滿足工藝烘干時間的前提下，通過縮短線體長度，降低預烘干線體的單臺設備能耗。

機械化輸送；積放雙鏈；水分預烘干；節(jié)能

0 引言

汽車涂裝是汽車制造業(yè)中的耗能大戶，隨著環(huán)保要求的日趨嚴格，國內新建的大規(guī)模汽車涂裝線普遍采用水性涂料。水性底色漆中含水量約為63%，致使其噴涂后不能像溶劑型涂料那樣通過自然揮發(fā)進行閃干，為了保證漆膜質量，在噴涂罩光清漆前，必須對水性底色漆進行預烘干，使漆膜中的含水量低于10%。

水分預烘干通過采用熱風吹掃工件表面，促使工件表面的水分快速蒸發(fā)，為下一工序的噴涂做準備。在滿足預烘干時間的前提下，縮短預烘干線體的長度既可以有效降低能耗，又能減少烘干廢氣的排放。水分預烘干室分為升溫段、保溫段及強冷段，其前一工序為面漆噴涂，后一工序為清漆噴涂或漆膜檢測，每段之間設有過渡段（即風幕段），為保證水分的有效蒸發(fā)，升溫段時間通常為2～3 min，保溫段時間通常為3～4 min，為保證烘干后工件表面溫度滿足清漆的噴涂要求（車身溫度≤35℃），冷卻段時間通常約為3 min。

目前預烘干室采用較多的輸送形式包括積放雙鏈輸送及滾床輸送兩種形式。

1 積放雙鏈輸送形式

1.1 積放雙鏈的結構

圖1為積放雙鏈輸送機截面圖，滑橇放置于滑橇托輥上，驅動電機通過主動輪驅動鏈條行走，鏈條上的滑橇托輥可自由旋轉，因此放置于積放雙鏈上的滑橇在未受到外力時，會與積放雙鏈鏈條同步運行；當受到外界阻力或推力時，滑橇可通過鏈條上的滑橇托輥與積放雙鏈鏈條發(fā)生相對滑移，此功能即可實現(xiàn)雙鏈的積放特性。

圖1 積放雙鏈輸送機截面圖Figure 1 The sectional view of power and free chain conveyor

1.2 積放雙鏈輸送形式布局

圖2為某公司100 s節(jié)拍水分預烘干線體（滑橇長度5.2 m）的布局示意圖，其預烘干室體內采用積放雙鏈輸送形式，積放雙鏈出入口設有交接滾床，因積放雙鏈的積放特性，通過出入口交接滾床的變速交接，最終可實現(xiàn)5.2 m節(jié)距的輸送。

根據(jù)以上參數(shù)計算預烘干室體的相關數(shù)據(jù)：

升溫段室體長度：L1=v×t1=3.24×2.5=8.1 m，取8 m；

保溫段室體長度：L2=v×t2=3.24×4=12.96 m，取13 m；

式中，v——工件運行速度，m/min；t1——烘干時間，min；t2——保溫時間，min。

圖2 某公司72IPH水分預烘干室體布局示意圖Figure 2 The schematic diagram of the layout of 72IPH moisture pre-drying room of a certain company

2 滾床輸送形式

2.1 滾床的結構

圖3為滾床截面圖，滑橇放置于滑橇托輥上，驅動電機通過傳動機構帶動滑橇托輥旋轉，從而帶動滑橇的運行，托輥與滑橇之間不會產生相對滑移。

圖3 滾床截面圖Figure 3 The sectional view of roller bed

2.2 滾床輸送形式布局

針對“1.2”中提到的預烘干線體參數(shù)，如采用滾床輸送形式，取滾床長度為5.4 m。

升溫段長度：升溫時間2.5 min，且車頭車尾升溫時間相同，因此升溫段需設置兩個滾床工位，即升溫段長度為11.5 m。

保溫段長度：保溫時間4 min，且車頭車尾保溫時間相同，因此保溫段需設置3個滾床工位，即保溫段長度為17 m。

滾床方式預烘干室體布局示意圖如圖4所示。

圖4 滾床方式預烘干室體布局示意圖Figure 4 The schematic diagram of the layout of moisture pre-drying room with roller bed

3 對比分析

3.1 室體長度L

經過以上對比，100 s節(jié)拍水分預烘干線體（滑橇長度5.2 m），積放雙鏈輸送形式可節(jié)省烘干室體長度9 m。

3.2 室體寬度B

以工件寬度2 m，工件兩側安全距離各0.3 m，風管寬度取0.25 m，保溫層0.15 m計算，室體寬度為3.4 m。

3.3 室體高度H

以工件高度1.6 m，工件底部距室體底板1 m，頂部安全距離0.3 m，保溫層厚度0.15 m計算，室體高度為3.05 m。

3.4 所需熱量Q

Q=860×L×B×H×K

式中，860——由kW轉化為kcal/h；

K——溫度系數(shù)，室體溫度為100℃時，K取2。

經計算，積放雙鏈形式所需熱量為695 619.6 kcal/h，按照1.1倍的安全系數(shù)取值，為760 000 kcal/h；滾床形式所需熱量為856 147.2 kcal/h，按照1.1倍的安全系數(shù)取值，為940 000 kcal/h。

3.5 風量M

室體循環(huán)風量M=Q/（r×c×Δt）

Q——烘干室所需熱量，kcal/h；

r——空氣密度，取1.18 kg/m3；

c——空氣的比熱容，取0.24 kcal/（kg·℃）；

Δt——烘干室入口與出口的溫差，一般為50～60℃。

經計算：積放雙鏈形式室體循環(huán)風量為53 672.3 m3/h；滾床形式室體循環(huán)風量為66 384.2 m3/h。

3.6 天然氣用量V

天然氣熱值約為8 500 kcal/m3，熱效率約75%，由此可得相應的天然氣用量為：

V=Q/（8 500×0.75）

經計算，積放雙鏈形式天然氣用量為119.2 m3/h；滾床形式天然氣用量為147.5 m3/h。

兩種輸送設備的各項數(shù)據(jù)比較見表1。

表1 兩種輸送設備的各項數(shù)據(jù)比較Table 1 The datas comparison of two types of conveying equipments

3.7 投資對比

天然氣價格約為3.9元/m3，以年工作時間250 d，每天20 h計算，積放雙鏈布置形式相對于滾床布置形式每年可節(jié)省天然氣費用：（147.5-119.2）×3.9×20×250≈55.2萬元/a。

3.8 其他

（1） 整體布置：滾床輸送形式線體布置更靈活。

（2） 對室體的影響：烘干室為高溫環(huán)境，為降低設備投入成本，通常采用驅動單元外置形式，因滾床布置形式驅動單元較多，如此便需在室體壁板上開設較多的萬向軸通過孔，存在室體漏風的風險。

（3） 設備可靠性：積放雙鏈輸送形式控制簡單，滾床輸送形式控制復雜且滾床布置形式相應的控制開關無法外置，處于高溫環(huán)境下，可靠性差。

（4） 設備成本：根據(jù)某公司項目經驗，選用滾床形式與積放雙鏈形式的設備及控制，總體價格差別不大。

4 結語

機械化輸送系統(tǒng)貫穿整個涂裝車間的生產過程，線體的生產節(jié)拍、節(jié)距完全依靠機械化輸送設備來實現(xiàn)。涂裝線體的規(guī)劃中，要依據(jù)車間的整體布局來選擇水分預烘干線體的輸送設備形式。

Abstract：Two common forms of water pre-drying line conveying equipment in painting workshop were introduced.Under the premise of meeting drying time of the process，the energy consumption of the single equipment of predrying line was reduced by shortening the line length.

Key Words：mechanized transport；power and free chain；moisture pre-drying；energy saving

Comparison of Forms of Water Pre-drying Line Conveying Equipment in Painting Workshop

Zhao Lei，Cui Hefei，Zhang Lei，Wang Aijun，Li Zhijie，Liu Tiesuo，Wei Zhili
（Technology Center of Great Wall Motor Co.，Ltd.，Hebei Automotive Engineering and Technology Research Center，Baoding Hebei，071000，China）

TQ 630.5；TQ 639.6

A

1009-1696（2017）04-0030-03

2017-03-04

趙磊，男，大學本科，工程師，參與長城汽車股份有限公司徐水哈弗分公司涂裝車間地面機械化輸送設備、前處理電泳輸送設備、高壓清洗機設備的規(guī)劃、選型以及安裝調試工作。