混凝土泵車整機涂裝工藝研究

馬青山*，王濤

（機械工業(yè)第一設計研究院，安徽 合肥 230601）

混凝土泵車是由底盤、泵體、多節(jié)臂架和布料桿等組成的工作裝置，裝備在汽車底盤上，利用壓力將混凝土沿管道連續(xù)輸送的機械，也可稱之為泵車。泵車在我國起步較晚，其品種較多，基本屬于多品種小批量生產(chǎn)，近幾年才有了快速發(fā)展。

泵車整機產(chǎn)品占地大，臂展長且整機車身、臂架與布料桿均需噴漆，給涂裝作業(yè)帶來了不便。目前國內(nèi)泵車整機涂裝大多存在產(chǎn)能不足，涂裝工藝與設備落后，尤其是環(huán)保不達標的問題。本項目泵車批量較大，占有市場份額較大，為使產(chǎn)品質量符合公司及行業(yè)發(fā)展要求，滿足日漸嚴格的環(huán)保排放標準，提高市場競爭力，根據(jù)產(chǎn)品特點，設計并建成混凝土泵車整機涂裝生產(chǎn)線，其工藝和設備具有一定的特殊性和先進性。本文就此介紹，并與同行進行探討。

1 生產(chǎn)狀況

1.1 生產(chǎn)綱領

泵車整機涂裝生產(chǎn)線主要承擔混凝土泵車整機的防護裝飾性涂裝任務，年產(chǎn)泵車1 000 臺。生產(chǎn)線按最大產(chǎn)品62.0 m 泵車設計，產(chǎn)品收攏時最大尺寸為16 000 mm×2 600 mm×4 000 mm，展開時最大尺寸為62 000 mm×12 500 mm×17 000 mm，質量≤55 000 kg。

1.2 生產(chǎn)性質

本涂裝線屬中大批量生產(chǎn)，生產(chǎn)節(jié)拍性較強。

1.3 生產(chǎn)班制與節(jié)拍

本涂裝線采用兩班制，全年251 d，每班工作8 h。生產(chǎn)節(jié)拍為：(251×8×2)/ 1 000=4.02 h/掛；取生產(chǎn)節(jié)拍為3.5 h/掛，生產(chǎn)負荷為87.1%。

1.4 廠房條件

根據(jù)項目整體規(guī)劃，泵車整機涂裝線布置在鋼結構聯(lián)合廠房北部一跨內(nèi)(該跨長240.0 m，寬33.0 m，柱距7.5 m)，緊鄰車間外墻北側外按需要布置有生產(chǎn)生活輔房，部分廠房基礎根據(jù)工藝、設備需要進行下沉。廠房內(nèi)不設起重機。

2 泵車整機涂裝生產(chǎn)線設計

2.1 工藝平面布置與物流

工藝平面布置是涂裝車間工藝設計的最關鍵項。涂裝生產(chǎn)線應根據(jù)工廠總體工藝物流進行布置，要求物流順暢，運輸線路短捷[1]。根據(jù)規(guī)劃，本項目產(chǎn)品均需由廠房西側大門出入。秉承物流路線短的原則，泵車整機由廠房西側靠南大門進入涂裝生產(chǎn)線后，按工序要求布置擦洗、膩子、打磨、噴漆和烘干設備，如圖1 所示。車間北側設置生產(chǎn)輔房(風機房、循環(huán)水池房等)及煙囪，有利于布置輔助設備，同時便于日常檢修。

圖1 泵車整機涂裝生產(chǎn)線工藝平面布置圖Figure 1 Layout drawing of the concrete pump truck coating line

鑒于泵車整車車身需全面進行噴涂中涂、面漆和清漆作業(yè)，工作量大，所需工序多，受廠房規(guī)劃條件限制，設計時充分利用了整車的自行功能以完成車間內(nèi)工序間倒運和上下工序的銜接，實現(xiàn)工位制節(jié)拍化生產(chǎn)，保證了生產(chǎn)綱領的實現(xiàn)，同時最大限度地減少廠房面積，達到資源的集約利用。由于整機生產(chǎn)綱領相對較小，生產(chǎn)節(jié)拍寬裕，因此整車在工序間的自行轉運對物流線路影響小，基本實現(xiàn)了物流便捷、順暢。

2.2 關鍵設計介紹

生產(chǎn)線采用前處理后噴漆的常規(guī)工藝，對此不再贅述，本文重點對部分關鍵工藝進行詳細介紹。

2.2.1 噴漆室設計

混凝土泵車整機支腿伸開后占地面積大、工作裝置由多節(jié)臂架組成且展開后臂展長達60 余m，整體需要噴中涂、面漆與清漆，給整機噴漆室設計與工人噴漆作業(yè)均帶來了一定的難度。本項目借鑒了國內(nèi)外泵車整機涂裝線的設計經(jīng)驗，從工廠實際與環(huán)保要求出發(fā)，在外形設計上將噴漆室體設計為“杠鈴型”，使每臺噴漆室能同時容納兩臺泵車。噴漆室兩頭的“杠鈴”部分容納泵車車身及支腿，中間“杠鈴桿”部分可容納展開的多節(jié)臂架，參見圖1 中刮膩子/打磨/中涂噴漆室和面漆/清漆噴漆室。

噴漆室設計成整體封閉可有效阻止過噴漆霧擴散，保證了噴漆室附近爆炸危險區(qū)域的電氣安全并能改善車間環(huán)境。另外，一臺噴漆室內(nèi)可同時布置兩臺泵車進行噴漆或打磨作業(yè)，增大了靈活性，保證了生產(chǎn)高峰期的需要。由于泵車各段噴漆要求不同，噴漆室“杠鈴”與“杠鈴桿”部分設計成分段送排風，分組控制，選用節(jié)能型低噪音風機、水泵，可達到節(jié)能降噪的目的。

2.2.2 集中風道設計

噴漆室的截面積大，按風速和溫度要求，空調(diào)、風機、風管等輔助設備數(shù)量較多，給設計、安裝布置和后期檢修帶來了不便。為解決此問題，生產(chǎn)輔房采用二層設計：一層為設備層，用于布置風機、循環(huán)水池、水泵等，便于安裝和日常檢修；二層為風道層，整體設計為混凝土風道，匯至集中煙囪，供噴漆室、烘干室等排煙使用，輔房頂梁上翻以減少阻力。送風空調(diào)機組集中放置在二層樓頂，整齊劃一，美觀大方。具體布置見圖2。

圖2 輔房截面布置圖Figure 2 Section layout of the auxiliary room

如圖2 布置兼顧了工藝、設備與土建的要求，達到了三者的合理統(tǒng)一，雖然增加了部分土建投資，但在設備布置、涂裝車間土建設計、環(huán)保設施建設和開拓新思路等方面具有一定的意義。

2.2.3 環(huán)保煙囪設計

根據(jù)項目所在地環(huán)保要求，以企業(yè)為單位核算整個項目廢氣排放速率，按全廠排放同種污染物的排氣筒高度合并出代表性排氣筒高度來確定全廠該污染物的排放速率標準。而代表性排氣筒高度越高，可允許的廢氣排放速率越大，越能滿足環(huán)保要求。

代表性排氣筒高度按式(1)計算[2]：

式中，h為代表性排氣筒高度(m)；n為排氣筒數(shù)量(n≥2)；hi為第i 根排氣筒的實際幾何高度(m)。

由式(1)可見，排氣筒數(shù)量n 越小，單根排氣筒實際幾何高度hi越高，代表性排氣筒高度值就越大。因此設計時應盡量減少排氣筒數(shù)量，將所有同類污染物匯合到一個集中煙囪排放。通過嚴格計算確定集中煙囪的高度，以盡量降低土建造價，同時滿足環(huán)保要求。

3 涂裝工藝

3.1 涂裝工藝流程

目前國內(nèi)各泵車主機廠整機涂裝生產(chǎn)線多采用整機精飾并局部找補的涂裝工藝，本涂裝線設計時根據(jù)工廠實際特點和生產(chǎn)習慣對此進行了修改。泵車結構件在其他廠房內(nèi)完成底漆作業(yè)后經(jīng)裝配、整車試驗后自行進入整機涂裝線，整車全面噴中涂、面漆后再進行精飾、找補作業(yè)，從而有效避免了運輸、裝配試驗過程中對結構件表面涂層的破壞[3]。主要工藝流程如表1 所示。

表1 泵車整機涂裝生產(chǎn)線工藝流程Table 1 Process flow of the concrete pump truck coating line

3.2 涂裝工藝說明

(1)整機輸送采用整車自行方式。

(2)泵車整機涂裝線承擔泵車產(chǎn)品的前處理、中涂、面漆、清漆及表面精飾任務。

(3)前處理采用人工擦洗。晾干后再對整機在裝配、調(diào)試及轉運過程中損傷的表面進行補膩子、打磨和屏蔽。

(4)噴漆作業(yè)選用水旋式噴漆室，該設備是目前國際上公認的技術上最完備的噴漆室之一，具有獨立的送、排風系統(tǒng)，由室體、送風系統(tǒng)、水循環(huán)系統(tǒng)、漆霧過濾裝置和排風系統(tǒng)等組成。具有如下特點：送風潔凈；凈化漆霧效率高，可達99.7%；設備結構輕巧美觀，地坑淺；室內(nèi)氣流組織以層流狀態(tài)垂直向下壓送，噴漆作業(yè)環(huán)境好。根據(jù)產(chǎn)品特點，噴漆室外形設計為“啞鈴型”。

(5)烘干室均采用燃氣熱風對流循環(huán)加熱，熱源為天然氣。

3.3 容易出現(xiàn)的問題與解決措施

(1)目前各泵車主機廠家整車噴漆前的前處理多采用人工清洗，能夠去除一般的灰塵及油污，但重油卻處理不凈，漆面易出現(xiàn)起泡、龜裂以及“橘子皮”現(xiàn)象。

為解決問題，采取加強車間生產(chǎn)管理，提高車間潔凈度的辦法。同時在油漆作業(yè)前設人工擦洗室，用有機溶劑擦洗重點油污部位，能有效去除油污，保證基材與漆膜的附著力，從而提高漆膜質量。

(2)目前工程機械行業(yè)涂裝作業(yè)大多采用溶劑型油漆，其中有機溶劑占漆液40%～80%(質量分數(shù))。成膜過程是溶劑全部揮發(fā)的過程，也因此產(chǎn)生廢氣。廢氣主要來自噴漆室、流平室和烘干室[4]。加之泵車整機產(chǎn)品噴涂面積大，耗用漆量大，為達到環(huán)保要求帶來了困難。

本設計中噴漆室采用的水旋式噴漆室利用循環(huán)水洗滌帶漆霧的空氣。漆霧被噴漆室上方經(jīng)過凈化后的強風壓入帶有漆霧絮凝劑的流水中。漆霧絮凝劑可破壞漆料的黏度，使之改性并聚在一起形成蜂窩狀疏松的結塊固體漆渣，再通過人工撈渣使漆霧得到凈化(漆霧凈化率可達98.0%以上)。在烘干室中將含有廢氣的循環(huán)空氣引入燃燒腔，燃燒處理后引至集中煙囪高空排放，從而順利地通過了環(huán)評驗收。

(3)涂裝車間使用的溶劑型涂料和大量稀釋劑多是易燃易爆和有毒的物質，漆霧、有機溶劑在空氣中達到一定濃度時，遇到明火甚至火花就會造成火災或爆炸事故[5]。根據(jù)相關行業(yè)標準規(guī)范，從投資經(jīng)濟性和實際安全性兩方面出發(fā)，一般在噴漆室和調(diào)漆間需考慮消防措施。

本項目噴漆室和調(diào)漆間配備了水噴淋消防系統(tǒng)，由開式或閉式噴頭、傳動裝置、噴水管網(wǎng)、濕式報警閥等組成。發(fā)生火災時，系統(tǒng)管道上的水噴頭遇高溫自爆，通過安裝在支管管路上的水流指示器動作并反饋給火災報警控制系統(tǒng)來啟動噴淋泵，從而達到初期滅火的目的。

4 結語

本文介紹了年產(chǎn)1 000 臺混凝土泵車整機涂裝生產(chǎn)線的生產(chǎn)狀況、生產(chǎn)線設計和涂裝工藝，并對其中的關鍵設計、容易出現(xiàn)的問題與解決措施作了特別說明，對相關技術人員設計類似涂裝生產(chǎn)線，綜合考慮涂裝車間工藝平面布置、涂裝設備選型、環(huán)保與消防措施等方面提供了借鑒。該生產(chǎn)線經(jīng)過近一年時間的實際運行，證明工藝合理，物流順暢，布置緊湊，設備先進實用，提高了產(chǎn)品的市場競爭力。

[1]王錫春.涂裝車間設計手冊[M].2 版.北京:化學工業(yè)出版社,2013:18.

[2]北京市環(huán)境保護局,北京市質量技術監(jiān)督局.DB11/501–2007 大氣污染物綜合排放標準[S].

[3]張凱,林天強,周新潔.大型混凝土泵車噴漆室的設計[J].成組技術與生產(chǎn)現(xiàn)代化,2013,30 (3):55-57.

[4]劉秀生,肖鑫.涂裝技術與應用[M].北京:機械工業(yè)出版社,2007:463.

[5]楊學淳,易海瑞.煙烙盡氣體滅火系統(tǒng)在工程機械涂裝車間的應用[J].工程建設與設計,2014 (2):69-72.