鋼管外防腐環(huán)氧粉末自動(dòng)循環(huán)系統(tǒng)探討

牟國(guó)棟，左 蕓，西春生，陳華棟

（天華化工機(jī)械及自動(dòng)化研究設(shè)計(jì)院有限公司，蘭州730060）

鋼管外防腐環(huán)氧粉末自動(dòng)循環(huán)系統(tǒng)探討

牟國(guó)棟，左 蕓，西春生，陳華棟

（天華化工機(jī)械及自動(dòng)化研究設(shè)計(jì)院有限公司，蘭州730060）

為了有效解決管道環(huán)氧粉末涂層靜電噴涂過(guò)程中所存在的原材料浪費(fèi)和粉塵污染問(wèn)題，設(shè)計(jì)了一種粉末自動(dòng)循環(huán)系統(tǒng)裝置。該系統(tǒng)裝置采用PLC控制，通過(guò)篩粉機(jī)和蠕動(dòng)泵的工作，實(shí)現(xiàn)了對(duì)回收粉末的自動(dòng)篩分和輸送，取代了傳統(tǒng)鋼管?chē)娡窟^(guò)程中人工裝取、篩分回收粉末的方式。生產(chǎn)實(shí)踐證明，該系統(tǒng)裝置既避免了粉塵的產(chǎn)生，也減少了環(huán)氧粉末的浪費(fèi)，降低了生產(chǎn)成本，擁有廣闊的市場(chǎng)前景。

鋼管防腐；環(huán)氧粉末；自動(dòng)循環(huán)；回收利用

熔結(jié)環(huán)氧粉末涂層由于具有耐高溫、耐磨損、耐沖擊、粘結(jié)性好、防腐性?xún)?yōu)良及無(wú)環(huán)境污染等特點(diǎn)，目前國(guó)內(nèi)外新敷設(shè)管線(xiàn)或管道修復(fù)工程中有50%采用該涂層防腐。環(huán)氧粉末涂層靜電噴涂工藝?yán)秒娪镜奈锢憩F(xiàn)象，經(jīng)過(guò)預(yù)熱的鋼管接地作為陽(yáng)極，噴槍接電源高壓負(fù)電極作為陰極，使兩極之間形成高壓靜電場(chǎng)，帶負(fù)電荷的霧化粉末，在靜電場(chǎng)的作用下粉末沿電力線(xiàn)定向的流向鋼管表面并沉積，形成一層均勻的涂層。

噴涂過(guò)程中，會(huì)有部分粉末未吸附于鋼管表面造成大量漂浮粉末，目前常用的方法是通過(guò)旋風(fēng)回收裝置將這部分粉末收集到集粉箱內(nèi)，通過(guò)人工方式將粉末從箱內(nèi)倒出、篩網(wǎng)篩分，最后將篩分后的合格粉末按照一定的比例加入供粉箱內(nèi)再次使用。由于回收粉的裝取、篩分都是由操作人員來(lái)完成，在此過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的漂浮粉塵，既造成粉末二次浪費(fèi)和環(huán)境污染，而且操作人員如長(zhǎng)期進(jìn)行此項(xiàng)工作，隨著粉塵在肺部的逐漸沉積增多，會(huì)促使肺部誘發(fā)塵肺病等多種職業(yè)病，危害操作人員的身體健康。所以急需一種自動(dòng)方式來(lái)替換人工操作。

1 粉末自動(dòng)循環(huán)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1.1 系統(tǒng)組成

環(huán)氧粉末自動(dòng)循環(huán)系統(tǒng)，通過(guò)裝在旋風(fēng)回收裝置底部的篩粉機(jī)和蠕動(dòng)泵，對(duì)回收粉末進(jìn)行自動(dòng)篩分和輸送，取代了上述工藝過(guò)程中人工裝取、篩分粉末的方式，完全避免了粉塵的漂浮，既可以減少原材料的浪費(fèi)，降低生產(chǎn)成本，也可以避免對(duì)操作人員身體健康的危害。

環(huán)氧粉末自動(dòng)循環(huán)系統(tǒng)主要由噴粉倉(cāng)、風(fēng)管、旋風(fēng)回收裝置、濾芯回收裝置、離心式通風(fēng)機(jī)、蠕動(dòng)泵、供粉箱、振動(dòng)篩、靜電噴槍組成，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 環(huán)氧粉末自動(dòng)循環(huán)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖

旋風(fēng)回收裝置通過(guò)風(fēng)管分別與噴粉倉(cāng)和濾芯回收裝置相連接，而蠕動(dòng)泵與振動(dòng)篩、振動(dòng)篩與供粉箱、供粉箱與靜電噴槍之間都是通過(guò)風(fēng)管相連接，由此構(gòu)成一個(gè)閉路循環(huán)系統(tǒng)。

1.2 工作流程

整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行是一個(gè)連續(xù)循環(huán)的過(guò)程，其工作流程如圖2所示。供粉箱內(nèi)環(huán)氧粉末通過(guò)靜電噴槍噴涂到鋼管表面，一定粒度和質(zhì)量的散射粉末在旋風(fēng)回收裝置內(nèi)分離出來(lái)落到旋風(fēng)回收裝置的底部，剩余超輕散射粉末被吸入濾芯回收裝置內(nèi)部。落到旋風(fēng)回收裝置底部的粉末經(jīng)過(guò)安裝在旋風(fēng)裝置底部的旋風(fēng)篩粉機(jī)將回收粉篩分，篩分后的合格粉通過(guò)蠕動(dòng)泵輸送到振動(dòng)篩粉機(jī)內(nèi)進(jìn)一步篩分，合格的粉末按一定比例送入供粉箱內(nèi)被再次使用。

圖2 粉末自動(dòng)循環(huán)系統(tǒng)工作流程圖

1.3 工作原理

圖3 粉末自動(dòng)循環(huán)系統(tǒng)工作原理圖

粉末自動(dòng)循環(huán)系統(tǒng)工作原理如圖3所示，當(dāng)安裝在濾芯回收裝置的離心通風(fēng)機(jī)開(kāi)啟后，噴粉倉(cāng)內(nèi)就會(huì)產(chǎn)生很大的負(fù)壓，未吸附于鋼管表面的散射粉末在負(fù)壓的作用下，沿著氣流運(yùn)行的方向，通過(guò)抽吸罩，進(jìn)入旋風(fēng)分離器，當(dāng)含粉塵氣體由切向進(jìn)氣口進(jìn)入旋風(fēng)分離器時(shí)氣流將由直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)變?yōu)閳A周運(yùn)動(dòng)，沿內(nèi)壁自圓筒體向錐體作螺旋運(yùn)動(dòng)，在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中產(chǎn)生慣性離心力，在離心力的作用下，大部分顆粒較大的粉塵（≥Φ15 μm）逐漸向外擴(kuò)散接近內(nèi)壁，最終與內(nèi)壁相碰失去動(dòng)能，沿著內(nèi)壁旋轉(zhuǎn)滑下，落入安裝在旋風(fēng)裝置底部的旋風(fēng)篩粉機(jī)內(nèi)，將分離出來(lái)的粉末進(jìn)行過(guò)篩，篩去粉末中的絨毛及雜質(zhì)，篩分后的合格粉末通過(guò)蠕動(dòng)泵輸送到振動(dòng)篩粉機(jī)內(nèi)進(jìn)一步篩分，合格的粉末落入供粉箱，再由粉泵將回收下來(lái)的粉末送入噴槍進(jìn)行再一次使用，真正實(shí)現(xiàn)粉末的連續(xù)自動(dòng)循環(huán)使用。而少量的超細(xì)粉因質(zhì)量小，受離心力作用甚微，隨氣流沿著插入旋風(fēng)分離器中心的插入管，經(jīng)過(guò)風(fēng)管進(jìn)入后級(jí)濾芯回收裝置。

回收粉末從旋風(fēng)回收裝置底部篩粉機(jī)到振動(dòng)篩粉機(jī)的過(guò)程中，蠕動(dòng)泵起到非常重要的作用，其工作原理如圖4所示，在蠕動(dòng)泵組件工作時(shí)，先開(kāi)啟電磁閥a、b，閉合電磁閥c、d,這時(shí)從篩粉機(jī)篩下的粉末經(jīng)過(guò)電磁閥a、b，自由落在了與電磁閥c、d之間的管道里，落滿(mǎn)之后電磁閥a、b馬上關(guān)閉，開(kāi)啟電磁閥c,同時(shí)輸粉氣電磁閥d打開(kāi)，把管道里的粉末全部輸送到振動(dòng)篩里，一旦粉末輸送完畢，輸粉氣電磁閥c、d即刻關(guān)閉，完成了一次輸粉。之后重復(fù)上述過(guò)程，如圖4所示步驟1與步驟2循環(huán)工作。整個(gè)過(guò)程中蠕動(dòng)泵和輸粉氣電磁閥的工作程序全部由PLC控制，按照粉末沉積量的摻混比定時(shí)開(kāi)啟閉合。

圖4 蠕動(dòng)泵工作原理圖

2 粉末自動(dòng)循環(huán)系統(tǒng)特征

環(huán)氧粉末自動(dòng)循環(huán)系統(tǒng)是在人工對(duì)回收粉末的裝取、篩分回收系統(tǒng)的基礎(chǔ)上通過(guò)篩粉機(jī)和蠕動(dòng)泵的工作來(lái)實(shí)現(xiàn)回收粉末的自動(dòng)篩分、輸送，兩種系統(tǒng)的主要區(qū)別見(jiàn)表1。

表1 粉末自動(dòng)循環(huán)系統(tǒng)與人工回收系統(tǒng)的對(duì)比

通過(guò)表1可以看出，環(huán)氧粉末自動(dòng)循環(huán)系統(tǒng)在對(duì)從旋風(fēng)回收裝置底部收集的回收粉末進(jìn)行篩分、輸送的過(guò)程中，完全不需要人工操作。整個(gè)輸送過(guò)程依靠PLC對(duì)蠕動(dòng)泵和電磁閥的控制，每隔30 s通過(guò)蠕動(dòng)泵和電磁閥的工作，收集的回收粉末被輸送到供粉箱內(nèi)，再通過(guò)供粉箱內(nèi)的流化床使回收粉末與原有粉末充分混合，最后再利用粉末泵將混合粉末輸送到噴槍進(jìn)行再次涂敷使用，從而形成一個(gè)連續(xù)循環(huán)的閉環(huán)系統(tǒng)。因此環(huán)氧粉末自動(dòng)循環(huán)系統(tǒng)最顯著的特征在于：

（1）系統(tǒng)的運(yùn)行是一個(gè)自動(dòng)連續(xù)循環(huán)的過(guò)程；

（2）系統(tǒng)采用旋風(fēng)回收裝置底部的篩粉機(jī)對(duì)回收粉末進(jìn)行篩分，替代了人工篩粉，避免了對(duì)操作人員身體健康的危害以及粉塵的產(chǎn)生；

（3）系統(tǒng)依靠PLC控制，間隔一定的時(shí)間將回收粉末自動(dòng)輸送到供粉箱內(nèi)進(jìn)行再利用，有效地提高了粉末的使用效率，減少原材料的浪費(fèi)，從而達(dá)到降低生產(chǎn)成本的目的。

3 結(jié) 語(yǔ)

綜上所述，環(huán)氧粉末自動(dòng)循環(huán)系統(tǒng)有效地解決了管道外防腐生產(chǎn)過(guò)程中存在的粉末浪費(fèi)及粉塵污染等問(wèn)題，大大提升了環(huán)氧粉末的使用效率，避免了粉塵對(duì)操作人員身體健康的危害，獲得了較好的經(jīng)濟(jì)效益。因此環(huán)氧粉末自動(dòng)循環(huán)系統(tǒng)擁有廣闊的市場(chǎng)前景，應(yīng)將其大力推廣。

[1]王澤恒，劉峰，王艷華.管道防腐行業(yè)的粉塵危害及安全評(píng)價(jià)[J].安全與環(huán)境工程，2010，17（5）：73-75.

[2]喬軍平，張嗣伋.鋼質(zhì)管道內(nèi)外環(huán)氧粉末噴涂一次成膜技術(shù)[J].油氣儲(chǔ)運(yùn)，2008，27（10）：39-42.

[3]李紅生，王文麗.靜電噴涂技術(shù)[J].涂料技術(shù)與文摘2004，25（2）：13-14.

[4]崔超，張寶華，陳明，等.管道防腐作業(yè)場(chǎng)所職業(yè)病危害因素調(diào)查[J].涂裝與電鍍，2011（1）：18-22.

[5]王家青，汪朝暉，胡迎鋒.靜電噴涂技術(shù)及其應(yīng)用探討[J].機(jī)械工程師，2006（1）：136-138.

[6]舒帆.旋風(fēng)除塵器除塵效率的影響因素分析[J].水泥技術(shù)，2009（2）：89-92.

[7]金國(guó)淼編.除塵設(shè)備[M]．北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2002：32-35.

[8]宋天博.我國(guó)埋地鋼質(zhì)管道使用環(huán)氧粉末涂層的情況[J].腐蝕與防護(hù)，2006，27（7）：374-377.

[9]喬軍平.鋼質(zhì)管道內(nèi)外環(huán)氧粉末噴涂一次成型新工藝[J].油氣儲(chǔ)運(yùn)，2009，28（7）：76-78.

[10]賴(lài)廣森.管道防腐用環(huán)氧粉末涂料及其新進(jìn)展[J].涂料工業(yè)，1999（4）：27-30.

Discussion of the Automatic Circulation System of Pipeline External Corrosion Epoxy Powder

MU Guodong,ZUO Yun,XI Chunsheng,CHEN Huadong
（Tianhua Institute of Chemical Machinery&Automation Co.,Ltd.,Lanzhou 730060,China）

In order to solve the waste of raw materials and dust pollution problems in the process of pipe epoxy powder coating by electrostatic spraying,an automatic cyclic device was designed.The system adopted PLC control to realize automatic screening and conveying of powder recovery through the sifter and peristaltic pump,replace the traditional steel pipe coating way in artificial loading and sieving powder recovery.The practice showed that the system can avoid the generation of dust,but also reduce the waste of raw materials and production cost;the market has a good prospect.

steel pipe coating;epoxy powder;automatic cycle;recycle

TE988.2

B

10.19291/j.cnki.1001-3938.2016.07.011

牟國(guó)棟（1984—），工程師，2007年畢業(yè)于蘭州理工大學(xué)過(guò)程裝備及控制工程專(zhuān)業(yè)，現(xiàn)主要從事管道防腐保溫及防腐設(shè)備的相關(guān)設(shè)計(jì)研究工作。

2016-02-20

黃蔚莉