智能涂裝生產(chǎn)線在港口機械中應(yīng)用

摘要：本文針對港口機械產(chǎn)品結(jié)構(gòu)件特點設(shè)計了自動循環(huán)涂裝生產(chǎn)線，可替代人的繁重體力勞動，以實現(xiàn)生產(chǎn)的機械化和自動化，更能在環(huán)境惡劣的條件下進行室外智能操作以保護人身安全。產(chǎn)品涂裝后表面質(zhì)量提高，廢氣得到有效治理，生產(chǎn)效率提高近16倍。應(yīng)用情況表明：生產(chǎn)線工藝流程合理，工件轉(zhuǎn)運方便，設(shè)備布置緊湊，實現(xiàn)了綠色智能化生產(chǎn)。

關(guān)鍵詞：大型箱形結(jié)構(gòu)件；表面自動拋丸；表面自動涂裝

引言

港口機械場橋和岸橋產(chǎn)品結(jié)構(gòu)件主要由大型箱形梁結(jié)構(gòu)件組成，具有體積龐大、難翻轉(zhuǎn)、轉(zhuǎn)運困難特點，一般采用手工表面噴丸、就地簡易表面噴涂的作坊式生產(chǎn)模式，產(chǎn)品外觀質(zhì)量難以保證，生產(chǎn)條件和車間環(huán)境相對惡劣，環(huán)保措施也無法落實[1]。應(yīng)“中國制造2025”戰(zhàn)略部署要求，智能制造和綠色制造被日益應(yīng)用到港口機械領(lǐng)域，建設(shè)優(yōu)質(zhì)、高效、環(huán)保的涂裝生產(chǎn)線成為生產(chǎn)迫切需求。本文介紹一種智能環(huán)保涂裝生產(chǎn)線以適應(yīng)場橋產(chǎn)品大型箱形結(jié)構(gòu)件的涂裝。

1設(shè)計參數(shù)指標

港機產(chǎn)品都是長期在海邊露天作業(yè)，要經(jīng)受嚴酷的鹽霧環(huán)境考驗，總體涂裝要求以重防腐蝕為主，兼顧裝飾；同時要求涂層耐候性好，防腐期限需達到十年。

1.1生產(chǎn)綱領(lǐng)為年產(chǎn)60臺場橋，即每月120根箱型梁的噴丸清理和噴底漆、中漆、面漆表面涂裝任務(wù)。

1.2產(chǎn)品涂層主要技術(shù)指標如下：

外觀：漆膜平整光滑，無明顯弊病 柔韌性：不大于2級

光澤度（60度）：不小于90% 耐水性（25℃，48h）：漆膜無變化

沖擊強度/（N.CM）：500 耐鹽霧性能（140h）：1級

硬度（擺桿）：不小于0.5 耐候性：使用1a后，漆膜平整，允許有輕微粉化和失光

1.3場橋主要結(jié)構(gòu)件外形尺寸：（6-25m）長×（1.3-2.0m）寬×（2.4-3.2m）高，產(chǎn)品最大重量約：20T，生產(chǎn)線的設(shè)計必須統(tǒng)籌考慮工件轉(zhuǎn)運、噴具選型、施工等問題。

1.4涂層配套體系要求如下：

環(huán)氧富鋅底漆——涂裝1道——涂裝膜厚70微米

環(huán)氧中間漆 ——涂裝1道——涂裝膜厚120微米

聚氨酯面漆 ——涂裝1道——涂裝膜厚60微米 總膜厚：250微米

2設(shè)計原則

2.1拋丸清理：對箱梁外表面進行自動拋丸清理，確保外表面清潔度分別達到Sa2.5級。采用旋風除塵器和濾筒式除塵器二級除塵方式，處理達到國家標準后高空排放。

2.2噴漆：采用干式自動噴漆室，對工件外表面進行噴漆作業(yè)，要求保證工件10年的耐腐蝕能力。噴漆室設(shè)計在充分保證漆膜質(zhì)量外，還要求漆霧凈化效率可達到95%以上。

2.3烘干：采用直通式燃油加熱熱風循環(huán)烘干室。同時考慮生產(chǎn)組織靈活性，擬采用通過式烘干室，工件通過平板車循環(huán)進出。

2.4采用三噴三烘工藝（3C3B），為提高表面涂裝質(zhì)量和生產(chǎn)效率，采用低溫（80-100℃）烘干型雙組分涂料，底漆采用環(huán)氧富鋅底漆，中間漆采用環(huán)氧中間漆，面漆采用聚氨酯面漆。

2.5考慮與生產(chǎn)批量相適應(yīng)和生產(chǎn)的靈活性以及盡可能降低生產(chǎn)設(shè)備的投資，提高設(shè)備利用率，全部采用間歇式工作方式，設(shè)備為直線式布置，工件輸送采用前后雙平板車+地面板鏈牽引輸送方式[1]。

2.6重視涂裝生產(chǎn)中“三廢”治理和排放，針對不同特性的廢氣、廢渣、廢水都有相應(yīng)處理措施，符合排放標準[2]。

3工藝流程平面布置

自動噴丸室——檢查預(yù)涂段——干式循環(huán)自動噴漆室——循環(huán)烘干室（流平段——風幕——噴漆烘干段——風幕）

由于工件尺寸較大，按工藝流程順序布置將使設(shè)備占地大，設(shè)備投資加大，本項目采用了往復(fù)式循環(huán)進給方式：工件由承重平板小車通過地面板鏈輸送，按噴丸—預(yù)涂—噴底漆—流平—烘干—返回至噴漆室，噴中間漆—流平—烘干—返回至噴漆室，噴面漆—流平—烘干，循環(huán)作業(yè)至合格。該方式生產(chǎn)線布置緊湊，車間面積使用合理，烘干設(shè)備的能力得到最大限度利用，減少了設(shè)備投資，又可節(jié)省熱源。

4主要設(shè)備選型簡介

本生產(chǎn)線主要由如下幾個部分組成：循環(huán)式自動噴丸室、干式循環(huán)自動噴漆室、烘干室、地面板鏈輸送系統(tǒng)、電控系統(tǒng)及有機廢氣凈化系統(tǒng)（二次凈化）。

4.1拋丸室

拋丸室主要由室體、拋丸器、彈丸循環(huán)系統(tǒng)、刮掃裝置、除塵系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)等組成[1]。

室體系焊接鋼結(jié)構(gòu)，由鋼板和槽鋼焊接組成。分前后輔助室體和中間的主拋射區(qū)主室體。主拋射區(qū)室體內(nèi)采用高鉻耐磨護板，前后輔助室體各設(shè)5道高性能的耐磨橡膠板做防護簾。每道防護簾門由三部分組成，即縱向部分；左、右部分。每部分采用鉸鏈連接，使其可以打開。

室體共安裝了12臺拋丸器，分別安裝在室體的左右上下。由于鋼材清理范圍較大，拋丸器的布置位置、角度和調(diào)試時的流量調(diào)整都經(jīng)過嚴格的控制，可以對工件實現(xiàn)最佳清理。

為節(jié)約能源，拋丸器采用分組控制，可根據(jù)不同工件靈活采用拋丸器。同時為節(jié)能和提高拋丸機使用壽命，設(shè)有工件光柵識別系統(tǒng)，自動識別工件：若有工件通過時自動啟動拋丸機，若無工件自動停止拋丸機工作。

4.2噴漆室

總體說明：噴漆室由室體、自動噴漆機構(gòu)、照明裝置、地面格柵、送風裝置、漆霧處理系統(tǒng)、排風凈化系統(tǒng)、電控裝置及報警裝置等組成。

噴涂工藝：富鋅底漆+ 中層漆+ 面漆，全部為自動混氣噴涂；通過合理的管路布局，使清洗過程中能夠?qū)崿F(xiàn)管路回流，滿足快速換色，最大限度減少對清洗換色時間和對噴房的污染；自動噴涂采用往復(fù)機方式噴涂，使用同一套噴涂系統(tǒng)依次噴涂；底漆、中層漆和面漆共用1個噴房，自動噴涂系統(tǒng)共用。

4.3烘干室

烘干室由保溫室體、四元體燃油加熱裝置（循環(huán)過濾裝置、循環(huán)風機、廢氣焚燒處理及燃油加熱換熱裝置）及內(nèi)部循環(huán)風管、工件進出口風幕等組成。

4.4地面板鏈輸送系統(tǒng)

工件輸送系統(tǒng)采取組合平車+板鏈牽引，由承重小車、軌道、板鏈驅(qū)動裝置、尾部拉緊裝置等部分組成。輸送小車采用1-5m/min變頻無級調(diào)速，可以根據(jù)工件表面不同的復(fù)雜情況和工件清理質(zhì)量的不同要求進行適當調(diào)整，以保證工件表面質(zhì)量的統(tǒng)一[1]。

4.5電控系統(tǒng)

生產(chǎn)線采用PLC集中和分散相結(jié)合控制方式。烘干室控制系統(tǒng)能對烘干室提供加熱和自動恒溫控制。熱風循環(huán)風機和加熱裝置具有自動延時聯(lián)動互鎖功能。控溫系統(tǒng)采用溫控儀自動控制，具有自動檢測系統(tǒng)。即如超溫、熱風循環(huán)風機故障時，自動關(guān)閉加熱裝置，同時發(fā)出報警。生產(chǎn)線控制按鈕具有手動兼自動的功能且設(shè)置急停按鈕，電控系統(tǒng)有停電記憶功能和相應(yīng)的軟硬件保護及故障識別功能，并發(fā)出相應(yīng)故障信息；系統(tǒng)具有可靠的隔離、抗干擾功能。

4.6有機廢氣凈化系統(tǒng)（二次凈化）

經(jīng)過過濾漆霧顆粒的廢氣，首先進入預(yù)過濾裝置（不銹鋼絲網(wǎng)+漆霧過濾棉），經(jīng)粗過濾后的廢氣進入放置有蜂窩狀活性炭的吸附床，為了滿足生產(chǎn)線能連續(xù)工作，每套有機廢氣凈化系統(tǒng)設(shè)置3個吸附床和1個催化燃燒床的配置方式，實際工作中按兩用一備的模式運行，以保證系統(tǒng)運行連續(xù)[2]。

5生產(chǎn)線應(yīng)用情況

該生產(chǎn)線投產(chǎn)后，由于前處理徹底，自動化程度提高，與公司原生產(chǎn)模式（純手動噴丸模式）相比，工作時間由原來的8小時提升到0.5小時，生產(chǎn)效率提升了約16倍，產(chǎn)品涂層附著力、硬度等內(nèi)在指標和外觀質(zhì)量也有明顯改善，同時實現(xiàn)了裝配前部件涂裝底、面漆一次完成，提高了產(chǎn)品市場競爭力。

該涂裝生產(chǎn)線從2011年開始運行以來，證明工藝基本合理、布局緊湊。公司場橋產(chǎn)品在該線進行涂裝生產(chǎn)，與原室外就地涂裝生產(chǎn)的產(chǎn)品相比，油漆利用率和產(chǎn)品外觀質(zhì)量明顯提高，各項涂層指標均達到用戶要求[1]。

參考文獻

[1]楊學(xué)淳；郭武，大型結(jié)構(gòu)件涂裝生產(chǎn)線簡介《材料保護》- 2006-01-15

[2]嚴雪峰（導(dǎo)師：胡立嵩），某包裝廠印刷有機廢氣處理工程設(shè)計 《武漢工程大學(xué)碩士論文》- 2015-10-20

作者簡介：曾翔（1965.02），女，漢族，湖南省長沙市人，高級工程師，主要從事機電一體化研究。

（作者單位：廣東嶺南職業(yè)技術(shù)學(xué)院）