鋼管外防腐環氧粉末自動循環系統探討

牟國棟，左 蕓，西春生，陳華棟

（天華化工機械及自動化研究設計院有限公司，蘭州730060）

鋼管外防腐環氧粉末自動循環系統探討

牟國棟，左 蕓，西春生，陳華棟

（天華化工機械及自動化研究設計院有限公司，蘭州730060）

為了有效解決管道環氧粉末涂層靜電噴涂過程中所存在的原材料浪費和粉塵污染問題，設計了一種粉末自動循環系統裝置。該系統裝置采用PLC控制，通過篩粉機和蠕動泵的工作，實現了對回收粉末的自動篩分和輸送，取代了傳統鋼管噴涂過程中人工裝取、篩分回收粉末的方式。生產實踐證明，該系統裝置既避免了粉塵的產生，也減少了環氧粉末的浪費，降低了生產成本，擁有廣闊的市場前景。

鋼管防腐；環氧粉末；自動循環；回收利用

熔結環氧粉末涂層由于具有耐高溫、耐磨損、耐沖擊、粘結性好、防腐性優良及無環境污染等特點，目前國內外新敷設管線或管道修復工程中有50%采用該涂層防腐。環氧粉末涂層靜電噴涂工藝利用電泳的物理現象，經過預熱的鋼管接地作為陽極，噴槍接電源高壓負電極作為陰極，使兩極之間形成高壓靜電場，帶負電荷的霧化粉末，在靜電場的作用下粉末沿電力線定向的流向鋼管表面并沉積，形成一層均勻的涂層。

噴涂過程中，會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旋風回收裝置將這部分粉末收集到集粉箱內，通過人工方式將粉末從箱內倒出、篩網篩分，最后將篩分后的合格粉末按照一定的比例加入供粉箱內再次使用。由于回收粉的裝取、篩分都是由操作人員來完成，在此過程中會產生大量的漂浮粉塵，既造成粉末二次浪費和環境污染，而且操作人員如長期進行此項工作，隨著粉塵在肺部的逐漸沉積增多，會促使肺部誘發塵肺病等多種職業病，危害操作人員的身體健康。所以急需一種自動方式來替換人工操作。

1 粉末自動循環系統設計

1.1 系統組成

環氧粉末自動循環系統，通過裝在旋風回收裝置底部的篩粉機和蠕動泵，對回收粉末進行自動篩分和輸送，取代了上述工藝過程中人工裝取、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，降低生產成本，也可以避免對操作人員身體健康的危害。

環氧粉末自動循環系統主要由噴粉倉、風管、旋風回收裝置、濾芯回收裝置、離心式通風機、蠕動泵、供粉箱、振動篩、靜電噴槍組成，系統結構如圖1所示。

圖1 環氧粉末自動循環系統結構簡圖

旋風回收裝置通過風管分別與噴粉倉和濾芯回收裝置相連接，而蠕動泵與振動篩、振動篩與供粉箱、供粉箱與靜電噴槍之間都是通過風管相連接，由此構成一個閉路循環系統。

1.2 工作流程

整個系統的運行是一個連續循環的過程，其工作流程如圖2所示。供粉箱內環氧粉末通過靜電噴槍噴涂到鋼管表面，一定粒度和質量的散射粉末在旋風回收裝置內分離出來落到旋風回收裝置的底部，剩余超輕散射粉末被吸入濾芯回收裝置內部。落到旋風回收裝置底部的粉末經過安裝在旋風裝置底部的旋風篩粉機將回收粉篩分，篩分后的合格粉通過蠕動泵輸送到振動篩粉機內進一步篩分，合格的粉末按一定比例送入供粉箱內被再次使用。

圖2 粉末自動循環系統工作流程圖

1.3 工作原理

圖3 粉末自動循環系統工作原理圖

粉末自動循環系統工作原理如圖3所示，當安裝在濾芯回收裝置的離心通風機開啟后，噴粉倉內就會產生很大的負壓，未吸附于鋼管表面的散射粉末在負壓的作用下，沿著氣流運行的方向，通過抽吸罩，進入旋風分離器，當含粉塵氣體由切向進氣口進入旋風分離器時氣流將由直線運動變為圓周運動，沿內壁自圓筒體向錐體作螺旋運動，在旋轉過程中產生慣性離心力，在離心力的作用下，大部分顆粒較大的粉塵（≥Φ15 μm）逐漸向外擴散接近內壁，最終與內壁相碰失去動能，沿著內壁旋轉滑下，落入安裝在旋風裝置底部的旋風篩粉機內，將分離出來的粉末進行過篩，篩去粉末中的絨毛及雜質，篩分后的合格粉末通過蠕動泵輸送到振動篩粉機內進一步篩分，合格的粉末落入供粉箱，再由粉泵將回收下來的粉末送入噴槍進行再一次使用，真正實現粉末的連續自動循環使用。而少量的超細粉因質量小，受離心力作用甚微，隨氣流沿著插入旋風分離器中心的插入管，經過風管進入后級濾芯回收裝置。

回收粉末從旋風回收裝置底部篩粉機到振動篩粉機的過程中，蠕動泵起到非常重要的作用，其工作原理如圖4所示，在蠕動泵組件工作時，先開啟電磁閥a、b，閉合電磁閥c、d,這時從篩粉機篩下的粉末經過電磁閥a、b，自由落在了與電磁閥c、d之間的管道里，落滿之后電磁閥a、b馬上關閉，開啟電磁閥c,同時輸粉氣電磁閥d打開，把管道里的粉末全部輸送到振動篩里，一旦粉末輸送完畢，輸粉氣電磁閥c、d即刻關閉，完成了一次輸粉。之后重復上述過程，如圖4所示步驟1與步驟2循環工作。整個過程中蠕動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開啟閉合。

圖4 蠕動泵工作原理圖

2 粉末自動循環系統特征

環氧粉末自動循環系統是在人工對回收粉末的裝取、篩分回收系統的基礎上通過篩粉機和蠕動泵的工作來實現回收粉末的自動篩分、輸送，兩種系統的主要區別見表1。

表1 粉末自動循環系統與人工回收系統的對比

通過表1可以看出，環氧粉末自動循環系統在對從旋風回收裝置底部收集的回收粉末進行篩分、輸送的過程中，完全不需要人工操作。整個輸送過程依靠PLC對蠕動泵和電磁閥的控制，每隔30 s通過蠕動泵和電磁閥的工作，收集的回收粉末被輸送到供粉箱內，再通過供粉箱內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行再次涂敷使用，從而形成一個連續循環的閉環系統。因此環氧粉末自動循環系統最顯著的特征在于：

（1）系統的運行是一個自動連續循環的過程；

（2）系統采用旋風回收裝置底部的篩粉機對回收粉末進行篩分，替代了人工篩粉，避免了對操作人員身體健康的危害以及粉塵的產生；

（3）系統依靠PLC控制，間隔一定的時間將回收粉末自動輸送到供粉箱內進行再利用，有效地提高了粉末的使用效率，減少原材料的浪費，從而達到降低生產成本的目的。

3 結 語

綜上所述，環氧粉末自動循環系統有效地解決了管道外防腐生產過程中存在的粉末浪費及粉塵污染等問題，大大提升了環氧粉末的使用效率，避免了粉塵對操作人員身體健康的危害，獲得了較好的經濟效益。因此環氧粉末自動循環系統擁有廣闊的市場前景，應將其大力推廣。

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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

牟國棟（1984—），工程師，2007年畢業于蘭州理工大學過程裝備及控制工程專業，現主要從事管道防腐保溫及防腐設備的相關設計研究工作。

2016-02-20

黃蔚莉