基于產能提升的板框過濾機過濾能力驗算分析
——以汽車涂裝車間產能升級后板框壓濾機驗算分析為例

◎劉曉明

一、板框過濾機綜述

板框式過濾機（plate and frame filter）是壓濾機的一種，是應用較為廣泛的過濾設備。但隨著各產業的高速發展，企業面臨原有生產設備是否適應新產能提升后的能力需求等問題，原有板框式過濾機過濾能力是否能滿足新的生產工藝要求，需要重新進行驗算分析。

本文以汽車產業涂裝車間前處理區域增產新車型，總產能由原30 臺/h 升級到60 臺/h 后，對現有板框壓濾機過濾能力進行驗算分析為例，總結基于產能提升的板框壓濾機工作能力驗算分析方法，并指導相關板框過濾機的選型分析。

壓濾機由交替排列在支架上并可在架上滑動的濾板和濾框組成，單塊板框為矩形中空框，分為洗板、非洗板及中隔框。在框的邊角部位厚度中心線上有與板面平行的小孔，通過角部垂直于板面的通孔與板面兩側相通，以形成流體流動通道。板框過濾機是一種間歇式加壓過濾機。每個操作循環可分為裝合、過濾、洗滌、卸渣、整理等階段。具體步驟為，在板框間裝置濾布，并交替排列壓緊在支架上：將濾漿引入框內，通過濾布截留濾渣并在框內形成濾餅，清液則流人相鄰板沿的邊角孔引出。濾渣積聚到一定程度后停止過濾，反向引人清水洗滌，然后松開板框，卸去濾餅，清洗濾布、板框．準備下一循環。壓濾機結構簡單，濾餅含濕量低，洗滌充分，但操作不連續，勞動強度大。

二、板框過濾機原理及應用

板框式過濾機是由濾板、濾框、頭板、尾板、托梁和壓緊裝置等組成。濾板和濾框交替排列并架在一對軌道上，板框式過濾機的濾板和濾框的數目，由過濾機的生產能力及濾漿的情況決定。濾板具有棱狀的表面，其邊緣略為突出，濾框為一中間空廓的框架，它們多成正方形。濾板和濾框的角端均有開孔，它們裝合并壓緊后即構成了供濾漿和洗滌的流通孔道。濾板與濾框之間放置濾布；兩塊濾板、兩塊濾布夾一塊濾框就形成了一個濾框中空的濾室；一塊濾板、一塊濾框相間疊合連同濾布就構成了板框式過濾機的一個過濾作業空間。這樣的一組板框，整合后放在機架上的頭板、尾板之間并壓緊就可以進行過濾操作。基本結構組成如下：1.進料支架；2.吊車運輸固定點；3.濾板組濾板；4.壓緊板；5.主梁；6.帶液壓缸的液壓支架；7.控制柜；8.液壓站；9.接液盤/翻板；10.濾液槽；XI.濾漿入口；XII.濾液出口。

磷化槽液的化學作用使脫脂和活化后的汽車車身金屬表面沉積一層磷酸鋅膜層。作為此處理過程中的副產品會生成磷酸鐵。在磷化槽里產生的稀泥漿是可溶性鐵的沉淀。為了防止泥漿沉積在處理過的車身表面上，必須不斷地清除槽中的泥漿。

涂裝車間前處理磷化槽PP041 在生產處理過程中產生過量磷酸鹽淤渣沉積在浸泡槽底部。

淤渣泵吸入磷酸鹽淤渣懸浮液以及槽底部料斗中的槽液，然后將其泵送至壓濾機，濾液從壓濾機回流至磷化槽PP041中。

排空壓濾機時，淤渣通過一條大斜槽落入位于斜槽下方0 m 地面標高處的一輛淤渣推車中。淤渣泵布置在0 m 地面，壓濾機則安裝在+7 m 地面標高處，磷化浸泡槽旁邊。

三、板框過濾機生產能力校核

隨著BMW 汽車銷量的不斷攀升，現有涂裝車間產能急需提高，預計原產能將從35u/h 提高到62u/h。由于單位小時內的產量提升，導致單位時間內前處理磷化槽產生的磷酸鹽浴中的污泥量增加，壓濾機的過濾時間（壓濾機滿負荷前的時間）將減少。為了滿足生產能力提升至62u/h的需求，必須重新校核評估現有板框過濾機的生產能力。

表1

表2

1.基于板框過濾機容量的校核。

（1）基于62u/小時產車產生的DS 污泥總量。單臺車產生的DS 污泥量=（車身面積*鋼板比例*產泥率）+（車身面積*鍍鋅板比例

*產泥率）+（車身面積*鋁板比例*產泥率）

62u/小時產生的DS 污泥總量=單臺車產生的DS 污泥量*62[u/h]

（2）當前壓濾機容量。當前壓濾機容量=當前壓濾機總容積*DS 占比*污泥密度

（3）壓濾機容量校核。校核條件：滿足單個生產工作日雙班生產，8.2 h/shift。

壓濾機充滿所需過濾時間（生產工時）=434.952/25.606=17 小時

結論：2*8.2=16.4<17，故當前板框過濾機可滿足產能提產至62u/小時后，單個生產工作日的過濾需求。

2.基于板框過濾機供料泵流量的校核。

（1）基于污泥在磷化液中停留時間的流量校核。Q 流量=槽容積/槽內污泥停留時間

Q 流量=246.5/4=61.625[m3/h]

泵額定流量75[m3/h]>61.625[m3/h]，故現有泵額定流量滿足提產后的容量需求；

（2）基于磷化槽污泥DS 設定值的流量校核。

Q 流量=每小時總污泥產生量/槽中干污泥設定值

Q 流量=25606/450=56.90[m3/h]

泵額定流量75[mm3/h]>56.90[m3/h]，故現有泵額定流量滿足提產后的容量需求；

（3）基于Imhoff 錐斗試驗內污泥體積設定值的流量校核。

Q 流量= 每小時產生的污泥總量/（ρ=1000g/L）/（設定值Imhoff*DS 百分比）

泵額定流量75[m3/h]>56.902[m3/h]，故現有泵額定流量滿足提產后的容量需求；

結論：面對產業高速發展，原有設備是否能滿足新的生產標準，首先進行驗算分析，然后根據結論進行設備改造提升。本文基于板框過濾機容量和板框過濾機供料泵流量，對現有設備由3ou/h 提產至60u/h 后的生產實際進行了校核，結論表明現有設備可以繼續使用，無需增加額外板框過濾機能力或是增加一臺板框過濾機設備，既為企業節省了成本，也明確了現有設備的極限產能，為將來可能發生的各種生產情況提供準確的數據支撐。