淺析汽車涂裝車間工位室體送排風節(jié)能減排設計

張艷芬 李飛 甘正升 張新旺 李連超 楊澤旭

摘 要：文章通過闡述汽車涂裝車間工位室體循環(huán)風利用方案，論證了工位室體循環(huán)風利用技術可行性，為汽車工程設計人員提供了在規(guī)劃階段降低汽車涂裝車間能耗及車間運營成本的新思路。

關鍵詞：工位室體;全新風循環(huán)風

中圖分類號：TU834.5+3? 文獻標識碼：A ?文章編號：1671-7988（2020）15-206-03

Abstract： This articleset outbycirculatingair for automobilepaintingworkshop-stationroomutilization， circulatingairusing the technicalfeasibility of demonstrationstationroom， for the automobileprovidedin the planningstages to reduce the design ofautomotivepaintingworkshopnewapproach to energy consumptionandoperatingcosts of workplace.

Keywords： Workshop-station; Fullfresh airRecirculatingair

CLC NO.： TU834.5+3? Document Code： A? Article ID： 1671-7988（2020）15-206-03

1 前言

2020年，世界經濟由于疫情影響，面臨著強大考驗，汽車企業(yè)如何在復雜的經濟環(huán)境下保持穩(wěn)步發(fā)展，不僅要擴大產品銷量，創(chuàng)造收入，還需降低生產線運行能耗。汽車涂裝車間作為能耗大戶，尤須重點關注。

汽車工程師在設計規(guī)劃階段，即應對生產線布局、設備工作原理進行通盤考慮，最大限度地降低設備能耗，在現有成熟的節(jié)能降耗措施上進一步減少能量消耗，在降低涂裝車間生產運營成本方面至關重要。

總所周知，涂裝車間噴漆室系統(tǒng)的耗能量涂裝車間能耗總量中占比近50%，目前在涂裝規(guī)劃及設計人員的共同努力下，噴漆室循環(huán)風利用技術已趨于成熟化及穩(wěn)定應用，其循環(huán)風利用率可達85%左右。

而工位室體由于布置分散，與噴漆系統(tǒng)相比，工藝要求低，能耗相對較小，在規(guī)劃設計時不易被作為重點關注。但實際應用中，由于工位室體數量多，線體長且分散，并且對于溫度及濕度均有一定要求，經年累月，其能耗不可忽視。

本文從生產線規(guī)劃建設階段，對工位室體送排風原理及影響因素進行分析，提出對部分工位室體排風循環(huán)利用的概念，同時，詳細闡述了降低工位室體送排風能耗的設計原則及方法。

2 規(guī)劃原則及目的

一般地，汽車涂裝車間總計約20個工位室體，分布于涂裝車間各個區(qū)域。其類型劃分主要有以下幾種分法：

按照所處區(qū)域分：可根據涂裝涂層類型對汽車涂裝車間區(qū)域簡單地劃分為底涂區(qū)域及面涂區(qū)域。其中，底涂區(qū)域的工位室體按照工序排布，主要有預清理工位、治具更換工位、電泳AUDIT工位、電泳檢查及電泳打磨工位、粗細密封工位、底涂膠工位以及膠AUDIT工位等;面涂區(qū)域工位室體主要有檢查精修、貼膜報交、面漆AUDIT等工位，此外，還有各涂層烘干后存儲區(qū)，進入面漆前的分色區(qū)（顏色編組區(qū)）及為了保證良好防腐效果的注蠟室等;

按照工位作業(yè)內容分，可分為防塵室、檢查室、打磨室、打膠室、注蠟室等;按照工位自動化程度，可分為人工工位、機器人工作。

從上述分類可看出，工位室體數量多，分布較其他設備零散，各室體工作內容不一，且自動化程度不同，某汽車公司在規(guī)劃某生產線時，按照工位作業(yè)內容，逐一分析其環(huán)境特點，同時統(tǒng)籌考慮保證車間潔凈度、空調及送排風風管布置美觀、人員作業(yè)滿足職業(yè)健康要求等，最終規(guī)劃項目工位送排風原則如下：人工作業(yè)段送新風，機器人自動段工位考慮循環(huán)風利用，在滿足工藝要求、確保操作人員職業(yè)健康的同時，對工位室體送排風系統(tǒng)進行整體規(guī)劃設計，降低新風供給量，提高工位室體風量利用率，達到降低設備能耗，節(jié)能減排的目的。

3 影響因素

影響涂裝車間工位室體送排風設計主要因素有：工位溫濕度、工位潔凈度、工位自動化程度等。

3.1 溫濕度

涂裝車間內不同工位室體由于作業(yè)內容不同，其溫濕度要求不同，如電泳打磨工位需保證必要的濕度，確保打磨灰塵及顆粒不會對車身造成二次污染，而電泳烘干后的檢查工位，由于人員在此工位僅作抽檢，則可依據實際情況考慮此工位不設置加濕。

因此，不同工位送排風設計時，需明確各工位溫濕度控制要求，確認溫濕度控制范圍后，結合室體位置、風量等因素，對供風空調是否設置加濕段進行詳細設計及規(guī)劃，同時，考慮工位單獨設置微霧加濕，避免造成空調加濕段的冗余設計，浪費固定資產投資成本及資源。

3.2 潔凈度

室體送排風潔凈度直接影響到室體送排風要求，部分室體排風可直接利用，如密封膠室體、存儲區(qū)等，可考慮排風直接溢流至車間;部分室體需加裝過濾器后回用其排風，如打磨工位由于含有打磨灰塵及顆粒，在規(guī)劃其循環(huán)風利用方案時，需考慮打磨工位排風所配置的過濾器的等級及循環(huán)風利用點位;部分室體排風不建議回用，如點修補、注蠟等工位由于排風中含有溶劑顆粒，即使經活性炭等材料吸附處理，也不建議將其送排風納入循環(huán)利用方案中規(guī)劃。

在規(guī)劃工位室體循環(huán)風利用方案時，設計人員需對每個工位送排風情況進行詳細甄別，對工位室體排風合理且最大化利用。

3.3 自動化程度

科技進步的發(fā)展推動了機器人技術在生產線上的應用及推廣，目前涂裝車間UBS、UBC段已成熟應用機器人進行噴涂，此外，LASD工位、裙邊膠工位也逐步開始引進機器人代替人工作業(yè)。隨著科技技術進步，機器人將逐步替代人工，因此，在滿足工藝要求的前提下，建議優(yōu)先在機器人工位送循環(huán)風，降低機器人工位新風量。在車間潔凈度較高的環(huán)境下，設置可以考慮機器人段不設置送排風。具體依據項目定位及工位工藝要求確定。

4 設計方案

本文以某汽車涂裝項目為例，詳細介紹如下：車間采用B1B2噴涂工藝，其基本工藝流程如圖1：

為了提升涂裝車間潔凈度，便于后期車間管理維護及產品品質提升，該項目工位室體全部采用封閉式壁板自承重結構，所有室體設置送排風。

基于工藝要求，車間內工位室體需控制溫度在一定范圍內，此外如電泳打磨、檢查精修等室體工位濕度要求>50%。

自動噴涂機器人主要設置于UBS、UBC及SSD等工位。

本方案中，對工位室體送排風設計秉持的基本原則如下：

（1）送風設計原則

①人工工位設置全新風;

②機器人工位送風采用循環(huán)風;

③存儲區(qū)設置全新風。

（2）排風設計原則

①打磨區(qū)域人工工位排風經多重過濾后循環(huán)使用;

②非打磨區(qū)域人工工位排風根據其工位特點，部分可直接循環(huán)利用;

③存儲區(qū)排風循環(huán)利用。

（3）詳細設計方案

根據各工位的具體工藝要求進行風量計算，確認每個工位室體送風量。表1列舉了部分工位室體送風量。

由上表可見，涂裝車間內20個工位室體所需風量數量之大，如果均采用新風送達工位后排至廠房外，必然造成極大的能源浪費。因此，工位室體循環(huán)風利用方案需對不同工位室體進行逐一分析，有效識別可循環(huán)利用的工位室體送排風，降低工位室體送排風能耗。

以車底涂膠（PVC）室體為例，PVC室體按照工位劃分，分為遮蔽、自動UBS噴涂、人工UBS補噴、自動UBC噴涂、人工UBC補噴以及卸遮蔽六個工位。以往項目設計PVC送排風系統(tǒng)時，采用“一刀切”策略，室體全部采用新風供風，排風經過濾后排放至廠房外。其原理示意圖如圖2：

在規(guī)劃設計PVC室體循環(huán)風利用方案時，可按照作業(yè)工位操作主體的不同，劃分為自動噴涂段及人工操作段。其中，人工操作區(qū)如遮蔽工位、人工補噴UBS、人工補噴UBC工位、卸遮蔽工位需供應新風，其排風可經過濾后循環(huán)利用至自動UBS/UBC噴涂工位，原理示意圖如圖3：

通過上表可計算出，PVC室體新風送風量減少45%。從點到面，工位室體循環(huán)風利用不僅局限于PVC室體，從預清理工位到貼膜報交、注蠟等工位，對涂裝車間工藝流程進行梳理，結合影響因素，基于設計原則進行深入分析，最終確認涂裝車間工位室體送排風利用方案（部分）如表3。

5 結論

對涂裝車間內各室體送風量進行核算，計算出其總的送風量及循環(huán)風利用量，進行循環(huán)風利用率計算：

綜上所述，涂裝車間工位室體采用循環(huán)風利用技術，至少可減少新風供給量約37%，減少二氧化碳排放，降低空調運行能耗，提高資源利用率，有效降低涂裝車間生產運營成本，值得推廣應用。