基于托辊双头自动焊接机焊烟处理系统的改造

王成建 吴承瑞 孙雷

摘要：托辊是带式输送机的主要部件，托辊焊接是一种常用的工艺，托辊筒体焊接过程中会产生大量的电焊烟尘和有害气体，烟尘主要是氧化铁、氧化锰、氟化物及二氧化硅等混合性粉尘，有害气体主要为臭氧、氮氧化合物、一氧化碳和氟化氢等。目前移动式焊接烟尘净化器对电焊烟尘和有害气体进行处理效果不佳，为进一步改善工作环境，降低焊接时产生的有害气体和烟尘对环境的污染，减小对工作人员的伤害，特对托辊双头自动焊接设备焊烟处理系统进行改造，达到清洁排放、长时间使用的目的。

关键词：托辊焊接;电焊烟尘;有害气体;焊烟处理系统;滤筒;检测

引言

托辊焊接过程中会产生大量的金属焊接粉尘，焊接产生的金属粉直径通常在1μm以下，较容易吸入肺部，发生病变。在焊接粉尘浓度较大的情况下，没有相应的排除措施时，长期接触焊接粉尘能引起焊工尘肺、锰中毒和金属热等职业疾病。在焊接电弧高温和强烈的紫外线作用下，电弧周围形成多种有害气体，其中含量最多的为臭氧，臭氧是一种刺激性的有毒气体，呈淡蓝色。浓度较高时发出腥臭味， 高浓度臭氧还略带酸味。臭氧对人体的主要危害是对呼吸道及肺有 强烈刺激作用，往往引起咳嗽、胸闷、食欲不振、疲劳无力、头晕、全身疼痛等，严重时还会引起支气管炎和肺水肿等。迫切要求对现场工作环境进行改进。

1 托辊双头自动焊接机焊接参数及工作过程

焊接参数如下：

工作过程如下：

托辊筒体上件→工件托起→水平顶进→进枪、工件托起到位→引弧→工件回转、按焊接规范焊接→收弧→停弧→退枪→工件托起→水平顶进退回→主轴反转回到零位→卸料，同时循环指示灯熄灭，完成一个焊接循环。打开防护罩换焊件，开始下一个焊接循环。

2 改造前托辊双头自动焊接机焊烟回收工作状态

托辊焊接烟尘处理使用移动式焊接烟尘净化器进行烟尘处理，主要部件包括：万向吸尘臂、吸尘软管、吸尘罩（带风量调节阀）、阻火网、聚酯覆膜滤芯、洁净室、沉灰抽屉组合、吸音棉、带刹车的脚轮、电机以及电控箱等。通过风机引力作用，焊烟废气经万向吸尘罩吸入烟气净化器进风口，设备进风口处设有阻火器，火花经阻火器被阻留，烟尘气体进入沉降室，利用重力与上行气流，将粗粒尘直接降至灰斗，微粒烟尘被滤芯捕集在外表面，洁净气体经滤芯过滤净化后由滤芯中心流入洁净室，洁净空气经出风口达标排出。托辊生产线每天需要2-3班进行不间断焊接作业，移动式焊接烟尘净化器无法满足焊烟处理要求。

3 托辊双头自动焊接机焊烟处理系统优化改造

3.1改造思路

考虑将自动焊接机机身整体密封或者半密封，选用顶吸+前方顶吸双重集尘罩的收集方式将焊接工作时产生的烟气粉尘收集。因焊烟中含有固体颗粒，为达到更好的吸收效果，经过集尘罩收集的焊烟先经过水过滤第一道处理，再经过集中式脉冲滤芯除尘器第二道处理（作为焊接机器人工作站内的主净化系统，在风机作用下烟气粉尘经管道进入到滤筒除尘器进行净化，当净化器运行一段时间以后，细微的粉尘吸附在滤材表面，使得滤材的透气性降低。每隔一定时间由脉冲 控制仪发出信号，控制电磁阀，洁净的压缩空气由阀口喷出;滤材表面吸附的微尘在气流作用下被清除，落在室体下部的集尘斗中。脉冲喷吹需 0.4～0.6MPa的洁净压缩空气，且运行中须保持连续且恒定不变的供气量），净化后的洁净空气经排出烟囱排放，效果良好，满足流水线长时间焊接要求。具体工艺布置见图一：

3.2选型方案

3.2.1设备外形尺寸：5100×880×1700mm，根據现场实际情况选择主吸尘罩尺寸为：5200*900*1900。排烟管选择219mm PVC管。

3.2.2按照环保局有关除尘设备风力、风速的规定：集尘罩内的风速不得小于0.3m/s

3.2.3焊接工位除尘总截面积：焊接吸尘罩面积=4.68㎡

3.2.4焊烟收尘器额定流量为：7419m³/h=2.06m³/s

防尘罩内风速为：2.06m³/s÷4.68㎡=0.44m/s

考虑压力损耗按25%计算，实际风速为：0.44*0.75=0.33m/s满足环保部门要求的风速。根据风量要求，风机选用5.5kw高效率三项异步电动机，转速2920r/min，全压2040Pa。

用风压测量仪实际检测，最大风速为0.41m/s，最小风速为0.35m/s，平均风速0.38m/s，噪音≤75分贝，设计达标，符合国家标准。

3.3保养维护

现场使用和维护人员需要掌握设备性能，明白工作方式和工作原理。滤芯需要定时的清理和维护，维护周期需要根据现场的烟尘浓度和设备工作时间确定设备维护周期和方式。设备清灰针对的是主过滤芯的清理，当设备工作一段时间后主滤芯上会集满粉尘，这就需要操作人员对滤芯进行清灰操作。在清理主滤芯时要注意，不要过分用力的去处理滤材表面和滤芯密封垫，以免影响设备过滤精度和密封性。

4 结束语

焊烟粉尘是集尘领域中的一个独特问题，是在高温下产生的，充满了有害的化合物，在专业工程师的带动下，我们可以设计出更为合理的焊烟处理系统，通过定期维护，从而有助于确保工人的安全和生产力。

参考文献：

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[3]鲍鸿春.刘歆.焊接烟尘净化方案的比较与选择[J].工程建设与设计.2006.年04期.