纸盒式干式喷房下的风平衡探索与实践 Exploration and Practice of Wind Balance under Carton Dry Spray Booth

杜启蒙 DU Qi-meng 叶胜雄 YE Sheng-xiong 郭鑫涛 GUO Xin-tao 黄良基 HUANG Liang-ji

摘要：干式喷房的纸盒在随着吸附率的不断提高，纸盒的风阻也逐渐增大，按照以往的送排风结构，喷房各区统一排风，纸盒吸附率高的区域，风量减少，导致喷房各区的风不平衡。广汽本田三工厂涂装车间上涂B线在导入干式喷房前进行了风平衡的探索分析，从喷房分区设计、喷房结构、风压检测、排风风机频率自动调节等方面进行改进，稳定了纸盒式干式喷房各区域的风平衡，为其他整车厂提供了成功实践案例。

Abstract： With the continuous improvement of the adsorption rate of the dry spray booth， the wind resistance of the cartons also gradually increases. According to the previous air supply and exhaust structure， all areas of the spray booth are exhausted uniformly， and the areas with high carton adsorption rates， The decrease in air volume results in unbalanced wind in all areas of the spray booth. The coating line B of the paint shop of the third plant of Guangqi Honda carried out an exploration and analysis of wind balance before it was introduced into the dry spray booth. Improvements were made in the area of spray booth design， spray booth structure， wind pressure detection， automatic adjustment of exhaust fan frequency， etc. ， Stabilized the wind balance in each area of the carton dry spray booth， and provided successful practical cases for other automakers.

關键词：纸盒;干式喷房;分区独立送排风;自动风平衡调节

Key words： paper box;dry spray booth;partition independent air supply and exhaust;automatic air balance adjustment

中图分类号：TQ639.1                 文献标识码：A                      文章编号：1674-957X（2021）22-0034-02

0  引言

汽车整车涂装线喷房，传统的方式是湿式喷房，目前开始逐步探索和应用各种干式喷房，最新技术为纸盒式干式喷房，在各大主流汽车厂都在尝试使用。干式喷房纸盒形式不一：迷宫式、蜂窝式、导流板+过滤棒形式等，不同的形式，在结构与捕漆效率上略有不同。纸盒漆渣的积聚会增大纸盒的风阻，风机风量一定的情况下，纸盒上的漆渣越多，风阻就越大，影响通过纸盒的风量与风速，进而影响喷房的风速及风平衡。喷房各区排风量与原设定值差异变大时，在送风量不变的情况下，排风量变小的区段的风会流向旁边的区段，导致风平衡出现异常，漆雾跟着风飘向其他区段，导致车身的上漆情况受到影响，特别是喷不同颜色的车时，容易造成漆面污染，进而影响喷涂品质。喷房喷涂区域的风平衡与车身漆面品质息息相关。但是，纸盒式干式喷房在行业内处于初步探索与应用阶段，对于喷房各区的风平衡没有成熟的解决方案。本文针对这一难题，结合新的生产线建设，研究探索纸盒式干式喷房的可行技术方案和管理方法，并利用新线建设的契机，加以实践验证。

1  喷房工艺介绍

喷房是提供汽车涂装作业环境的设备，是整车涂装车间的重要设备，配合空调器、VOC处理设施等设备使用。在形式上，主要分为湿式喷房和干式喷房：湿式喷房通过水汽混合，带走过喷漆雾，再经过对循环水加药处理去除漆渣，按不同形式，有水旋式、水帘柜式、文丘里式;干式喷房通过其他载体，过滤吸附过喷漆雾，如石灰石、静电、漆雾毡和纸盒，从而达到过滤漆雾的目的，过滤介质主要有石灰石式、静电式、纸盒式。由于石灰石式喷房的石灰漆渣混合废弃物处理困难，静电式干式喷房安全风除及维保费用较高，节能环保的纸盒式干式喷房逐渐受到各大型汽车企业的青睐。

纸盒式的干式喷房，关键是纸盒的材质与设计，目前多为进口品，各厂家也逐步推进国产化，纸盒的形式不同，过滤效率差异不大，目前主要有蜂窝式、迷宫式、导流板+过滤棒3种主流形式，如图1所示。

2  喷房的送排风设计

目前主流的喷枪是静电旋杯空气喷枪，利用旋杯将油漆打成细小微粒，再利用静电吸附的方式提高涂装效率，一般涂装效率可以达到60-85%，剩下的15-40%的漆雾需要由喷房的送排风快速带走，否则会污染后面的车身。由于涂料在不同的温度/湿度条件下，挥发性与流动性会有不同，恒温恒湿是对喷涂环境的基本要求。

除温湿度要求外，风速与风向也是喷漆室功能最重要的指标之一，喷房一般采用层流式的送排风形式，送风空调经过动压室、静压室的调整，在喷涂区域以竖直向下的风将过喷的漆雾带走，避免影响车身品质。为了快速将过喷的漆雾带走，喷房的风速应满足一定的条件：自动化喷涂区域0.25-0.30m/s，作业人员修补检查区0.35-0.5m/s。

风平衡与风的流向密切相关，各区域风量达到平衡时，各区域的风向是竖直向下的，這是正常的喷涂条件，如图2。

喷房采用纸盒过滤器收集漆雾，相比湿式喷房，实现了废水排放的零化目标，更加节能环保。在纸盒式干式喷房中，由于纸盒漆渣的积聚会增大纸盒的风阻，在整个喷房中，色漆1外装、人工检查区、色漆2内装、色漆2外装1、人工检查区、色漆2外装2、人工检查区，各区域的喷涂面积/喷涂量不一样，内装与外装喷涂面积/喷涂量/涂装效率也不相同，导致各区域的纸盒单位时间的捕漆量也不一样，纸盒上的漆渣越多，风阻就越大，影响通过纸盒的风量与风速，进而影响喷房的风速及风平衡，如图3。

喷房风平衡出现问题，有扰流和横流情况，会导致车体颗粒、漆渣等品质不良多发。当某一纸盒模块使用时间较长，就会出现纸盒阻力增大，压差增大的现象，或者更换了新的纸盒模块后，新纸盒处压差会较其他旧纸盒处压差小，此时都会对喷房风平衡造成影响，给涂装生产品质的稳定带来隐患。

针对纸盒式干式喷房的风平衡问题，有三种解决方案，方案一不需要设置分区隔断，在每一个纸盒内增加一个独立的变频风机，根据压差调整风机频率，确保每一个纸盒的风量一定，不会因纸盒的风阻增加而影响风量;方案二需要设置区域隔断，每一个分区共用一个变频风机，确保分区内的风量;方案三也不需要设置分区隔断，在原方案的基础上，每个纸盒的风管增加一个电动比例阀，通过风阀的开度来控制纸盒的风量。

3  风平衡自动调节设计

每个独立分区内的喷涂量/涂装效率是相当的，所以同一分区内的纸盒单位时间的捕漆量是相差不多的，在同一分区内，基本不会发生风不平衡的情况。不同的分区，通过以下的方式来确保风平衡：每个独立分区设置压差检测探头，用于确认该分区的纸盒整体风阻情况，以此作为分区风量调节的依据，当风速变小即动压变大时，可通过增加该区域的排风机频率来增加排风量，保证送风量与排风量相等，进而确保了不同分区的风平衡。纸盒式干式喷房分区控制排气风机/循环风机的频率，能够根据纸盒的压差来进行自动调节，确保同一分区内送风量与排风量保持平衡，实现喷涂区域风平衡的自动调节。

4  分区独立排风平衡应用实践

基于以上的研究，经过理论分析，通过流场仿真，创造性的提出方案二的风平衡解决方案，喷房不同分区采用独立变频送排风机，并开创性地设计出基于风压的风平衡自动调节系统，确保各分区的风平衡。广汽本田第三工厂涂装车间上涂B线纸盒式干式喷房导入时，采用了该方案，实践证明，该系统能够有效保障各分区的风平衡，在纸盒捕漆量增加的情况下，能够自动提高风机的频率，保持送排风量不变。

色漆喷房按喷涂区域分色漆1外装、人工检查区、色漆2内装、色漆2外装1、人工检查区、色漆2外装2、人工检查区;清漆喷房按喷涂区域分人工检查区、清漆内装、清漆外装、人工检查区。由于各区段的送风量通过送风管与风阀实现每个区域风量调节，不受纸盒捕漆量的影响，基本保持送风风量不变。所以，喷房的风平衡主要是控制排气风机，在喷涂区域下部的纸盒收集系统设置各区域隔断，每个区段长度以10米左右为宜，若同一分区长度过大，可以设置多个区段。每个区段配置一个排风机或者循环风机，可对该分区单独排风，确保排风量与送风量相当，从而保证了风平衡。

纸盒式干式喷房，保区段采用独立的变频风机、采用风平衡自动调节系统，在确保各区风平衡、各区段不会窜风的同时，也有另外的收获，该方案使纸盒容漆率大幅提升，有效减少纸盒使用量。

5  总结

广汽本田三工厂涂装车间导入纸盒式干式喷房时，对喷房的风平衡进行了深入的探索与研究，最终首创分区段独立送排风及风平衡自动调节系统，有效避免了风不平衡导致的品质问题。该方案用性价比最高的方式实现了各喷涂区域的风平衡，同时也进一步扩大了纸盒的容漆率，为行业提供可参考的成功经验。

参考文献：

[1]王锡春.涂装车间设计手册[M].北京：化学工业出版社，2008：85-86.

[2]韩俊杰，张川，孔飞.纸盒干式喷漆室在整车涂装车间的应用[J].现代涂料与涂装，2019，22（07）：56-59，63.

[3]张川，韩俊杰，孔飞.整车涂装车间干式喷房迷宫纸盒技术的应用研究[J].涂装工业，2018（2）：76-80.