淺談汽車涂裝工藝空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

1、    淺談汽車涂裝工藝空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用    盧順【摘 要】本文主要介紹了汽車涂裝工藝空調(diào)的作用、空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原理及基本功能構(gòu)成，通過對(duì)某一涂裝工藝空調(diào)案例的設(shè)計(jì)、溫濕度控制原理及精確控制的實(shí)現(xiàn)過程進(jìn)行分析探討，最后對(duì)已實(shí)施的空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)際應(yīng)用操作分析及效果對(duì)比，得出溫濕度穩(wěn)定控制的空調(diào)系統(tǒng)可以有效提高生產(chǎn)效率、降低運(yùn)行返修成本。本文對(duì)其他汽車廠新建或改造涂裝車間中的涂裝工藝空調(diào)設(shè)計(jì)具有一定的指導(dǎo)意義。【關(guān)鍵詞】汽車涂裝;空調(diào)系統(tǒng);設(shè)計(jì)與應(yīng)用： u466 ： a ： 2095-2457（2019）21-0224-003doi：10.19694/

2、ki.issn2095-2457.2019.21.1040 引言在汽車制造的四大工藝中，涂裝工藝是提供防腐性能及外觀顏色的重要工序，而在涂裝工藝過程中，溫度和濕度是影響汽車噴涂質(zhì)量和效率的一個(gè)重要因素，汽車涂料施工對(duì)噴漆室的溫度、濕度、風(fēng)速有著嚴(yán)格的要求，否則噴涂質(zhì)量及效率將會(huì)受到嚴(yán)重影響，返修成本會(huì)增加。隨著汽車涂裝行業(yè)的發(fā)展，競(jìng)爭(zhēng)越來越激烈，對(duì)噴涂質(zhì)量的要求越來越高，一般由于溫室度控制精度很低或不控制的噴漆室會(huì)導(dǎo)致噴涂返修率大，生產(chǎn)線效率低，產(chǎn)品質(zhì)量差，返修成本高。因此，為涂裝噴漆室提供穩(wěn)定的溫度及濕度輸出的工藝空調(diào)系統(tǒng)的合理設(shè)計(jì)和應(yīng)用就變得非常的重要，本文將就某一個(gè)汽車涂裝線的工藝空調(diào)實(shí)

3、例進(jìn)行分析與探討，淺談如何實(shí)現(xiàn)對(duì)溫濕度進(jìn)行穩(wěn)定控制輸出的汽車涂裝工藝空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用。1 涂裝車間空調(diào)的作用目前，國內(nèi)外涂裝車間噴漆室通常采用上送下抽的送風(fēng)方式，噴漆室的潔凈度和溫濕度主要靠室體和送風(fēng)空調(diào)來保證1，它的作用主要有以下幾點(diǎn)：（1）提供一定的向下送風(fēng)風(fēng)速，用于實(shí)現(xiàn)不同噴涂區(qū)域的風(fēng)平衡，確保多余的漆霧能夠有效的向下進(jìn)入漆霧處理裝置中，并且保持不同的噴涂區(qū)域不竄風(fēng)。（2）提供一定的噴漆室環(huán)境溫度及濕度以滿足涂料的施工性能要求，確保處于最佳的施工環(huán)境。（3）保持噴漆室的正常換氣，確保施工安全，滿足汽車涂裝的安全規(guī)范要求。2 工藝空調(diào)系統(tǒng)的功能組成基于汽車涂裝工藝空調(diào)系統(tǒng)的作用，給噴漆

4、室提供風(fēng)速、溫度、濕度的空調(diào)系統(tǒng)一般包含以下幾個(gè)主要功能段：送風(fēng)、加熱、制冷、加濕、除濕。（1）送風(fēng)一般都采用離心風(fēng)機(jī)進(jìn)行送風(fēng)，可以選擇雙進(jìn)風(fēng)風(fēng)機(jī)或單進(jìn)風(fēng)風(fēng)機(jī)。（2）加熱功能段可以選擇燃?xì)庵比蓟驘崴蛘羝訜?。?）制冷功能一般采用制冷機(jī)組提供冷凍水進(jìn)入到換熱盤管與空氣進(jìn)行換熱，以達(dá)到制冷效果，制冷機(jī)組可以選擇電制冷機(jī)組、燃?xì)庵评錂C(jī)組或蒸汽制冷機(jī)組。（4）加濕是指相對(duì)濕度不能達(dá)到工藝控制要求下，需要采用噴霧式加濕或水簾通過式方式進(jìn)行加濕;多臺(tái)空調(diào)可采用單獨(dú)加濕或集中加濕系統(tǒng)。（5）除濕的基本原理是通過焓濕原理的過冷除濕。在經(jīng)過實(shí)際使用經(jīng)驗(yàn)及行業(yè)應(yīng)用研究，汽車涂裝的工藝空調(diào)系統(tǒng)選擇雙進(jìn)風(fēng)風(fēng)機(jī)送風(fēng)

5、，噴霧式集中加濕，盤管加熱及制冷，再加上消聲及過濾組成的空調(diào)系統(tǒng)應(yīng)用最廣泛，技術(shù)最成熟，效果最好，因此設(shè)計(jì)應(yīng)用的空調(diào)基本結(jié)構(gòu)如圖1所示。3 空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)基于工藝空調(diào)系統(tǒng)的功能段設(shè)置，空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)需要收集以下基礎(chǔ)數(shù)據(jù)：風(fēng)量、外界工況的溫濕度、工藝控制要求的溫濕度。在前期設(shè)計(jì)根據(jù)以上三項(xiàng)數(shù)據(jù)計(jì)算出空調(diào)大小及進(jìn)行設(shè)備選型。在設(shè)備選型時(shí)需要考慮空調(diào)的占地空調(diào)，風(fēng)管大小以及送風(fēng)區(qū)域等影響，一臺(tái)空調(diào)的風(fēng)量一般建議在25萬立方/小時(shí)以下，生產(chǎn)線長度不同，每所需的空調(diào)數(shù)量不同。風(fēng)量設(shè)計(jì)計(jì)算基于噴漆室長寬高尺寸以及各區(qū)域的送風(fēng)速率要，依據(jù)行業(yè)經(jīng)驗(yàn)及安全要求，一般手工噴涂區(qū)的風(fēng)速要求為0.5米/秒，機(jī)器人

6、噴涂段0.3米/秒，表1為計(jì)算得出某汽車涂裝工藝空調(diào)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。風(fēng)量依據(jù)以下計(jì)算公式計(jì)算：q=l×w×v×3600m3/h（l：噴漆室長度;w：噴漆室寬度;v：風(fēng)速m/s）制冷量及熱量計(jì)算基于能量守恒，以熱量基礎(chǔ)公式結(jié)合焓濕圖計(jì)算得出。熱量計(jì)算公式：z=cmt（c：比熱容;m：質(zhì)量;t：溫差）4 空調(diào)系統(tǒng)溫濕度控制的實(shí)現(xiàn)4.1 空調(diào)系統(tǒng)的溫濕度控制的工作原理基于空調(diào)功能段的設(shè)計(jì)以及空氣溫濕度變化的基本原理，空調(diào)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)溫濕度控制的基本工作方式如下：（1）夏季：通過啟用表冷段和二次加熱段，實(shí)現(xiàn)對(duì)空調(diào)溫濕度的自動(dòng)調(diào)節(jié);（2）冬季：通過啟用一次加熱段、噴淋段和二次加

7、熱實(shí)現(xiàn)溫濕度的自動(dòng)調(diào)節(jié)。4.2 加濕系統(tǒng)在溫濕度控制實(shí)現(xiàn)中作用涂裝工藝空調(diào)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)溫濕度準(zhǔn)備控制需要配置加濕系統(tǒng)進(jìn)行濕度及溫度的雙重調(diào)節(jié)，本次空調(diào)系統(tǒng)采用的是集中加濕系統(tǒng)，加濕工藝流程圖如圖2所示。（1）集中式空調(diào)加濕系統(tǒng)由加濕水槽、水泵、管道閥門系統(tǒng)、化學(xué)品添加系統(tǒng)及控制系統(tǒng)組成，可將加濕水槽、水泵及殺菌劑加藥系統(tǒng)集中放置在一層循環(huán)水池間內(nèi)，通過主管路將純水送至各工藝空調(diào)的加濕段，回水利用重力回流到加濕水槽，加濕水可重復(fù)利用，但需定期更換以避免長菌影響送風(fēng)質(zhì)量及堵塞系統(tǒng)部件。（2）加濕系統(tǒng)用于調(diào)節(jié)送風(fēng)的溫濕度。通過加濕段噴淋控制的電動(dòng)閥來實(shí)現(xiàn)pid控制，實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)以達(dá)到工藝要求。當(dāng)濕度不足時(shí)逐

8、漸調(diào)大電動(dòng)閥的開度，自動(dòng)調(diào)整直至濕度達(dá)到設(shè)定值。當(dāng)送風(fēng)濕度高于設(shè)定值時(shí)自動(dòng)遞減電動(dòng)閥的開度。4.3 溫濕度的自動(dòng)控制系統(tǒng)涂裝工藝對(duì)噴漆室溫濕度工藝要求有嚴(yán)格的控制需求，通常溫度為2030，濕度為60%70%，溫濕度調(diào)節(jié)需要由空調(diào)裝置實(shí)現(xiàn)2。對(duì)空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行準(zhǔn)確的溫濕度控制需要使用pid調(diào)節(jié)，在制冷、加熱、加濕的系統(tǒng)管路上各安裝一個(gè)電動(dòng)閥，并進(jìn)行系統(tǒng)編程，根據(jù)工藝控制溫濕度要求設(shè)置合適的pid參數(shù)，在空調(diào)開啟后實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)的動(dòng)態(tài)平衡，根據(jù)實(shí)際應(yīng)用統(tǒng)計(jì)，在空調(diào)風(fēng)機(jī)開啟后1530分鐘，可以實(shí)現(xiàn)噴漆室溫室度從外界溫度控制在工藝控制范圍，溫度波動(dòng)范圍±1度，濕度波動(dòng)范圍±5%。a 溫濕度的

9、控制過程對(duì)于在空調(diào)系統(tǒng)中的溫濕度控制過程的空氣狀態(tài)變化，可使用圖3來展示空氣狀態(tài)的改變過程，說明如何實(shí)現(xiàn)的空氣溫濕度的控制。（1）在焓濕圖上，當(dāng)室外的溫濕度位于區(qū)域i時(shí)，此時(shí)一般是高溫低濕的情況，比如狀態(tài)點(diǎn)a1，需開表冷段和噴淋加濕段，首先通過表冷工藝將空氣降溫，將狀態(tài)點(diǎn)移動(dòng)到等焓線上，再通過等焓加濕，可達(dá)到工藝要求點(diǎn)o。（2）在焓濕圖上，當(dāng)室外的溫濕度位于區(qū)域ii時(shí)，此時(shí)一般是低溫，比如狀態(tài)點(diǎn)a2，需開一次加熱和噴淋加濕段，先通過升溫，可將狀態(tài)點(diǎn)改變移動(dòng)到等焓線上，再通過等焓加濕過程，可達(dá)到工藝要求點(diǎn)o。（3）在焓濕圖上，當(dāng)室外溫濕度點(diǎn)位于區(qū)域iii（1），此時(shí)一般是高溫，以及iii（2），

10、比如狀態(tài)點(diǎn)b1和b2，需開表冷段和二次加熱段，先降溫進(jìn)行過冷除濕，將狀態(tài)點(diǎn)移動(dòng)到絕對(duì)含水量線上，然后通過二次加熱降低相對(duì)濕度，可達(dá)到工藝要求點(diǎn)o。b溫濕度控制的應(yīng)用操作在汽車涂裝車間的空調(diào)系統(tǒng)中一般設(shè)置有自動(dòng)的溫濕度控制系統(tǒng)，集成為計(jì)算機(jī)界面，直觀的進(jìn)行溫度度控制系統(tǒng)的操作及調(diào)整設(shè)置。（1）當(dāng)空調(diào)運(yùn)行在冬季模式時(shí)，一次加熱電動(dòng)閥起作用;夏季模式時(shí)表冷段電動(dòng)閥起作用，根據(jù)實(shí)時(shí)的溫濕度進(jìn)行調(diào)整。（2）當(dāng)需要重新設(shè)置pid參數(shù)時(shí)進(jìn)入pid調(diào)整界面，如圖5所示，根據(jù)實(shí)際控制需求進(jìn)行pid參數(shù)的微調(diào)，以滿足控制精度要求。（3）在生產(chǎn)啟動(dòng)前，根據(jù)當(dāng)前室外溫濕度點(diǎn)在焓濕圖中的位置，與控制溫度點(diǎn)（23，65%

11、）或者（28，65%）的位置做比較，得出理論上需要運(yùn)行的模式。5 空調(diào)溫濕度自動(dòng)控制應(yīng)用效果（1）實(shí)際溫濕度情況：通過采用集中加濕與自動(dòng)pid調(diào)節(jié)的控制系統(tǒng)對(duì)涂裝車間工藝空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行控溫控濕，可以確保噴漆室的溫室度在噴漆工藝要求的范圍內(nèi)，精度可達(dá)到溫度±1度，濕度±5%，系統(tǒng)隨外界溫濕度變化響應(yīng)調(diào)整速度快，噴漆室的實(shí)際濕度變化曲線如圖6，溫度變化如7所示。（2）生產(chǎn)效率及返修成本：通過空調(diào)系統(tǒng)穩(wěn)定的溫濕度控制，可大大降低由于噴漆室溫濕度不穩(wěn)定原因造成的質(zhì)量問題返修，提高效率，節(jié)約成本。根據(jù)某汽車廠的實(shí)際應(yīng)用數(shù)據(jù)對(duì)比，噴漆室進(jìn)行溫濕度的穩(wěn)定控制后，與之前濕度不控制，溫度控制精度低相比，返修率明顯降低，生產(chǎn)效率顯著提高，具體對(duì)比數(shù)據(jù)見表2。6 結(jié)束語通過對(duì)汽車涂裝工藝空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)探討及應(yīng)用分析，可以得知涂裝工藝空調(diào)的合理設(shè)計(jì)及溫濕度控制可有效提升產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率，降低運(yùn)行返修成本。因此在當(dāng)前的汽車涂裝行業(yè)，設(shè)計(jì)及采用一套能穩(wěn)定控溫控濕的空調(diào)系統(tǒng)已經(jīng)是一個(gè)先進(jìn)汽車涂裝車間必須配置的設(shè)備系統(tǒng)之一，這將大大提升汽車涂裝的質(zhì)量，降低生產(chǎn)成本，提升產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。同時(shí)，在確保溫濕度穩(wěn)定控制的前提下，如何設(shè)計(jì)及應(yīng)用更加高效節(jié)能的空調(diào)系統(tǒng)需進(jìn)一步的研究，如：不同噴漆室下的空調(diào)循環(huán)風(fēng)回用節(jié)能技術(shù)應(yīng)用研究;由于部分地區(qū)燃?xì)鈨r(jià)格低，如何按需選擇更合適更高