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廠房降溫負壓風機高大工業廠房控制焊煙的通風方案比較風機專用智
Comparing the Ventilation Methods of Controlling Welding Fume in Large Workshop
Abstract The traditional ventilation method of controlling welding fume in large workshop is the combination of partial ventilation and general ventilation . Because the space is very large ,the traditional ventilation method has some demerits , such as the large ventilation volume and high running cost . In this article , taking an welding workshop as an example , the author use two ventilation methods of general ventilation and push-pull ventilation to control welding fume , and study the merits of push-pull ventilation in controlling welding fume of large workshop .
Keywords large workshop welding fume general ventilation push-pull ventilation
0 引言
焊接技術是近代先進制造方法之一，在國民經濟建設中占有舉足輕重的地位。焊接過程中，電弧區的最高溫度可達5000℃左右，任何金屬及其氧化物均可被熔化、蒸發，該過程將產生大量的粉塵、氣體和蒸汽。粉塵主要來源于焊條的藥皮，小量來自焊芯和母材，其化學成分多達二十余種，常見的有Fe、Ca、Mn、Si、Ni、Cu、Cr等。焊接過程產生的有害氣體主要為：CO、CO2、NOX、O3等。焊接過程中產生的污染物種類多、危害大，能導致多種職業�。ㄈ绾腹す璺�、錳中毒、電光性眼炎等）的發生，已成為一大環境公害。目前，國內外對焊接煙塵的處理，主要采用全面通風和局部通風兩種傳統的通風方式。本文以某一焊接車間為例，比較控制焊煙的傳統通風方式和吹吸式通風兩種方案，分析其初投資及年運行費用，探討在高大工業廠房應用吹吸式通風方式控制焊煙的可行性。
1 傳統通風方式
控制焊接煙塵的傳統方法主要有局部通風和全面通風兩種。局部通風可以有效阻止無組織氣流在空間內帶動污染物擴散，并且消耗的空氣量較少。對于焊接車間，有固定工作臺的手工焊接，局部通風罩能將焊接煙塵基本上抽走，采用局部通風方式能夠取得較好的治理效果，是比較經濟的治理措施。但是在很多情況下，由于生產過程、工藝布置及操作等條件限制，不能設置局部通風，或者采用了局部通風，仍然有部分有害物質擴散在室內，在有害物質的濃度有可能超過國家標準時，則應輔以自然的或機械的全面通風，或僅采用自然的或機械的全面通風。
《采暖通風與空氣調節設計規范（GB50019-2003）》中規定：同時放排熱、蒸汽和有害氣體或僅放散密度比空氣小的有害氣體的生產廠房，除設局部通風外，宜在上部地帶進行自然或機械的全面通風，其通風量不宜小于每小時1次換氣，房間高度大于6米時，通風量可按每平方米地面面積6m3/h計算[1]。在焊接車間內，當工作地點不固定時，則電焊煙塵難以用局部方法排除。因此，必須輔以或另行設置全面通風來排除這部分煙塵。
一般焊接車間的特點是廠房比較高大、焊接件大小不定、焊接地點不固定、焊接方式較多。為了不影響焊接加工,通風工程設計時,往往考慮的是全面通風方式。通常，全面通風以廠房的換氣量或換氣次數為基礎。因此，對于高大工業廠房，全面通風勢必存在通風量大、消耗電能多、運行費用高的缺點，冬季運行因需要供暖，耗電量更大。
2 吹吸式通風
吹吸式通風是利用射流作為動力，把有害物輸送到通風口再由其排除，或者利用射流來阻擋、控制有害物的擴散。從通風工程空氣流動理論中我們知道，吹出氣流的速度衰減較為緩慢，例如，在其軸線上2倍口徑處仍是100%，在20倍口徑處還保持22%左右，可見它的捕捉能力，特別是輸送能力是優越的[2]。吸入氣流的速度衰減較快，因此把吹出氣流和吸入氣流組合在一起協同作業，就可以彌補吸入氣流控制能力弱的缺點，從而有效地控制污染物的擴散。吹吸式通風原理圖如圖1所示。
圖1 吹吸式通風原理圖
吹吸氣流不但可以控制單個設備散發的有害物，而且可以對整個車間的有害物進行有效的控制。在廠房某一高度并排布置多個噴口，將具有一定能量的空氣射入大空間，形成前進方向一致的多股平行射流。到一定距離后，每股射流將受到相鄰射流的影響，出現流線重合現象，如圖2所示。匯合以后，射流只能在縱向發展，當P/d0=5～15時，射流在10d0～25d0處匯合，射流到達30d0～50d0以后各點的運動方向平行與x-y平面，沿垂直于該平面的直線上的速度分布趨向均一，因此射流在這個區域內的運動近似于平面運動，形成水平的空氣屏障[3]。由于廠房空間大，并排布置的風口個數多，射流匯合一段距離后，在大空間中形成寬度比變化中的厚度大得多的扁平氣流。
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圖2 股平行氣流射流結構圖
P——噴口間距 (m) d0——噴口直徑 (m) x——射流射程 (m)
采用吹吸式通風方式控制高大工業廠房中的焊煙，就是利用在建筑物側墻一定高度吹出的噴射氣流形成空間隔斷，以送風口中心為分層面，將高大工業廠房在高度上分為上下兩個區域，把工作區散發的焊煙最大程度的控制在一定的高度范圍內，即廠房的下部區域為控制區，并借助于射流引起的氣流流動將污染物帶到通風口將其排除。分層面以上的區域為非控制區。從理論和各種現場狀況分析，吹吸式通風利用射流形成空氣隔斷，能對焊接車間有害物進行有效的控制，而且工程投資和運行費用相對較少并且不會影響現場工人操作和設備維修。
3 通風方案比較
本文以某一焊接車間為例，廠房的建筑尺寸為長120m，寬36m，高12m。
3．1 全面通風方案
該焊接車間的特點是廠房高大、焊接地點不固定、焊接方式較多。為了不影響焊接加工,進行傳統的通風工程設計時,采用的是全面通風方式。由于焊接設備產塵量未知，全面通風以廠房的換氣量或換氣次數為基礎，據經驗值一般大型焊接車間應每小時通風10～15次[4]。本工程采用每小時通風10次，通風量為518400 m3/h，為保持室內負壓送風量小于通風量為516000 m3/h。本工程采用全面通風方案時，送通風管道采用1mm厚的鍍鋅鋼板，共計2640 m2；通風口(800mm×800mm)48個；送風口(1000mm×800mm)40個；送風機8臺（風量66541 m3/h，功率22kw）；排煙風機4臺（風量145020 m3/h，功率160kw）。
3．2 吹吸式通風方案
3．2．1 送風射程
據《采暖通風與空氣調節設計規范（GB50019-2003）》，側送多股平行射流，采用單側送風時，射流末端上邊界與對方墻面在工作區以上相交；雙側對送時，射流末端上邊界應該在工作區以上搭接，以避免污染氣流逃逸。示意圖如圖3所示。
圖3 在高大廠房應用吹吸式通風示意圖
射流的射程等于射流的作用距離減去末端擴散范圍[5]：
X=S-R
X—射流的射程(m)；
S—射流的作用距離(m)；
R—射流末端擴散范圍(m)，根據實驗結果一般
一．概 述： 隨著高瓦斯礦井的安全生產需要，急需開發一種局扇組合開關以代替目前4臺BQD-80或BQD-120拖動兩臺2×55KW風機的現狀，這將大大簡化供電線路，接線、調試時間縮短，最重要的是提高了設備的自動化程序和產品的可靠性。
二. 控制原理： 煤礦安全生產要求必須保證掘進巷道的供風是連續的，以避免瓦斯集聚，發生惡性多人死亡事故，尤其在高瓦斯礦井中局扇風機在煤礦安全規程中要求一用一備而且是雙回路專用線路供電。
根據局扇風機工作的特點，局扇風機的控制的可靠性顯得尤為重要，所以在設計局扇風機控制開關時，主控制器選用S7-200系列可編程控制器，完成開關動作的邏輯控制，負載回路的漏電閉鎖，供電電源的過壓保護以及電機過載、短路保護等功能。而且主風機控制回路和備用風機控制回路采用兩套完全獨立的PLC工程，兩套工程之間用通訊的方式互相監視，互為備用。兩套PLC都具有數據遠傳的功能，以便將風機運行參數傳于上位機。
三．功能介紹
1. 模式設定
A. 手動―單機（試轉功能），不具備自動切換功能。
B. 自動―單機（逐個增加級數，隨著巷道的延伸長度變化）。
C. 自動―雙機
2. 電動機的保護
A. 過載
B. 短路
C. 漏電閉鎖
D. 過、欠壓
E. 斷相
3. 自動切換功能
A. 對切換的延時要求
1) 雙電源間的延時要求0-9s可調。
2) 級與級間的起動延時0-9s可調。
B. 切換條件的可靠實現（通訊、不間斷vsp、傳統辦法）
C. 風機的工作時間累加或倒計時，并有聲光提示報警和數碼顯示功能，如：“該倒機了”。
D. 主副風機的選先問題。分主、副優先。
4. 兩閉鎖功能
A. 風電閉鎖功能：風機在切換延時間隔內，要閉鎖動力總饋電開關，且要手動復位，不能自動復電。
B. 瓦斯電閉鎖：要可用，也可不用。
C. 兩閉鎖的節點有選擇性，即可用常開，又可用常閉。
5. 遠程功能：通過接口與煤礦安全監測工程聯系，能在地面調度室知道風機或開關工程已切換了，或需要立即檢修某個部位。
1． 控制部分能顯示工作電壓、電流、瓦斯濃度并能記憶故障參數。
四．發展前景
該項目的實施，能可靠的控制采掘工作面的通風設施，在任何一路電源或任何一臺風機出現故障時，都能迅速切換至備用電源或備用風機。而且可以在不影響正常工作的情況下，排除故障，進行檢修，大大減少了重大事故的發生，減少了人員傷亡和財產損失，同時，也大大提高了生產效率。
綜上所述，該項目的實施，可取得良好的經濟效益，而且可使用戶享受科技發展帶來的無限風光，社會效益明顯。
五．結構簡圖（附下）
殼體采用對稱式結構，一體式兩個獨立隔爆腔，進出線引入咀和控制線咀都有足夠備用數量，兩個快開門方便開關檢修，本體采用小車碰撞方式，可實現不停機檢修。
附實物圖：
五 應用情況：
從2004年4月17日開始使用至今，樣機在晉煤集團成莊礦井下綜掘五隊掘進巷道施工中使用，未出現過風機主回路停電，副風機回路不切換的情況，連續使用掘進巷道近3000米，受到綜掘機電工人的良好評價，提高了局扇風機的控制可靠性和管理的簡化。
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