【焊接房环保系统设计（论文）16000字】

––摘要焊接是机械加工业中必不可少的一种方法，广泛应用于机械工业的制造，焊接房是用于焊接工作的专用环境的设备，广泛用于机械工业的制造，目前我国机械焊接车间中使用最普通的一种焊接技术是电弧焊，在进行焊接工序中产生的污染物物比较多，焊接房内的烟尘对工作人员的影响很大，为了降低其焊接烟尘所带来的影响，因此本论文主要对焊接房的环保装置进行了设计。在掌握和了解我国环境保护设备及装置以后，对本次系统设计提供了一定的基础和方法。首先通过集气罩对工作台烟尘进行收集，在抽风机的作用下，将烟气吸收到除尘器，除尘器对烟尘处理以后，通风机将干净的气体通过管道排放。对焊接烟尘的特点进行了解和分析，对除尘器的类型和使用范围进行查询，确定本次使用的除尘器为袋式除尘器。对风机的类型及特点进行学习和查询，确定通风机为离心通风机。根据所传递的载荷的大小，对电动机的类型、额定转速及功率进行选择，对所用电动机主轴强度和刚度分析，确定电动机的类型。本次设计采用局部通风的方式对焊接房中的烟尘进行处理，本次设计为一个完整的除尘通风系统。该焊接房通过将上述的环境保护设备进行连接和装配，实现了焊接房环保系统的设计。工作稳定，效率比较高，净化后的焊接房烟尘符合大气排放标准。从而改善焊接房作业环境、提高作业效率，降低了对焊接房的工作人员的健康危害。关键词：焊接房；环保装置；除尘净化；通风系统摘要 I目录 III1绪论 11.1课题背景及研究意义 11.2国内外研究及发展 11.3课题研究内容及章节安排 22系统方案设计 42.1系统设计任务及要求 42.2设计思路 42.3系统方案确定 52.4本章小节 53.集气罩的设计 63.1集气罩的分类 63.2集气罩的设计 73.2.1设计外部集气罩时候应该注意的问题 73.2.2集气罩工作台的高度及尺寸的设计 73.3风量的计算 73.4本章小节 84除尘器的分析比较及选用 94.1除尘器主要功能及除尘方式 94.2除尘器的选用及确定 94.2.1除尘的类型及特点 94.2.2除尘器的性能指标 94.2.3焊接烟尘的分析 114.2.4除尘器方案的选择及确定 124.3袋式除尘器 134.3.1袋式除尘器的工作原理及分类 134.3.2袋式除尘器的特点 144.3.2袋式除尘器的主要技术参数 144.3.3袋式除尘器的主要性能设计 154.4本章小节 155风机的选用 165.1通风机的类型以及选用 165.2离心式通风机的参数计算 175.3离心式通风机的功能分析 196通风管道的设计 246.1管道的布置及其材料和断面形状的选择 246.1.1管道的布置 246.1.1管道的材料和断面形状的选择 246.2管道的设计计算 246.2本章小节 27结论 28致谢 29参考文献 301绪论1.1课题背景及研究意义焊接是机械行业中不可缺少的工业技术方法，对于整个工业生产的顺利展开有着很重要的作用。焊接的工作间在进行大量焊接工作的同时，所产生的环境污染物种类多，危害性特别大，会让工作人员产生疾病。焊接烟尘一直是除尘和通风领域一个重要难题。同时环保问题也引起了人们的重视，在我国的环保产业的持续发展下，环保装备在我国工业领域发挥着重要作用，焊接技术涉及多个领域。它既延续了我国能源的可持续发展战略，又体现了工业的安全健康经济的发展。焊接技术已经从之前的人力焊接发展到现在的激光焊接、机器人的焊接等。由于我国一直是工业生产焊接的重要发源地之一，焊接的工艺技术已经有着几千年的发展历史，随着对金属工艺的广泛应用出现，大量的历史时间证明我国的劳动人民在古代的焊接工作是非常辉煌的。古代的焊接工艺主要由铸焊、钎焊，这些工艺已经从发达的时代进入现代，被大量采用的工业生产制造过程中，加入一些惰性气体可以有效阻止周围空气中对于电焊不利物质进入焊接区。我国的焊接烟气治理研究起步较晚，发展较快，但充分利用了国外的相关产品和研究成果。广泛应用于航天技术、汽车桥梁，高层建筑、以及海洋钻探等重要的工作领域，为经济的发展做了非常重大的贡献。其中产生的气体对焊接作业污染非常厉害。到21世纪以后，我国采取促进“科技进步、努力发展环保行业”的环保政策。并对环境保护进行了长期评价。因此我们应该重视焊接房的保护措施，我们需要设计出一种整体的焊接房环保装置，有效的解决焊接房的烟尘等因素，再经过合适的排气管路，将整个焊接房内的除尘气体进行排放。根据合适的焊接情况选择合适的焊接方法进行焊接，这样可确保焊接根部的质量。我们需要一种适应于焊接房的整体除尘设备和通风排放设备。这样，会避免管路堵塞，提高效率和工作可靠性。提高焊接房的清洁度，保证焊接房内的工作人员健康。1.2国内外研究及发展国外焊接烟尘的治理净化装置向组合化发展，并大力倡导以局部通风为主。焊接技术迅速发展，焊接技术从以前的手工焊接到自动化焊接，提高了生产效率，降低了人类的工作强度。另一方面，也可以保护工作人员的健康。国外对焊接烟尘治理的研究比我国早，处理技术相对先进、成熟。焊接烟尘的治理从单一性、固定式、大型化，向成套性、组合性、可移动性、小型化以及资源低耗方向发展。对焊接烟尘的处理采用局部通风为主、全面通风为辅助的手段，以此改善作业环境的污染REF_Ref70932071\r\h[15]。目前我国针对焊接烟尘防治的科学技术虽然起步比较迟，但是却取得了一定的进步。相对于国外的焊接技术而言，我国的焊接技术依然存在缺陷。在日常焊接作业中，手工焊接自动化程度均低于自动焊接，手工焊接时，焊接时间比较长，电弧容易造成眼睛受伤，产生的有害气体，会对人造成一定的危害。电焊产生的颗粒物会刺激人的呼吸系统，造成人的呼吸困难，对车间和环境也会产生很大的影响。同时这样也会使得我国工业的发展进程变慢。所以，应该尽快向着自动化焊接的方向迈进。同时，我国的焊接技术有许多挑战。近些年来，在我国经济快速发展的情况下，各项技术得到了不断的发展，这些为焊接技术的发展打牢了基础。材料不仅能用于金属材料的连接还能用于非金属材料的连接，可以使用不同的需求。我国提出的可持续发展战略，体现在焊接技术的环保方面，其中我们生产环保设备的主要产品，我国研究出了第一台除尘器，在市场上占有很重要的地位，产生了很深的影响，我国在引进新的技术来用于环保工作的需要，对我国遏制环境污染，保护环境起到了很好的作用。同时，我国的环保设备的发展还存在很多的问题，比如结构设备不合理，所以应该加快环保产业的发展，加快交流与合作，提高环保产业的国际竞争力。1.3课题研究内容及章节安排本次设计对相关材料调研，在综合国内和国外环保装置研究的基础上，以综合性、有效性、实用性和可靠性为前提，进一步改善焊接房的环保问题。本次设计的焊接房环保装置为一套综合性以袋式除尘器为主要除尘设备的焊接烟尘净化装置。用于在小型焊接工作房时的焊接有害因素的处理工作。本次课题的主要内容包括：（1）通过对相关的焊接环保类型知识的学习，经过查询和学习一些环境保护的手册，对焊接的因素进行分析的条件下，找到合适的方法。具体的工作有：对焊接烟尘的粒径进行学习，结合各类除尘器的优缺点和使用范围，从而选择适合该粒径的焊接烟尘的除尘器，通过进行比对，选择适合本次设计的除尘器。（2）对风机的工作原理、主要类型、结构部件和主要形式进行一定的了解，掌握风机的主要参数。分析其工作时的能量损失，并对其工作时的性能参数进行分析，确定本次设计的风机。熟悉电动机的类型以及性能特点，根据负载的大小，选择电动机的额定参数，最终选用一种电动机。（3）对整体系统结构进行了方案的设计，包括除尘过滤系统、净化系统、通风系统、灰尘处理系统以及整体的结构进行设计。同时，在SolidWorks软件中绘制出各个设备的零件图、子装配图、整体装配图。（4）在绘制零件图的过程中，对于一些非标准件进行工程图的绘制，并进行尺寸标注，从而将整个零件的结果表达清楚。（5）对焊接房的环保装置的各个设备进行计算，包括风机转速的计算，排风量的计算及其电动机功率的计算。研究的内容总结如下：处理焊接室内有毒气体在焊接固层中的有害颗粒，通风，保证焊接件的加工质量，避免不必要的损伤，烟尘是不可避免的。只要我们选择合适的环保设备，就可以保护我们的设备，保证零件的焊接质量，从其生产方式和烟尘的规律来看，环保系统在焊接室内发挥着先进的作用。本次课题的章节安排包括：（1）第一章主要对焊接的背景和研究意义进行分析，以及国内外对焊接环保设备的研究和环保设备的发展进行描写。（2）第二章主要对焊接房除尘系统方案的设计进行分析。（3）第三章主要对集气罩的设计进行描写。（4）第四章主要对除尘器进行分析比较和选用，主要对除尘器的主要功能以及除尘方式进行了分析，对除尘器进行了选用和确定。（5）第五章主要对风机的选用进行设计，包括通风机的类型以及选用，离心式通风机的参数设计和离心式通风机的功能分析。2系统方案设计2.1系统设计任务及要求设计任务：（1）在查阅文献、理解设计任务和了解现状的基础上，撰写开题报告；（2）完善焊接房的环保装置设计方案；（3）设计焊接房的环保装置，得到装配图和零件图，以及实体造型；（4）完成前面的设计内容，在时间允许的情况下完成动作演示；本次设计的焊接房的环保装置需要满足一定的设计要求，才能满足我们的生产生活实际，才能够解决焊接房在环保方面所面临的一些问题。下面是焊接房环保装置的设计要求：（1）可以满足一定的生产纲领，能够与我们的焊接房生产实际相结合；（2）在本次设计的过程中，能够通过一些相关资料的相关课程的学习，掌握本次设计的要点结构；（3）能在了解目前的焊接房环保装置的发展方面及面临的问题，从而进一步改进它的设计方案；最后使得焊接房的空气洁净度达到3.5/m³。（4）根据本次的设计方案，用SolidWorks绘制出相关的零件图、装配图2.2设计思路解决焊接烟气污染是各国面临的主要问题，由于是一种劳动密集型的工作，因此，营造良好的焊接环境对提高劳动率起着决定性的作用。焊接环境的改善一直受到各国的重视，并根据不同的情况加以管理。结合对相关调研资料的学习相关参考文献的查阅，以及在第三章、第四章和第五章对集气罩、除尘器和通风机的对比选用，得出了下列的设计方案：焊接房中的工作台上产生的焊接烟尘，集气罩将焊接烟尘进行收集，抽风机将焊接烟尘吸入到袋式除尘器，这时候，除尘器开始工作，粉尘粒子被阻挡在滤袋表面。在离心式通风机的作用下，管道将气体排出。设计方案如图2.1所示：图2.1设计方案2.3系统方案确定此系统为整个的一个除尘净化气体的系统，不但可以对焊接产生的气体颗粒进行滤除，还可以对焊接产生的烟尘进行净化。主要部件有集尘罩、抽风机、袋式除尘器、离心式通风机、管道。焊接房的尺寸为10m×5m,焊接房常用的材料是钣金件，钣金件是将金属材料进行加工而形成所需的尺寸的一种材料。最常用的材料是各种合金钢。对于集尘罩是如何选择的，像焊接车间的话，通常采用上吸罩，焊接的过程中方便一点，尺寸为0.74m×0.54m。抽风机是提高气体的压力，抽风机的用途广泛，将管道内的焊接烟尘通入到袋式除尘器中。在除尘器的选择上我查阅了很多的文献，经过对许多除尘器的比较选择袋式除尘器，因为袋式除尘器结构简单，相对于其他除尘器来说的话，价格是比较低的。对于风机的选用，主要由离心式风机的轴流式风机两种，综合第四章的分析我选择了离心式通风机，离心式通风机安全可靠，节能降噪，调节性能好。2.4本章小节本章主要对除尘器的总体方案进行了确定，设计了由集气罩、抽风机、袋式除尘器、离心通风机、管道组成的一个焊接房通风除尘系统。然后又对系统方案是怎么确定的，考虑了哪些因素，为何选择这些设备，进行了分析。3.集气罩的设计3.1集气罩的分类集气罩可以分为以下几种：密闭罩、上吸罩、排气柜、接受式集气罩、呼吸式集气罩。封闭集气罩封闭集气罩可以将集气罩内的污染物封闭到一个很小的空间。优点：对污染的扩散问题，有一定的作用，不受到气流的影响。缺点：设备维护受到影响，看不到罩子内的工作状态（2）外部集气罩外部集气罩：由于工作条件的限制，当生产设备不能密封时，可将集气罩放在靠近污染物的地方，这种排气罩被称为外集气罩，它通过吸气罩的吸力使空气在污染物处发生一定的运动，并将污染物吸入罩内。优点：结构简单，制造方便。缺点：受污染空气的吸入方向和流动方向往往不同，通常需要较高的排气流量来控制空气扩散，容易干扰室内的横向流动。（3）接受集气罩受气罩是由生产过程本身产生或诱发的空气运动驱动的，它共同驱动污染物的运动，面罩外的空气运动不是由于面罩的吸入，而是由于生产过程本身。（4）储气柜储气柜是安装在气密壳体中的排气装置，处理产生的有害物质的过程完全是在壳体的重量上进行的，因此壳体的重量上有一个大的处理孔，通过这个孔，吸入的空气逸出。（5）呼吸式排气罩当集气罩装置与污染源之间的间距特别大时，一般不能采用集气罩来控制焊接颗粒的扩散。此时，可以采用射流作为驱动力，将污染物送至排气罩去除或堵塞，以控制污染物的扩散。因为焊接烟尘的颗粒非常小，本设计主要用于焊接房的除尘，所以我们选择固定式上吸罩。3.2集气罩的设计3.2.1设计外部集气罩时候注意的问题1.为了可以有效地对粉尘进行收集，使集尘罩尽可能的靠接污染源。2.受污染的气流不在人员操作区域，不得干扰气流。应尽快将受污染的气流吸入集风罩中，尽量减少受污染的气流。3.为了保证一定的风速，增强吸尘的效率。4.充分了解工艺设备结构机械的运行特点，使设计的外部排气罩不受生产运行的影响，便于设备的维护、检修和拆卸。3.2.2集气罩工作台的高度及尺寸的设计1.焊接房长度10m,设计工作面的长度为2m,宽度为0.7m。焊接工人的工作地点比较小，一般长为0.5m，宽为0.3m。取罩子口到工作面的距离为0.4m。2.集气罩尺寸的设计A=a+2×0.4×HB=b+2×0.4×H (3.1)式中：A—集气罩长边长度，m;B—集气罩短边长度，m；a—工作台长度，m；b—工作台宽度，m；根据上式的公式计算长边：A=0.5+0.4×0.3×2=0.74短边：B=0.3+0.4×0.3×2=0.54图3.1集气罩的设计3.3风量的计算（1）边缘控制点的控制风速外部罩的风量的计算方法是：对焊接烟尘进行实际观察和分析，确定罩型、烟口尺寸及其控制端至烟口的距离，然后按照风机类型来计算外部烟尘的排放量。根据公式可以看出计算外部吸气罩时，首先要确定控制风速，由于没有条件进行现场测试的数据。通过查询表《控制点的风速》和《选择控制点的风速应该考虑的问题》，可确定控制风速VX=1（2）集气罩风量的计算集气罩风量： L=KPHVX式中P——排风罩的周长，m；H——罩口至污染源的距离，m；VX——控制点的控制风速，mK——高速速度分布不均匀的安全系数，通常取k=1.4罩口周长为P=2×（A+B）根据式罩口周长：P=2×（0.74+0.54）=2.56m根据表3-1和表3-2，取VX=1m根据式可得，排风量为L=KPHVX=1.4×2.56×0.4=总分量： L总=n式中n——集气罩数量根据上述（3.4）可得总风量L=1×1.075=1.436m³/s=5170m³/h3.4本章小节本章主要对集尘罩进行设计，主要包括集尘罩的分类，经过对比以后，最后选择了固定上吸罩。还有设计集气罩应该注意什么问题，集气罩工作台的高度以及尺寸的确定。最后对集气罩的风量进行了计算，得到了总风量为5170m³/h4除尘器的分析比较及选用4.1除尘器主要功能及除尘方式本次课题选用的除尘器的功能是把焊接房在工作的过程中产生的有毒气体和焊接烟尘产生的颗粒物分开。（1）重力：对于粒径比较重的焊接烟尘，主要是通过重力进行除尘的。气流的分离取决于重力沉降。（2）离心力：当尘埃绕气流绕圆周运动时，尘埃颗粒在离心力的作用下发生运动。让颗粒分离。（3）惯性碰撞：当大量尘埃颗粒气流在高速运送的过程中遭到障碍物侵袭时，气流必须通过改变方式来干扰大量气流，小型尘埃颗粒可以随着气流的速度而移动。（4）接触阻流：靠近物体，粉尘颗粒与物体有一定的触碰，这种现象可以称之为接触阻留。（5）扩散：超过1μm的微小颗粒在被外力撞击时直接起到对于气体分子的吸附作用，如果这些尘埃颗粒在高速运动的过程中与其他物体的表面发生了接触，就会与气流分离，这种机制称为扩散。（6）电力捕集：在空气中漂浮的烟尘颗粒在带有电流的时候，可以在静电的作用下从气流中分出来。4.2除尘器的选用及确定4.2.1除尘的类型及特点（1）重力沉降室适用于粒径大于50μm、效率小于50%，阻力在50~130Pa。（3）旋风除尘器适用于粒径在5~15μm，效率在60~90%，阻力在800~1500Pa。（4）电除尘器适用于粒径在0.5~1μm，效率在90~98%，阻力在50~130Pa。（5）袋式除尘器用在粒径在0.5~1μm，效率在95~99%，阻力在1000~1500Pa.4.2.2除尘器的性能指标除尘器的的效率是以下几种组成的。1.全效率（1）质量法除尘器全效率计算为： η=G式中—除尘器的全效率%G1—进入除尘器的粉尘量，g/sG2—除尘器除下的粉尘量，g/s（2）浓度法除尘器的全效率 η=L式中L1—除尘器入口分量,m3/y1—除尘器入口浓度,g/m³L2—除尘器出口风量,m³/sY2—除尘器出口浓度g/m³。2.除尘器的分级效率除尘器的分级效率与粉尘粒径有直接关系，按照质量法和浓度法进行表示。 ηdc=1−ΔG 当L1=L2时，ηdc=1−y式中d∅1d分级效率: ηdc=ΔG3.多级除尘器的除尘效率为了提高除尘器的效率，一般把两个除尘器串在一起用，总效率为： η=η1式中ηη2同一个除尘器，当用来收集颗粒比较大的粉尘的时候，除尘效率比较高。用来收集小颗粒的粉尘时候，效率是非常低的。当两者串联起来使用时候，效率是不一样的。对于有n台除尘器串联的除尘系统，其总效率为： η=1−4.2.3焊接烟尘的分析（1）焊接烟尘的特点表3.1焊接烟尘的特点粒径大小/特点焊接灰尘>10静止环境下，沉积速度快，不扩散焊接粉尘10~0.1静止环境下，沉积速度一定，不容易扩散焊接蒸汽0.2~0.001静止环境下，沉积困难，易扩散（2）焊接烟尘的分散规律由傅里叶定律中一维稳态导热的计算得： (4.8)在X方向上的qx跟成正比关系，qx方向跟是相反方向。式中，qx—热流密度(J/m2s)；D—热导率(W/mk)；T—热力学温度(K)；dx—热量沿X方向传递。同理：可以把焊接烟尘的分散理解为气体沿着空间内的方向进行扩散，从而可以得到焊接烟尘在焊接房内分散时的特点： (4.9)FF其中，D—烟尘在空间内运动的分散系数；Fx,Fy,Fz—焊接房中焊烟沿着方向的运动量；通过以上对焊烟的特点分析以后，对后续除尘器的选用提供了有利条件。4.2.4除尘器方案的选择及确定选择除尘器应考虑的因素：1.必须满足排放标准规范规定的排放浓度2.颗粒物的性质以及粒径分布3.气体的含尘浓度4.气体的温和性质5选择除尘器时，还应该考虑除尘器下方的颗粒处理。综合考虑以上焊接房工作时的特点和焊接烟尘的特点，采用袋式除尘器的以下几点：1.袋式除尘器可以有效的去除颗粒物，大大减少工业烟尘排放。袋式除尘技术完全可以满足更严格的空气污染标准，进一步降低排放限值。相比于其他除尘器，袋式除尘器可以通过更换超细面层的滤料，在减少细微颗粒物排放方面发挥了决定性作用。2.袋式除尘器在工业污染控制系统中也发挥着特殊的作用，在去除汞、二恶英等有毒气体方面发挥着重要的作用，袋式除尘器的效率达到99.99%以上，PM10的收集效率达99%以上。35%袋式除尘器在控制颗粒物排放方面具有明显的优势，是控制PM2.5最有效的措施，滤袋采用聚脂针刺毡制成。工作效率高一点，并且耐热，防腐，在收集粉尘的时候具有良好的作用，在维护起来比较方便。袋式除尘器比电除尘器价格低一些。最后选用袋式除尘器，如下图所示：图4.1袋式除尘器4.3袋式除尘器4.3.1袋式除尘器的工作原理及分类袋式除尘器主要由袋室、滤袋、框架、清灰装置等几部分组成。它的除尘过程是由着滤袋来进行完成的，滤袋一般为圆柱形。袋式除尘器根据清灰方式主要由以下几种方式组成：（1）机械清灰是振动将焊接尘粒排除的过程，让袋子产生一定的振动，让颗粒物能得到一定的处理。因此，只能采用较低的除尘模式。（2）脉冲清灰主要是在一段时间内将除尘器附近的气流引到袋子内部，让袋子有一个振动的现象，可以让焊接烟尘颗粒物得到很好的消除，是当前流行的清灰方式。（3）逆气流除尘室利用外部空气或与含尘气体相反方向的空气通过滤袋将粉尘降到灰斗中，在这种除尘方式下，一方面方向的除尘气流对粉尘块有直接影响；在空气的流动发生变化的时候，会使得尘粒下降。在对以上的方式进行仔细的分析以后，确定了清灰方式为脉冲清灰。4.3.2袋式除尘器的特点袋式除尘器的优点：1.袋式除尘器对特别细微的颗粒物的除尘手段很高，效率可以达到很高。2.不因粉尘颗粒的种类、粉尘浓度的高低影响除尘效率。 3.袋式除尘器运行时非常好的，对风量的处理是非常大的。4.3.2袋式除尘器的主要技术参数表3LCPM96-6-2700侧喷脉冲除尘器性能参数除尘器性能参数滤袋长度/mm2700滤袋数/条96分室数/个6过滤面积/m.min-196处理风速/m.min-11-3处理风量/m³.h-15760-17280设备阻力/kpa0.6-1.2除尘率/%≥99.5耗气量/m³0.15电动机功率/kw1.5外形尺寸/长×宽×高/mm2519×2042×4399设备重/kg4320脉冲喷吹除尘器效率校验除尘器效率为99.5%根据除尘器效率公式： η=Ly式中：L—除尘器处理的空气量，m³/sy1—除尘器进口的空气浓度，g/y2—除尘器出口的空气浓度，g/根据已知，进口浓度为0.7g/s,处理风量为1.075m³/s根据式4-1计算，0.995=（1.075×0.7—1.075×y2）/（1.075×0.7所以y2=0.035g/m³=3.5g/经过一定的计算以后，该除尘器符合大气污染标准，所以脉冲喷吹清灰符合标准。4.3.3袋式除尘器的主要性能设计1.滤袋的排列和间距滤袋的排列方式分为三角形排列和正方形排列两种。其中，三角形的排列的话占地不是很大，但是三角形排布往往会使得除尘器内部的空气流通不好而且给检修带来不便，本次采用正方形排布图4.1滤袋的排列2.确定除尘单元与分室数目滤袋式除尘的数量直接影响到除尘器的运行效果，如果隔室数量太多，则在除尘过程中其他隔室的过滤负荷会增加太多，过多的隔室会导致控制阀和其他部件增加。这将降低除尘器的运行可靠性，增加维护工作量。3.确定除尘器的过滤方式我们一般可以吧袋式除尘器分为内滤式和外滤式两种类型。。在本设计中我们主要选择为内滤式，当含有粉尘的气流从袋子内部向外部流时，粉尘积攒在了袋子的内表面，优点是滤袋的外表面是干净的气体，方便与维护和更换滤袋。4.进气方式在本次设计中主要采用的是下进风式袋滤尘器，下进风式比上进风更合理，而且设备的安装及维护检修较方便。4.4本章小节本章主要对除尘器进行了分析比较和选用，经过对除尘器的性能指标和焊接烟尘的分析，对除尘器的方案进行了确定，选择了袋式除尘器。然后又对袋式除尘器进行了详细的分析。5风机的选用5.1通风机的类型以及选用风机是通风除尘系统的动力，它推动含尘空气沿着一定的方向运动，是通风除尘的重要组成部分。叶片式风机在通风工程中应用较为广泛，这类风机依靠工作叶轮和旋转运动，将能量传给流体，增加流体的能量。主要的通风机是下列几类：离心式通风机离心式通风机主要是通过电动机为其提供机械能，从而带动叶轮进行旋转，使进入通风机内部的焊烟的压力和速度都会进行改变，并在叶片绕轴转动的离心作用下将气体排到风机的外面，主要结构如4.1所示图4.1离心式通风机轴流式通风机轴流式通风机把叶轮放在外壳里面，将进入到筒内的气体进行作用后输出。它的安装比较简单，一般是安装在墙上或者连接风管，它的排风方向是顺着轴的方向直排，排风方向是垂直进入风口的。如下图所示：图4.2轴流风机通过对上面两种通风机的对比选用，最后总结出离心式通风机的特点：（1）在离心的作用下，它的工作效率比较高。（2）工作时候的隔音比较好，抵抗冲击和振动的能力比较强。（3）应用场合比较多，应用广泛，对很多场合都能够应用。（4）使用时间很长，叶轮装在壳体里面。受杂质影响较少，不容易实效。（5）综合以上特点选用离心式通风机，以下是离心式通风机图4.3离心通风机装配图5.2离心式通风机的参数计算离心式通风机的主要性能有以下几种：1.风量风量是气体通过风口的体积流量大小，以符号q表示，单位为m3/s或者2.风压风压是指在一定单位体积内的气流经获得的能量，以HT表示，单位为J/m3=由于它的压力比较低下，可得出风机的压力为： HT=Z为使用上的方便，习惯上以1m2 HT=ρ上式中ρg（Z2−Z HT=p3.轴功率与效率离心式通风机的轴功率 N=HT式中N—轴功率，Kw；q—风量，m3HT—风压或全风压，N/mη—效率，因按全风压定出，故又称全压效率。用上式计算轴功率时，式中的q与HT风机的轴功率与输送的密度有关，若输送的气体不同，可按照下式计算： N，=N式中N，N—气体密度为1.2kg/m3时的轴功率，Kw因此，风机的全压效率符合下列关系，即 η=HT与离心通风机相匹配的电动机的功率计算： (5.9)由焊接房的工作条件可得，要使离心式风机正常能够转动，要被袋式除尘器能够正常的工作，具有较高的工作效率，电动机的传递功率不能低于0.228KW,而且电动机要稳定运转，为了让焊接房正常的工作，所以本次选用的电动机功率为0.75KW的交流异步电动机，为了避免工作时产生设备的振动，导致工作不稳定，所以在电动机装了架子，在通风机底部也装了架子，来保护设备的正常运行。该电动机运行可靠，转速稳定，可以保证系统能够正常的工作。电动机在选用的时候，首先应能够配合所选用的离心式电动机。离心式电动机与直流的电动机比较，工作的效率高一点，结构也比较简单、可靠牢固，体积很小，质量比较轻，相对的来说成本比较低。5.3离心式通风机的功能分析 本次系统中的离心通风机，主要结构是由主轴、锁紧母、挡油圈、轴承端盖、叶轮、外壳、集流器、连轴器组成，以下是具体的各部分：集流器：集流器是以一定的气流大小进入叶轮的，进气的管道主要是下列几种类型。如图4.3所示：图4.3集流器形式（a）圆柱形（b）圆锥形（c）弧形（d）锥柱形（e）弧筒形（f）锥弧形机壳：主要是为通风机的外壳，截面为矩形。壳体出口的气流速度仍然很高，为了有效地利用气流能量，在涡轮出口安装了扩散器。由于壳体出口在惯性作用下向后轮转动方向倾斜，所以通常使扩散器沿偏转方向延伸。流经离心风机壳体内的流量。一般情况下，袋螺旋舌的风机效率高，压力越大，即可横截面越呈方形和圆形，可以满足不同的工作要求。主轴：它是离心式通风机中传递转矩的部分，用来传递运动和动力，支撑它所连接起来的回转部件。在本次设计中，它的主要作用是把风机的底座部分和叶片连接起来，在离心式通风机里面主轴是不一样的，所以在加工的，机床提高一定的高度，而且在离心式通风机工作的过程中，主轴既有轴向移动，又有径向移动。一般情况下，轴肩和轴环可以对轴向位移进行固定，轴肩和轴环的计算为：

第二种是采用挡圈和固定螺钉。而对于周向固定，可以采用键连接、过盈配合连接、销钉链接等。对于轴的材料的选取也十分重要，有碳素35、45等。采用淬火加高温回火处理。轴的设计计算公式为：(5.8)其中，[τ]—许用剪切应力(MPa)；d—轴径(mm)；p—轴传递的功率(kw)；n—轴的转速(r/min)；c—轴在承受弯矩时的因数。最后，要对轴进行强度校核，根据课本《机械设计基础》中得，轴的强度校核式为：(5.9)其中，M—轴所承受的弯矩；如下图4.3所示为离心式通风机的主轴。图4.4离心通风机的主轴锁紧螺母：它是一种锁紧装置，用于防止松动场合，在本次设计中，主要用来防止松动，在离心通风机中，主要是为了电动机带动它转动时发生松动。本次课题所采用的锁紧螺母如下图4.5所示。图4.5锁紧螺母叶轮部装：本次设计的焊接房环保装置主要能起到环保作用，离不开离心式通风机，而离心通风机能够进行升压和通风，都是叶轮的作用。叶轮是离心式通风机的心脏部分，直接将能量传输给气体，它的尺寸和形状直接影响着通风机的性能。但叶轮的制造工艺特别简单，工艺性质不是太难。图4.5叶轮部装壳体：壳体的任务是将涡轮流出的气体导入壳体出口，并将气体的部分动能转换为静压。为了便于制造，风机的截面一般是矩形。机壳是由进风口部和蜗牛形的外壳及口部组成。是一种可以传递叶轮部装部分进来的气体，还能把他们送到出风口。其中，壳体口部的主要作用是防止流体在型腔内反复流动，它的结构对整个风机组的性能影响非常大。在设计和加工的时候，时刻注意精度要求。壳体如下图4.6所示压力可以计算为：(5.10)式中：p1，p2—风机壳体部分的进入的输出的气体的压力(pa);v1、v2—分别是进入和输出的气体的流速(m/s);图4.6机壳皮带轮：皮带轮主要用于两轴之间的连接，可以使用尺子向两者之间的间距进行靠近，如果两个轮子的间距相等，说明两个轮子之间的距离相等，说明了两个轮子之间完成了对正，如果没有对正，则需要对两轮之间的角度进行修正，以下图4.7是皮带轮的设计：图4.7皮带轮为了对离心式通风机和电动机进行固定，避免在工作时产生机械振动，导致工作不稳定，引起系统不能正常工作。因此，在离心式通风机和电机的下部设置支架。使的离心式通风机在工作的时候能保持稳定。如下图所示。由于底部支架的存在，使得系统在工作的时候具有一定抵抗冲击和抵抗振动的作用，能够稳定整个系统，保证焊接房环保系统稳定工作。底部的支架由四块槽钢拼合而成，可以使离心式风机更加稳定，牢固可靠。本节内容主要根据袋式除尘器的特点，最终选定为离心式通风机，并且选定与本次风机匹配的电动机。离心式通风机安装应该注意的问题：1.离心式通风机的振动故障离心式通风机在工作过程中振动是一种很平常的故障，主要是风机叶轮不平衡、轴承中心调整的不到位，大多数情况下通风机的振动都是由于机身不平衡造成的。2.发热故障离心式风机在工作的时候，很有可能的是轴承缺少润滑油，润滑油的质量不是太好，内部有残留的物质，通风机的轴与电动机的轴对正不正确，以上的原因是大概率产生通风机发热的主要原因。3.离心式通风机的皮带跳动离心式通风机在工作一段时间以后，皮带产生的最可能的原因是皮带的距离不是断了就是长了，对于皮带跳动的原因可以对皮带进行适当的简短或者对皮带的间距进行一定的调节，这样就能有效的改善皮带跳动的问题。6通风管道的设计6.1管道的布置及其材料和断面形状的选择6.1.1管道的布置管道的布置是除尘通风系统最重要的部分，管道的布置应该从系统的布置出发，考虑到整个车间，要进行统一的规划，力求简单一点，尽量缩短管道，减少占地面积，节约资金，方便与安装，有问题的时候可以进行一定的调整。管道布置的一般原则：1.管道的布置尽量要求简单，管道的布置应该划分成一个完整的系统，不能按照自己的考虑进行随意的安装，少占用空间，方便与安装和检修。2.管道的安装应清晰，尽量进入人的视线，管道之间尽量不要交叉。3.管道支撑的原则：管道、阀门不应直接支撑在设备上，应设置单独的支吊架，支架上应设置管道支架；管道焊缝的布置应便于施工和减少应力，焊缝不得位于支架上。4.管道联接的原则。易于维护、安装和连接的管道提供足够数量的法兰，主要由焊工进行；应为主要采用螺栓连接的管道提供足够数量的挠性接头。5.吸尘的点位不能太多，这样的话有利于各个管件之间的阻力平衡。6.管道的直径一般小一些，这样的可以防止风管堵住。除尘管道除了上述的原则外，还应该满足以下的要求：1.管道最好焊接行成垂直或者倾斜一定的角度进行放置。2.为了减少风机的磨损，当气体中的粉尘浓度特别高时，3.支管与水平管或倾斜的干管连接时，应从上方或侧面连接，三角形管之间的夹角一般不大于30°。6.1.1管道的材料和断面形状的选择除尘系统管道的材料主要是由普通一点的材料和经受住磨损的材料。在风机的吸入口装上净化系统。（1）除尘管道最常用的材料是钢材，稳定，可靠，价格特别低，方便安装。（2）耐磨材料主要包括钢材，合金材料、硅化材料，因为在管道的磨损为磨粒磨损，材料和本身坚硬程度的大小有一定的关系。因此，在本次设计中对于钢材的选择，我们主要选择Q235钢板。对于不同的管道形状，可以按照需要进行选择，选择适合本次的管道材料来进行设计。断面形状的选择：管道的横截面形状为圆形和矩形。圆形压力损失较小，在同一截面内节省材料，小直径圆管易于制造，易与绝缘，但圆形管系统管件的调整和矩形管的加工比较困难，布置不易协调。管道的断面形状又圆形和矩形两种。两者相比，在相同的断面积时圆形管道的压损小些，材料节省些。圆形管道直径较小时比较容易制作，更容易保温。但圆形管道系统管件的放样、加工较矩形管道有点困难。布置时候不易于建筑协调，明装时不易布置得美观。矩形管道不仅有些面积小，而且其四角的涡流是造成压力损失、噪声、振动的原因。当管径较小，流速较高时，大都采用圆形管道，比如除尘器，输送高温烟气的时候，矩形管道要比圆形管道高。而且，当管道断面尺寸大时，为了利用好焊接房的空间，通常采用矩形管道REF_Ref72015769\r\h[19]。经过对比以后，本次设计采用矩形管道。6.2管道的设计计算（1）绘制通风除尘系统的轴侧图，对各段进行标号，标注各段的长度和风量。图6.1通风除尘系统轴测图（2）确定合理的空气流速风道内的风速对系统的经济性能影响很大，流速高，风道截面小，材料消耗低，施工成本低；但该系统阻力大，功耗高，运行成本高。对除尘系统会增加设备的管道的损耗。流速低，阻力小，动力消耗少；但是风管断面大，材料和建造费用都要增加。对除尘系统，流速过低会使粉尘沉积堵塞管道。因此，合理的确定空气流速是很重要的，因此焊接厂产生的电焊接烟尘主要为金属氧化物REF_Ref71481987\r\h[18]，所以通过下表：表6.1和表6.2表6.1一般通风系统风管内的风速风管部位生产厂房机械通风民用及辅助建筑物钢板及塑料风管砖及混凝土风道自然通风机械通风干管6-144-120.5-1.05-8支管2-82-60.5-0.72-5表6.2除尘通风的最低空气流速粉尘性质垂直管水平管粉尘性质垂直管水平管粉装的粘土和砂1113铁和刚（屑）1923耐火泥1417灰土、沙尘1618重矿物粉尘1416锯屑、刨屑1214轻矿物粉尘1214大块干木屑1415干型砂1113干微尘810煤灰1012燃料微尘14-1616-18湿土1518大块湿木屑1820铁和刚（尘末）1315谷物粉尘1012棉絮810麻（短纤维粉尘、杂志）812水泥粉尘8-1218-22由表1和表2可得出管道的最小风速为15m/sREF_Ref71481987\r\h。计算管道的直径和压力损失管段1-2：根据流量Q1=3870m³/h,v=13m/s,查《全国通用通风计算表》（下称《计算表》）第67页表7得d1−2=300mm,λ/d=0.0613,实际流速为v=15.5m/s,动压头w为∆P1−2=L∙管段2-3：根据流量和Q1一样是3870m³/h，v=15m/s,查《计算表》第67页表7得出d2−3=300，λ/d=0.0613,实际流速为v=15.5m/s,动压头w为144Pa∆P管段3-4：和以上的气流量一样∆P管段5-6、7-8中的气流量和管段3-4中的气流量相同，选择d5−6，d6−7均为300mm,λ/d=0.0613,∆P5−6∆P（4）局部压损计算管段1-2集气罩ξ=0.12插板阀全开启ξ=0弯头：α=90°R/d=1.5查《供暖通风设计手册》（下称“手册”）。ξ=0.18直流三通：α=30°F1+F2≈F3查手册得局部压损系数：Q2Q1=38703870ξ1=0.33Δ管段2-3弯头2个，α=90°，R/d=1.2,查“手册”得ξ=0.16ΔP管段5-6弯头2个，α=90°，R/d=1.5,查“手册”得ξ=0.18∆P管段7-8渐扩管选F1/F0=1.5,α=30°,查手册，得ξ0=0.13（对应F0的动压），把ξξ1风帽选h/D0=0.5,查“手册”，得ξ=∆P6.2本章小节本章主要对通风管道进行了设计，对管道的布置进行了说明，然后又对断面形状进行了选择，还有绘制出了管道的轴侧图，对管道的各个部分进行了设计计算，确定了合理的空气流速，计