050涂装线的输、调漆系统

涂装线的输、调漆系统

李付民杨学岩杨涛

摘要：本文介绍了汽车涂装线的集中输、调漆系统。包括其优点、组成及调试，并将三种输漆系统做了详细介绍和比较。

关键词：集中输调漆系统；循环；调试

0 引言

在现代化的涂装线中，输、调漆系统所起的作用是非常重要的，根据实际的工作经验，在这里讨论一下输、调漆系统设计、安装及调试阶段应注意的问题。

1 输调漆系统的设计

1.1 集中输调漆系统的优点

（1）对涂料的粘度、颜色和温度的均一性能进行较好的控制。

（2）对改善现场环境、安全生产、减少车间内运输等都有益。

（3）由于系统的不断循环，减少了涂料在输漆管内沉淀，能保证涂料供给的连续性。

（4）由于整套系统内的涂料除调漆外，呈密闭状态运行，避免了外来脏物进入涂料内而影响产品质量。

（5）最大限度的减少现场火灾危险性。

1.2 设计输调漆系统时应考虑的因素

（1）此系统要供给的喷涂室的规模，即系统供涂料的喷漆点数。

（2）每个喷漆点所需的涂料量以及所有喷漆点同时使用率为多少。

（3）除上述两点之外，对系统的外部环境也应加以考虑，例如：输送距离、环境温度、调漆间的构成及消防要求，喷涂室是否会由于产量的增加而扩大规模，增加喷漆点，资金许可程度，以及整个系统的先进性的要求等，在考虑了上述各种因素后，才能对系统内的各个部分进行详细设计。

1.3 集中输调漆系统的组成

它是由调漆间，调漆装置，输漆部分，控温装置，循环管路系统等组成，现将它们的功能及有关要求介绍如下：

1.3.1 调漆间和调漆装置

输调漆系统的主要部分输漆、调漆等工序均在调漆间内进行。由于调漆过程中溶剂的挥发，空气中有机溶剂含量较高。涂料、溶剂均为易燃、易爆品，要求调漆间应具有良好的通风换气条件，一般换气次数为15次/h。

为减少外来脏物的影响，调漆间的送风系统中应加多道过滤器，过滤精度为5μm，且要求空气中粒径在（0.5～5）μm的灰尘含量控制在350万颗/m3一下。

为到达防火防爆要求，调漆间应设有足够的泄漏面积，地面上应布有防静电的铜条（布置间距为300mm左右）或铺导电瓷砖，刷导电涂料。

调漆部分由带搅拌的调漆罐，原漆供给泵等组成，原漆供给泵和向输漆罐输入涂料的输漆泵均为气动柱塞泵，二者经常共用。小型系统的调漆罐为0.2m3大型系统为1m3，对于年产15万辆汽车的调漆罐为0.5m3较合适，在调漆罐内应安装搅拌器，以便于将涂料和稀释剂混合均匀，搅拌器可分为气动搅拌和电动搅拌，调漆罐内装有液位指示器，供给泵的进口装有过滤器。

1.3.2 输漆部分

输漆罐一般为0.5m3左右，输漆罐上配有输漆泵，泵出口配有压力调节器，稳压器、过滤器、流量计、温度测定仪及输漆管路等，输漆泵的压力使涂料流动到各个喷漆点，再返回到输漆罐内，可以通过系统上的调压阀和背压阀来调节所需的循环压力，一个正确的涂料循环系统设计必须使涂料通过整个系统完全循环，选择输漆泵时应充分考虑很多因素，以提供足够量的供漆量和供漆压力，这些因素为：

（1）维持整个循环系统管路中涂料的合适流速，一般溶剂型涂料0.3m/s，水性涂料3m/s。材料厂家根据涂料的性质可能提出其特殊的要求。

（2）整个系统中喷漆点的总数量。

（3）调配好的涂料粘度的大小。

（4）所有管路的总长度及其内部阻力的大小。

（5）由于管路高度变化，仪表、阀门管道弯头、压力调节器以及其他元件所造成压力损失的总和。

输漆泵一般为气动柱塞泵，电动多级透平泵。气动柱塞泵调节压力方便，但涂料的压力波动较大，噪声较大；电动泵压力非常稳定，噪声低，但受电源频率变化和涂料粘度变化的影响较大，而且不适合输送金属闪光漆，因多级叶片的作用对片状金属粉有损害，且金属粉易磨损电动泵的叶片，影响泵的输送效率及性能稳定，另外电动泵比气动柱塞泵价格高30％左右，在工作时，有些电动泵还需配备冷却系统。

输漆泵如果采用气动泵，在泵体上经常会出现结露现象，为避免此现象的发生可增加一压缩空气预热装置。将压缩空气加热后，此现象将得到好转。

调漆罐和输漆罐可以合二为一，这时每套输漆系统应具备二个罐，共用一套输漆泵。当一个罐在供应

涂料时，另一个罐进行调漆，用阀门进行切换。

1.3.3温控装置

为保证调配好的涂料粘度和温度在一定范围内恒定，保证喷涂质量，防止由于温差大产生流挂、桔皮大、厚度偏低或偏高等质量问题，在输调漆罐外面设有夹套，或在输漆管路中安设热交换器控温装置，夏天用7℃左右的冷冻水，冬天使用高温水进行热交换控温。一般设计为在循环泵出口过滤后，装有热电偶和涂料返回到输漆罐之前的循环管路上装有热电

偶，通过两热电偶测量值的比较，将信号反馈到供水电磁阀以控制电磁阀的开关来控制输调漆罐内的涂料温度。

随着涂料外观质量要求的不断提高和适应自动静电涂装的需要，喷漆粘度温度控制更加严格，除上述控温系统外，一般多在向喷漆室的输漆管上设有管路热交换器和管路增加保温绝热层，以防止循环过程中由于输漆距离较远，且保温措施不佳以及动能变为热能，在喷涂时油漆温度与调漆温度不同。

1.3.4 油漆循环管路系统

输漆管路从压送泵出口至循环管路（钢管）之间的连接用软管，以便于维修和起减振作用。

1.4 温度控制系统：

涂装线的生产对油漆的温度要求非常严格，必须保证油漆的温度在一定范围内波动，不能超出温度的上、下限。由于油漆在自身循环的过程中将产生一定的热能，所以油漆的温度将随其循环时间的增长而升高。且我国北方的涂装厂在冬季均有供暖设施，室内温度变化不大，只有在南方部分涂装厂由于考虑冬季室内没有供暖、温度低的问题才在输调漆系统中增加加热系统。因此我国大部分涂装线在设计输调漆系统的时候不考虑加热，只设计安装了制冷系统。

目前对油漆温度的控制主要有以下两种方法：

（1）水套法：此方式在较早的涂装线中较常见，即将输调漆罐的罐壁做成双层的，在两层中间可以注入冷（热）水，通过冷（热）水对罐中的油漆进行制冷（加热）。此方法有一个很严重的弊端，即在媒介水、油漆、室温控制不好的情况下，在罐壁内侧和罐盖内侧将容易出现冷凝水。如有冷凝水出现，将会对油漆造成严重污染，车身将产生缩孔等漆膜弊病。

（2）管中管法：此方法在目前涂装线中较为常见，即将主输漆管路（从调漆间往喷漆室输送的主输漆管路）中一段较长的管路（一般约为6～12米左右）做成双层结构，在两层中间可以注入冷（热）水，通过冷（热）水对管中的油漆进行制冷（加热）。每条主输漆管路上的管中管换热装置可已对该系统的温度进行单独控制。

1.5 常见的三种输、调漆循环系统

1.5.1 高低压回漆管三线循环系统（见图1）

图1：三线循环简图

高低压三线循环系统的第一条管路供给的是高压油漆，当输漆泵起动时，涂料沿着喷漆室两侧流动并可直接返回漆罐中，连接在喷漆室中的各喷漆点的喷枪的管道为第二条管路，即高压回漆管路；再通过背压调节器的调整将没有使用完的涂料输向回漆管路，这就是第三条管路，称低压油漆返回管路，此管路开始于喷漆室的第一个喷漆点，并继续向下一个喷漆点延伸，直到最后一个喷漆点后，通过背压调节器将没喷完的油漆返回到输漆罐。

这种油漆循环系统是由一组元件组装而成，其基本特点是安装容易，可在已有的盲端式循环系统上加以改造，可借用原有的油漆循环管路和已安装好的输漆泵，搅拌器等，只需增加一低压回漆管路即可，若有发展需要，高低压回漆管三线循环系统可直接增加喷漆点的数量，相应的增加泵的出口压力和流量即可。

高低压回漆管三线循环系统最佳工作方式，是涂料在喷涂室内的第二管路的压力最大，在回漆管路内压力最小。为了制造方便，此系统低压循环管路最好安装得比输漆罐稍高，让没有使用完的涂料有一段距离是以重力方式返回到输漆罐，当然通过低压回漆管内的压力将油漆返回到输漆罐也一样没有问题。

对输漆管长的，分支口多的大型循环系统以采用三线式为宜。

1.5.2 平行流动的两线系统（见图2）

图2：两线循环简图

此系统中只有高压输漆管和低压回漆管，两管平行流动，此系统的最大优点是不需要压力调节器和流量调节器，消除了高压回漆管，减少了一次性投资，也减少了管路中涂料量。缺点为要用最小的压力损失，提供最大的涂料流量，设计时应根据喷涂室内喷漆点的位置和量，按不同的管径布置回漆管路和供漆管路，以保持管内涂料的正确流速，采用这种系统柔

性较差，若取消喷漆点，或增加喷漆点，因涉及到循环管路的直径变化均有一定的困难，另外二线式循环系统不需要背压调节阀，只是通过低压回漆管的变径来得到所需要的流速，但变径回漆管的设计较烦琐。因此平行流动的二线循环系统不适合于留有发展余地的场合使用。

1.5.3盲端系统（见图3）

图3：单线循环简图

这一循环系统与二、三线式循环系统唯一的差别是：油漆循环没有到枪，回漆管压力较高，便于克服管路的压力损失和提供管内油漆所需流速，因此在喷漆点需要使用减压阀。盲端系统的优点是管路简单，造价较低。其主要缺点是由于油漆没有循环到枪，若不喷漆时油漆没有流动，所以易出现沉淀，造成堵塞枪嘴等故障，并对质量有一定影响。喷涂易沉淀的涂料（如金属闪光色面漆的底色）不宜选用这种输漆方式。

2 集中输调漆系统调试

2.1 调漆间及漆库通风：

由于调漆过程中溶剂的挥发，空气中有机溶剂含量较高。涂料、溶剂均为易燃、易爆品，要求调漆间应具有良好的通风换气条件，一般换气次数为15次/h。

排风量＝调漆间及漆库体积（排除罐体体积）×15次/h

为保证调漆间及漆库时刻为微正压，所以要求送风量要略大于排风量。

下面以我厂调漆间通风的计算为例：

2.1.1 理论计算：

调漆间及漆库换气次数要求：15次/小时

调漆间及漆库体积：2390 m3（此体积未排除调漆间及漆库内照明和管线等设施的体积，比实际值大）

理论计算排风量：2390×15＝35845 m3/h

2.1.2 实际测量：

调漆间及漆库内共有排风口15个，其中调漆间11个，漆库4个。排风口直径约0.35m，单个排风口面积S＝3.14×（0.35÷2）2≈0.09621m2。排风机最大排风量为40000m3/h，根据理论计算结果将排风机排风量设为90％，即36000 m3/h。

测量各排风口风速为：测量时间2005-10-28上午10～11点

调漆间内（11个）：

1号5.0m/s；2号5.4m/s；

3号5.7m/s；4号6.0m/s；

5号6.0m/s；6号8.0m/s；

7号8.3m/s；8号8.1m/s；

9号7.6m/s；10号6.4m/s；

11号6.7m/s；

平均值V1为6.65m/s。

漆库内（4个）：

1号6.2 m/s；2号6.7m/s；

3号7.2m/s；4号7.9 m/s；

平均值V2为7m/s。

计算排风量：

调漆间排风量＝V1×S×11×3600≈25336.2771 m3/h

漆库排风量＝V2×S×4×3600≈9698.0965 m3/h

总排风量＝调漆间排风量+漆库排风量≈35034 m3/h

实际排风量与理论排风量基本相符，可以根据现场的实际需求调整送风量（略大于排风量即可）。

2.2 输调漆系统保压试验

由于油漆中含有大量溶剂，为易燃易爆材料，一旦发生泄漏现象，极易产生危险后果。所以在输调漆系统投入使用之前必须对其进行保压试验，以确保系统无泄漏点。

试验方法：试验分以下两个步骤

（1）气体保压试验：将系统冲入氮气6～7bar 后，封闭系统，待24小时后观察系统内氮气的压力。压降小于等于0.5bar为合格；如压降大于0.5bar，可采用局部保压或者在管路上刷涂肥皂水的方法来检查泄漏点。

（2）液体保压试验：为节省成本，此步骤可在系统清洗时利用溶剂来进行。将清洗溶剂封闭在系统中，并加压。将压力调整到系统工作压力的1.5倍，但须注意压力不能超过系统中压力表的量程。保压时间建议在8小时以上（至少4小时）。压降小于等于0.5bar为合格；如压降大于0.5bar，可采用局部保压或者在管路上刷涂肥皂水的方法来检查泄漏点。

由于采用溶剂进行保压试验，有一定危险，全过程必须有人监控，做好安全防护措施。

2.3 输调漆系统循环管路清洗：

为保证日后生产的出车质量，在输调漆系统投入使用之前必须先对其进行彻底的清洁处理。具体清洁方法可与材料供应商及设备厂家进行协商，共同制定。建议清洗五次，第一次为溶剂清洗，第二次、第三次用清洗树脂进行清洗，第四次溶剂清洗，第五次用新鲜溶剂清洗。为节省成本，第一次、第四次的溶剂和第二次、第三次的树脂可以重复利用，重复利用次数视现场管路洁净度而定，最多不要超过五次。

2.4 输调漆系统循环压力调整

为防止油漆在管路中发生沉淀，其在输漆系统

中的流速必须得到有效的控制。根据每种漆性质的不同，对其的流速要求也不尽相同。各种油漆具体的流速的控制范围可要求材料供应商提供，再将此参数提供给设备厂家进行调整。

控制油漆流速主要是通过调整输漆压力、回漆背压、各工位调压器压力来实现的。以上三个值可以根据输漆泵的吞吐量，油漆的施工粘度，管路的直径、长度等参数计算得出。调整时，可先在调漆间将输漆压力和回漆背压调整好，再到各工位调整各调压器，然后再回到调漆间确认输漆压力和回漆背压。可能需要进行多次反复调整，才能将压力确定，且最终的压力可能会和最初的计算值有偏差。

调整结束后，需要对实际的流速进行检查，有如下两个方法供大家参考：

（1）测量法：此方法较准确，即将流速测量仪器连接到管路上，测量此处的油漆流速。但是仪器成本较大。

（2）估算法：方法简单，但是不如测量法准确度高。即根据输漆泵一个往复输出的流量L，一分钟内输漆泵频N，主管路直径D计算出主管路的流速V。

V＝4L×N÷（πD2）

检查V值是否符合材料厂家要求的油漆流速。然后将主回漆管路阀门关闭，测量输漆泵频N1；将支回漆管路阀门关闭，测量输漆泵频N2。N1：N2≈3:2为最佳。

2.5稳压器

为了保证系统输漆压力的稳定，必须对稳压器进行日常的检查，使输漆压力波动值稳定1bar以内。稳压器内一般填充的是氮气，其压力的调整直接关系到稳压器的稳压效果。调整稳压器氮气压力是通常先将其压力粗调到约为系统供漆压力的70％～80％，在进行精调，直到输漆压力波动值稳定为止。

3 结束语

输、调漆系统设计、运行的质量直接影响整个喷涂系统的运行质量，除以上讨论的几方面，为了确保集中输、调漆的设计、安装和调试能顺利进行，还必须注意输漆管路的走向、管路施工按口的质量等方面的问题，便于实际使用中清洗、维修。

参考文献：

1. 王锡春.最新汽车涂装技术.机械工业出版社