ПРОЕКТИРОВАНИЕ  СОВРЕМЕННОЙ  АСПИРАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ  ДЕРЕВООБРАБАТЫВАЮЩЕГО  ЦЕХА

 

Глебов И.Т., Глебов В.В. (УГЛТУ, г. Екатеринбург, РФ) GIT5@yandex.ru

Designing modern of systems aspiratsii of woodworking shops

 

 

Аспирационная система деревообрабатывающего цеха предназначена для       создания нормативных санитарно-гигиенических условий труда на рабочих местах у станков. С помощью аспирационной установки от станков удаляются стружки, пыль и создаются нормативные санитарно-гигиенические условия труда.

Аспирационные установки бывают автономные и централизованные, прямоточные и рециркуляционные. До недавнего времени на деревообрабатывающих предприятиях России устанавливались и эксплуатировались преимущественно централизованные прямоточные аспирационные установки с циклонами. При работе таких установок пылевоздушная смесь, отсасываемая вентилятором от станков, подается в циклон, установленный на бункере для древесных частиц. При этом древесные частицы попадают в бункер, а воздух, очищенный в циклоне от пыли, выбрасывается в атмосферу [1].

Прямоточные централизованные аспирационные установки с циклоном имеют ряд существенных недостатков. Во-первых, они очищают пылевоздушную смесь от пыли только на 70…90% и, выбрасываемый в атмосферу воздух, загрязняет окружающую среду. Во-вторых, в зимнее время года огромные потоки теплого воздуха выбрасываются из цеха на улицу, а в цех поступает холодный воздух, который предварительно надо подогреть. Это делает аспирационную систему цеха чрезвычайно энергоемкой в зимнее время года.

В последнее десятилетие в нашей стране стали широко внедряться аспирационные системы централизованные рециркуляционные. В таких аспирационных установках пылевоздушная смесь, удаляемая от станков, очищается рукавными фильтрами (степень очистки до 99,9%) и возвращается обратно в цех. При проектировании таких аспирационных установок возникла необходимость решения ряда практических задач:

– разработки метода расчета рукавных фильтров;

– выбора рационального способа возврата очищенного воздуха в цех к станкам, предотвращая образование сквозняков в цехе;

– выбор рациональной конструкции фильтра, удобной для его эксплуатации и ремонта.

На кафедре станков и инструментов Уральского государственного лесотехнического университета ведется работа по решению указанных задач.

На рисунке 1 схематично показан пример поперечного разреза цеха.

Аспирационная система содержит стены 1 и крышу 2 цеха, деревообрабатывающие станки 3, всасывающие воздуховоды 4, подсоединенные к коллектору-сборнику 5, который соединен воздуховодом 6 с вентилятором 7, смонтированным за стеной цеха. Вентилятор соединен воздуховодом с бункером-накопителем древесных частиц  8.

На верхней перегородке 9 бункера установлены тканевые рукавные фильтры 10, верхние концы которых закреплены на решетке 11, подвешенной на перекрытии бункера на цепях 12. На решетке установлен вибратор 13. Верхняя зона бункера соединена с цехом воздуховодом 14, который входит в цех в пространство, образованное крышей цеха и дополнительным потолком 15, в котором выполнены отверстия 16, расположенные над станками 3 [2].

Система работает следующим образом. Образовавшиеся древесные частицы (опилки, стружка, щепа и т.д.) под воздействием воздушного напора, созданного вентилятором 7, отсасываются от станков и перемещаются по воздуховодам 4 в коллектор-сборник 5, а из него выносятся из цеха и через вентилятор по воздуховоду попадают в бункер-накопитель 8. Крупные частицы оседают на дне бункера, а запыленный воздух  устремляется в рукавные тканевые фильтры 10. Пройдя через стенки рукавов, воздух очищается от пыли, пыль задерживается на внутренних стенках рукавов. Через каждые час работы рукава встряхиваются вибратором 13 и очищаются от налипшей пыли. Древесные частицы, накопившиеся на дне бункера, выгружаются через нижний люк в автомобильный транспорт и увозятся. Очищенный воздух возвращается по воздуховоду 14 обратно в цех.

В цехе воздух отсасывается от станков, в зоне станков образуется разряжение. В зону разряжения воздух устремляется из отверстий 16. Путь движения струи воздуха в рабочем пространстве цеха сокращен до минимума и измеряется расстоянием от потолка до станка. При этом путь струи не пересекается с рабочей зоной рабочего и рабочий не подвержен действию сквозняков.

Таким образом, предложенная схема возврата очищенного теплого воздуха к станкам позволяет уменьшить сквозняки в цехе при работающей аспирационной установке.

Расчет рукавных фильтров. Гидравлическое сопротивление рукавного фильтра Dр можно определить по следующей формуле, Па:

,

где   Dруд – удельное гидравлическое сопротивление, Па×ч/м, для тканевых рукавных фильтров можно принять Dруд = 10 – 15 Па×ч/м;

           Q – производительность фильтра по воздуху, м3/ч;

            S – площадь фильтрации рукавов, м2.

Подпись: tПодпись: bПри расчете задаются значением Dр в пределах от 900 до 1200 Па. Из предложенной формулы находят площадь фильтрации рукавов. Затем задаются диаметром рукава (120-140 мм) и длиной (обычно 1,5…2,0 м). Находят поверхность одного рукава, а затем – количество рукавов.

Все рукава следует распределить по блокам. В зависимости от производительности аспирационной системы количество блоков можно принять от 2 до 4 и более. На рисунке 2 предлагается схема размещения рукавов в блоке фильтра. В каждом блоке должно быть одинаковое количество рукавов. В связи с этим количество рукавов может быть увеличено. Окончательно уточняется площадь фильтров и их гидравлическое сопротивление.

Пример. Аспирационная система цеха имеет производительность по воздуху     Q = 21000 м3/ч, размеры тканевого рукава: диаметр d = 150 мм, длина l = 2 м, удельное гидравлическое сопротивление ткани рукава  Δруд = 10 Па·ч/м.

Опрелелить гидравлическое сопротивление фильтра.

Решение. 1. Задаемся возможной величиной гидравлического сопротивления фильтра Δр = 1300 Па.

2. Находим необходимую площадь фильтрации

= 161,5 м2.

3.Определим поверхность фильтрации одним рукавом

= 0,942 м2.

4. Необходимое количество рукавов

= 171,4 шт.

5. Принимаем фильтр, состоящий из 6 блоков по 30 рукавов в каждом блоке. Тогда потребуется 180 рукавов с площадью фильтрации Sф = 0,942×180 = 169,56 м2.

Уточненное гидравлическое сопротивление рукавного фильтра, используемое в расчете аспирационной системы

= 1238,5 Па.

Для расчета параметров аспирационной системы разработана компьютерная программа, применяемая в учебном процессе.

Деление фильтра на несколько блоков позволяет ремонтировать и заменять тканевые рукава без остановки цеха. При этом каждый блок поочередно может быть извлечен для осмотра и ремонта из фильтра и на его место ставится заслонка.

 

 

 

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

 

1. Глебов И.Т., Рысев В.Е. Аспирационные и транспортные системы деревообрабатывающих предприятий. – Екатеринбург: Урал. гос. лесотехн. ун-т, 2004. – 180 с.

2. Глебов И.Т., Глебов В.В. Цех с аспирационной системой// Патент на полезную модель, заявка № 2006112972/22(014111) от 17.04.2006.