超高压水射流自动清洗技术在某涂装车间的应用探讨

超高压水射流自动清洗技术在某涂装车间的应用探讨

发表时间：2019-06-24T15:12:09.300Z 来源：《中国西部科技》2019年第8期作者：刘成

[导读] 文中主要对某地涂装车间中超高压水射流自动清洗项目的运维状况做了详细的分析，这项超高压水射流清洗项目中分别引进了两台特种机器人和2台柱塞式的高压泵，通过借助于PID压力控制技术对250MPa超高压水射流清洗车间的全部输送滑橇进行控制，进而使得该涂装车间保持清洁。企业相关部门对新型滑橇清洗站开展新型滑橇导入这项工作，而且能够保证顺利导入，充分应用了自动调压技术，而且构建了传感器监视系统对现场做好监控，

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1.涂装车间超高压水射流自动清洗技术简述

超高压水射流自动清洗技术应用实际上就是，借助增压器、水泵等转能装置使得内燃机或电机等运转产生的机械能转化为水压力能，然后借助喷嘴小孔形成一种高速水射流，进而使得压力势能向着动能方向转化。其次，相应的材料受到高速水射流施加的冲击力后，其动能又开始向着压力势能进行转化，这种压力势能主要对被切材料表面有作用。一旦作用于材料的压力达到或者超出其门限压力，材料便会被切断。水射流有三类，即为空化射流和连续射流以及脉冲射流，下文主要论述该涂装车间对连续射流的应用。另外，以压力为依据进行划分又可以将水射流分为高压和低压以及超高压射流。就目前形势而言，水射流主要使用高压作业，而且都是大型的工作，这也是其应用趋势，超高压水射流的作业压力至少在200MPa，而高压水射流的作业压力也在150MPa到200MPa范围内。

本文主要介绍的某汽车公司的涂装车间清洗站的超高压水射流项目是德国某公司承包和创建的，这项超高压水射流清洗项目中分别引进了两台特种机器人和2台柱塞式的高压泵，借助于PID控制系统对清洗车间的两种电泳滑橇和一种面漆滑橇进行清洗，其所控制的压力为250MPa的超高压，进而使得该涂装车间的滑橇保持清洁的工作状态，这对该车间生产的汽车而言，也能够在很大程度上提高涂装质量。截止到当前，该汽车公司涂装车间滑橇清洗站已经投入运行了4年左右的时间，在这投入运营的时间内还引进了新型滑橇，并且已经能够熟练使用超高压自动清洗技术，并且能够做好压力调节工作。

2.国内外对涂装车间超高压水射流自动清洗技术的研究

这么多年以来我国对涂装车间的清洗都是通过化学方法或者人工来完成的，其中在工业上的清洗中，化学方法占据主导地位。然而不管是手工清洗或者化学方法清洗都存在很大的弊端，不仅工作效率不高而且需要较高的成本，最重要的是对环境也有一定程度的污染，难以达到当今社会工业需求以及民用清洗需要。从上个世纪后期，我国才开始引入高压水射流自动清洗技术，并且其应用越来越普及。截止到当前为止，已经有百分之十以上的工业企业开始应用高压水射流清洗技术，而且还在不断增长。当前，随着社会不断发展，人们对清洗效率以及清洁程度要求越来越高，并且更加注重环保性，清洗行业对高压水射流清洗技术的应用越来越广泛，这也是一种必然趋势。通过对高压水射流清洗技术的研究以及实践应用表明，该技术的应用具有很大的优势，而且经济实用，比之传统的化学清洗方法，该清洗技术有一下优势。

2.1清洗质量好

高压水射流切割时冷态的切割技术，它比较先进。在应用高压水射流进行切割时带来的热量会被水带走，能够有效避免相应材料的热影响，自然不会有热影响区域。

2.2清洗效率高

通过高压水射流的复合破碎作用包括磨削和冲刷以及剪切和楔劈，能够使得结垢物被快速的打碎并脱落，高压水射流的清洗速度是传统化学清洗以及手工清洗等的十来倍。而且，应用该方法清洗的器件不必做再次的清洁。传统化学方法清洗还必须要将其表面的化学物质冲洗干净。

2.3不污染环境

高压水射流清洗技术只需要水这种介质便可，在进行工作时没有灰尘以及特殊气味的物质，也没有火花产生，所以，该技术在工作时不会造成环境的污染。

2.4适用范围广

高压水射流在进行清洗或者切割工作时造成的打击力极大，不会受到材料的影响更不会受到切割尺寸所限。

2.5自动化

高压水射流清洗切割工作所需设备能够借助于计算机软件进行控制，能够进行自动化作业，操作人员只需要在电脑控制环境中即可工作，不仅使得其作业环境有极大的改善，而且在很大程度上减少了人工投入成本。

2.6节水、节能而且清洗成本低

涂装车间高压水射流自动清洗所需介质便是洁净水，比价容易获得，在进行清洗操作时，水的势能极大，因此不必借助相应的洗涤剂便可很好的完成清洗，在一定程度上降低了成本，而且节水、节能。

3.滑橇清洗站简介

该涂装车间的滑橇清洗站的这项超高压水射流清洗项目中分别引进了两台特种机器人和2台柱塞式的高压泵，通过借助于PID压力控制技术对250MPa超高压水射流清洗车间的全部输送滑橇进行控制，主要对两种电泳滑橇和一种面漆滑橇进行控制，进而使得涂装车间的滑橇清洁度得到有效保障，而且在很大程度上提高了该涂装车间生产的全部车辆的涂装质量。该清洗站的A缓存区在收到预设清洗圈数的滑橇后，借助于输送系统使得滑橇到达超高压水射清洗地B室内进行清洗工作，清洗结束后在出口吹干装置中进行处理完成以后便上线。然而，若滑橇有变形便不能够通过清洗程序，而是直接将其送到离线检测区域C处。

3.1滑橇清洗站水循环工艺

该涂装车间的滑橇清洗站所用的相应机器人的旋转喷枪中的水需要分别通过10微米和1微米的过滤袋，并且，该过滤装置中有温度传感器和压差传感器，这样能够有效避免由于过滤袋堵塞导致的供水不足或滤袋破损而有大颗粒进入泵内使得高压泵损坏。做完清洗工作的水然后在回到回收池，再用相应的过滤机进行过滤之后还能够对室体进行冲洗，一直到该过滤机水池蓄水位到达最高时，通过污水泵将水引导地坑之中，其中水位到达设定值时再借助地坑泵将水引进污水站。滑橇清洗站水循环工艺流程如图1所示。

其中q代表流量、A0表示小孔截面面积、Cd代表流量系数、D表示喷口直径，单位为米、?p表示压强，单位帕斯卡、ρ表示密度，单位为kg/m?，该机器人喷嘴流量系数为0.7，通过其流量系数能够计算出在250MPa压强下的各个喷嘴流量为5.8升/分钟，该滑橇清洗站总流量

2.088立方米/时，其和实际值相同。

3.2滑橇输送系统与识别系统

借助电泳和面漆这两种滑橇的前定销位置和定位销形状的不同，设置了能够识别滑橇种类的传感器在清洗站入口处，对滑橇类型识别完成后便被送到清洗室的相应的链式输送机，机器人以此为依据对输送机工位选用适当的程序。为了便于故障判定和维修，在界面加了各工位相应的正常传感器状态表。我们知道，滑橇清洗站的工作环境较差，而且滑橇有很多的工位需要清洗，一旦出现传感器的损坏，在进行故障判定时耗时极长，鉴于此，为了方便维修，构建了输送监控系统。

3.3滑橇清洗机器人

该清洗站的机器人由不锈钢部件组成盖板，能够在很大程度上避免水和灰尘等侵入。机器人的全部轴向电机与手臂外壳都装置这密封的空气系统，能够极大的防止液体侵入。借助机器人的特殊处理机制对表面的处理，同时借助密封空气系统，能够使得机器人不会受到各种因素包括喷射水和空气湿度等的负面影响。

4.滑橇清洗站运行情况

为了使得我国相应的领域能够对超高压水射流自动清洗技术有充分的了解，该汽车企业的维修团队对一年中所出现的问题作出了总结，主要有以下四个问题。第一，相应的设备在运作过程中会产生较大的水雾，肉眼难以有效观测。对于这种问题构建了滑橇清洗站的输送监控系统，这能够使得清洗操作人员对相应的滑橇类型和其清洗工位及时的进行监控。第二，不仅滑橇会出现问题，高压水射流清洗室的设备也极其容易由于高压水流的作用而被破坏。可以通过对机器人轨迹进行优化处理，并且及时的将输送机的护板进行更换来解决。第三，机器人高压喷枪喷嘴时常有破损状况发生，这就会使得其所需运行压力难以得到满足。针对这一问题，要先将新喷嘴和它的托盘螺纹进行深度清洗，然后再将其安装，必须要保证喷嘴喷出的水和喷嘴截面呈垂直关系，不然就会出现安装问题，也可能会造成喷嘴口出现裂纹。此外，还要对运行压力做好监控，以防由于超压运行而造成的安全爆破片爆裂，管道承受过高压力。第四，机器人高压软管寿命不长，其接头容易造成损坏。针对此，可以对机器人的运行轨迹进行优化处理，使得其运行时不会有软管缠绕以及过度弯曲现象出现。

5.总结

由于我国对超高压水射流自动清洗技术引进较晚，因此其应用也不广，比之那些发达国家，该技术还需要有极大的改进。超高压水射流自动清洗技术比传统清洗技术优势较大，我国必须要加强对其核心技术进行研究和不断改进。另外，还应当对该清洗工艺不断的进行优化，进而使得其加工精度和速度得到有效的提高，然后进行推广，向着智能化方向发展。

参考文献：

[1]佚名. 超高压水射流自动清洗技术在汽车涂装车间的应用[J]. 中国设备工程, 2018, 403(18):148-151.