薛承博 姜煜霞 孫黎

【摘要】焊接技術(shù)在我國工業(yè)領(lǐng)域得到了十分廣泛的應(yīng)用，在生產(chǎn)過程中具有至關(guān)重要的作用。但在焊接時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量的煙塵，如果這些煙塵無法快速清理，會(huì)對(duì)施工人員造成極大的危害，尤其在高大工業(yè)整體廠房中，焊接煙塵的控制方法及設(shè)計(jì)逐漸成為相關(guān)人員關(guān)注的焦點(diǎn)。本文闡述了高達(dá)工業(yè)整體廠房焊接煙塵的常見控制方法，并對(duì)控制方法的設(shè)計(jì)措施進(jìn)行了全面的分析和研究，為工業(yè)生產(chǎn)的健康發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

【關(guān)鍵詞】焊接煙塵；煙塵控制；控制設(shè)計(jì)

隨著科技的不斷進(jìn)步，焊接技術(shù)也取得了相應(yīng)的進(jìn)步，拓寬了焊接技術(shù)的應(yīng)用范圍，在實(shí)際的焊接過程中，焊點(diǎn)的溫度可達(dá)到5000℃的超高溫，使金屬表面的氧化物被迅速熔化，并在空氣中生成大量的粉塵和氣體。這些粉塵和氣體大多含有對(duì)人體健康有害的物質(zhì)，對(duì)人體具有很大的危害，工作人員在毫無防護(hù)的作用下長(zhǎng)期工作，可能會(huì)使其出現(xiàn)錳中毒等疾病，嚴(yán)重威脅到焊接工作人員的身體健康。為此，工業(yè)企業(yè)應(yīng)對(duì)工作人員的身體健康負(fù)起責(zé)任，結(jié)合自身廠房的實(shí)際情況，選取適宜的焊接煙塵控制方法，根據(jù)需求制定完善的設(shè)計(jì)方案，并在實(shí)踐的過程中不斷優(yōu)化和創(chuàng)新，從而為焊接人員的身體健康提供保障。

一、高大工業(yè)整體廠房焊接煙塵的控制方法

（一）自然通風(fēng)

自然通風(fēng)是十分常見的煙塵控制方法，該方法的直接動(dòng)力為風(fēng)壓與熱壓。在外界的風(fēng)吹進(jìn)廠房時(shí)，風(fēng)力在迎風(fēng)面的作用下會(huì)受到一定阻力，風(fēng)速顯著減小，風(fēng)力會(huì)在此作用下形成一定程度的靜壓，此時(shí)廠房迎風(fēng)面的實(shí)際壓力將明顯大于大氣壓，但背風(fēng)面在氣流的影響下實(shí)際壓力會(huì)有所減小，在實(shí)際情況中，為了平衡兩部分的壓力差，氣流會(huì)從迎風(fēng)面流進(jìn)廠房?jī)?nèi)，并從背風(fēng)面流出。與風(fēng)壓不同，熱壓條件下的自然通風(fēng)則是依靠空氣壓差完成通風(fēng)的。

自然通風(fēng)無需消耗能源，是十分常見且節(jié)能的煙塵控制方法。但這種控制方法受場(chǎng)地和天氣等因素的限制，靈活性較差。不適合用于跨數(shù)多的廠房，而且焊接煙塵將直接排放至大氣中，未經(jīng)過任何處理，對(duì)周邊環(huán)境會(huì)造成不用程度的污染。

（二）混合通風(fēng)

混合通風(fēng)也可稱為稀釋通風(fēng)，此控制方法是將清潔的空氣通入室內(nèi)，從而達(dá)到稀釋的作用，并將稀釋完成以后的空氣逐漸排放至室外。該控制方法以全室空氣作為目標(biāo)和對(duì)象，需排放風(fēng)量過大，所需能源也極大，但實(shí)際效率并不理想，不適用于高大工業(yè)整體廠房。

（三）吹吸式通風(fēng)

吹吸式通風(fēng)的主要?jiǎng)恿碓礊樯淞?，將焊接產(chǎn)生的有害煙塵通入排放口并將其進(jìn)行排放，或者是在射流的作用下，有效阻擋有害煙塵的進(jìn)一步擴(kuò)散。廣義上講，吹吸式通風(fēng)屬于置換通風(fēng)。但在實(shí)際應(yīng)用中會(huì)受到很多因素的限制，且排風(fēng)量過大容易使廠房中的空氣發(fā)生紊流。

（四）置換通風(fēng)

置換通風(fēng)是現(xiàn)階段應(yīng)用十分廣泛且有效的控制方法，該方法誕生于北歐地區(qū)，配套的通風(fēng)設(shè)備在工業(yè)空調(diào)市場(chǎng)中占據(jù)著極大的比重。運(yùn)用該控制方法可將外界清潔、新鮮的空氣快速通入廠房中，并在廠房的地面上生成厚度較小的空氣湖。在室內(nèi)熱源的作用下，廠房?jī)?nèi)的空氣會(huì)向上對(duì)流，使底層的新鮮空氣逐漸向上流動(dòng)，最終在廠房?jī)?nèi)流動(dòng)，形成主導(dǎo)氣流。置換通風(fēng)控制法一般將通風(fēng)口設(shè)計(jì)在廠房的屋頂處，便于有害煙塵的快速排出。外界清潔空氣的溫度與廠房?jī)?nèi)空氣溫度相比較低，所以在通入廠房是并不會(huì)對(duì)室內(nèi)的氣流造成明顯的影響，然而在熱源的作用下，室內(nèi)的氣流在垂直的方向流動(dòng)，從而達(dá)到置換通風(fēng)的目的。

置換通風(fēng)具有實(shí)用性強(qiáng)、技術(shù)成熟等優(yōu)勢(shì)，充分利用了廠房?jī)?nèi)的熱源，具有較好的通風(fēng)效果，但該方法運(yùn)行所需能源較大，安裝及使用成本均較高。

二、高大工業(yè)整體廠房焊接煙塵控制方法的設(shè)計(jì)

（一）有機(jī)置換通風(fēng)設(shè)計(jì)的基本方法

自然通風(fēng)的節(jié)能性很強(qiáng)，而置換通風(fēng)的效果最佳，所以可將這兩種通風(fēng)方式進(jìn)行結(jié)合，在條件允許的前提下配備電動(dòng)窗系統(tǒng)，加大先進(jìn)技術(shù)的研究力度，充分利用CFD仿真技術(shù)對(duì)廠房中的流體情況進(jìn)行準(zhǔn)確的測(cè)算，比采用PLC技術(shù)，實(shí)現(xiàn)通風(fēng)系統(tǒng)的精度控制。有機(jī)置換通風(fēng)技術(shù)具備自然通風(fēng)和置換通風(fēng)的所有優(yōu)勢(shì)，缺陷和不足卻得到了有效的中和，在實(shí)際應(yīng)用中表現(xiàn)出靈活、高效的特點(diǎn)。

（二）實(shí)際條件對(duì)設(shè)計(jì)的影響

有機(jī)置換通風(fēng)的控制方法結(jié)合高大工業(yè)整體廠房的實(shí)際情況，根據(jù)氣流的實(shí)際方向等特性設(shè)立多種多樣的電動(dòng)條窗或者是性能更加完備的電動(dòng)屋脊通風(fēng)設(shè)備，并在控制技術(shù)的支持下選取開閉組合。如果廠房?jī)?nèi)焊接工作的負(fù)荷較小，則可切換至自然通風(fēng)模式，如果廠房?jī)?nèi)焊接工作持續(xù)進(jìn)行，生產(chǎn)負(fù)荷與煙塵量均較大時(shí)，則可以立即啟動(dòng)置換通風(fēng)模式，在機(jī)械化設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)的作用下，將焊接煙塵迅速排出室外。但處于春秋季節(jié)時(shí)，且焊接工作的負(fù)荷屬于一般情況，則可運(yùn)用有機(jī)置換模式，不僅可以達(dá)到理想的煙塵控制效果，還節(jié)省了大量的能源。

（三）有機(jī)置換通風(fēng)模式的控制設(shè)計(jì)

有機(jī)置換控制方法在高大工業(yè)廠房中十分適用，但廠房中的氣流分布于流動(dòng)情況是比較復(fù)雜的，為有機(jī)置換方法的設(shè)計(jì)帶來了一定難度，因此相關(guān)設(shè)計(jì)人員還需從實(shí)際入手，充分利用先進(jìn)的科學(xué)手段，完成相關(guān)理論的精準(zhǔn)測(cè)算，為后續(xù)設(shè)計(jì)提供準(zhǔn)確的資料，就氣流的分布模擬而言，可利用CFD仿真技術(shù)。另外，通風(fēng)系統(tǒng)的自動(dòng)控制也是十分重要的，通風(fēng)系統(tǒng)在不同階段中通風(fēng)模式是不同的，為了達(dá)到精準(zhǔn)的開閉控制，需得到PLC技術(shù)的支持。根據(jù)不同通風(fēng)模式的原理，設(shè)定適宜的模式。在控制系統(tǒng)開啟以后，系統(tǒng)可自行對(duì)室外的風(fēng)速和溫度進(jìn)行監(jiān)測(cè)，然后根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果切換到適宜的模式。

總 結(jié)

目前，多數(shù)高大工業(yè)廠房中都將有機(jī)置換作為主要的焊接煙塵控制方法，此方法不僅具有較高的靈活性和有效性，還在PLC等技術(shù)的支持下，完成了模式的自動(dòng)切換，極大的節(jié)省了廠房通風(fēng)所需的能源，為我國工業(yè)生產(chǎn)焊接煙塵的控制工作做出了卓越的貢獻(xiàn)。

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