Глава 10. Системы вентиляции сборочно-сварочных цехов

В сборочно-сварочных цехах расход удаляемого воздуха зависит от особенностей сварочного процесса, от вида электродов или используемых газов на горение, а также от типа свариваемого металла.

Место проведение сварочных работ называется постом сварщика.

10.1. Вертикальные панели всасывания

В зависимости от условий выполнения работ расход воздуха, удаляемый вертикальными панелями всасывания, зависит от конструкции панели и ее расположения, геометрических размеров сварочного поста и тепловой мощности конвективного потока от электрической дуги (рис. 37).

, (69)

где С_пан – коэффициент, характеризующий конструкцию и размещение вертикальной панели всасывания (принимается из справочной литературы),

Q_к = k_св · N_эл, (70)

k_св – коэффициент, характеризующий условия проведения сварочных работ;

k_св=0,1 – при сварке под слоем флюса, k_св=0,25 – при обычной электродуговой сварке, k_св=0,3 – при сварке в среде углекислого газа.

Рис. 37

Флюс – органическая присадка, предотвращающая разбрызгивание расплавленного металла, исключающая контакт сварного шва с кислородом воздуха и снижающая ультрафиолетовую радиацию на рабочем месте.

N_эл = J · U. (71)

При силе тока J ≤ 50 А – сварка, при J > 50 А – резка.

На конкретном рабочем месте (сварочном посту) выполняются различные виды сварочных работ, поэтому разработана универсальная зависимость для расчета количества воздуха, удаляемого от сварочного поста.

L_ух = k_{υ св} · L_о, (72)

где L_о – нормативный расход, приведенный в справочной литературе для конкретных видов сварочных работ;

k_{υ св} – коэффициент запаса по скорости, учитывающий особенности проведения сварочного процесса (принимается из справочной литературы).

10.2. Наклонные панели всасывания (панели Чернобережского)

Для наиболее распространенных видов местных отсосов, к которым относятся наклонные всасывающие панели (панели Чернобережского, рис. 38), в справочной литературе приведены поля скоростей при нормированных расходах соответствующих видов сварочных работ.

На рис. 38: h – высота свариваемого изделия; В/2 – полуширина сварочного поста.

Рис. 38

Расход удаляемого воздуха определяется пропорционально пересчетом. Например, при необходимости обеспечения нормального качества и условий сварки у точки сварки скорость должна быть 0,6 м/с (υ_о= 0,6 м/с), при высоте свариваемого изделия h = 0,3 м и полуширине сварочного поста В/2 = 0,5 м. Требуется определить расход L_ух.

Если определенное значение скорости по полям υ_п по вышеприведенным данным при нормируемом расходе (значение в точке А) υ_А = 0,3 м/с, то за расчетный расход удаляемого воздуха принимают значение L_ух, определенное при υ_о = 0,6 м/с.

У постов резки металла удаление воздуха осуществляется через нижнюю зону стола сварщика. Расход удаляемого воздуха определяется через удельный расход и площадь горизонтальной поверхности стола резки:

L_ух = k_{υ св} · L_уд · F_ст, (73)

где L_уд – удельный расход, м³/(м²·ч), значения которого приведены в литературе в зависимости от особенностей условий резки;

k_{υ св} – коэффициент, корректирующий особенности резки на данном рабочем месте.

Для постов полуавтоматической и автоматической сварки расход удаляемого воздуха зависит от силы тока:

, (74)

где k_{1 св} – коэффициент, характеризующий условия сварки и конструкцию местного отсоса, принимается из справочной литературы. Для автоматической сварки со щелевым местным отсосом k_{1 св} = 12, для обычной сварки с воронкообразным отсосом k_{1 св} = 16.

Из вышесказанного можно сделать следующий вывод: все виды сварочных работ рассчитываются из конкретных условий, т.е. если на одном сварочном посту протекают различные операции сварочных работ, то необходимо регулировать расход удаляемого воздуха при проведении определенного типа сварки. В реальных условиях каждый сварочный пост имеет вытяжную местную систему, рассчитанную по доминирующей операции сварки, поэтому сварочный аэрозоль не улавливается местными отсосами при различных операциях и попадает в объем помещения. Из этих условий в помещении постоянно накапливаются вредные вещества, которые необходимо дополнительно разбавлять до концентрации, не превышающей ПДК.

В СНиП 41-01-2003 приложении Л и СНиП 2.04.05-91* в приложении 17 для удобства использования приведены расчетные формулы приточной вентиляции, определяющие расход приточного воздуха для разбавления вредных веществ и компенсации вытяжки по доминирующим видам вредных веществ:

, (75)

где m_р.оп – количество вредных веществ (сварочного аэрозоля), попадающее в помещение мимо местных отсосов;

m_р.оп = (0,01÷0,25) m_р.о, (76)

где m_р.о – количество вредного вещества, образующееся при сварочных работах;

L_м.о. – производительность местной вытяжной системы;

с_р.з. – концентрация вредного вещества в рабочей зоне помещения, при отсутствии данных с_р.з = с_пдк;

с_пр – концентрация этих вредных веществ в приточном воздухе, при отсутствии данных

с_пр = 0,3 · с_пдк, (77)

с_уд – концентрация вредных веществ в удаляемом воздухе, при отсутствии данных

с_уд = с_р.з. . (78)

Количество общеобменной вытяжки при этих условиях будет определяться как разность массового расхода приточного воздуха за вычетом массового расхода воздуха, удаляемого местными вытяжными системами.

G_ух = G_пр – G_м.о.. (79)