Разработка мобильного аппарата очистки воздуха на сварочном производстве

Полный текст

Введение Профессия сварщик относится к рабочим специальностям и востребована на всех производствах машиностроения, станкостроения, металлургии и многих других. Однако профессия имеет и свои недостатки. Стоит особое внимание уделить наиболее распространенным заболеваниям сварщиков, которые связаны с дыхательной системой. Прежде всего у сварщика страдают легкие, что связанно как с химическими, так и с физическими воздействиями на рабочего. Даже непродолжительная работа в сварочном цеху опасна для здоровья, поэтому система вентиляции на рабочем месте сварщика является обязательной мерой и должна быть обустроена согласно правилам. Проблема в том, что не всегда возможно подвести местную вентиляцию ко всем частям цеха, поскольку работа сварщика может понадобиться в любом месте. В таких случаях можно прибегнуть к переносным фильтрам, которые занимают мало места и передвигаются по цеху в случае необходимости. Мобильный аппарат будет работать на рециркуляцию воздуха в помещении и обязательно должен иметь систему очистки, доводя содержание вредных веществ в воздухе до предельно допустимой концентрации (ПДК) в рабочей зоне. Разработка аппарата Электростатические фильтры способны эффективно очищать воздух от самой мелкой пыли, копоти и табачного дыма. Широко используются в промышленности; малогабаритные и несколько упрощенные конструкции находят применение и в быту [2]. Электрофильтр можно сконструировать с эффективность до 99,9 %, он способен улавливать частицы размером от 0,01 мкм, весь процесс полностью автоматизирован и обладает наименьшим гидравлическим сопротивлением [3]. Такой метод идеально подойдет для мобильного аппарата. Нами была разработана модель мобильного очистного аппарата (рис. 1). Рис. 1. Мобильный электрофильтр [Figure 1. Mobile electrostatic precipitator] Данная установка предназначена для очистки воздуха при сварке, пайке и резке металлов. Сам компрессор установлен в камере шумопоглощения. Принцип действия аппарата Загрязненный воздух сначала встречается с решеткой полотняного переплетения, которая используется в качестве предфильтра для равномерного распределения потока по всему сечению, улавливания крупных частиц и защиты установки от попадания в нее инородных тел или искр. Далее идет очистка аэрозольных частиц в двухступенчатом электрофильтре, выполненном в виде съемных кассет для удобства обслуживания. Первая ступень электрофильтра состоит из набора проволочных коронирующих и заземленных пластинчатых электродов. Разность потенциалов между электродами приводит к образованию сильного электрического поля между ними, на поверхности коронирующей проволоки возникает коронный разряд, обеспечивающий ионный ток между электродами, в результате чего в поток воздуха попадают ионы. В итоге аэрозоль ионизируется и приобретает заряд. Попадая на вторую ступень - осадительную кассету - заряженные частички притягиваются к заземленным пластинам. Конструкция коронирующей кассеты специально выполнена так, чтобы на ней не оставались заряженные частицы [4]. Еще одной особенностью электрофильтра, помимо двухступенчатой системы установки, является выполнение корпуса каждой кассеты из керамического электротехнического материала по ГОСТ 20419-83, выступающего в качестве изолятора и подключающегося к корпусу через клеммы (рис. 2). Рис. 2. Конструкция коронирующей кассеты [Figure 2. The design of the corona cassette] Далее установлен адсорбер, обеспечивающий очистку воздуха от вредных газовых примесей, защиту от уноса из электрофильтра. Он выполнен в виде съемной кассеты для удобства обслуживания и замены. В конструкции имеется съемная крышка, обеспечивающая легкую перезагрузку адсорбера. Для анализа эффективности работы устройства и оптимизации конструкции были рассчитаны параметры униполярного разряда: · начальная напряженность Е0; · начальное напряжение U0 коронного разряда; · вольт-амперная характеристика: · распределение напряженности поля в промежутке между электродами; · распределение плотности объемного заряда; · скорость дрейфа; · подвижность ионов; · расчет электростатического поля вдоль центральной силовой линии; · средняя плотность тока по поверхности коронирующего электрода; · плотность объемного заряда на центральной силовой линии. В процессе проектирования удалось достигнуть эффективности электрофильтра, равной 96,7 % Заключение Мобильный аппарат очистки воздуха обязательно должен присутствовать в цехах по вышеописанным причинам. Разработанный нами аппарат с легкостью справится с поставленной задачей, однако необходимо учитывать некоторые его недостатки, например большие габариты и вес. Впрочем, подобные аппараты на рынке имеют аналогичные недостатки. В дальнейшем планируется дорабатывать и улучшать имеющуюся модель без ухудшения ее характеристик.

Об авторах

Альберт Албиерович Ширниех

Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана (национальный исследовательский университет)

Автор, ответственный за переписку.
Email: al-3x@mail.ru
SPIN-код: 4145-7186

студент бакалавриата Московского государственного технического университета имени Н.Э. Баумана (национальный исследовательский университет).

Российская Федерация, 105005, Москва, 2-я Бауманская ул., д. 5, стр. 1

Список литературы