图1  工艺设备布置

在老厂房内进行大客车涂装设备的安装和技术改造，在设计中突破常规理念限制，大胆采用新技术和新结构。通过对设备结构的特殊处理，达到在不破坏老厂房结构的前提下，确保涂装设备的使用性能，节省了设备投资、满足了环保、节能要求。

工厂建设常常利用老厂房，这样既可节省一笔厂房建设的投资，又可以缩短建设周期，提前获得效益，但也往往会碰到很多困难。因此，如何解决好设计方案，满足设备功能要求，是摆在设计者面前的一个重要课题。本文介绍的就是利用一个原有机修车间厂房，在设计过程中通过破解一系列技术难题，通过技术创新，将其建设成功能完备、运行效果良好的大客车涂装车间的实例。

设计条件

1.厂房条件

老厂房结构为钢筋混凝土立柱、混凝土折线型屋架结构。柱顶标高为10.5m，厂房长度84m，宽度52m，由一个18m边跨、18m中跨及一个16m边跨组成。柱距为6m，长度方向贴建有8.9m的生活间。

2.产品及生产纲领

生产产品：系列大客车车身（带底盘及发动机）。通过工件最大外形尺寸： 12m×2.5m×3.6m（长×宽×高），通过工件最大质量为11000kg。生产纲领为800台/年。工作制度采用一班工作制，设备年时基数为1950h。生产性质为间歇式批量生产。

工艺及设备布置方式

1.三涂层涂装工艺

车身采用三涂层涂装工艺，即底漆、中涂及面漆。采用80～120℃烘烤涂装工艺，烘干室能源为电。

图2  安装钢制水槽的基础坑尺寸

2.主要功能

涂装车间设备的主要功能是完成包括车身总成的漆前预清理、外表面喷涂底漆、中涂漆、面漆和彩漆等工作。

3.工件的输送

从焊装车间到涂装车间设有3个进件工位，手工转运，从涂装车间到总装车间采用机械转盘，与总装车间地面链连接，自动转运。在车间内部采用转运车，转运车上带有垂直地面链。转运车到喷漆室和烘干室的转运采用垂直地面链自动转运，到其他工位均为手工转运。

4.设备布置方式

根据老厂房特点，设备采用抽屉式布置方式。厂房中间18m中跨为运输通道，设置2台转运车，可向两侧接送工件。16m边跨与焊装车间相连接，作为车身进入涂装车间通道及布置打磨等辅助工位，18m边跨用于安装涂装车间的主要设备，如喷漆室、烘干室及涂胶室等。连接涂装车间到总装车间的机动转盘也在该跨内。另外在16m边跨上新建一个平台，用于安装设备空调及车间空调等设备。工艺设备布置如图1所示。

创建新的设计理念

涂装设备的特点，首先是地下土建结构复杂、庞大和埋地深，其次是空中管道种类多、尺寸大，需要在墙面及屋面上开洞。常规设计是设备设计在前，地下基础及屋面开洞等设计在后。由于老厂房地下部分立柱基础大，屋面不允许开洞，满足不了设备安装要求。为此设备设计必须创新，以适应原厂房要求。

图3  增加一个供水管和溢流堰

1.改进喷漆室的部分结构，适应老厂房基础条件

喷漆室为水旋式，主要由动力水槽、工作间、动静压室及送排风系统组成。设计遇到了3个重大问题。

（1）动力水槽与厂房立柱柱基干涉。喷漆室动力水槽分两部分，一部分是操作间下部的钢制水槽，另一部分是钢制水槽下的混凝土基础。钢制水槽内设置有动力管，过喷漆雾在动力管出口被水捕捉，空气经净化后排放。常规设计的大客车喷漆室动力水槽内设置动力管的数量为15个，间距为1000mm。从图2可以看出，用于安装钢制水槽的基础坑尺寸应为15900mm×6460mm，深度为900mm，混凝土基础深度达到2085mm，而厂房立柱基础平面到地面之间最小深度仅有600mm。上部钢制水槽放不下去，下部混凝土基础也无法施工。

为了保证功能，水槽的组成结构要素不能改变。经过充分论证，在确保水槽基本功能尺寸不变的前提下，适当改变局部结构，躲开厂房立柱基础。钢制水槽的上部尺寸保持不变，将两端底面设计成阶梯形，下部混凝土基础的长度缩短到确保立柱安全的尺寸范围内。在对水槽端部结构进行改造后，槽体下部基础由常规设计的15m变成了13.28m，保持动力管的数量不变，将其间距缩短到900mm，这样，通过水旋筒的风量及水量没有发生变化，确保了漆雾净化效果。

新结构钢制水槽的端部阶梯，其高度高于水旋筒上平面，在喷漆室作业时会积漆。因此，在喷漆室供水管路设计中，水槽端部阶梯上面增加了一个供水管和溢流堰（见图3），使阶梯表面产生流动水膜，解决了水槽阶梯表面积漆问题。设备经过调试和运行，各项指标均符合要求。

（2）喷漆室空调送风管与厂房柱间支撑杆干涉。该车间空调平台设在喷漆室对面，空调风从喷漆室端部送入。有一台喷漆室的端部风口高度与厂房柱间支撑有交叉，送风管抬高后才能穿过支撑，送风管的高度比喷漆室风口高，由于水平距离短，无法将送风管再降下来。因此在喷漆室端部将动压室局部抬高，设计一个送风风箱，使空调风顺利进入动压室（见图4），并对其结构进行处理，保证了动压室及送风箱的强度与刚性。

（3）排风管路的设计问题。每台喷漆室有3个排风机，排风管径为1250mm，3台喷漆室共9个排风管，厂房屋面板为预制板，不允许开洞，排风管数量多、尺寸大，从天窗侧面出风比较困难。设计上，先将每台喷漆室的3个排风管，在风机出口处合并成一个矩形风管，从厂房墙面穿出后，再向上转弯，高于屋面排放。合并的风管上设有一段隔板，避免各台风机在工作时互相干扰，确保了排风效果。

图4  送风风箱使空调风顺利进入动压室

2.烘干室的创新设计

烘干室为单工位室式，要求的烘干温度为80～120℃，加热形式为热风循环，能源为电，一端设置电动对开门，间歇式操作，废气要求焚烧处理。

在烘干室的设计中，重点解决了3个问题。

（1）废气处理方式及余热利用问题。常规设计，3台烘干室应该各设1台废气焚烧炉，每台烘干室将会采用电及轻柴油两种能源，电用于烘干室加热，柴油用于焚烧烘干室废气。需配置3台废气焚烧炉、3个供油箱，设备供热系统复杂、占地面积大。不但一次投资大，还会造成设备运行的管理工作量大，设备故障点多，维修工作量大。

为了解决这个问题，我们简化了设备结构及供热系统，将3台烘干室的废气集中到一起进行焚烧处理，并作为其中1台烘干室的热源，配置了1台废气焚烧炉和两台烟气换热装置，将两台邻近的烘干室平台设计成联合平台，废气焚烧炉安装在平台中间部位，供热管路短，余热利用效率高，节能效果好。

（2）排烟温度高，余热未充分利用。由于废气焚烧炉废气处理量是固定的，烟气所含的热量也是固定的，而烘干室的耗热量却不是固定的。烘干室是间歇工作，每个工作周期分升温时间和保温时间，在升温时间内的耗热量大，保温时间内热耗量较小。当烘干室处于保温状态时，热耗量小，排出的烟气温度较高，还应作进一步的回收。因此，在相邻电热源烘干室内下部两侧及端头设计了一圈钢板烟道，烟气经此烟道排出厂房，空炉时，该烘干室内部温度可达到60℃，在运行时可降低电功率的消耗量约为100kW/h。

烘干室经优化创新设计后，能源利用的结果是：1台烘干室热源为柴油，两台烘干室的热源为电。将复杂的多能源烘干室变成了单一能源烘干室，设备结构简单、运行平稳、便于操作且维修量小，节约一次性投资近40万元。烘干室内烟道的设置，使废气焚烧后的烟气得到两次回收，在降低了烟气排放温度的同时，每年可节约电能近20万kW。

（3）排风管的设计问题。3台烘干室共有4个排气管路，其中一个是废气焚烧后的排烟管路，直径为600mm；3个是烘干室门洞顶部的排气罩管路，直径为300mm。烟气管路加保温及外护板后的重量约为80kg/m，经过核算，原厂房梁允许吊挂，最终风管从屋面天窗侧面穿出，解决了屋面不允许开洞的问题。

结语

项目投产后，设备工作稳定、运行效果良好，受到用户好评。本设计对喷漆室水槽做了成功改造，将多台烘干室废气集中处理，作为烘干室独立热源，是对非标设备传统设计的一个突破，为以后的设计积累了经验。