Системи за аспирация на заваръчен дим

• Локалната смукателна вентилация осигурява ефективна защита при индустриални процеси с отделяне на опасни вещества като заваряването
  
  
• Системите за аспирация всмукват заваръчния дим в близост до източника му
  
  
• На пазара се предлагат различни по конструкция и принцип на работа решения, които покриват изискванията на взискателните съвременни приложения, включително роботизираното заваряване

Заваръчните процеси в индустрията са свързани с отделянето на дим, съдържащ отровни изпарения и газове, които крият сериозен риск за човешкото здраве. Ето защо – с цел гарантиране на безопасна работна среда за заварчиците – от промишлените предприятия се изисква да осигурят съответните технически средства за обезопасяване на работните зони и помещения чрез извличане на вредния заваръчен дим.

Двата най-често прилагани подхода за пречистване на въздуха в цеховете са чрез локална смукателна вентилация или посредством вентилация за разреждане на концентрацията на вредните при вдишване субстанции до безопасни нива. Сред най-популярните решения в първата категория са системите за аспирация, които всмукват отделяните в процеса на заваряване опасни газообразни вещества, обикновено в близост до източника им. Те могат да бъдат използвани самостоятелно или в комбинация с други технологии за пречистване и доставка на чист въздух. На пазара се предлагат широка гама от варианти на аспирационни системи по отношение на принципа на работа, изискванията относно местоположението на монтаж и необходимостта от активно взаимодействие с тях от страна на заварчика.

Съображения при избора на подход и технология

Локалната смукателна вентилация осигурява най-добра защита при индустриални процеси с отделяне на опасни вещества като заваряването. Токсичните елементи на заваръчния дим се улавят директно от източника или в максимална близост до него – преди да се смесят с останалия въздух в помещението. Локалната вентилация е предпочитан метод, когато вредните изпарения представляват сериозен риск за здравето, когато охлаждането (или затоплянето) им до стайна температура би коствало много разходи, както и когато източниците са малко на брой.

Изборът на подход, технология и конкретно техническо решение за извличане на вредния заваръчен дим зависи от множество различни фактори на работната среда, включително: размер на помещението, брой на заварчиците и заваръчните станции, брой на фиксираните и преносимите сред тях, честота на заваръчните операции, наличие на роботизирани системи, налично подово и стенно пространство за монтаж и др.

Инсталациите за аспириране (екстракция) на заваръчния дим най-общо се подразделят на ниско- или високовакуумни. Съществуват различни варианти и конструкции – портативни или за стационарен монтаж, като едно от най-често използваните решения са вградените в заваръчната горелка системи за аспирация. Агрегатът за отвеждане на токсичните изпарения на практика е мобилен и се интегрира като модул в горелката. Смукателната дюза е разположена във възможно най-голяма близост до заварката и източника на дима.

Преносимите системи са добро решение при ограничено пространство в работилницата, лимитиран бюджет или по-редки и непродължителни заварки с по-малка дължина на шева. Големите цехове за високообемно производство на метални изделия чрез заваряване, включително при комбинация от роботизирани и конвенционални процеси с оператор, обикновено се нуждаят от по-мащабни решения за аспирация, като аспирационните чадъри се доказват като ефективен способ за извличане на токсичните изпарения. Ако в обекта липсва въздуховодна система, могат да се приложат алтернативни подходи като индустриална вентилация с разреждане например.

Сред важните особености на различните типове инсталации за екстракция на вредните пари, които е препоръчително бъдат взети предвид при избора, са филтрите. На пазара се предлагат два варианта – с филтри за еднократно ползване, които изискват регулярна подмяна, както и модели с почистващи се филтри. Важно е в системи за аспирация на заваръчен дим да се използват специално предназначени за целта филтърни елементи, тъй като голяма част от конвенционалните версии може да не се справят с улавянето на канцерогенните частици в него. Експертите препоръчват при работа с неръждаема стомана да се избират специализирани филтри за съответния материал, както и да се обмисли комбинация от няколко филтъра с цел подобряване на качеството на въздуха.

HEPA филтрите са “златен стандарт” и в заваръчните приложения, като могат да улавят до 99,995% от фините частици замърсители във въздуха.

Типове системи според конструкцията и принципа на работа

Според разположението си в помещението и мобилността си аспирационните решения се подразделят на фиксирани системи за отделните заваръчни станции, централизирани системи за смукателна вентилация и портативни аспиратори. Що се отнася до конструкцията, в практиката се използват няколко основни типа: маси с низходящ поток (оборудвани с филтри и вентилатори за засмукване на димните газове и праховите частици извън работната зона или свързани с централизирана аспирационна система), аспирационни чадъри, подвижни или фиксирани агрегати с гъвкаво рамо (ръкав), което може да бъде местено и насочвано към източника, както и специализирани системи за роботизирани заваръчни конфигурации.

Чадърите за аспирация се монтират непосредствено над заваръчната станция, като са предназначени да всмукват големи обеми въздух. Целта е да се предотврати излизането на токсичните газове извън работната зона на чадъра. Макар да са най-старият тип аспирационни системи, те все още са сред най-използваните решения в съвременната индустрия, като са подходящи не само за конвенционални, но и за роботизирани приложения. Чадърите изискват сравнително голяма инвестиция и сериозно преструктуриране на помещението, а сред недостатъците им е липсата на ефективна защита за оператора между горелката и смукателната зона на системата.

Масите с аспирация са предназначени както за заваръчни, така и за обработващи операции, например рязане. На пазара се предлагат модели във всякакви форми и размери. Те активно противодействат на естественото движение на топлия въздух нагоре, като го всмукват в обратна посока през отвори в плота с помощта на вградените вентилатори. Недостатък на тази конфигурация е, че често е необходима работа с пълна мощност за ефективно извличане на целия дим, което обикновено води до висок разход на енергия за целия цех, особено при голям брой инсталирани аспирационни маси.

MIG горелките с високовакуумна екстракция са най-ефикасният начин за улавяне на заваръчен дим от гледна точка на енергийната и защитна ефективност, тъй като са в най-голяма близост до източника (на около 60 – 80 мм). В миналото толкова малко разстояние между дюзата за аспирация и върха на горелката е считано за потенциален риск във връзка с качеството на заварките, но при новите поколения инверторни апарати тип “пистолет” този проблем е елиминиран. При тях е постигнат оптимален баланс между отстоянието от смукателния отвор до заваръчния елемент на върха на пистолета и ефективността на екстракция – без да се пречи на потока на защитния газ и да се компрометира качеството на шева.

В търсене на оптимална гъвкавост и ефективност

Гъвкавите рамена за аспирация могат да са ниско- или средновакуумни и засмукват токсичните изпарения през разширен отвор с филтър на ръкава. Обикновено са статично фиксирани и разполагат с голяма дължина, като се съхраняват намотани на макара и могат да се развиват и да достигат и по-далечни точки. Техни недостатъци са необходимостта операторът всеки път да намества гъвкавата тръба в близост до източника, както и рискът системата да попречи на движението на останалите работници и регулярните дейности в цеха. В допълнение, ако смукателният отвор не е позициониран достатъчно добре или в правилната посока, както и ако се размести при работа, ефективността на решението драстично намалява. На пазара се предлагат и портативни системи с гъвкаво рамо, подобни на прахосмукачка, които могат да бъдат придвижвани заедно с мобилните заваръчни станции.

Тези конфигурации стават все по-популярни в нарастващите по брой заваръчни приложения с колаборативни роботи, които изискват ефективна защита на оператора. Смукателните ръкави осигуряват по-безопасна работна среда в сравнение с фиксираните аспирационни чадъри и могат гъвкаво да бъдат адаптирани към процеса и моментното местоположение на кобота в работилницата.

Основни предимства на портативните системи за аспирация на заваръчни газове са относителната им простота, сравнително ниската инвестиция и елиминираната необходимост от инсталация (което води до икономия на време и средства). Това са разходно-ефективни решения, които гарантират мигновени резултати.

Необходимо е обаче да се вземат предвид някои особености при работата в цехове с голям брой заваръчни апарати в експлоатация. Всяка мобилна система има вграден мотор, а при множество такива, работещи едновременно, нивата на шум могат да надвишат комфортните за работниците. Недостатъци могат да бъдат и ограничените им функции, като липсата на автоматизация при пускането и спирането и необходимостта това да се извършва ръчно, което губи ценно време, както и липсата на почистващи се филтри. Последното може значително да повиши разходите за консумативи.

Статичните аспиратори за обслужване на няколко станции накуп могат да покрият изискванията както на ниско-, така и на високовакуумни приложения. Те са предназначени предимно за стенен монтаж, като един агрегат може да захранва няколко смукателни ръкава (обикновено от 4 до 6), които се използват от съответния брой оператори. Съотношението между цена и ефективност при тези конфигурации е доста атрактивно за цеховете с голям брой заваръчни станции – инсталационните разходи са сравнително ниски, а зоната им на обхват е голяма.

В някои приложения, когато не е рентабилно да се инвестира в отделни системи за аспирация на ниво работна станция или е необходима икономия на време за местене и позициониране на гъвкавите смукателни ръкави, се прибягва до централизирана екстракция на токсичния заваръчен дим. За такава конфигурация обаче са необходими сериозни инвестиции и цялостна реорганизация на цеха и прилежащите му електроинсталации. В дългосрочен план на подобна система й липсва и достатъчно гъвкавост да се адаптира към променящ се обем на поръчките и брой на работните станции.