第九讲_粉末涂料生产设备.doc

设计、制造和使用热固性粉末涂料生产设备时涉及到的主要技术问题
东辉粉末设备公司 技术总监
太 原 理 工 大 学 教授
陈 延 康
0，前言
1 热固性粉末涂料的物理特性
（1） 粉末涂料的比重（density）
真实比重（Real density）：1200～1400 Kg/m3，
相对（松散）比重（Relative density）：400～550 Kg/m3。
（2） 粉末涂料的比热（Specific Heat Rate）
对于标准配方的粉末涂料，比热为：
0.35―0.38 Kcal/Kg℃

2 热固性粉末涂料物性随温度的变化
如图0-1所示，粉末涂料的物态随着温度的变化而改变。

图 0-1
（1）当温度低于55-70℃，粉末涂料呈固态粉体状，
（2）当温度上升达到或高于70℃，粉末涂料颗粒开始软化，颗粒开始相互粘连。
（3）当温度上升达到或高于120℃，粉末涂料开始熔融。
（4）当温度上升达到或高于150-200℃，粉末涂料开始固化。
粉末涂料物态的变化过程是不可逆的。
3 粉末涂料的可燃烧性
在一定的环境条件下（粉体浓度、颗粒粒径、环境温度、湿度、引爆能量），粉末涂料是可燃烧或可爆炸的。
（1）粉末涂料粉尘是可燃的。其爆炸等级按相应的标准测试确定。
（2）最大爆炸压力Pmax为0.80 MPa。
（3）爆炸指数Kst在 10-20 MPa m/s之间。
（4）爆炸等级为ST1。
4 粉末涂料的质量要求
热固性粉末涂料的质量执行化工行业标准《HG/T 2006-2006 热固性粉末涂料》。《HG/T 2006-2006》对粉末涂料质量要求中的一些项目与制粉设备的品质有关。因此，制粉设备的质量标准必须满足《HG/T 2006-2006》的相关规定。
5 粉末涂料制粉生产线的构成
粉末涂料制粉生产线由以下设备构成：
预混合机 主要类型有：料罐翻转式自动混合机
高速混合机。
挤出机 主要类型有：单螺杆往复阻尼挤出机
双螺杆挤出机。
冷却压片机 主要类型有：不锈钢钢带喷淋冷却压片机
滚筒冷却压片机
不锈钢履带风冷压片机
PU带风冷压片机。
微磨粉系统

1，预混合机
1.1 高速混合机（固定式混合机）
图1-1所示为高速混合机的工作原理图。高速混合机在生产线上安装的位置是固定的，不可移动的，在生产线上的功能是非柔性的，称为固定式混合机。

图 1-1

高速混合机具有以下技术特征：
l 在生产线上安装的位置是固定的，属在线生产设备。
l 用于固态物料的冷混（<50ºC）、温混（>50ºC，<90ºC）或热混（<90ºC）。
l 混合分散效果较好。
l 有可能实现上料/卸料自动化，但是难度较高。
l 一般是一台高速混合机只为一条挤出机生产线供料。
l 有可能发生挤出机停工待料情况。
l 最适于用在不换色或不常换色的生产线。
l 清机困难，清机时间长（>60min）。
l 价位较低。
1.2 料罐翻转式混合机

图 3
图3所示为料罐翻转式混合机的工作原理图。料罐翻转式混合机的主机在生产车间安装的位置是固定的。每台主机配有3只过更多料罐。当料罐脱离主机时，可以在车间任意移动执行不同功能。因此，料罐翻转式混合机在生产线上的功能是柔性的，是离线生产设备。
料罐翻转式混合机具有以下技术特征：
l 按标准配置，每台混合机配备三只料罐。
l 料罐具有输送和贮存物料的功能。
l 用于固态物料的冷混（<50ºC）、温混（>50ºC，<90ºC）或热混（<90ºC）。
l 双浆双速，V1<12m/s，V2>20m/s。
l 混合效果优良。
l 混色方便，清机时间短（<20min）。
l 上料可实现自动化。
l 一般配备自动化卸料站，直接给挤出机喂料。
订货时可选择：温度监控、粉尘吸出、混合头或浆液水冷、液态助剂注入装置、冲氮环境下混合等附加功能。
l 实现全过程自动控制。
l 产能高6―10罐/h)。
l 价位较高。
1.3 料罐容积和主机功率计算
料罐容积V为：
L/罐 （1-1）
式中：q—批量（每罐装料量），Kg/罐，
ρ—相对（松散）密度，Kg/L
kg/罐 （1-2）
Q—生产纲领要求的产能，Kg/h
n—要求每小时混合的罐数，罐/h。
主电动机功率P可按下式估算：
P=(0.25―0.35)q kW （1-3）
举例：生产纲领要求的产能Q=800 Kg/h，
要求每小时混合的罐数n=6罐/h，
相对（松散）密度ρ=0.5 Kg/L L—公升。

料罐装满系数η=0.6。
将相关数据带入（1-2）式，每罐装料量q为：
Kg/罐
考虑装满系数η时，将相关数据带入（1-1）式，料罐的容积V为：
L
按供应商提供的产品样本，选用500L料罐。
重新校核机器的产能：
（1）每罐装料量
Kg/罐
（2）混合机的产能
Kg/h
（3）估算主电动机功率
kW
可选用37 kW电动机。
1.4 混合机的技术要求（择要）
（1）对整机的要求
整机结构刚度及振动
混合机（包括机架和平台）的设计应具有足够的刚度。整机结构的刚度及振动用振动烈度指标Vm衡量。在额定载荷运行时的振动烈度，对于料罐翻转式自动混合机：Vm ≤ 1.8 mm/s；对于高速混合机：Vm≤ 2.3 mm/s。振动烈度Vm按式(1-4)计算。
…………………………（1-4）
搅拌均匀性
经混合机搅拌的原料应保证粉末涂料产品质量符合HG/T2006-2006的要求。
负载运行时罐内允许温度
搅拌头应设计并安装温度传感器，监视混合过程中的罐内温度。常温负载运行时搅拌罐内物料的允许温度应低于40˚C(环境温度较高时建议加装冷却水套)。
工作噪声
混合机的整机工作噪声应低于83 dB(A)。
密封性能
搅拌头结合面法兰应设计并安装密封件，保证机器运行时无任何粉尘泄漏。
防尘接口装置
防尘接口装置装于混合头上，在开启罐盖或下降混料罐之前，应可靠地自动与厂内吸尘系统连接，防止粉尘泄漏。
控制系统
对料罐翻转式自动混合机控制系统的要求：
a)自料罐推入工位至混合完成料罐回到原工位的全过程实行自动控制；
b)控制器：推荐采用可编程序控制器。根据用户要求也可采用触摸屏工业控制计算机；
c)传感器：推荐采用非接触式位移或限位传感器。传感器须具有良好的抗污染特性，避免发生误动作；
d)故障报警及联锁保护：系统必须具有故障报警功能，出现故障时实施声/光报警的同时自动停机，显示故障位置；
e)控制系统应同时具有自动和手动控制模式。
对料罐的要求
罐壁材料：奥氏体不锈钢；内壁呈镜面：Ra≤0.8µm；内壁焊缝表面：Ra≤0.8µm；外壁焊缝表面：Ra≤3.2µm；上下法兰材料：奥氏体不锈钢。
对搅拌机构的要求
搅拌头应具有足够的刚度，以支撑安装其上的主电动机及减速器、搅拌桨、破碎机构及破碎电动机、提升和下降（如果有）机构、锁紧机构、冷却水套，以及其他装置。
对料罐翻转式混合机提升、下降及锁紧装置的要求
提升机构应运动平稳，定位准确，保证料罐与搅拌头结合面有可靠的密封。
锁紧装置应有可靠的锁紧和自锁能力。在停电、失电或压缩空气欠压的情况下仍有可靠的自锁能力。
安全保护装置的要求
1动力传动和驱动系统的安全保护
2操作安全区的安全保护
3安全标志
在安全护罩、安全护栏和电气装置上均应设计并装有明显的危险警示标志。危险警示标志的图形和文字应符合GB/T2894的规定。
电气系统的要求
电气系统的设计应符合GB/T5226.1的相关规定。电气系统设计图纸所用符号应符合GB/T4728、GB/T5465和GB/T6988.1的规定。
壳体防护等级
电控箱以及电控箱进线口和出线口的设计均应符合IP55防护等级(GB/T4208)。电动机应具有IP55防护等级(GB/T4208)。当用户提出采用低于IP55防护等级时，应在供货合同上有明确的说明。
联锁及保护
接地保护
急停
故障信号及报警
混合机电控系统应设计并装备故障报警系统（灯光和/或声响）。
所有技术要求都有对应的检验检测方法和合格标准（见标准附录A、附录B、附录C、附录D）。

2，挤出机
用于粉末涂料生产的挤出机主要有：单螺杆往复阻尼挤出机和双螺杆挤出机。
单螺杆往复阻尼挤出机的主要技术特征：对物料的剪切强度较低；物料在机筒内的停留时间长；有可能在较低温度下完成混炼挤出过程。对不同配方的适应性强。机器结构复杂，制造成本高。售价较高。
双螺杆挤出机的主要技术特征：对物料的剪切强度高；物料在机筒内的停留时间短；
生产效率较高；与螺杆直径相同的多单螺杆往复阻尼挤出机相比，售价、售价较低。

2.1粉末涂料双螺杆挤出机的混炼功能及影响混炼效果的因素
（1）预混合达到的均匀程度。
（2）物料的粘度
物料的粘度直接影响分散混合所需的剪切应力和分散混合效果。 分散混合所需的剪切应力为
N/mm2
式中：η－树脂的粘度，粘度是一个与温度和螺杆转速相关的因素，
－剪切率，剪切率是一个与螺杆间的间隙和螺杆转速相关的因素，
s-1
V－混炼元件表面间的相对速度，m/s
h－混炼元件表面间的间隔，m
（3）物料在机筒内的停留时间
相对于单螺杆挤出机，双螺杆挤出机为高剪切能力的设备。完成混炼过程不需太长的停留时间。
（4）螺杆转速n（r/m）
为获得高度均匀的混炼效果，螺杆需要足够高的转速。
（5）双螺杆挤出机的产能
图2-1所示为机筒部件简图。阴影部分是机筒内物料流动通过的空间，称为自由容积Vf。

图 2-1
机筒自由容积Vf是与挤出机的产能及物料在机筒内的停留时间有密切关系的参数。
如图2-1，计算阴影部分的面积Af，Af定义为机筒的自由面积。机筒自由容积Vf可用
下式计算：
mm3
式中：Af－阴影部分的面积，mm2，
L－机筒的有效工作长度，mm。
物料在机筒内的流动是由输送螺纹块的转动产生的。在机筒充满度为100%的条件下，螺杆每转产生的物料流量q为：
mm3
式中：Lp－输送螺纹块的导程，mm。
双螺杆挤出机在喂料充满度为100%条件下的理论产能为：
mm3/min
式中：n－螺杆转速，r/min。
由于多数情况下双螺杆挤出机不采用强制喂料，充满度不可能达到100%，考虑到在输送螺纹块和混炼块上不可避免地有熔融物料粘留，挤出机的实际产能为：
mm3/min
式中：η－充满系数。一般 η ≤ 0.75。
在螺杆前方配置交错角为30˚或45˚的混炼块或左旋混炼块时，可提高机筒的充满系数。在提高机筒充满系数的同时，物料在机筒内的停留时间会增加，挤出机的负载电流也会增加。
（6）机筒温度
机筒应具有良好的热传导性能，保持机筒内的温度稳定。
2.2双螺杆挤出机的主要技术要求
（1）双螺杆挤出机的安全设计必须符合相关国家标准或CE指令的要求。
（2）混炼效果及挤出机产品质量指标的连续稳定性
在生产标准配方粉末涂料的条件下，产品的质量应符合HG/T2006-2006规定的相关要求。在生产标准配方粉末涂料的条件下，挤出机产品质量指标应保持长期的连续稳定性。
（3）具有持续稳定的产能（Kg/h）
挤出机的产能是指机筒单位孔径的通过能力。 双螺杆挤出机的产能应保持长期的稳定性和可靠性。
对于大批量生产，生产线设备的工时利用率（运转时间占工作总时间的比例）不应低于80%。对于小批量生产，生产线设备的工时利用率不应低于50-60%。
（4.）双螺杆挤出机齿轮传动系统及轴承的运行寿命，在额定载荷和额定转速下，运行寿命应 ≥ 50000小时。
（5）双螺杆挤出机的运行噪声（在生产环境条件下测试）应不高于85db。
（6）挤出机机架和平台应具有足够的刚度
挤出机整机的刚度用振动烈度衡量。在额定载荷运行时的振动烈度指标Vm
应为
Vm ≤ 1.2 mm/s。
挤出机周围或上部设置平台的安全设计必须符合相关国家标准的要求。
2.3 混炼块的工作机理
混炼块对物料的混合功能包括：（1）实现对物料的分散混合和分布混合；（2）推动物料向低压侧（出料口）运动；（3）混炼块具有自清功能；（4）必要时增加机筒的内压。
图2所示为具有自清功能作同向旋转的混炼块。

图 2-2
比较图2-2（a）和（b）中的阴影部分可以看出，螺杆在旋转过程中，其自由容积是变化的。自由容积的变化使物料在机筒内经受压缩/膨胀过程。在充满度较高的情况下，压缩/膨胀过程对混合过程将产生如下效应：
（1）推动物料向低压侧（出料口）运动；
（2）减少物料在机筒内的停留时间；
（3）相互啮合混炼块间产生自清效应。
图2-2（c）描述了在混炼块作用下物料的拖尾效应。拖尾效应对物料产生分散混合作用。
图2-2（d）描述了在混炼块作用下物料受到剪切作用的区域。剪切效应对物料产生分布混合作用。
2.4 混炼块的结构参数及其对混合效果的影响
如图2-3所示，混炼块的结构参数包括：
α－相邻混炼块间的交错角，
b－混炼块的宽度，
C－混炼块大径与衬瓦间的径向间隙。
（1）混炼块宽度b 对混合效果的影响
混炼块宽度b增大，剪切强度增大，分散混合效应增大。混合效果增强。
混炼块宽度b减小，分布混合效应增大，而分散混合效应降低。
（2）相邻混炼块间的交错角α
交错角α增大，混合效果增强，向出料口输送物料的功能下降。

图 2-3

交错角α减小，混合效果下降，向出料口输送物料的功能增强，减小物料在机筒内的停留时间。交错角α过小，由于轴向通过面积减小使机筒内压增大，从而增大物料在机筒内的充满度。
具有不同交错角的双棱混炼块的混合特性的量化概念见下表。
交错角
α=30˚ R
α=45˚ R
α=90˚
α=45˚ L
α=30˚ L
输送功能
+☆☆☆
+☆☆

- ☆☆☆
- ☆☆
分布混合效果
☆☆☆
☆☆☆
☆☆☆☆
☆☆☆☆
☆☆☆
分散混合效果
☆
☆
☆☆☆
☆☆☆☆
☆☆☆
剪切强度
☆
☆☆
☆☆
☆☆☆
☆☆☆

2.5中心距率ζ
中心距率定义为

式中：A－中心距，两螺杆中心线之间的距离（mm），
D－机筒或混炼块公称直径（mm）。
中心距率ζ是双螺杆挤出机最重要的技术参数，它标志着挤出机的技术状态和先进程度。不仅影响机筒－螺杆部件的结构和布局，影响齿轮箱传动系统及齿轮和轴系的设计，而且影响着挤出机的一些重要性能指标，诸如：机筒单位直径的产能，比能耗，挤出机的动力配置，以及重要零部件所用金属材料的力学性能等。
（1）中心距率ζ的取值

图 2-4
从图2-4（a）和（b）不难看出，中心距率ζ的不同取值对机筒自由容积Vf和螺杆芯轴尺寸的影响。图2-5所示为机筒自由容积Vf与中心率ζ的关系曲线。
中心距率ζ的取值越小，机筒的自由容积越大，机筒单位直径的通过能力越大。

中心距率ζ的取值越大，机筒的自由容积越小，挤出机的通过能力和产能越小。
（2）中心距率ζ取值的大小是标志挤出机技术进步的关键因素
中心距率ζ的取值较小时，挤出机的产能高，但螺杆中心距和芯轴的直径都减小。必须

图 2-5
采用先进技术和高强度材料设计和制造螺杆部件和齿轮箱，用以满足挤出机高速度和高产能的需要。
中心距率ζ的取值较大时，则可以采用低强度材料和较落后的技术设计制造螺杆部件和齿轮箱。
但是，中心距率ζ的取值并非越小越好。中心距率ζ的取值过小，会导致剪切率γ减小。
中心率ζ的理论取值范围在0.707～1.000之间。
中心率ζ的可用取值范围在0.775～0.850之间。
推荐中心率ζ的取值范围在0.820～0.824之间。
如图2-6所示，ζ－Vf是螺杆直径D一定时机筒自由容积Vf与中心距率ζ的关系曲线，ζ－Timax是螺杆芯轴能承受的最大转矩Timax与中心距率ζ的关系曲线，其中：
曲线ζ－T2max描述的是螺杆芯轴所用钢材具有较高力学性能时所能承受的最大转矩T2max(MPa)与心率ζ的关系。曲线ζ－T2max与曲线ζ－Vf的交点对应的中心率ζ=0.82。
采用高强度的钢材时（曲线ζ－T1max），中心距率ζ的取值可在0.81-0.82之间。
2.6 双螺杆挤出机的中心距A
mm
式中：d－混炼块短径的公称尺寸（mm）。

图 2-6
2.7混炼块（具有自清功能）的轮廓设计
混炼块的轮廓曲线必须保证具有自清功能， 即同向旋转的两混炼块在啮合过程中理论上是无间隙的。在此基础上给出一定的制造公差，以保证必要的运行间隙。
混炼块具有自清功能这一属性十分重要，直接影响挤出机的清机时间和工时利用率，有效降低机筒内的固化滞留颗粒，保证粉末涂料的品质。
如图2-7所示为标准的具有自清功能的混炼块轮廓，其轮廓曲线可以用专门的设计软件BLK.1根据机筒孔径D和中心距A绘制，并形成数据文件，供数控机床加工使用。

图 2-7
2.8输送螺纹块设计
输送螺纹块的功能有：
（1）从进料口向出料口输送物料，即前向输送。通常螺纹块采用右旋（R）螺纹。
（2）阻止物料向出料口运动，或增加向前运动的阻力。采用右旋（R）小螺距螺纹，或左（L）旋螺纹。
（3）迫使物料反方向运动。螺纹块采用左旋（L）螺纹。
输送螺纹块应具有自清功能。即同向旋转的两螺纹块在啮合过程中理论上是无间隙的。在此基础上给出一定的制造公差，以保证必要的运行间隙。
输送螺纹块的设计应满足一下要求：
（1）足够的输送推力。
（2）高输送效率。
（3）漏粉量极低。
（4）具有自清能力。
2.9机筒的热传导
机筒应具有高效的热传导性能。能迅速将热能传向物料，也能迅速将机筒内多余的热能从物料中导出，保持机筒各工作区温度稳定。机筒的热传导和温度控制系统的性能会直接影响挤出机的混炼效果和产能。
2.10比转矩T/A3
比转矩是中心距率ζ和螺杆轴或齿轮箱输出轴材料许用应力[τ]的函数：
MPa
式中：T－螺杆芯轴传递的转矩，Nmm
A－螺杆中心距，mm
[τ]－材料的许用扭转应力，MPa
比转矩是衡量双螺杆挤出的设计水平，所用材料的力学性能，技术性能，以及先进程度的综合指标。
图2-8描述了不同力学性能的材料的比转矩与中心距率的关系。
对于标准型挤出机，比转矩T/A3的值应 ≥ 11.6。
对于较低档次的挤出机，比转矩T/A3的值允许 ≥ 9.2。

图 2-8
2-11齿轮传递分动箱
第一代（2003年以前）双螺杆挤出机齿轮传递分动箱的主要特点：
（1）A、B轴同时由中间轴驱动。A、B轴上各有一个从动齿轮。这种结构即使采用高强度材料制造齿轮，也只可能选取较大的中心距率ζ（或中心距A）。限制了机筒单位直径的自由容积，只可能具有较低产能。
（2）A、B轴上各有三个滚针轴承支承，中间轴上有四个轴承支承。属静不定力学系统。这种轴系在运行过程中，不可避免地会承受由于支撑孔的不同轴度而产生的附加循环载荷，致使轴和齿轮过早地因疲劳而损坏，轴承的工作寿命很难超过10000小时。挤出机的运行噪声较高（≥ 85～90 db）。
因此，用第一代齿轮传递分动箱装备的挤出机只能是低产能、低转速、小功率、故障率高、可靠性低的设备。
第二代（2004年研发）双螺杆挤出机齿轮传递分动箱的主要特点：
第二代双螺杆挤出机齿轮传递分动箱在设计上的改进有：
（1）设计了全新的齿轮传动的系统，消除了轴系的静不定问题。
（2）中心距率ζ的取值降至0.815～0.825。产能提高了1.5～2.0倍。
（3）轴承的运行寿命超过20000小时。
（4）挤出机的运行噪声 ≤ 85db。
第三代（2008年研发）双螺杆挤出机齿轮传递分动箱的主要特点：
（1）优化齿轮箱轴系的功率分配，使各传动轴的受力更加合理。
（2）齿轮和轴承的运行寿命在额定载荷和额定转速下 ≥ 50000小时。
（3）可根据用户产品特点优化动力配置。
2-12结论
在我国，粉末涂料双螺杆挤出机的研制、设计和生产走过了近20年。取得了明显的技术进步，已经掌握了研发、制造双螺杆挤出机的核心技术。有能力向国内和国际粉末涂料制造商提供与国际知名品牌同等性能的设备。而性能/价格比则具有明显的优势。可以预期，在今后的十年我们会继续进步，研制出更高性能的双螺杆挤出机。
2-13挤出机整机技术要求
（1）比能耗SEC
对于加工标准配方的粉末涂料，按实际运行电流If为额定电流I的75%计算，比能耗应不高于0.15 kWh/kg～0.20kWh/kg。
（2）挤出机整机的刚度及振动
挤出机的整机和平台设计应具有足够的刚度。整机结构和平台的刚度及振动用振动烈度指标Vm衡量。在额定载荷运行时振动烈度应满足Vm≤ 1.2 mm/s的要求。挤出机周围或上部设置平台的安全设计必须符合GB/T15706.2的要求。振动烈度Vm按式（1-4）计算。
（3）挤出机运行时的噪声
挤出机整机运行时的噪声应不大于83dB(A)。
（4）粉末涂料产品质量
在生产标准配方粉末涂料的条件下，产品的质量应符合HG/T2006-2006规定的相关要求。
（5）产品质量连续稳定性
在生产标准配方粉末涂料的条件下，挤出机产品质量指标的连续稳定性不小于24工作小时。
（6）挤出机齿轮箱的要求
齿轮的齿面硬度及加工精度要求：采用硬齿面齿轮，齿面硬度HRC≥50。齿轮加工精度不低于GB/T10095.1和GB/T10095.2中规定的7级要求。
齿轮箱滚动轴承的设计工作寿命：在100%载荷和螺杆转速为500r/min的条件下，齿轮箱滚动轴承的设计工作寿命不低于30000h。
齿轮箱运行时的稳定温度T≤50 ˚C。
齿轮箱运行时的噪声L≤83dB(A)。
齿轮箱部件不允许有任何漏油现象。
采用集中润滑系统时，必须具有油压、油温监视报警系统，以及与电气控制回路的安全联锁装置。
（7）螺杆芯轴的承载能力
螺杆芯轴推荐采用抗拉强度σb≥1000 MPa的合金钢。
对于双螺杆挤出机，螺杆芯轴的承载能力用比转矩（T/A3）衡量，比转矩T/A3 ≥10.2MPa。
（8）挤出机的安全设计要求
电动机与齿轮箱之间的传动轴、联轴器和链传动、机筒部件，以及喂料系统必须设计并装有固定的安全保护装置。
（9）防尘装置
在挤出机上部卸料站及开放式喂料口应设计并安装防尘装置。
（10）挤出机电气系统的设计
挤出机电气系统的设计应符合GB5226.1的相关规定。
电控箱以及电控箱进线口和出线口的设计均应符合IP55防护等级(GB4208)，电动机及机上接线箱壳体应具有IP55防护等级。当用户提出采用低于IP55防护等级时，应在供货合同上有明确的说明。
（11）接地保护

全部电气装置，包括电控箱、电动机、变频器、可编程序控制器等，均应有可靠的接地保护。接地保护线路的设计及安装应符合GB/T5226.1的要求。
（12）急停
急停控制系统的设计应符合GB16754规定的设计原则。在电控箱的控制面板上必须设计并装有急停按钮，在挤出机靠近操作者的部位必须设计并装有1~2个急停按钮。挤出机的急停控制必须与原料卸料站及压片机的控制系统联动。
（13）联锁及保护
机筒开启时应立即自动切断电源。
喂料系统移开时应立即自动切断电源。
电控箱门上的开启旋钮转动到位时应立即自动切断电源。
（14）故障信号及报警
挤出机电控系统应设计并装备故障报警系统（灯光和/或声响）。包括：
主电动机超载由变频器实施保护并报警，超温由温度传感器及温度控制器实施保护并报警；
润滑油欠压和油温报警；
冷却水欠压报警；
机筒超温报警；
温度传感器故障报警；
喂料系统缺料报警。
（15）安全标志
在安全护罩、高温部件以及电气装置上均应设计并装有明显的危险标志。
（16）给用户提供的信息和技术文件
出厂文件包括：合格证、装箱单、使用说明书。
装箱单的内容应包括：机器的型号及数量；备件清单；专用工具清单；技术文件清单；
以及使用说明书。使用说明书是机器的组成部分。使用说明书应提供足够的技术文件（含必要的工作图纸），使用户正确地操作、保养和维修机器。挤出机使用说明书的编写应符合GB/T19678的规定。
所有技术要求都有对应的检验检测方法和合格标准（见标准附录A、附录B）。

3，微磨粉机系统
图3-1所示为ACM微磨粉系统简图。这是一个不具备承受爆炸能量和快速泄爆功能的系统。
图3-1
3.1 ACM微磨粉系统内部存在爆炸危险
ACM微磨粉系统内部存在发生爆炸的危险，理由是：
（1）ACM微磨粉系统内的典型粉尘浓度在可爆炸浓度以上，存在爆炸危险。但是集尘箱内的典型粉尘浓度很低，爆炸危险及爆炸压力较小小。
（2）ACM微磨粉系统内粉尘颗粒粒径在可爆炸范围（0-500 μm）内。
（3）ACM微磨粉系统采用风力输送，输送介质是空气。有氧气存在，具有燃烧条件。
综上所述，ACM微磨粉系统应按可爆炸设备的安全标准进行设计和制造。
（4）ACM微磨粉系统内存在产生静电的可能性和危险。
3.2 抗暴型ACM微磨粉系统的设计标准
根据国标、欧盟及ISO的相关技术标准，ACM微磨粉系统按1.1MPa的抗冲击强度设计。即所谓PSR11设计标准。
（1）磨体、旋风分离器、旋转阀、管道按1.1MPa设计。
（2）ACM微磨粉系统的其他安全保障措施
（a）安装泻爆门或卸爆膜。
（b）安装阻爆阀。
（c）ACM微磨粉系统必须有可靠的安全接地保护。
（3）所有电器均采用IP55标准
根据国标欧盟及ISO的相关技术标准，ACM微磨粉系统按1.1MPa的抗冲击强度设计。即所谓PSR11设计标准。
（1）磨体、旋风分离器、旋转阀、管道按1.1MPa设计。
（2）ACM微磨粉系统的其他安全保障措施
（a）安装泻爆门或卸爆膜。
（b）安装阻爆阀。
（3）ACM微磨粉系统必须有可靠的安全接地保护。
（4）所有电器均采用IP55标准
ACM系列微磨粉系统抗爆炸技术设计和计算所依据的标准是：
（1）国标关于粉尘爆炸安全规程、粉尘爆炸泄压指南以及和钢制压力容器设计计算的相关标准；
（2）欧盟、德国关于压力容器强度校核的计算标准。这个标准是有德国7家有资质的单位联合制定的。具有很高的权威性。
（3）德国标准VDI 3673 《PRESSURE VENTING OF DUST EXPLOSION》。
(4) 一些有影响的粉末涂料生产企业的企业标准。
3.3 ACM系列微磨粉系统的安装和运行环境
ACM系列微磨粉系统只允许在没有任何有可能燃烧（爆炸）的环境中安装和运行。在有可能存在粉尘泄漏的位置必须安装吸尘装置，并与中央集尘器相连。
3.4 ACM-LN系列低噪声微磨粉系统的噪声标准
ACM-LN系列低噪声微磨粉系统的噪声标准规定如下：
（1）磨粉机系统（不含引风机）在生产环境下测试，噪声声压 ≤ 85dB(A)。
（2）引风机在生产环境下测试，噪声声压 ≤ 85 dB(A)。
（3）噪声的检测
噪声的检测应符合GB/T6404.1-2005的规定，其测试方法采用《有完全声反射面的自由环境中的工程法》。
测试采用A计权声功率计。 声功率计的检测位置距机器表面1m，距地面高度1.6m。
测量精度按GB/T6404.1-2005中的表1选择。
不具有PSR11抗爆冲击压力性能的ACM微磨粉系统
3.5 ACM微磨粉系统的设计参数
运载系数(也称固—气比)m
微磨粉系统的运载系数m定义为：系统内每1m3空气中粉末涂料颗粒的含量（Kg）。是微磨粉系统的特征参数，是微磨粉系统设计的重要依据。

ACM微磨粉系统的产能W
ACM微磨粉系统的产能参照相关企业“ACM微磨粉系统系列型谱”的数据确定。
风量的确定
风量Q（m3/h）根据产能W（Kg/h）和运载系数m（Kg/m3）确定。
主管道风速
主管道风速的确定需要考虑诸多因素：
（1）物料的悬浮速度，保证在系统内整个工艺流程中物流稳定畅通。
（2）与系统各组成部件（磨机、旋风分离器、集尘箱等）的设计参数匹配。
（3）保证系统的回收率>97%，且粉末产品的D50和粒径分布符合要求。
3.6 ACM微磨粉系统的气力输送系统设计计算
ACM微磨粉系统自空气和原料进入、破碎、颗粒分级、超细粉分离，直至空气过滤净化和排放的整个过程是在一个密闭的气力输送系统中进行的。
ACM微磨粉系统的气力输送系统是一个固—气两相气流负压系统，其压力在-10000～-30000 Pa之间，是介于低真空和高真空之间的系统。在设计计算时可按高真空系统考虑。
设计的原始资料
（1）物料的物理化学性质
包括：粒径分布、颗粒形状、松散密度、悬浮速度、水分、吸湿性、摩擦角、流动性、破碎性、腐蚀性、静电效应、磨削性、毒性、放射性等。
（2）输送量。
（3）管道布置，输送距离，水平管道及垂直管道长度，弯管数量及角度。
（4）输送管道的控制要求。是否要求自动控制，遥控和连锁。
（5）其他：对噪声的要求、粉尘的处理等。
设计步骤
（1）分析原始资料。
（2）拟定气力输送系统，确定采用吸送式或压送式。
（3）绘制管道及相关设备的布置图。
（4）计算气力输送系统的生产能力，t/h。
已知参数：平均昼夜输送量Gd。
气力输送系统的计算生产能力为：
t/h （3-1）
式中：Gd－平均昼夜输送量，t/h
k1－物料供应比均匀系数，k1=1.15～1.20
k2－输送量发展系数，k2 ≤ 1.25
T－昼夜工作时间，h。
（5）计算输送物料所需的风量Qa
m3/h （3-2）
式中： m－固气比，
－空气密度。
（6）计算管道直径DS
m （3-3）
式中： n－系统中同时工作的输送管道数，
Va－空气流速，m/s。
（7）计算风机功率P
kW (3-4)
式中：Qf－风机的风量（见后文），m3/h，
pf－风机的压力，考虑10%～20%的损失，根据计算的压力损失△p，
pf=(1.10～1.20) △p。
－风机的流体效率，
－风机的机械传动效率。
气力输送系统的主要参数
（1）物料悬浮速度vt
物料悬浮速度取决于物料密度、粒径、形状、管道直径、空气密度等。多用试验方法测定。
粉末涂料的悬浮速度的取值范围为：
vt=9.8～13.5 m/s
（2）气流速度va
在没有经验数据的情况下，可用下式计算：
m/s （5）
式中： a－考虑物料粒径的系数，
－物料的松散密度，t/m3，
g－重力加速度，g=9.81 m/s2，
β－物料特性系数，β=(2～5)X10-5，对于干燥灰性物料取小值。
L－输送距离，当L≤100 m时，（5）式中的第二项可忽略不计。
（3）物料（颗粒）运动速度vm
在计算压力损失时，将会涉及到颗粒在管道中的运动速度。
4，结束语
（1）目前，我们已经全面掌握并形成了粉末涂料生产设备设计理论和制造工艺的完整体系。
（2）已经制定的《热固性粉末涂料预混合机》和《热固性粉末涂料挤出机》化工行业标准，以及即将制定的其他制粉设备的标准将促进粉末涂料生产设备制造业产品质量和国际竞争能力的提高，促进我国粉末涂料行业的发展。

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