空气管理和气流控制是整理系统的一贯问题，因为有许多变量，从过滤器负荷到温度和相对湿度。这些变量都会影响系统内的空气运动，而气流运动反过来又会影响整理系统的效率。当John Deere Ottumwa Works (Ottumwa, IA)将底漆和面漆的水溶性醇酸珐琅质转换为异氰酸酯液体聚氨酯涂料时，作业人员意识到需要空气管理/气流控制系统。
John Deere Ottumwa工厂为农业生产割草机和滚筒，拥有850多名员工。虽然异氰酸酯为产品提供了更好的耐候和防腐保护，但该公司担心涂层可能会释放有害气体，而且从喷涂室过度喷涂会泄漏到工厂环境中。因此，该公司需要更好的捕捉技术，以确保在大型精整系统中有足够的空气捕捉速度和流量——喷雾室是24英尺宽、60英尺长，工作开口是12英尺宽、12英尺高。John Deere Ottumwa Works要求中西部工业技术公司(Wilmot, WI)帮助工厂安全过渡到异氰酸酯聚氨酯。ITM是一家为整理和空气污染行业提供咨询的公司，设计和销售控制系统。
空气管理的挑战
John Deere Ottumwa Works有两层涂层整理系统。底漆被涂在底漆架上的零件上。然后，零件通过一个闪光隧道，在零件在固化炉中固化之前，溶剂可以蒸发。接下来，零件进入冷却隧道，然后在第二个喷涂室中应用面漆。零件然后通过另一个闪隧道，然后固化在面漆固化炉。在这些步骤中有许多变化的条件，一个领域的问题可能会破坏整个系统。然而，约翰迪尔最初要求ITM只关注主要衣帽间的入口，这样就不会有过多的喷雾逸入工厂。Midwest Industrial Technology总裁威廉•诺瓦克(William Nowack)表示:“大多数人只关注系统中的一个组件，而不考虑它将如何影响连接的组件。”“为了在约翰迪尔取得积极的成果，我们将所有组件视为一个整体。例如，我们看到底漆室如何与闪光隧道相互作用，以及底漆室和闪光隧道如何与固化炉相互作用，等等。”
在检查了现有的系统后，ITM和约翰迪尔奥图姆瓦工厂确定系统的问题超出了主外套亭的入口。整理系统有过喷，从底漆室出口泄漏，两个闪光通道都有过喷。此外，两个烤箱都会将热量泄漏到喷雾室。在闪光隧道中过度喷涂会污染产品，因为当过度喷涂干燥时，它会变得尘土飞扬，并在沉积在新喷涂的部件上时显示为瑕疵。固化炉的热损失使喷涂室的温度不稳定，这可能会将油漆从零件推向画家。当暖空气进入隔间时，它向上移动，这使得实现层流变得更加困难，层流是一种平滑的油漆流动，所有的线条都平行，几乎没有湍流。
ITM和John Deere Ottumwa Works设定了三个目标:
- 设计整体气流方案并修改设备，以确保足够的空气捕获速度和流量，并防止过度喷射和污染空气从喷射室逸出。
- 控制两个烤箱的热量损失，防止热量进入闪流隧道，冷却隧道和工厂环境。
- 设计和实施控制方案，以帮助实现和保持空气平衡，这意味着要考虑到日常变化，如环境温度、消除器部分的水流和过滤器负荷。
解决方案
首先，ITM和John Deere Ottumwa Works安装了ITM的空气密封技术，以更好地控制系统中每个组件内的气流。其次，他们安装了空气管理控制系统，以帮助实现和维持所需的空气平衡系统。气封技术-空气密封技术是空气管理程序的一部分，使操作人员能够更好地控制整理系统中的气流。ITM工程团队必须通过确定空气温度、循环、分布和排气流量来确定需要升级的组件，以达到预期的效果。该技术形成一个空气幕，空气向下流动，速度由开口大小和系统中的空气温度决定。
一旦控制了两个开口的空气，约翰迪尔的操作人员就能够控制固化炉和喷雾室的内部气流。一个重要的焦点是下沉气流速度——空气从天花板移动到地板格栅排气漏斗，将过量的喷雾从油漆工和基材那里带走。
Nowack说:“在确定喷雾室内的空气分布之前，下沉气流速度在40到200英尺/分钟之间。”“我们通过使操作人员能够调整展位内部的下行气流速度来稳定它。更重要的是，操作员可以改变捕获速度，即通过系统的空气量。例如，他可以设置气流从展位的一端移动到另一端，速度为每分钟50到150英尺。”
通常情况下，在被喷涂的部件周围应该有较慢的空气速度，而朝向外壳外部的较高空气速度。该部位的空气流速较慢，可以最大限度地提高油漆转移效率，而其他部位的空气流速较高，可以保持墙壁和油漆工的清洁。
诺瓦克说:“当一定量的空气从系统的一个开口排出时，也有一定量的空气从另一个开口进入系统。”“这项技术使操作人员能够调整气流，使两个开口的进入和离开系统的气流速度相等，或者一侧气流较高，另一侧气流较低。”
这种类型的可调控制防止空气逸入终点线的错误区域，同时监测不断变化的环境并对条件作出反应。通过控制系统内的气流，约翰迪尔也能够提高传输效率。
空气管理控制系统-空气管理控制系统监测各部件的工作情况，同时对其他部件进行气流调整。在过去，操作人员会在喷淋室的开口处悬挂一张薄纸或彩带，以确定气流的方向和压力。ITM技术包括传感器，它将空气压力转换为结构和功能的工程单元，计算出以英尺/分钟为单位的精确空气压力测量值。然后，测量结果显示在PLC或PC监视器上，供操作员进行分析和必要的调整。
诺瓦克说:“有时，如果喷雾室的操作人员没有足够的气流，或者如果他们有多余的热量来自烤箱，他们往往会引入比必要的更多的供气。”“这会给展位增加压力。当这种情况发生时，当然，你会从入口的开口逃逸空气可能会通过闪焰通道进入烤箱。然后空气从烤箱的另一端出来，进入冷却管道，空气继续在整个系统中流动。”
空气管理控制系统允许操作人员在组件的能力范围内控制气流，以确保空气在系统的正确区域。最重要的是，这项技术展示了气流如何影响整个系统。
的挑战
安装这个系统从开始到结束花了大约六个月的时间。ITM和John Deere Ottumwa Works面临着许多挑战，这需要大量的测试和工程努力，以使系统的许多变量有效地协同工作。诺瓦克说:“我们能够在实际启动时实现我们的目标，这是John Deere Ottumwa Works在原始设备启动时无法做到的。”学习曲线“在安装这个系统时，经历学习曲线是一个挑战，”诺瓦克说。“我们必须处理多得多的信息。”
利用信息来分析来自空气密封技术和空气管理控制系统的数据，与观察一张纸巾对不同气流的反应有很大不同。虽然这项技术提供了精确的数据来改进整理系统，但他们必须确定如何计算和应用结果来创建一个可控的气流系统。
怀疑虽然John Deere Ottumwa工厂和ITM共同确定了项目的目标，但John Deere的操作人员怀疑ITM是否真的能平衡他们的系统。对于这种规模的系统，有许多不同的变量很难同时控制。
诺瓦克说:“当我们第一次提到我们需要平衡系统的活动时，每个人的第一反应都是，‘你不能这么做。持怀疑态度的人认为，一个有如此大的工作空缺的系统是不可能被控制的。
然而，ITM和John Deere Ottumwa Works通过认识到有时系统中存在无法修复的组件来处理这些挑战，因此他们调整了其他组件来解决问题。诺瓦克说:“当你设计一个这样的系统并分析数据时，你会发现一些组件没有发挥它们应该发挥的作用，不幸的是，其中一些组件永远不会发挥作用。”“你要么纠正问题，要么绕开它。在这个项目中，我们两者都做了。我们解决了能解决的问题，解决了不能解决的问题。然而，一旦我们达到了平衡，操作员发现这是一个全新的游戏，他们通过调整捕获速度来进行进一步的微调，这是他们以前从未做过的。”
结果
尽管面临挑战，约翰迪尔奥图姆瓦工厂的项目已经有效运行了大约一年半。在两个喷雾室中实现良好捕获的主要目标已经实现。这些喷雾室是向下气流喷雾室，这意味着空气进入喷雾室时向下移动。ITM使用了新技术，使空气在两个下行气流喷雾室中都能直接向下流动，而不需要左右移动，从而在产品上创造了高质量的层流效果。能够在不横向移动的情况下改变展位内的下沉气流速度，也创造了一个更清洁的内部，包括侧壁、窗户和头顶的空气分配过滤器。John Deere Ottumwa工厂最显著的节约是维修费用的减少，从每周减少到每两周。闭环控制系统为工厂运营商带来的好处远远超出了他们最初的目标和预期。其他一些好处包括:
- 更好的气流，更好的传输效率。
- 由于侧面漂移较少，喷涂产品的过喷污染较少。
- 闪光隧道内无过喷，减少维护和清理。
- 由于更好的烤箱空气密封，在闪焰通道和喷雾室温度稳定。
- 在表面涂层烘箱出口的冷却隧道和种植区域的温度较低。
- 在单个人机界面上显示实际系统气流的能力，使操作更易于理解，并使操作员能够微调气流以获得最佳的整体性能。
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