单机脉冲除尘器骨架设计规范

单机脉冲除尘器骨架设计规范
一、总则
1.目的
本规范旨在为单机脉冲除尘器骨架的设计提供明确、统一的标准，确保骨架的结构合理性、强度可靠性以及与除尘器整体的适配性，从而保障单机脉冲除尘器高效、稳定地运行，有效控制粉尘排放，满足环保及工业生产要求。
2.适用范围
本规范适用于各类工业生产中使用的单机脉冲除尘器骨架的设计，涵盖不同处理风量、不同粉尘特性的单机脉冲除尘器所配套的骨架。
3.设计原则
-强度与刚度原则：骨架应具备足够的强度和刚度，以承受滤袋在过滤、清灰过程中的各种作用力，包括粉尘的重力、气流冲击力以及脉冲喷吹的反作用力等，确保骨架在使用过程中不发生变形、断裂等情况。
-耐腐蚀原则：根据除尘器所处理粉尘的性质以及使用环境，选择合适的材质和表面处理工艺，使骨架具有良好的耐腐蚀性能，延长骨架的使用寿命。
-适配性原则：骨架的尺寸、形状应与所配套的滤袋及除尘器箱体结构完美适配，保证滤袋能够顺利安装和固定，且在运行过程中滤袋与骨架之间配合紧密，不出现漏风、磨损等问题。
-轻量化原则：在满足强度、刚度和耐腐蚀等要求的前提下，尽量减轻骨架的重量，以降低除尘器的整体负荷，便于安装、运输和维护。

二、术语和定义
1.单机脉冲除尘器骨架：用于支撑单机脉冲除尘器中滤袋的框架结构，是滤袋的支撑部件，保证滤袋在过滤和清灰过程中保持规定的形状和尺寸。
2.文氏管：安装在骨架顶部的一种结构，用于引导脉冲喷吹气流，使气流均匀地作用于滤袋内部，提高清灰效果。
3.纵向筋：沿骨架高度方向设置的支撑筋条，主要承受滤袋的纵向拉力和气流冲击力。
4.横向环：垂直于骨架高度方向设置的环形筋条，用于增强骨架的横向刚度，防止滤袋在气流作用下发生横向变形。
三、设计基本要求
（一）材质要求
1.碳钢材质
- 当除尘器处理一般性粉尘，且使用环境无特殊腐蚀要求时，可采用碳钢材质制作骨架。碳钢应符合国家相关标准，如 Q235B 等。
-碳钢骨架表面应进行防锈处理，常用的防锈处理方法有镀锌、喷塑等。镀锌层厚度应不小于8μm，喷塑层厚度应不小于60μm，以确保骨架在正常使用环境下具有一定的耐腐蚀能力。
2.不锈钢材质
- 当除尘器处理具有腐蚀性粉尘或使用环境存在腐蚀性气体时，应优先选用不锈钢材质制作骨架。常用的不锈钢材质有304、316L 等。
- 不锈钢骨架表面应进行抛光处理，以提高其表面光洁度，减少粉尘附着，同时增强耐腐蚀性能。抛光后的表面粗糙度应达到 Ra0.8μm以下。
3.其他材质
- 在某些特殊工况下，如高温环境，可考虑采用耐高温合金钢等材质制作骨架。选用其他材质时，应确保其力学性能、耐腐蚀性能等满足设计要求，并提供相应的材质证明文件。

（二）尺寸精度要求
1.骨架直径
-骨架的外径尺寸应根据所配套滤袋的内径尺寸确定，一般比滤袋内径小2 -5mm，以保证滤袋能够轻松套入骨架，且在运行过程中滤袋与骨架之间有适当的间隙，便于清灰。
-骨架直径的制造公差应控制在±1mm 以内。
2.骨架高度
-骨架的高度应根据除尘器箱体的高度以及滤袋的安装要求确定。骨架高度的制造公差应控制在±2mm 以内。
3.纵向筋和横向环的间距
-纵向筋的间距应根据滤袋的材质、过滤风速以及清灰方式等因素确定，一般间距在80 -150mm 之间。纵向筋间距的制造公差应控制在±2mm 以内。
-横向环的间距应根据骨架的高度和刚度要求确定，一般间距在200 -400mm 之间。横向环间距的制造公差应控制在±3mm 以内。
（三）结构形式要求
1.圆形骨架
-圆形骨架是最常用的骨架结构形式，适用于大多数单机脉冲除尘器。圆形骨架应由纵向筋和横向环焊接而成，焊接应牢固，无虚焊、漏焊等缺陷。
-圆形骨架的顶部应设置文氏管，文氏管的形状和尺寸应根据脉冲喷吹系统的要求进行设计，以保证脉冲气流能够均匀地扩散到滤袋内部。文氏管的入口直径应与脉冲阀的出口直径相匹配，文氏管的扩散角一般在15° -30°之间。
2.异形骨架
- 当除尘器的滤袋形状为异形（如椭圆形、梯形等）时，应设计相应的异形骨架。异形骨架的结构应根据滤袋的形状和尺寸进行定制，确保骨架能够与滤袋完美贴合。
-异形骨架的制造工艺相对复杂，应采用先进的加工设备和工艺，保证骨架的尺寸精度和形状精度。

四、强度计算与校核
（一）载荷分析
1.滤袋重力：根据滤袋的材质、面积和填充系数等参数，计算滤袋在垂直方向上的重力。一般情况下，滤袋的重力可按照每平方米滤袋面积0.5 -1.5kg 进行估算。
2.气流冲击力：在过滤过程中，含尘气流对滤袋产生冲击力。气流冲击力的大小与气流的流速、密度以及滤袋的迎风面积等因素有关。可通过流体力学公式进行计算，一般情况下，气流冲击力可按照每平方米滤袋迎风面积10 -30Pa 进行估算。
3.脉冲喷吹反作用力：在脉冲清灰过程中，脉冲气流对滤袋产生反向作用力。脉冲喷吹反作用力的大小与脉冲阀的喷吹压力、喷吹时间以及滤袋的面积等因素有关。可通过实验或经验公式进行估算，一般情况下，脉冲喷吹反作用力可按照每平方米滤袋面积500 -1000Pa 进行估算。
（二）强度计算
1.纵向筋的强度计算：纵向筋主要承受滤袋的纵向拉力和脉冲喷吹反作用力。可根据材料力学中的轴向拉压强度公式，计算纵向筋在各种载荷作用下的应力，并与材料的许用应力进行比较，确保纵向筋的强度满足要求。
-应力计算公式：σ = F/A，其中σ为应力，F 为作用力，A 为纵向筋的横截面积。
-许用应力：根据材料的抗拉强度和安全系数确定，一般情况下，碳钢的许用应力可取其抗拉强度的1/3 -1/2，不锈钢的许用应力可取其抗拉强度的1/2 -2/3。
2.横向环的强度计算：横向环主要承受滤袋的横向压力和气流冲击力。可将横向环简化为简支梁或连续梁，根据材料力学中的梁弯曲强度公式，计算横向环在各种载荷作用下的最大弯曲应力和剪应力，并与材料的许用应力和许用剪应力进行比较，确保横向环的强度满足要求。
-最大弯曲应力计算公式：σmax = Mmax/W，其中σmax为最大弯曲应力，Mmax为最大弯矩，W 为截面抵抗矩。
-最大剪应力计算公式：τmax = Qmax/A，其中τmax为最大剪应力，Qmax为最大剪力，A 为横截面积。
-许用应力和许用剪应力：根据材料的力学性能和安全系数确定。
（三）刚度校核
1.纵向筋的刚度校核：纵向筋在各种载荷作用下会产生一定的变形。可根据材料力学中的轴向变形公式，计算纵向筋的轴向变形量，并与允许变形量进行比较，确保纵向筋的刚度满足要求。
-轴向变形量计算公式：ΔL = FL/(EA)，其中ΔL 为轴向变形量，F 为作用力，L 为纵向筋的长度，E 为材料的弹性模量，A 为纵向筋的横截面积。
-允许变形量：根据除尘器的使用要求和相关标准确定，一般情况下，纵向筋的允许变形量应不超过其长度的1/500。
2.横向环的刚度校核：横向环在各种载荷作用下会产生弯曲变形。可根据材料力学中的梁弯曲变形公式，计算横向环的最大挠度，并与允许挠度进行比较，确保横向环的刚度满足要求。
-最大挠度计算公式：根据梁的支撑条件和载荷形式，采用相应的挠度计算公式进行计算。
-允许挠度：根据除尘器的使用要求和相关标准确定，一般情况下，横向环的允许挠度应不超过其跨度的1/200。

五、制造工艺要求
（一）下料
1.纵向筋和横向环的下料应采用机械切割或激光切割等先进的切割方法，确保切割尺寸准确，切口平整，无毛刺、飞边等缺陷。
2. 下料长度应根据设计要求进行精确控制，长度误差应控制在±1mm 以内。
（二）成型
1.纵向筋和横向环的成型应采用专用的成型模具进行，确保成型后的尺寸和形状符合设计要求。
2. 成型过程中应避免出现裂纹、褶皱等缺陷，对于不锈钢等材质，成型后应进行适当的表面处理，以消除成型过程中产生的应力。
（三）焊接
1.骨架的焊接应采用氩弧焊、二氧化碳气体保护焊等先进的焊接方法，确保焊接质量。
2.焊接前应清理焊件表面的油污、铁锈等杂质，焊接过程中应控制焊接电流、电压和焊接速度等参数，保证焊缝质量。
3.焊缝应均匀、饱满，无气孔、夹渣、裂纹等缺陷。焊缝的外观质量应符合国家相关标准的要求。
4. 对于重要部位的焊缝，应进行无损检测，如 X射线检测、超声波检测等，确保焊缝内部质量符合要求。
（四）表面处理
1.碳钢骨架表面处理应按照设计要求进行镀锌或喷塑处理。镀锌层应均匀、致密，无漏镀、起皮等缺陷；喷塑层应附着牢固，色泽均匀，无流挂、起泡等缺陷。
2. 不锈钢骨架表面处理应进行抛光处理，抛光后的表面应光亮、平整，无划痕、麻点等缺陷。
六、检验与试验
（一）外观检验
1. 检查骨架的表面质量，应无明显的裂纹、褶皱、毛刺、飞边等缺陷。
2. 检查骨架的尺寸精度，应符合设计要求，尺寸误差应在允许范围内。
3. 检查骨架的焊接质量，焊缝应均匀、饱满，无气孔、夹渣、裂纹等缺陷。
（二）强度试验
1. 对骨架进行静载荷试验，模拟骨架在实际使用过程中所承受的各种载荷，检验骨架的强度和刚度是否满足设计要求。
2.静载荷试验的加载方式和加载量应根据设计要求和相关标准进行确定，试验过程中应观察骨架的变形情况，记录变形数据。
3.试验结束后，检查骨架是否有永久变形、断裂等破坏现象。
（三）耐腐蚀试验
1. 对于采用防锈处理的碳钢骨架和不锈钢骨架，应进行耐腐蚀试验。
2.耐腐蚀试验可采用盐雾试验、湿热试验等方法，试验周期应根据材质和使用环境的要求进行确定。
3.试验结束后，检查骨架表面的腐蚀情况，评估其耐腐蚀性能是否满足设计要求。

七、包装、运输与储存
（一）包装
1.骨架应采用合适的包装材料进行包装，如塑料薄膜、气泡膜、纸箱等，以防止骨架在运输过程中受到碰撞、磨损。
2.包装时应将骨架固定牢固，避免骨架在包装内晃动。对于大型骨架，可采用木箱进行包装，确保包装的强度和稳定性。
（二）运输
1.骨架在运输过程中应采取必要的防护措施，如覆盖防雨布、防止暴晒等，以避免骨架受到雨淋、日晒等影响。
2.运输过程中应避免骨架与尖锐物体接触，防止骨架表面被划伤。
（三）储存
1.骨架应储存在干燥、通风、无腐蚀性气体的仓库内，避免骨架受潮、生锈。
2.储存时应将骨架整齐堆放，避免骨架受到挤压变形。对于长期储存的骨架，应定期进行检查，发现问题及时处理。
八、附则
1. 本规范自发布之日起实施，如有未尽事宜，可根据实际情况进行补充和修改。
2. 本规范的解释权归[制定单位名称]所有。
以上规范内容为单机脉冲除尘器骨架设计提供了全面、系统的指导，在实际设计过程中，设计人员应严格按照本规范的要求进行设计，确保骨架的设计质量和性能满足单机脉冲除尘器的使用要求。