VDI 3802 Blatt 2-2012 Air conditioning systems for factories - Capture of air pollutants at machine tools removing material.pdf

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1、VEREIN DEUTSCHERINGENIEURERaumlufttechnische Anlagen fr FertigungsstttenAbsaugung luftfremder Stoffe anmaterialabtragenden WerkzeugmaschinenAir conditioning systems for factoriesCapture of air pollutants at machine toolsremoving materialVDI 3802Blatt 2 / Part 2Ausg. deutsch/englischIssue German/Engl

2、ishVDI-Handbuch RaumlufttechnikVDI-Handbuch Produktionstechnik und Fertigungsverfahren, Band 1: Grundlagen und PlanungVDI-Handbuch Verfahrenstechnik und Chemieingenieurwesen, Band 4: ArbeitsschutzVDI-RICHTLINIENZubeziehen durch /Available at BeuthVerlag GmbH,10772 Berlin AlleRechtevorbehalten /All r

3、ights reserved Verein Deutscher Ingenieuree.V.,Dsseldorf 2012Vervielfltigung auchfr innerbetrieblicheZwecke nichtgestattet / Reproduction evenfor internal use not permittedDie deutsche Version dieser Richtlinie ist verbindlich.ICS 91.140.30 Mrz 2012March 2012VDI-Gesellschaft Bauen und Gebudetechnik

4、(GBG)Fachbereich Technische GebudeausrstungInhalt SeiteVorbemerkung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3Einleitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 Anwendungsbereich . . . . . . . . . . . . . . 32 Normative Verweise . . . . . . . . . . . . . . 43 Begriffe . . . . . . . . . . . . . .

5、 . . . . . . . 54 Allgemeine Hinweise . . . . . . . . . . . . . . 65 Bearbeitungsverfahren(-maschinen) . . . . . 66 Stoff- und Wrmefreisetzung . . . . . . . . . 76.1 Entstehungsmechanismen luftfremder Stoffe (Stofffreisetzung) . . . . . . . . . . 76.2 Khlschmierstoffe und Wirkstoffe . . . . . 96.3 M

6、anahmen zur Verminderung derEmissionen beim Bearbeitungsprozess . . . 116.4 Grenzwerte . . . . . . . . . . . . . . . . . 126.5 Brandschutz . . . . . . . . . . . . . . . . . 136.6 Anhaltswerte fr Wrmefreisetzung undFeuchtigkeitseintrag. . . . . . . . . . . . . 147 Ausbreitungsmechanismen im Raum undE

7、influss der Raumluftstrmung . . . . . . . . 147.1 Stoffausbreitungsmechanismen . . . . . . . 147.2 Raumluftstrmung . . . . . . . . . . . . . 157.3 Thermik an horizontalen und vertikalenWandflchen . . . . . . . . . . . . . . . . 168 Gestaltung von Maschinenabsaugungen . . . 188.1 Bauarten von Erfassu

8、ngseinrichtungen . . . 188.2 Geschlossene Bauart/Vollkapselung . . . . 22Contents PagePreliminary note . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 Scope . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 Normative references . . . . . . . . . . . . . 43 T

9、erms and definitions . . . . . . . . . . . . . 54 General notes. . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 Machining methods (machine tools) . . . . . 66 Release of substances and heat . . . . . . . 76.1 Generating mechanisms ofair pollutants (release of materials). . . . . 76.2 Cooling lubricants and ac

10、tive ingredients . 96.3 Methods for minimising emissions duringthe machining process . . . . . . . . . . . 116.4 Limits . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 126.5 Fire safety. . . . . . . . . . . . . . . . . . 136.6 Reference values for heat release andhumidity input . . . . . . . . . . . . . . .

11、 147 Dispersal mechanisms in the room and the effect of indoor airflow. . . . . . . . . . . 147.1 Substance dispersal mechanisms . . . . . . 147.2 Indoor airflow. . . . . . . . . . . . . . . . 157.3 Thermals at horizontal and verticalwall surfaces . . . . . . . . . . . . . . . . 168 Design of machin

12、e extraction systems . . . . 188.1 Construction types of capture devices . . . 188.2 Closed construction/full enclosure . . . . . 22Frhere Ausgabe: 07.10 Entwurf, deutschFormer edition: 07/10Draft, in German onlyThe German version of this guideline shall be taken as authorita-tive. No guarantee can

13、be given with respect to the English trans-lation.B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCCB7EF8AD9NormCD - Stand 2012-04Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2012 2 VDI 3802 Blatt 2 / Part 2Seite9 Explosionsschutz, Brandschutz anWerkzeugmaschinen und Absauganlagen . 279.1

14、 Bearbeitung mit nicht wassermischbarenKhlschmierstoffen . . . . . . . . . . . . 279.2 Minimalmengenschmierung (MMS) . . . 3210 berschlgige Ermittlung zur Dimensio-nierung von Absaugluftstrmen ausvollgekapselten Werkzeugmaschinen . . . . 3411 Nachweis der Funktion und Optimierungs-hinweise (CFD-Anal

15、yse und experimentellerNachweis an ausgefhrten Maschinen) . . . . 3611.1 Nachweiskriterien . . . . . . . . . . . . 3611.2 CFD-Analysen . . . . . . . . . . . . . . 3711.3 Experimenteller Nachweis an derrealen Maschine . . . . . . . . . . . . . 3912 Transport und Reinigung der Prozessabluft . . . . .

16、. . . . . . . . . . . . 4212.1 Dezentrale und zentrale Systeme . . . . 4212.2 Absaugkanalsystem . . . . . . . . . . . 4912.3 Prozessabluftreinigung. . . . . . . . . . 5112.4 berprfung der Abscheider . . . . . . 6012.5 Messverfahren . . . . . . . . . . . . . . 62Anhang A Messverfahren zur Bestimmung

17、derEmissionen aus Werkzeugmaschinen 63A1 Methode zur Bestimmung der Khl-schmierstoffkonzentrationen(IPS-PD-Methode/BGIA-Methode 2) . . 63A2 Methode zur Bestimmung dampf- undgasfrmiger Kohlenwasserstoffe (FID-Methode) . . . . . . . . . . . . . . . 63A3 Methoden zur Bestimmung der Partikel-anzahlkonze

18、ntrationen . . . . . . . . . . . 64Anhang B Vorgaben fr die Anwendung vonCFD-Verfahren . . . . . . . . . . . . 68B1 Geometrie. . . . . . . . . . . . . . . . . . 68B2 Spezifikation von Randbedingungen . . . . 72B3 Spezifikation von Anfangsbedingungen . . 72B4 Setzen der Simulationsdauer und der Zeits

19、chrittweite . . . . . . . . . . . . . . . 73B5 Definition von Konvergenzkriterien . . . . 73B6 Hinweise zur Umsetzung der allgemeinenRegeln fr die CFD-Analyse . . . . . . . . 73Anhang C Luftrckfhrung Beispiele. . . . . . 81Schrifttum . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83Page9 Explosion safety

20、 and fire safety inmachine tools and extraction systems . . . 279.1 Machining with non-water-miscible cooling lubricants . . . . . . . . . . . . . 279.2 Minimum quantity lubrication (MQL) . . 3210 Estimated values for the dimensioning of extracted airflows from fully enclosedmachine tools. . . . . .

21、 . . . . . . . . . . . 3411 Notes on function verification andoptimisation (CFD analysis and experimentalverification on real machines) . . . . . . . . . 3611.1 Verification criteria . . . . . . . . . . . 3611.2 CFD analysis . . . . . . . . . . . . . . 3711.3 Experimental verification onreal machine

22、s . . . . . . . . . . . . . . 3912 Transport and cleaning of process extracted air. . . . . . . . . . . . . 4212.1 Decentralised and centralised systems . 4212.2 Extraction duct system . . . . . . . . . 4912.3 Process extracted air cleaning . . . . . . 5112.4 Checking the separator . . . . . . . . .

23、 6012.5 Measurement methods . . . . . . . . . 62Annex A Measurement methods for determiningemissions from machine tools . . . . . 63A1 Method for determining coolinglubricant concentrations(IPS-PD method/BGIA method 2) . . . . 63A2 Method for determining vaporous and gaseous hydrocarbons (FID method

24、). . . . . . . . . . . . . . . . 63A3 Methods for determining theparticle number concentrations. . . . . . . 64Annex B Guidelines for using CFD methods. . . 68B1 Geometry . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68B2 Specifying boundary conditions . . . . . . 72B3 Specifying initial conditions . . . . .

25、. . . 72B4 Betting the simulations duration and thetime-step size. . . . . . . . . . . . . . . . 73B5 Definition of convergence criteria . . . . . 73B6 Notes on applying the general rules forCFD analysis . . . . . . . . . . . . . . . . 73Annex C Air recirculation examples . . . . . . 81Bibliography

26、. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCCB7EF8AD9NormCD - Stand 2012-04All rights reserved Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2012 VDI 3802 Blatt 2 / Part 2 3 VorbemerkungDer Inhalt dieser Richtlinie ist entstanden unter Be-achtung der Vorgaben und Emp

27、fehlungen der Richt-linie VDI 1000.Alle Rechte, insbesondere die des Nachdrucks, derFotokopie, der elektronischen Verwendung und derbersetzung, jeweils auszugsweise oder vollstndig,sind vorbehalten.Die Nutzung dieser VDI-Richtlinie ist unter Wahrungdes Urheberrechts und unter Beachtung der Lizenz-be

28、dingungen (www.vdi-richtlinien.de), die in denVDI-Merkblttern geregelt sind, mglich.Allen, die ehrenamtlich an der Erstellung dieser Richt-linie mitgewirkt haben, sei auf diesem Wege gedankt.Eine Liste der aktuell verfgbaren Bltter dieserRichtlinienreihe ist im Internet abrufbar unterwww.vdi.de/3802

29、.EinleitungBeim Einsatz von Werkzeugmaschinen (WZM)kommt es wiederholt zwischen Herstellern, Betrei-bern und Planern der Lufttechnik zu Unstimmigkei-ten ber die aus dem Arbeitsraum abzusaugendenLuftstrme.Um Mitarbeiter in den Betrieben vor luftfremdenStoffen entsprechend der Gefahrstoffverordnung(Ge

30、fstoffV) zu schtzen, mgliche Schden an Ge-buden und Personen zu vermeiden oder gar Explosi-onen im Arbeitsraum der Maschine zu verhindern, istdiese Richtlinie erarbeitet worden.Sie soll Herstellern von Werkzeugmaschinen, Pla-nern von technischen Absauganlagen und Betreibernvon diesen Anlagen Empfehl

31、ungen zur Auslegungund Gestaltung der Erfassung von Maschinenabsau-gungen mit der notwendigen Filtertechnik geben.Die Ermittlung der Abluftstrme erfolgt dabei unterwirtschaftlichen Gesichtspunkten, um die nachzufh-renden Luftstrme mit eventuell erforderlichemEnergieeinsatz so gering wie mglich zu ha

32、lten.1 AnwendungsbereichIn Ergnzung zur Richtlinie VDI 3802 Blatt 1 befasstsich die vorliegende Richtlinie mit der Verminderungvon Gefahrstoffemissionen in die Fertigungshalledurch Absaugung luftfremder Stoffe an materialab-tragenden Werkzeugmaschinen.Sie umfasst Hinweise zur Gestaltung und Dimensio

33、-nierung von Maschinenabsaugungen mit der Zielset-zung der Minimierung von Absaugluftstrmen unterBeachtung vorgegebener Schutzziele.Preliminary noteThe content of this guideline has been developed instrict accordance with the requirements and recom-mendations of the guideline VDI 1000.All rights are

34、 reserved, including those of reprinting,reproduction (photocopying, micro copying), storagein data processing systems and translation, either ofthe full text or of extracts.The use of this guideline without infringement of copy-right is permitted subject to the licensing conditionsspecified in the

35、VDI Notices (www.vdi-richtlinien.de).We wish to express our gratitude to all honorary con-tributors to this guideline.A catalogue of all available parts of this series ofguidelines can be accessed on the internet atwww.vdi.de/3802.IntroductionWhen using machine tools (MT), disagreements fre-quently

36、arise between ventilation engineering manu-facturers, operators and planners about the airflows tobe extracted from the workstation.This guideline was prepared in order to protect per-sonnel against air pollutants in accordance withthe German Hazardous Substances Ordinance(GefstoffV), avoid potentia

37、l harm to buildings andpersons and prevent explosions at the workstation.It is designed to provide manufacturers of machinetools, planners of extraction systems and operators ofsuch systems with recommendations for the designand configuration of machine extraction capture sys-tems, using the necessa

38、ry filtering technology.Calculation of extracted airflows involves economicaspects, in order to maintain the airflows that need tobe fed in, together with any required energy input, aslow as possible.1 ScopeThis guideline, as a supplement to guidelineVDI 3802 Part 1, deals with the reduction of haza

39、rd-ous substance emissions in the production hallthrough the extraction of air pollutants where ablat-ing machine tools are being used.It includes notes of the design and dimensioning ofextraction systems, with the objective of minimisingthe extracted airflows while complying with speci-fied safety

40、targets.B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCCB7EF8AD9NormCD - Stand 2012-04Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2012 4 VDI 3802 Blatt 2 / Part 2Es werden Mglichkeiten zum Funktionsnachweisaufgezeigt, Abluftreinigungsverfahren fr die jewei-ligen Anwendungsflle beschrie

41、ben und Schutzma-nahmen gegen Brand- und Explosionsgefahren dis-kutiert.Nicht erfasst in dieser Richtlinie sind Ur- und Um-formmaschinen, Fgemaschinen, zerteilende Trenn-maschinen sowie Maschinen, bei denen dem Werk-stoffabtrag andere physikalische und chemische Ar-beitsprinzipien zugrunde liegen.2

42、Normative Verweise / Normative referencesDie folgenden zitierten Dokumente sind fr die An-wendung dieser Richtlinie erforderlich: /The following referenced documents are indispensa-ble for the application of this guideline:BGR/GUV-R 143:2009-05 Ttigkeiten mit Khl-schmierstoffenBGI 560:2010 BG-Inform

43、ation; Arbeitssicherheitdurch vorbeugenden BrandschutzBGI 718:2006-02 Minimalmengenschmierung in derspanenden FertigungDIN 8580:2003-09 Fertigungsverfahren; Begriffe,Einteilung (Manufacturing processes; Terms anddefinitions, division)DIN 8588:2003-09 Fertigungsverfahren Zerteilen;Einordnung, Unterte

44、ilung, Begriffe (Manufactur-ing processes severing; Classification, subdivision,terms and definitions)DIN 51385:1991-06 Schmierstoffe; Khlschmier-stoffe; Begriffe (Lubricants; Metal working fluids;Terms)DIN 51562 Viskosimetrie; Messung der kinemati-schen Viskositt mit dem Ubbelohde-Viskosimeter(Visc

45、ometry; Measurement of kinematic viscosityby means of the Ubbelohde viscometer)DIN 51581-1:2011-09 Prfung von Mineraller-zeugnissen; Bestimmung des Verdampfungsver-lustes; Teil 1: Verfahren nach Noack (Testing ofpetroleum products; Determination of evaporationloss; Part 1: Noack test)DIN ISO 3448:20

46、10-02 Flssige Industrie-Schmier-stoffe; ISO-Viskosittsklassifikation (ISO 3448:1992) (Industrial liquid lubricants; ISO viscosityclassification (ISO 3448:1992)DIN EN ISO 23125:2010-10 Werkzeugmaschinen;Sicherheit; Drehmaschinen (ISO 23125:2010);Deutsche Fassung EN ISO 23125:2010 (Machinetools; Safet

47、y; Turning machines (ISO 23125:2010); German version EN ISO 23125:2010)TRGS 900:2011-04 ArbeitsplatzgrenzwerteVDI 2262 Luftbeschaffenheit am Arbeitsplatz; Min-derung der Exposition durch luftfremde Stoffe(Workplace air; Reduction of exposure to air pol-lutants)VDI 2263:1992-05 Staubbrnde und Staubex

48、plosio-nen; Gefahren, Beurteilung, Schutzmanahmen(Dust fires and dust explosions; Hazards, assess-ment, protective measures)VDI 3035:2008-05 Gestaltung von Werkzeugma-schinen, Fertigungsanlagen und peripheren Ein-richtungen fr den Einsatz von Khlschmierstof-fen (Design of machine tools, production l

49、ines andperipheral equipment for the use of metalworkingfluids)VDI 3397 Blatt 1:2007-05 Khlschmierstoffe frspanende und umformende Fertigungsverfahren(Metalworking fluids)VDI 3397 Blatt 2:2005-09 Pflege von Khlschmier-stoffen fr die Metallbe- und -verarbeitung; Ma-nahmen zur Qualittserhaltung, Abfall- und Ab-wasserverminderung (Maintenance of metalwork-ing fluids; Measures for maintaining quality, andfor reducing solid and liquid waste)VDI 3397 Blatt 3:2008-03 Entsorgung