節(jié)能減排新型自動(dòng)繅絲機(jī)的開發(fā)

呂超目，陳慶華，葉 文，江文斌，3

(1.浙江理工大學(xué)材料與紡織學(xué)院，杭州 310018；2.杭州飛宇紡織機(jī)械有限公司，杭州 310022；3.“紡織纖維材料與加工技術(shù)”國(guó)家地方聯(lián)合工程實(shí)驗(yàn)室，杭州 310018)

節(jié)能減排新型自動(dòng)繅絲機(jī)的開發(fā)

呂超目1，陳慶華2，葉 文2，江文斌1，3

(1.浙江理工大學(xué)材料與紡織學(xué)院，杭州 310018；2.杭州飛宇紡織機(jī)械有限公司，杭州 310022；3.“紡織纖維材料與加工技術(shù)”國(guó)家地方聯(lián)合工程實(shí)驗(yàn)室，杭州 310018)

針對(duì)原有自動(dòng)繅絲機(jī)用水多、污水排放量大、事后處理成本高，以及電、汽能耗大的不足，研發(fā)了節(jié)能減排新型自動(dòng)繅絲機(jī)。通過對(duì)繅絲機(jī)內(nèi)各部位用水的合理分配和綜合利用，減少了補(bǔ)給水量，起到節(jié)水、減少?gòu)U水排放的作用；通過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的改進(jìn)，降低裝機(jī)功率，降低了整機(jī)用電量和實(shí)際功耗；通過索緒管路及蒸汽控制的合理布局，實(shí)現(xiàn)了節(jié)汽降耗的目標(biāo)。經(jīng)實(shí)測(cè)：改進(jìn)后的繅絲機(jī)繅折減少2～2.5kg；每組每天用水量減少7～8t、節(jié)約用電8.8kWh。

節(jié)能減排；自動(dòng)繅絲機(jī)；生絲質(zhì)量；繅折

自20世紀(jì)60年代起，我國(guó)相繼研制成功了D101型、ZD647型、ZD721型、D301型、D301A型、D301B型、飛宇2000型自動(dòng)繅絲機(jī)[1]，進(jìn)入21世紀(jì)又相繼推出了飛宇2000優(yōu)選型、飛宇2000新時(shí)代、飛宇2008型自動(dòng)繅絲機(jī)[2]，使我國(guó)自動(dòng)繅絲機(jī)達(dá)到了國(guó)際領(lǐng)先水平。隨著自動(dòng)繅絲機(jī)的自動(dòng)化、智能化水平的提高[3]，繅絲企業(yè)的用工人數(shù)明顯減少，開始了我國(guó)繅絲業(yè)真正意義的工業(yè)化生產(chǎn)。但現(xiàn)有的繅絲機(jī)在繅絲過程中不僅噸絲用水量大[4]，而且廢水排放量大、廢水處理成本也高。基于減少用水、降低繅絲廢水排放、節(jié)約用電、減少碳排放、提高設(shè)備自動(dòng)化水平的目標(biāo)，杭州紡織機(jī)械有限公司、浙江理工大學(xué)、杭州飛宇紡織機(jī)械有限公司開展聯(lián)合攻關(guān)，研制成功了節(jié)能減排新型自動(dòng)繅絲機(jī)。該機(jī)經(jīng)推廣應(yīng)用，反映良好。在此，就該機(jī)的主要?jiǎng)?chuàng)新設(shè)計(jì)和技術(shù)特點(diǎn)作分析介紹。

1 節(jié)能減排新型自動(dòng)繅絲機(jī)的創(chuàng)新技術(shù)設(shè)計(jì)

節(jié)能減排新型自動(dòng)繅絲機(jī)是在原有自動(dòng)繅絲機(jī)的基礎(chǔ)上采用節(jié)水減排、節(jié)電節(jié)汽降耗、落繭收集分離及防漏繭技術(shù)來實(shí)現(xiàn)的。

1.1 節(jié)水減排技術(shù)

1.1.1 原有自動(dòng)繅絲機(jī)(新時(shí)代自動(dòng)繅絲機(jī))的給排水

原有自動(dòng)繅絲機(jī)設(shè)有多處進(jìn)水口和排水口，以溢流方式直接排出到繅絲機(jī)下方的排水溝槽中(如圖1)。一方面產(chǎn)生大量的富含絲膠蛋白的繅絲排放水[5]，增加了水處理運(yùn)行負(fù)荷和成本；另一方面對(duì)設(shè)備的清潔及防銹、防污也帶來了困難。

1.1.2 節(jié)能減排新型自動(dòng)繅絲機(jī)

節(jié)能減排新型自動(dòng)繅絲機(jī)是對(duì)原有自動(dòng)繅絲機(jī)的新繭補(bǔ)充、理緒、繅絲、繭分離機(jī)構(gòu)各環(huán)節(jié)系統(tǒng)用水進(jìn)行整合和分配，根據(jù)不同部位對(duì)繅絲用水水質(zhì)的要求，合理調(diào)配各部位用水的補(bǔ)給和溢排，以提高循環(huán)水使用比例，并采用水循環(huán)控制技術(shù)，來提高繅絲機(jī)系統(tǒng)內(nèi)的用水效率，減少用水補(bǔ)給量和廢水排放，從而減輕污水處理壓力、降低水處理成本。同時(shí)進(jìn)水、出水的集中管理可有效地解決設(shè)備的污染和防腐問題。新的給排水分配如圖2所示。

圖1 原有自動(dòng)繅絲機(jī)給排水分布

圖2 節(jié)能減排新型自動(dòng)繅絲機(jī)給排水分配

從圖1、圖2可以看出，節(jié)能減排新型自動(dòng)繅絲機(jī)通過對(duì)整機(jī)的給排水調(diào)配、優(yōu)化，解決了原有自動(dòng)繅絲機(jī)分散給水、廢水排放的問題。減少了進(jìn)水口和廢水排放口，只保留工藝必需的補(bǔ)水口，所有廢水全部集中到分離機(jī)水箱溢出。具體對(duì)比結(jié)果如表1所示。由于給水口數(shù)量減少，繅絲機(jī)內(nèi)部各部位用水得到合理調(diào)配使用，減少了補(bǔ)給水量，經(jīng)實(shí)測(cè)每組繅絲機(jī)每天用水量減少7～8t(數(shù)據(jù)來自于杭州紡織機(jī)械有限公司、浙江理工大學(xué)、杭州飛宇紡織機(jī)械有限公司2013合作承擔(dān)的國(guó)家繭絲綢專項(xiàng)資金項(xiàng)目驗(yàn)收材料，以下簡(jiǎn)稱為“驗(yàn)收材料”)。

表1 自動(dòng)繅絲機(jī)給排水口對(duì)比

1.2 節(jié)電降耗技術(shù)

為提高傳動(dòng)效率，降低每組繅絲機(jī)運(yùn)行時(shí)的耗電量，對(duì)原有自動(dòng)繅絲機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行了改進(jìn)。

b) 給繭機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)：給繭機(jī)采用單電機(jī)變頻傳動(dòng)，優(yōu)化了給繭機(jī)鏈條傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，降低了功率消耗；增設(shè)給繭機(jī)傳動(dòng)摩擦打滑保護(hù)裝置，當(dāng)給繭機(jī)因故障造成傳動(dòng)負(fù)荷劇增，可通過摩擦打滑保護(hù)機(jī)構(gòu)空轉(zhuǎn)，防止給繭機(jī)出現(xiàn)故障時(shí)造成給繭機(jī)堆積、損壞現(xiàn)象。

c) 新型絡(luò)交機(jī)構(gòu)：采用小型蝸輪蝸桿減速箱結(jié)合絡(luò)交差微成形機(jī)構(gòu)，具有維修方便、降低動(dòng)力消耗的特點(diǎn)。

d) 微捻傳動(dòng)機(jī)構(gòu)：車頭微捻裝置由車頭索理緒電機(jī)傳動(dòng)，利用帶輪四級(jí)變速，不僅解決了微捻電機(jī)易壞、耗電的問題，而且利于維護(hù)保養(yǎng)、降低維修費(fèi)用。

綜合以上傳動(dòng)系統(tǒng)機(jī)構(gòu)的改進(jìn)，使整機(jī)功率降低10%左右，從而減少了每組繅絲機(jī)運(yùn)行時(shí)的耗電量。經(jīng)實(shí)測(cè)，每天按16h運(yùn)行，可節(jié)約用電8.8kWh(數(shù)據(jù)來自于“驗(yàn)收材料”)。

1.3 節(jié)汽降耗技術(shù)

索緒蒸汽管路分布如圖3所示，索緒鍋分為兩個(gè)區(qū)域：新繭補(bǔ)給口4前是來自落緒繭輸入口1和無緒繭輸入口8的繭子，該區(qū)域大都是無緒繭，要求索緒湯翻滾有利于繭子互相摩擦提高有緒率，定義為高溫區(qū)Ⅰ；新繭補(bǔ)給口4后的區(qū)域有緒繭率比較高，溫度不宜過高，定義為低溫區(qū)Ⅱ。

圖3 索緒蒸汽管路分布

為確保高溫區(qū)Ⅰ的沸騰，在高溫區(qū)Ⅰ單獨(dú)設(shè)有加熱孔管2、3；而在低溫區(qū)Ⅱ以加熱為主，采用盲管5的加熱方式；同時(shí),為了滿足原料繭解舒差和生絲規(guī)格粗的需要，增加了一路蒸汽孔管6。對(duì)于一般情況，通過進(jìn)汽閥調(diào)節(jié)，使低溫區(qū)的加熱孔管(二)、(三)補(bǔ)給少量蒸汽即可滿足索緒工藝要求，相比原有自動(dòng)繅絲機(jī)可以減少總蒸汽用量，具有節(jié)汽降耗的效果。

1.4 防漏繭、降低原料消耗技術(shù)

1.4.1 漏繭收集輸送技術(shù)

原有的自動(dòng)繅絲機(jī)，在添緒給繭過程中出現(xiàn)少量繭子落在繅絲槽外面的相互獨(dú)立而隔開的接繭槽中，使繭子長(zhǎng)時(shí)間滯留而導(dǎo)致絲膠蛋白質(zhì)凝固、變性，從而影響索緒效率、解舒、生絲潔凈[6]，這對(duì)生絲生產(chǎn)的原料消耗和質(zhì)量均會(huì)產(chǎn)生不良的影響。通過把互相獨(dú)立的接繭槽連接并與轉(zhuǎn)向部下方圓弧形接繭槽接通，采用接繭槽及滴水?dāng)r板把自動(dòng)繅絲機(jī)中的漏繭、漏水收集到接繭槽中，利用繅絲槽溢水、新繭補(bǔ)充水、車頭理緒鍋?zhàn)詣?dòng)加繭口處的溢水及接繭槽的高度落差，把繭槽收集到的漏繭自動(dòng)輸送到分離機(jī)，由輸送帶送回到索緒鍋。同時(shí)，把給繭機(jī)鏈條的潤(rùn)滑油先收集到導(dǎo)輪架中，最后統(tǒng)一收集到接油盤中，避免給繭機(jī)鏈條上的潤(rùn)滑油進(jìn)入到接繭槽中污染循環(huán)水而產(chǎn)生油污絲。漏繭收集用水不需要單獨(dú)補(bǔ)充，所用水為圖2中所述的繅絲中間水，不增加補(bǔ)充水和廢水，而且漏繭及時(shí)回收，減少了原料的損失。經(jīng)實(shí)測(cè)繅折減少2～2.5kg(數(shù)據(jù)來自于“驗(yàn)收材料”)。

1.4.2 轉(zhuǎn)向部加繭防漏技術(shù)

經(jīng)索理緒后的正緒繭常因配合上的問題或部分正緒繭下滑時(shí)滯后等原因被加到給繭機(jī)外面，容易造成給繭機(jī)故障以及產(chǎn)生油污繭，從而影響生絲質(zhì)量。為此，設(shè)計(jì)了與給繭機(jī)同步的擋繭板裝置(如圖4)。當(dāng)出繭口下方有給繭機(jī)停留時(shí)，擋繭板在擺桿帶動(dòng)下打開，正緒繭順利地滑入給繭機(jī)中；當(dāng)給繭機(jī)加繭后離開，擋繭板在扭簧作用下回復(fù)關(guān)上，可以防止部分未及時(shí)進(jìn)入給繭機(jī)中繭子漏出。

圖4 轉(zhuǎn)向部加繭防漏機(jī)構(gòu)

1.4.3 輸送帶下方漏繭收集技術(shù)

在繅絲過程中，能繼續(xù)繅絲的繭子通過輸送帶再次被送到索緒鍋內(nèi)進(jìn)行再索緒并繅絲。由于繭子表面毛絲的作用，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)繭子隨輸送帶回落到分離機(jī)外，這就需要人工及時(shí)清理，否則將會(huì)引起繭子腐爛浪費(fèi)，增加繅折[7]。為解決這一問題，設(shè)計(jì)了漏繭回收槽裝置，以實(shí)現(xiàn)繭子自動(dòng)回收利用。其設(shè)計(jì)原理如下：回收槽起始處(設(shè)有進(jìn)水口)設(shè)在輸送帶下方，終端轉(zhuǎn)回到分離機(jī)，利用分離水泵提供的循環(huán)水，憑借起始處與終端一定的高度落差而產(chǎn)生的水流使繭子送回到分離機(jī)內(nèi)，從而有效避免了浪費(fèi)，降低了繅折，省去了人工清理。圖5為輸送帶下方漏繭收集裝置。

2 其他改進(jìn)機(jī)構(gòu)

2.1 緒下繭防沉無故障機(jī)構(gòu)

2.2 三爪給繭機(jī)繭量探測(cè)機(jī)構(gòu)

給繭機(jī)中的正緒繭多少直接關(guān)系到實(shí)繅生絲品質(zhì)。繭量過多，影響給繭機(jī)內(nèi)繭子的新陳代謝，容易造成絲膠溶失過多、解舒率下降、增加落緒，從而使得繅折增大；繭量過少時(shí)，最后一臺(tái)緒頭會(huì)因?yàn)榻o繭機(jī)內(nèi)繭量過少而導(dǎo)致有效添緒下降，從而延長(zhǎng)了生絲落細(xì)時(shí)間，影響生絲的勻度及偏差成績(jī)[8]?；诖嗽O(shè)計(jì)了三爪給繭機(jī)繭量探測(cè)裝置，如圖6所示。根據(jù)探爪擺動(dòng)角度來判定給繭機(jī)內(nèi)的繭量狀態(tài)，并通過接近開關(guān)轉(zhuǎn)換對(duì)應(yīng)信號(hào)，按工藝要求編制程序設(shè)定多種組合模式供實(shí)繅生產(chǎn)時(shí)選擇，實(shí)現(xiàn)智能檢測(cè)給繭機(jī)中的繭量并發(fā)出對(duì)應(yīng)的繭量補(bǔ)充信號(hào)，為索理緒車頭自動(dòng)化提供了有效的保障。

3 結(jié) 語

節(jié)能減排新型自動(dòng)繅絲機(jī)通過對(duì)繅絲過程中的補(bǔ)給水、溢排水進(jìn)行系統(tǒng)的循環(huán)控制，利用循環(huán)水自動(dòng)集中回收漏繭，減少原料繭的損耗，提高繅絲機(jī)系統(tǒng)內(nèi)的用水效率，減少繅絲用水補(bǔ)給量，減少?gòu)U水排放。根據(jù)索緒鍋內(nèi)新舊繭分布特點(diǎn)，由多路蒸汽電磁閥自動(dòng)控制索緒湯溫，減少蒸汽消耗，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)繅絲機(jī)節(jié)能減排。由接緒翼電機(jī)驅(qū)動(dòng)生絲慢速卷繞，給繭機(jī)采用獨(dú)立電機(jī)變頻傳動(dòng)；取消微捻裝置獨(dú)立電機(jī)，由索理緒電機(jī)集中傳動(dòng)分配電功率，降低每組繅絲機(jī)運(yùn)行時(shí)的耗電量，達(dá)到節(jié)能減排的目的。經(jīng)實(shí)測(cè)：其繅折減少2～2.5kg；每組每天用水量減少7～8t、節(jié)約用電8.8kWh。

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(責(zé)任編輯：張祖堯)

Development of a New Type of Energy-Saving and Emission-Reducing Automatic Silk Reeling Machine

(1.College of Materials and Textiles, Zhejiang Sci-Tech University, Hangzhou 310018, China; 2.Feiyu Textile Machinery Co., Ltd., Hangzhou 310022, China; 3. National Engineering Lab for Textile Fiber Materials and Processing Technology (Zhejiang), Hangzhou 310018, China)

A new type of energy-saving and emission-reducing automatic silk reeling machine was developed to address major deficiencies of existing automatic silk reeling machines concerning large water consumption, waste discharge volume, high disposal cost and energy consumption. By reasonable allocation of water and comprehensive utilization in major parts of the silk reeling machine, water conservation and reduction of waste discharge volume are realized. Through the improvement of the transmission mechanism, the installed power is lowered to save electricity consumption and actual power consumption. Through better layout of beating pipeline and steam control system, steam consumption is also reduced. As measured in actual production: after the silk reeling machine is improved, raw cocoon consumption is reduced by 2～2.5 kg; daily water and electricity consumption in each group is reduced by 7～8 t and 8.8 kWh respectively.

energy-saving and emission-reducing; automatic reeling machine; silk quality; raw cocoon consumption

2014-06-05

浙江省環(huán)保廳科研計(jì)劃項(xiàng)目(2013A022)，紡織科學(xué)與工程浙江省重中之重一級(jí)學(xué)科資助項(xiàng)目(2013KF03)

呂超目(1990-)，男，河南商丘人，碩士研究生，主要從事絲纖維加工技術(shù)的研究。通信作者：江文斌，教授級(jí)高級(jí)工程師，hzjwb@zstu.edu.cn

TS142.221.31

B

1009-265X(2015)01-0042-05