自動(dòng)繅車頭索緒蒸汽管路及新繭加繭裝置的結(jié)構(gòu)分析

劉季平，卜獻(xiàn)鴻，任強(qiáng)勝，李帆，黎綱

(四川省絲綢工程技術(shù)研究中心，四川 成都 610031)

自動(dòng)繅機(jī)是生絲加工的關(guān)鍵設(shè)備，將蠶繭繭絲抽出集合成生絲。生絲生產(chǎn)是我國(guó)傳統(tǒng)優(yōu)勢(shì)項(xiàng)目，目前我國(guó)生產(chǎn)的自動(dòng)繅絲機(jī)代表世界最先進(jìn)水平。自動(dòng)繅絲機(jī)由車頭和車身組成，一般一臺(tái)繅絲機(jī)車身為400緒，每組兩端各設(shè)一組車頭(索理緒機(jī)構(gòu))。將蠶繭(包括索理緒無緒繭、繅絲落緒繭、煮繭新繭)進(jìn)行索緒、理緒，使蠶繭成為一繭一絲的正緒繭。索緒質(zhì)量的高低關(guān)系到生絲質(zhì)量、原料繭耗、生絲產(chǎn)量完成水平。

我國(guó)從20世紀(jì)50年代開始使用自動(dòng)繅絲機(jī)，但由于當(dāng)時(shí)的科技水平和設(shè)備制造能力的限制，自動(dòng)繅絲機(jī)存在很多不足，因此沒有得到推廣應(yīng)用。從20世紀(jì)90年代初，杭州紡機(jī)廠等單位聯(lián)合研制的D301A投產(chǎn)[1]，拉開了我國(guó)自動(dòng)繅更換立繅的序幕，到20世紀(jì)末，立繅淘汰，自動(dòng)繅得到普及。以杭州紡機(jī)廠為代表生產(chǎn)的自動(dòng)繅絲機(jī)也不斷進(jìn)行技術(shù)更新，采用變頻技術(shù)，使繅絲速度達(dá)到恒線速，探索周期隨著車速變化達(dá)到無級(jí)變化配置，顯著提高了纖度均勻性；采用PLC技術(shù)，控制新繭補(bǔ)充量；理緒采用兩棱體(或三棱體)精理裝置，減少了膨糙繭。設(shè)備型號(hào)從D301A發(fā)展到D301B、飛宇2000型、飛宇2000優(yōu)選型、新時(shí)代、2008型、飛宇領(lǐng)航者。本文通過對(duì)索緒蒸汽管路及溫控方法、新繭補(bǔ)充頻率及補(bǔ)充量方面分析，提出更新設(shè)計(jì)的設(shè)想，以利于提高索緒質(zhì)量，提升生絲質(zhì)量，降低原料繭耗。

1 繭絲絲膠特性與“索緒四定”工藝管理

繭絲由絲膠和絲素組成，其中絲膠包裹在絲素外面，比例約占25%。蠶繭絲膠各層膨潤(rùn)和溶解性不一致，一般外層絲膠容易膨潤(rùn)溶失，內(nèi)層膨潤(rùn)溶失較難。從煮熟繭和落緒繭繭層表面引出緒絲稱為索緒。索緒采用的工藝方法為將蠶繭放置到一定溫度水中，通過索緒帚與蠶繭相摩擦，引出緒絲。自動(dòng)繅絲機(jī)的索緒通過索緒機(jī)自動(dòng)完成，理緒人工適當(dāng)輔助。由于蠶繭內(nèi)外層絲膠含量不同以及絲膠溶解的難易程度不同，還有就是蠶繭的外層有縮皺，到內(nèi)層基本消失，新繭索緒明顯容易，因此新舊繭的索緒工藝要求是不同的。索緒是自動(dòng)繅設(shè)備與工藝管理極其重要的項(xiàng)目。

2 現(xiàn)有的索緒工藝路線及設(shè)備結(jié)構(gòu)分析

2.1 新時(shí)代型號(hào)以前的管路結(jié)構(gòu)

自動(dòng)繅索緒過程中，模仿立繅索緒，不同新舊的繭子，在不同的溫區(qū)加入到索緒鍋，索緒鍋的溫度從高到低，通過機(jī)械設(shè)備保證了新舊繭索緒所需要的溫度和時(shí)間。高低溫溫差在5 ℃～8 ℃左右，通過索緒鍋底部的蒸汽孔管、盲管配置得到溫差工藝要求。2008型號(hào)以前的管路結(jié)構(gòu)：索緒鍋內(nèi)，設(shè)置內(nèi)外孔管各一根，緊貼索緒鍋璧，使用不銹鋼材料，開 Φ1.8 mm的眼孔，根據(jù)溫度要求開孔，一般高溫區(qū)開孔密度高，新繭補(bǔ)充以后密度低，如圖1所示。

圖1 索緒蒸汽孔管、盲管示意

盲管采用紫銅管，提高散熱能力，設(shè)置在內(nèi)外孔管中間；孔管的眼孔噴射蒸汽時(shí)將索緒鍋中的水向上翻滾，推動(dòng)蠶繭與索緒帚接觸，摩擦起緒，如圖2所示。有部分設(shè)備，內(nèi)孔管通過電磁閥控制，但索緒需要的是持續(xù)能量，而電磁閥是開/閉兩種狀態(tài)，并且僅控制了內(nèi)孔管，極易造成溫度不均，因此多數(shù)工廠拆除不用。設(shè)備設(shè)置有總汽閥、分汽閥，總汽閥一般通過人工調(diào)節(jié)，分汽閥根據(jù)原料性能及工藝要求進(jìn)行開啟大小，一般盲管全開，孔管開部分或全開，然后將總汽閥調(diào)至一定蒸汽壓力，一般0.06～ 0.12 MPa左右。

圖2 蒸汽孔管反射示意

2.2 飛宇領(lǐng)航者蒸汽管路結(jié)構(gòu)

飛宇領(lǐng)航者索緒管道做了較大結(jié)構(gòu)改動(dòng)，如圖3所示。主要有幾點(diǎn)變化:一是孔管、盲管采用錐形接頭，通過螺絲緊固，便于拆卸清潔工作，特別是方便孔管眼孔堵塞清理；二是在高溫區(qū)(理緒無緒加繭到新繭補(bǔ)充前)取消盲管，只有外孔管和頭部孔管，并且頭部孔管采用 “U”結(jié)構(gòu)，增加受熱面積。三是在低溫區(qū)(新繭補(bǔ)充到索緒提繭斗)設(shè)置盲管、外孔管和尾部孔管。

圖3 領(lǐng)航者繅絲機(jī)車頭管道實(shí)物示意

2.3 新繭補(bǔ)充結(jié)構(gòu)與索緒繭量的控制

索緒鍋中的繭量補(bǔ)充有三部分組成：索理緒無緒繭量、繅絲落緒繭量和新繭補(bǔ)充，依次進(jìn)入索緒鍋內(nèi)進(jìn)行索緒。這三部分蠶繭性能不一樣，以中內(nèi)層繭為多，因此這部分蠶繭先進(jìn)入索緒鍋，索緒溫度要高及時(shí)間更長(zhǎng)，有利于繭絲絲膠的膨潤(rùn)和適當(dāng)溶失，使蠶繭能夠索緒成功。新繭索緒是蠶繭外層，容易起緒，因此索緒溫度及時(shí)間要低要短，通過機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)確定不同補(bǔ)充蠶繭的位置，獲得相應(yīng)的溫度和時(shí)間。其中索理緒無緒繭量、繅絲落緒繭量相對(duì)穩(wěn)定，索緒鍋內(nèi)繭量的控制，主要是通過新繭加繭多少來控制。

2000型以前的設(shè)備，新繭補(bǔ)充設(shè)置：開/關(guān)，開的狀態(tài)持續(xù)補(bǔ)充新繭；關(guān)的狀態(tài)為關(guān)閉新繭補(bǔ)充。目前的設(shè)備，勻采用PLC程序控制，設(shè)置了新繭補(bǔ)充周期與新繭補(bǔ)充時(shí)間來確保新繭補(bǔ)充裝置加繭頻率[3]，通過屏幕設(shè)置來完成新繭量。設(shè)置手動(dòng)/自動(dòng)模式，手動(dòng)模式下新繭一直補(bǔ)充，自動(dòng)模式下新繭補(bǔ)充量在設(shè)置周期內(nèi)，補(bǔ)充時(shí)間加繭，其余時(shí)間不加繭。

新繭補(bǔ)充的裝置機(jī)構(gòu)從2008型機(jī)后進(jìn)行了更新設(shè)計(jì)，但新繭補(bǔ)充周期及每次加繭量并沒有變化。

3 現(xiàn)有結(jié)構(gòu)存在的問題

(1)索緒鍋蒸汽管路布置不精確。在實(shí)際生產(chǎn)中，索緒鍋要求溫度前高后低，由于管道設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)不合理，蒸汽在管道里的速度為20～40 m/s，孔管開孔的蒸汽能量不能達(dá)到工藝要求的溫差，往往高溫區(qū)達(dá)到溫度要求，低溫區(qū)溫度又嚴(yán)重偏高，如果高溫區(qū)溫度降低，在低溫區(qū)索緒困難。通過孔管的眼孔疏密來拉開溫差，實(shí)現(xiàn)困難。多數(shù)企業(yè)索緒尾端溫度偏高，緒絲量增加，增大繭耗。

盲管的作用是將水加熱到一定程度并提高水溫的均勻性，孔管的蒸汽將水繼續(xù)加熱至沸騰，根據(jù)工藝要求確定高溫區(qū)水沸騰后的氣泡大小。生產(chǎn)實(shí)踐證明：在索緒鍋如果關(guān)閉盲管或盲管疏水閥出現(xiàn)故障，在索理緒時(shí)膨糙繭明顯增多、繅絲時(shí)萬米吊糙增加。領(lǐng)航者型設(shè)備在高溫區(qū)取消盲管有增加類節(jié)的風(fēng)險(xiǎn)。

(2)新繭補(bǔ)充存在每次量多、加繭量頻率低的問題。在一個(gè)加繭周期內(nèi)，新繭補(bǔ)充的粒數(shù)等于加繭頻率乘每次加繭粒數(shù)。新繭補(bǔ)充是通過提斗將新繭補(bǔ)充到索緒鍋內(nèi)，每次補(bǔ)充量約20粒左右，補(bǔ)充的頻率是通過設(shè)置參數(shù)，一般補(bǔ)充時(shí)間占補(bǔ)充周期時(shí)間的20%～30%，由于新繭的加入不是粒狀狀態(tài)(繅絲落緒繭通過分離機(jī)，由傳送帶呈粒狀加入索緒鍋，屬于粒狀供繭)，因此每次新繭的加入都會(huì)導(dǎo)致溫度的較大幅度變化、蠶繭在索緒鍋內(nèi)自由度降低，容易堵塞。而索緒過程中，要求溫度相對(duì)穩(wěn)定，這樣蠶繭受熱均勻，絲膠膨潤(rùn)才能達(dá)到均勻，使繭絲的膠著力得到均勻下降，蠶繭起緒，提高索緒效率、降低繭耗、減少膨糙繭發(fā)生的機(jī)率。

(3)溫度控制有缺陷。溫控部通過電磁閥控制單根索緒孔管(內(nèi)孔管)，在索緒過程中，需要持續(xù)不斷穩(wěn)定的蒸汽熱能，而電磁閥采取開/閉方式，顯然這種方法不太適宜。

綜合上述問題，在索緒中溫控區(qū)域的溫度很難控制在一定工藝范圍，加之總汽壓的波動(dòng)，需要人工不斷調(diào)節(jié)蒸汽汽壓，索緒四定的溫度、繭量在實(shí)際生產(chǎn)中難以控制，造成絲辮粗不均勻、理緒鍋加繭處正緒繭量極難控制在100粒左右，大量的清絲變成條吐；索緒鍋繭量高低起伏變化，新舊繭搭配不均，產(chǎn)生繭絲類節(jié)增多等問題。最終影響生絲清潔、潔凈、抱合成績(jī)，增大繭耗。

4 索緒蒸汽管路及新繭補(bǔ)充改進(jìn)方法

(1)劃分高溫區(qū)、低溫區(qū)，提高溫度及溫差的穩(wěn)定性。將索緒鍋的劃分為高、低溫區(qū)，并設(shè)計(jì)相應(yīng)的蒸汽管道，分段進(jìn)行控制。在工藝上采用盲管全開，提高索緒內(nèi)的溫度的均勻性，通過分段控制的孔管控制索緒鍋的溫差，滿足不同類型蠶繭索緒所需要的熱能，提高索緒效率，減少膨糙繭產(chǎn)生的機(jī)率。

(2)溫度采用PLC程序控制，使蒸汽能量持續(xù)穩(wěn)定。目前的設(shè)備采用電磁閥局部控溫、手動(dòng)控制總汽閥的方法，實(shí)現(xiàn)索緒溫度的控制。索緒過程中蠶繭是連續(xù)不斷進(jìn)入索緒鍋，需要的能量也要求連續(xù)不斷，因此電磁閥這種開/閉方式不適合索緒蒸汽控制。采用程序控制電動(dòng)閥，無級(jí)開閉的方法能夠滿足索緒鍋內(nèi)蠶繭需要的能量，實(shí)現(xiàn)溫度的精確控制，減少操作工的勞動(dòng)強(qiáng)度。

(3)新繭補(bǔ)充采用提高加繭頻率、減少每次加繭量。增加輔助裝置，控制每次加繭繭量，提高加繭頻率，防止溫度突變影響索緒效率。在總繭量不變的情況下，還能夠大幅提高新舊繭搭配比例，從而提高生絲清潔、潔凈、抱合成績(jī)；減少正緒繭在加繭口的數(shù)量，降低繭耗。