噴氣織機(jī)用輔噴嘴節(jié)能方法研究

高 鑫

(陜西長嶺紡織機(jī)電科技有限公司，陜西 寶雞 721013)

0 引言

隨著織造技術(shù)的不斷發(fā)展，噴氣織機(jī)以具有高速、高產(chǎn)和多品種適應(yīng)性等顯著優(yōu)點(diǎn)備受織造企業(yè)青睞，但其高能耗問題也一直是行業(yè)關(guān)注的焦點(diǎn)。有主機(jī)制造企業(yè)從織機(jī)結(jié)構(gòu)上，改進(jìn)原有的供氣、儲氣和輸氣的氣路設(shè)計、選配高性能的主噴嘴或串聯(lián)主噴嘴、采用直接驅(qū)動的Sumo電機(jī)等措施實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗；有通過優(yōu)化軟件控制算法，在引緯控制系統(tǒng)中采用RTC(緯紗實(shí)時控制)和PID(緯紗動態(tài)補(bǔ)償)，實(shí)現(xiàn)緯紗的自我監(jiān)控、自我診斷、自我修正的；也有開發(fā)人工智能的“專家系統(tǒng)”，用戶僅需輸入紗樣號數(shù)、紗樣密度和織物幅寬等參數(shù)，專家系統(tǒng)就會自行設(shè)定最佳的引緯工藝，以實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗的。

據(jù)統(tǒng)計分析，噴氣織機(jī)氣耗約占整機(jī)能耗的73%，輔噴嘴作為織機(jī)引緯的關(guān)鍵器材，其氣耗是噴氣織機(jī)氣耗的主要部分[1-3]。相比較而言，在現(xiàn)行節(jié)能措施中，除了使用集流腔一體型儲氣包、高頻電磁閥控制、優(yōu)化引緯工藝等方法外，采用各種精度高、耐用性強(qiáng)、集束性好的輔噴嘴已成為噴氣織機(jī)節(jié)能最直接、最有效的方法。

1 輔噴嘴的作用、結(jié)構(gòu)及安裝

1.1 輔噴嘴的引緯作用

早期噴氣織機(jī)的引緯系統(tǒng)分為單噴嘴和主、輔噴嘴接力引緯兩大類，后者的接力引緯系統(tǒng)包括主噴嘴、輔噴嘴、儲緯器、探緯裝置、剪緯器、異形筘和供氣、配氣系統(tǒng)。主噴嘴又分為固定主噴嘴和擺動主噴嘴(隨筘座一起擺動)[4]。輔噴嘴俗稱接力噴嘴，它沿著緯紗行進(jìn)方向噴射氣流，分為多組，每組為2～5個輔噴嘴，由1個電磁控制，隨緯紗從左到右引入梭口，相應(yīng)位置的電磁閥依次打開、關(guān)閉，完成引緯功能。

影響噴氣織機(jī)耗氣量的主要因素為主噴嘴、輔噴嘴、延伸噴嘴的供氣壓力及噴氣時間，無論是主噴嘴還是輔噴嘴，供氣壓力愈大則耗氣量就愈大，反之則??；在其它條件不變時，主噴嘴或輔噴嘴的噴射時間越長則耗氣量就越大，反之則小。

1.2 輔噴嘴的結(jié)構(gòu)及安裝

噴氣織機(jī)用輔噴嘴噴管壁厚不大于0.5 mm、單孔型輔噴嘴噴孔的徑長比很小，高速氣流從管道進(jìn)入輔噴嘴噴腔后氣流沿噴腔向噴孔口運(yùn)動，到達(dá)噴腔上部后突然轉(zhuǎn)向并從噴孔噴出；由于輔噴嘴噴孔的徑長比很小使氣流迅速散射，氣流噴射速度很快衰減。

由于輔噴嘴噴管呈扁圓狀，噴孔端為光滑的流線形，從而能最大程度避免損傷紗線。噴孔氣流噴射方向稍偏上，因?yàn)榭椏诮?jīng)過筘槽，噴嘴不允許高出筘槽中心線。輔噴嘴頭端的側(cè)面為傾斜一定角度的平面，在垂直于該斜面的方向加工噴孔，使輔噴嘴噴管厚度[5]稍大于筘隙。輔噴嘴在筘座上的安裝如圖1所示。

2 輔噴嘴影響織機(jī)能耗測試方案及條件

2.1 測試方案

測試選用長嶺紡電制造的CA082-190-6C-2C-E型噴氣織機(jī)，車速為600 r/min±10 r/min，織造經(jīng)、緯紗分別為T/R 14.6 tex/2×C 29.2 tex、密度分別為32.4根/cm×22.8根/cm，幅寬為170 cm的織物。在測試過程中，要求保持織物布面質(zhì)量良好，無任何經(jīng)向或緯向織疵，織機(jī)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)10 min后進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。

具體方案如下：

a) 將原“1拖5”(1個電磁閥控制5個輔噴嘴)改為“1拖3”引緯型式，分別測試改進(jìn)前、后對整機(jī)耗氣量的影響。這是因?yàn)樵凇?拖5”型式中，只有第1個輔噴嘴的啟閉時間設(shè)計合理、其它輔噴嘴的先行角很大，即在緯紗頭端尚未到達(dá)第2個及之后的輔噴嘴時，這些輔噴嘴噴出的部分氣流就已經(jīng)浪費(fèi)了；改為3個輔噴嘴配1個電磁閥，增加了電磁閥數(shù)量、減少了噴射時間，為降低氣耗創(chuàng)造了條件[6]。

b) 選用不同企業(yè)制造的輔噴嘴，代號分別為A，B，C，安裝在測試平臺進(jìn)行測試對比。

2.2 測試儀器

計量選SMC流量計(如圖2所示)，外接在CA082型噴氣織機(jī)的進(jìn)氣端，對織機(jī)的總流量進(jìn)行檢測。

2.3 測試條件

為準(zhǔn)確測量不同輔噴嘴和改進(jìn)后電控單元對壓縮空氣的消耗情況，要求做到：

a) 織機(jī)轉(zhuǎn)速為600 r/min±10 r/min；

b) 織物的經(jīng)紗和緯紗為T/R14.6 tex/2×C 29.2 tex，密度為32.4根/cm×22.8根/cm，幅寬為170 cm；

c) 布面組織正常，無緯縮等織疵；

d) 正常連續(xù)開車10 min；

e) 引緯參數(shù)基本一致，緯紗到達(dá)時間相對穩(wěn)定在一定范圍內(nèi)。

3 測試結(jié)果與分析

3.1 不同噴嘴占整機(jī)氣耗比

用A型輔噴嘴將“1拖5”織機(jī)引緯型式，調(diào)整至正?？椩鞝顟B(tài)，關(guān)閉探緯單元，之后分別關(guān)停輔噴氣閥、主噴氣閥、常噴氣閥、剪切噴氣閥、延伸噴氣閥，并變換主噴氣壓值和輔噴氣壓值，記錄SMC流量計的流量變化值，結(jié)果如表1所示。

表1 A型輔噴嘴SMC流量計的流量值

在正?？椩鞝顟B(tài)下，多次記錄各氣閥關(guān)閉時流量的減小值，并分析得出各噴嘴占整機(jī)耗氣量的比例：輔噴嘴為81.20%，主噴嘴為13.61%，常壓噴嘴為1.56%，延伸噴嘴為2.34%，剪切噴嘴為1.16%。

3.2 引緯型式改變對整機(jī)耗氣量的影響

3.2.1 原引緯型式的能耗測試

原引緯型式的電磁閥為6組，使用A型輔噴嘴將織機(jī)調(diào)整至正常運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。通過調(diào)整主噴嘴和輔噴嘴電磁閥的開閉時間以及輔噴嘴氣壓，使引緯氣壓或引緯時間達(dá)到最小值，直至布面出現(xiàn)織疵，以找尋CA082型織機(jī)的最小氣耗值。

經(jīng)多次試驗(yàn)測試發(fā)現(xiàn)：當(dāng)引緯定時為60°、引緯時間間隔為80°、主噴氣壓為0.30 MPa、輔噴氣壓為0.30 MPa、剪切氣壓為0.10 MPa時，其耗氣量出現(xiàn)最小值為835 L/min；以該值作為原始數(shù)據(jù)，與其它輔噴嘴耗氣量進(jìn)行對比。

3.2.2 “1拖3”引緯型式的能耗測試

織機(jī)引緯系統(tǒng)改為“1拖3”型式、電磁閥為10組，將織機(jī)調(diào)整為正常運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。通過逐步減少電磁閥開閉時間和降低輔噴氣壓，測試該型式下輔噴嘴能耗的最小值。測試中，輔噴時間是控制輔噴嘴噴氣電磁閥打開至關(guān)閉所對應(yīng)的持續(xù)時間間隔。

3.2.2.1 A型輔噴嘴測試結(jié)果

使用A型輔噴嘴的測試數(shù)據(jù)見表2。

經(jīng)測試，CA082型噴氣織機(jī)采用“1拖3”引緯型式和A型輔噴嘴，最小耗氣量按810 L/min計算，則節(jié)約能耗為(835-810)/835×100%=2.99%；而且通過引緯參數(shù)自動設(shè)定發(fā)現(xiàn)，調(diào)車和開車比以前順暢。

表2 A型輔噴嘴測試數(shù)據(jù)

3.2.2.2 B型輔噴嘴測試結(jié)果

B型輔噴嘴噴孔直徑由1.5 mm改為1.4 mm，增強(qiáng)了噴孔氣流的集束性，可適當(dāng)降低噴孔氣壓，在理論上具有節(jié)能可行性。測試數(shù)據(jù)見表3。

經(jīng)測試，CA082型噴氣織機(jī)采用“1拖3”引緯型式和B型輔噴嘴，最小耗氣量按780 L/min計算，相對“1拖5”引緯型式可以節(jié)約能耗為(835-780)/835×100%=6.59%；在試驗(yàn)中還發(fā)現(xiàn)，輔噴氣壓調(diào)高(大于0.4 MPa)會造成緯紗飛行不規(guī)則，不能在較高氣壓下使用而具有一定的局限性。

3.2.2.3 C型輔噴嘴測試結(jié)果

C型輔噴嘴將φ1.5 mm圓柱孔噴孔改為圓錐孔，使輔噴嘴的噴射角和噴向角的一致性更好，保障引緯氣流穩(wěn)定、順暢。測試數(shù)據(jù)見表4。

經(jīng)測試，CA082型噴氣織機(jī)采用“1拖3”引緯型式和C型輔噴嘴，當(dāng)流量按755 L/min計算時，相對“1拖5”引緯型式而言，可節(jié)約能耗為(835-755)/835×100%=9.58%。

3.2.2.4 各型輔噴嘴耗氣量匯總

各型輔噴嘴耗氣量數(shù)據(jù)匯總見表5。

表5 各型輔噴嘴耗氣量數(shù)據(jù)匯總

4 經(jīng)濟(jì)效益

噴氣織機(jī)織造消耗的壓縮空氣，根據(jù)織物種類及生產(chǎn)速度不同而有差異。一般企業(yè)供氣壓力約為0.6 MPa，每臺織機(jī)須消耗壓縮空氣為40 m3/h～100 m3/h。以某公司24臺織機(jī)“1拖5”引緯型式使用A型輔噴嘴為例，各項指標(biāo)見表6。

表6 不同織物同臺織機(jī)的能耗對比

長時間日常統(tǒng)計顯示織機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)效率為90%，輔噴嘴氣耗量占整機(jī)的81.20%。以平紋細(xì)布為例計算，1臺織機(jī)輔噴嘴年耗電量為：5.49 kW×24 h×360 d×90%×81.20%=34 579 kW·h，24臺織機(jī)總耗電量為 829 898 kW·h；按陜企電價1.186 9元/(kW·h)計，若采用C型輔噴嘴則每年可節(jié)約7.95萬元電費(fèi)(0.331 3萬元/臺)。

5 結(jié)語

噴氣織機(jī)所用能耗主要以氣耗為主，耗氣量約占總能耗的73%，并以輔噴嘴耗氣量為最大，約占整機(jī)氣耗的81.20%，確定合理的噴氣壓力以及選擇節(jié)能型(C型)輔噴嘴降低氣耗效果顯著。因此，降低噴氣織機(jī)能耗應(yīng)從降低輔噴嘴耗氣量入手，從輔噴嘴壓力、電磁閥控制輔噴嘴數(shù)量、輔噴嘴開閉時間、輔噴嘴間距等因素綜合考慮，以配套全系統(tǒng)節(jié)能措施的效果為佳。