專利名稱：超低浴比高溫脈流染紗機(jī)及其控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及染紗機(jī)裝置及工藝控制領(lǐng)域，特別涉及一種超低浴比高溫脈流染紗機(jī) 及其控制方法。
背景技術(shù)：
筒子紗染色是當(dāng)今紗線染色行業(yè)中應(yīng)用最為廣泛的一種方法。但是，常規(guī)筒子紗 染色機(jī)的浴比較大，染色周期(尤其是棉紗線染色周期)較長，其用于升溫、冷卻、漂白和水 洗的時間就占整個染色周期的一半以上，并消耗大部分的水及電能。此外，傳統(tǒng)筒子紗染色 機(jī)卸載筒子紗的方法費(fèi)時耗力。因此，應(yīng)大力發(fā)展短流程環(huán)保型染紗技術(shù)。目前國內(nèi)染整設(shè)備存在如下問題(1)染整設(shè)備效率低、工藝時間長，傳統(tǒng)溢流染 色機(jī)每染一缸布所需時間約為8-10個小時，染色周期長，耗時比國外制造的染整設(shè)備長 3 4個小時。(2)污染大，每缸染色需要染料助劑量多。(3)耗水量大，傳統(tǒng)溢流染色機(jī)每 公斤織物的耗水量大，比國外制造的染整設(shè)備浪費(fèi)水大約為47%。(4)耗電量大，傳統(tǒng)溢流 染色機(jī)每千公斤織物的耗電量約380度電，比國外產(chǎn)染整設(shè)備浪費(fèi)約47%。衡量棉紗線染色工藝技術(shù)的關(guān)鍵標(biāo)準(zhǔn)，是通過精確合理的染色工藝、化工料的用 量以確定染色浴比。染色浴比是衡量染色單位成本一個非常重要的指標(biāo)。方法就是通過降 低用水量來降低浴比。目前對染色水位的最低要求為浸泡紗線水位高低來衡量水浴比。由于傳統(tǒng)筒子紗染色機(jī)的缺點(diǎn)是浴比大、耗電大、用染化料助劑多、工藝時間長。 一公斤紗錠需要大于8公斤水，實際使用時，紗錠在濕透水的飽和狀態(tài)下，染色水浸泡半個 紗架，極大地浪費(fèi)了資源。傳統(tǒng)筒子紗染色機(jī)的浴比通常為1 5，某些經(jīng)過改進(jìn)的筒子紗 染色機(jī)的浴比可以降低到1 4，簡稱為低浴比筒子紗染色機(jī)，而浴比低于1 3的超低浴 比筒子紗染色機(jī)一直是各生產(chǎn)企業(yè)研究的方向，至今還沒能實現(xiàn)。傳統(tǒng)染色水位只能降低覆蓋紗線20% -40%的高程度，染色周期長而且浪費(fèi)水、 電染助劑，造成環(huán)境污染。在紗線暴露在液面之上的情況下，為了保證筒子染透、染勻，必須 保證軸籠、設(shè)備的密封性、內(nèi)外壓差充分足夠。在低水位生產(chǎn)條件下，如何保證染液與紗線 均勻、充分的結(jié)合，單位時間通過紗線的流量，整個染液長時間循環(huán)確保染液的充分利用從 而確保上染率，克服低水位可能帶來的對設(shè)備、質(zhì)量、工藝參數(shù)的影響等等都需要投入巨大 的時間與精力去做研發(fā)與論證工作。因此，本專利提供一種在超低浴比情況下實現(xiàn)脈流染紗的染紗機(jī)及其控制方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)與不足，提供一種超低浴比高溫脈流 染紗機(jī)及其控制方法，采用本裝置和方法在整個染色過程中，水僅僅是作為染料的溶劑和 紗錠浸濕的溶劑，所需的浴比非常低，達(dá)到了超低浴比的狀態(tài)，從而使染紗加熱所需的熱水 量、染色化工染料的消耗量以及排污量降低，高效的脈流染色縮短了染色的工藝時間，亦降 低了電耗。此方法符合生態(tài)環(huán)保的經(jīng)濟(jì)染色四要素——7K、能源、助劑、時間的最少消耗。
本發(fā)明的目的通過以下的技術(shù)方案實現(xiàn)超低浴比高溫脈流染紗機(jī)，包括染缸、紗 架、熱交換盤管、自適應(yīng)水位監(jiān)測裝置、變頻電機(jī)、超低浴比三級葉輪泵和染色電腦，所述自 適應(yīng)水位監(jiān)測裝置和熱交換盤管均設(shè)置于染缸的底部，染缸通過喇叭管與超低浴比三級葉 輪泵的入口相連，變頻電機(jī)與超低浴比三級葉輪泵相連；所述超低浴比三級葉輪泵、變頻電 機(jī)、熱交換盤管、自適應(yīng)水位監(jiān)測裝置均通過控制器與染色電腦相連；所述超低浴比三級葉 輪泵沿染液流向依次包括軸流級、離心級、固定導(dǎo)流葉輪級；所述紗架固定在染缸內(nèi)，紗架 上的紗桿中空，紗桿底部與染缸內(nèi)的染液輸出通道相通，紗架底部是紗架盤，紗架盤上有孔 與染缸內(nèi)的染液輸入通道相通，在整個染紗過程中，染缸內(nèi)的染液始終不超過紗架盤，浴比 小于1 3。所述超低浴比高溫染紗機(jī)還包括比例式微量控制升降溫系統(tǒng)，該系統(tǒng)一端與設(shè)置 于染缸內(nèi)的溫度探針相連，另一端與染色電腦相連。采用該系統(tǒng)可以保證在染紗機(jī)工作過 程中染缸內(nèi)的溫度恒定在染色工藝曲線所要求的值，且可在需升降溫時迅速達(dá)到指定溫度。所述超低浴比高溫染紗機(jī)還包括一個熱水預(yù)備缸，該熱水預(yù)備缸設(shè)置于染缸入水 口處。采用該熱水預(yù)備缸，可提前準(zhǔn)備下一步驟所需的熱水量，節(jié)省工藝時間，彌補(bǔ)工廠水 壓及蒸汽壓力的波動對染色過程的影響。所述超低浴比高溫染紗機(jī)還包括漸進(jìn)加料系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括加料桶和設(shè)置于加料 缸入口處的控制器，該控制器與染色電腦連接。工作人員可根據(jù)設(shè)定的工藝曲線，在染色電 腦上對染料的進(jìn)量進(jìn)行控制，實現(xiàn)漸進(jìn)加料，防止瞬間加料過多引起染缸內(nèi)染液的震蕩。所述超低浴比高溫染紗機(jī)還包括高溫排放混流裝置，該裝置設(shè)置于染缸底部，其 包括若干個排放閥，該排放閥與染色電腦相連用于間歇式排放污水。所述紗架包括用于疊套紗卷的紗桿和紗架盤，所述紗桿固定在紗架盤上，紗桿內(nèi) 部設(shè)置有連通紗架盤的、用于染液流通的紗桿孔，紗錠套在紗桿上。紗桿上的紗錠經(jīng)染液噴 射產(chǎn)生滲透，紗錠內(nèi)出水口分布比常規(guī)染紗機(jī)孔數(shù)少而且梳細(xì)。一種超低浴比高溫脈流染紗機(jī)控制方法，染色電腦中的時間脈沖發(fā)生器按照設(shè)定 的工藝過程發(fā)出脈流數(shù)據(jù)到變頻電機(jī)對應(yīng)的變頻電機(jī)控制器，由變頻電機(jī)控制器控制變頻 電機(jī)的轉(zhuǎn)速，變頻電機(jī)驅(qū)動超低浴比三級葉輪泵輸出脈流式波動的染液流；輸出的染液流 根據(jù)染色電腦中的理想?yún)⒖寄Ｐ瓦M(jìn)行自適應(yīng)調(diào)整；自適應(yīng)水位監(jiān)測裝置給出水位參考辨識 信息，根據(jù)這一信息水位調(diào)節(jié)器和變頻電機(jī)控制器分別對水位和變頻電機(jī)進(jìn)行調(diào)節(jié)，使其 達(dá)到設(shè)定工藝過程所要求的水位和脈流。所述設(shè)定的工藝過程包括煮漂、染色、水洗，每個階段的時間、溫度、脈流根據(jù)紗錠 的緊密度、材質(zhì)、厚度設(shè)定；在設(shè)定的工藝過程中，污水從設(shè)在缸底的排放閥排放，染色電腦 控制排放閥間歇打開，進(jìn)行間歇溢流水洗，以去除漂浮在上層的污物(如泡沫等)。所述煮漂階段是在105-110°C的條件下進(jìn)行，廢水采用高溫直接排放。在高溫高壓 條件下能加速分解棉紗線上的雜質(zhì)和漿料，提高漂白速率。采用高溫直接排放能省去冷卻 降溫過程。相較于常規(guī)機(jī)器浴比較大(1 7-1 10)，加熱所需的蒸汽量較大，升溫時間 長。漂白后，還需花較長時間冷卻降溫，才能達(dá)到安全排放要求，既費(fèi)水又耗時。所述染色過程電機(jī)轉(zhuǎn)速需要在300-500rpm/min之間。在保證循環(huán)系統(tǒng)有效染液 循環(huán)率90%以上時，筒子染色機(jī)的比流量可以選擇在35L/kg · min以上。由于按此比流量
權(quán)利要求
1.超低浴比高溫脈流染紗機(jī)，其特征在于，包括染缸、紗架、熱交換盤管、自適應(yīng)水位監(jiān) 測裝置、變頻電機(jī)、超低浴比三級葉輪泵和染色電腦，所述自適應(yīng)水位監(jiān)測裝置和熱交換盤 管均設(shè)置于染缸的底部，染缸通過喇叭管與超低浴比三級葉輪泵的入口相連，變頻電機(jī)與 超低浴比三級葉輪泵相連；所述超低浴比三級葉輪泵、變頻電機(jī)、熱交換盤管、自適應(yīng)水位 監(jiān)測裝置均通過控制器與染色電腦相連；所述超低浴比三級葉輪泵沿染液流向依次包括軸 流級、離心級、固定導(dǎo)流葉輪級；所述紗架固定在染缸內(nèi)，紗架上的紗桿中空，紗桿底部與染 缸內(nèi)的染液輸出通道相通，紗架底部是紗架盤，紗架盤上有孔與染缸內(nèi)的染液輸入通道相 通，在整個染紗過程中，染缸內(nèi)的染液始終不超過紗架盤，浴比小于1 3。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超低浴比高溫脈流染紗機(jī)，其特征在于，所述超低浴比高溫 染紗機(jī)還包括比例式微量控制升降溫系統(tǒng)，該系統(tǒng)一端與設(shè)置于染缸內(nèi)的溫度探針相連， 另一端與染色電腦相連；所述超低浴比高溫染紗機(jī)還包括漸進(jìn)加料系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括加料 桶和設(shè)置于加料缸入口處的控制器，該控制器與染色電腦連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超低浴比高溫脈流染紗機(jī)，其特征在于，所述超低浴比高溫 染紗機(jī)還包括高溫排放混流裝置，該裝置設(shè)置于染缸底部，其包括若干個排放閥，該排放閥 與染色電腦相連用于間歇式排放污水，所述超低浴比高溫染紗機(jī)還包括一個熱水預(yù)備缸， 該熱水預(yù)備缸設(shè)置于染缸入水口處。
4.基于權(quán)利要求1-3任一項所述超低浴比高溫脈流染紗機(jī)的控制方法，其特征在于， 染色電腦中的時間脈沖發(fā)生器按照設(shè)定的工藝過程發(fā)出脈流數(shù)據(jù)到變頻電機(jī)對應(yīng)的變頻 電機(jī)控制器，由變頻電機(jī)控制器控制變頻電機(jī)的轉(zhuǎn)速，變頻電機(jī)驅(qū)動超低浴比三級葉輪泵 輸出脈流式波動的染液流；輸出的染液流根據(jù)染色電腦中的理想?yún)⒖寄Ｐ瓦M(jìn)行自適應(yīng)調(diào) 整；自適應(yīng)水位監(jiān)測裝置給出水位參考辨識信息，根據(jù)這一信息水位調(diào)節(jié)器和變頻電機(jī)控 制器分別對水位和變頻電機(jī)進(jìn)行調(diào)節(jié)，使其達(dá)到設(shè)定工藝過程所要求的水位和脈流。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的超低浴比高溫脈流染紗機(jī)控制方法，其特征在于，所述設(shè)定 的工藝過程包括煮漂、染色、水洗，每個階段的時間、溫度、脈流根據(jù)紗錠的緊密度、材質(zhì)、厚 度設(shè)定；在設(shè)定的工藝過程中，污水從設(shè)在缸底的排放閥排放，染色電腦控制排放閥間歇打 開，進(jìn)行間歇溢流水洗。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的超低浴比高溫脈流染紗機(jī)控制方法，其特征在于，所述煮漂 階段是在105-110°C的條件下進(jìn)行，廢水采用高溫直接排放。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的超低浴比高溫脈流染紗機(jī)控制方法，其特征在于，所述染色 過程電機(jī)轉(zhuǎn)速需要在300-500rpm/min之間，變頻電機(jī)頻率變化是在水位允許范圍內(nèi)產(chǎn)生 波動。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的超低浴比高溫脈流染紗機(jī)控制方法，其特征在于，所述水洗 階段控制水洗溫度在50-100°C之間，且其包括正壓榨水階段，在這一階段通過染色電腦將 染缸內(nèi)的壓力增加到44kg/cm2。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的超低浴比高溫脈流染紗機(jī)控制方法，其特征在于，所述時間 脈沖發(fā)生器發(fā)出的脈流數(shù)據(jù)每分鐘改變變頻電機(jī)5-10次循環(huán)脈動頻率。
10.根據(jù)權(quán)利要求4所述的超低浴比高溫脈流染紗機(jī)控制方法，其特征在于，所述染色 階段，根據(jù)紗錠的種類不同其對應(yīng)的溫度工藝曲線也不同，對于種類為棉、化纖和蛋白纖維 的紗錠，其對應(yīng)的溫度工藝曲線具體是指(1)種類為棉的待染紗錠，其對應(yīng)的溫度工藝曲線具體是指 kY ·Αχ{ ), 20 <4(O <60, 0 < < 1,/^NA(t), 4(0 = 60,<1 <k2 · A3(t), 60 <A3(t)< 95, 0<k2 <1,A4( ), A4( ) = 95, t3 <t<t4 -k3· A5 (t), 95 > A5 (t) > 65, 0<k3 <1,A(t),為⑴=65，t5<t<t6 -k4 · A1 (t), 60>A7(t)>20, 0<k4 <1,(2)種類為化纖的待染紗錠，其對應(yīng)的溫度工藝曲線具體是指 kY · 4(0' 20 <4(0 ^ 60, 0 < < 1, t{mA2{t), 4(0 = 65,<1 <k2 · A3 (t), 65< A3 (t)< 132, 0<k2 <1,A4( ), A4( ) = 132, 3 < < 4 -k3 A5(t), 132 >As(t)> 70, 0<k3 <1,Λ(0' MO = 75, t5<t<t6-k4 · A1 (t), 75 > A7 (t) > 20, 0<k4 <1,<1 <<1 <5<1 <4<1 <<1 <<1 <2<1 <4<1 <6(3)種類為蛋白纖維的待染紗錠，其對應(yīng)的溫度工藝曲線具體是指·4(0' 20<4(0<60, ο<<ι, tQ<t<txA2(t), A2(t) = 60, tx<t<t2 k2 A3(t), 60 < A3(t)< 95, 0<k2<l, t2<t<t A4( ), Α4( ) = 95, 3< < 4 -k3· A5 (t), 95 > As(t)> 65, 0<k3<l, t4<t<, MO' MO = 65, t5<t<t6 -k4 · A7 (t), 60 > A7 (t) >20, 0<k4<l, t6<t</^N/3(其中，fi(t) (i = 1,2,3)是染色溫度隨染色時間的變化函數(shù)，ki表示升溫或降溫系數(shù)， t表示染色的時間，Ai(t)是隨時間變化升溫的變量值，其單位為。C。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種超低浴比高溫脈流染紗機(jī)及其控制方法，染紗機(jī)包括染缸、紗架、熱交換盤管、自適應(yīng)水位監(jiān)測裝置、變頻電機(jī)、超低浴比三級葉輪泵和染色電腦。方法是染色電腦中的時間脈沖發(fā)生器按照設(shè)定的工藝過程發(fā)出脈流數(shù)據(jù)到變頻電機(jī)控制器來控制變頻電機(jī)的轉(zhuǎn)速，變頻電機(jī)驅(qū)動超低浴比三級葉輪泵輸出脈流式波動的染液流；輸出的染液流根據(jù)染色電腦中的理想?yún)⒖寄Ｐ瓦M(jìn)行自適應(yīng)調(diào)整；自適應(yīng)水位監(jiān)測裝置給出水位參考辨識信息，根據(jù)這一信息水位調(diào)節(jié)器和變頻電機(jī)控制器分別對水位和變頻電機(jī)進(jìn)行調(diào)節(jié)，使其達(dá)到設(shè)定工藝過程所要求的水位和脈流。本發(fā)明中脈流染色工藝符合生態(tài)環(huán)保的經(jīng)濟(jì)染色四要素——水、能源、助劑、時間的最少消耗。
文檔編號D06B5/00GK102140743SQ201110095729
公開日2011年8月3日 申請日期2011年4月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月15日
發(fā)明者羅湘春, 鐘漢如, 黎嘉球 申請人:廣州番禺高勛染整設(shè)備制造有限公司