粗紗機吹吸風(fēng)系統(tǒng)的改進

1、粗紗機吹吸風(fēng)系統(tǒng)的改進夏春明程隆棣邵媛媛（上海東華大學(xué)）摘要：為進一步提高粗紗機產(chǎn)品質(zhì)量，減少產(chǎn)品疵點，從使用效率、相互配合運行、工作方式等方面 分析了國內(nèi)外現(xiàn)代粗紗機普遍采用的吹吸風(fēng)設(shè)計模式及其存在的問題，針對現(xiàn)有粗紗機吹吸風(fēng)系統(tǒng)存在的 清潔不徹底、能耗高等不利因素，提出了改進思路。詳細(xì)介紹了吸吹風(fēng)優(yōu)化系統(tǒng)的設(shè)計原理，電氣控制系 統(tǒng)及車尾風(fēng)機技術(shù)性能參數(shù)的選擇；對比了優(yōu)化前后的節(jié)能效果和經(jīng)濟效益。指出：優(yōu)化設(shè)計的粗紗機吹 吸風(fēng)系統(tǒng)，通過改進電氣控制、重新設(shè)計吹吸風(fēng)管路并對車尾風(fēng)機進行改造，在不影響產(chǎn)品質(zhì)量的前提下 提高了吹吸風(fēng)效果，節(jié)能效果較明顯。關(guān)鍵詞：粗紗機；吹吸風(fēng)系統(tǒng)；電氣改進；管路優(yōu)

2、化；節(jié)能目前，國內(nèi)外粗紗機普遍具有自動化程度高、紗線質(zhì)量好、產(chǎn)量高等優(yōu)點。 為了進一步提高產(chǎn)品質(zhì)量，減少產(chǎn)品疵點，現(xiàn)代粗紗機都配有上吹吸風(fēng)裝置以及臺面吸風(fēng)裝置，以清除上刮絨布刮棉、下刮絨布刮棉及臺面塵雜，使機臺保持清潔。臺面吸風(fēng)系統(tǒng)與車尾主排塵風(fēng) 機聯(lián)結(jié)，吸點不少于 60個，通過電機功率不小于 4kW的風(fēng)機連續(xù)不斷吸附臺面塵雜及下刮 棉，且在臺面吹風(fēng)的配合下才能部分被吸走，這樣不但臺面不清潔，而且能耗大、生產(chǎn)成本高。因此，研究提高清除上清潔絨布刮棉、下清潔絨布刮棉及臺面雜塵的效果，使臺面更清 潔、節(jié)約能源更明顯的改進措施，具有重要的現(xiàn)實價值。1粗紗機吹吸風(fēng)系統(tǒng)現(xiàn)狀吹吸風(fēng)機的主要技術(shù)參數(shù)粗紗機吹

3、吸風(fēng)機的主要技術(shù)參數(shù)見表1。從表1可知一般粗紗機吹吸風(fēng)系統(tǒng)包括上吹吸風(fēng)機和車尾吸風(fēng)機。上吹吸風(fēng)機的風(fēng)壓要達到1.2 kPa才能吸走上絨布刮棉車，由于主風(fēng)道上設(shè)有不少于60個吸點，首末吸點風(fēng)壓差較大，故車尾風(fēng)機需較大功率， 風(fēng)壓要達到1.5kPa 以上，才能與上吹吸風(fēng)吹風(fēng)口及臺面分吸點配合吸走部分臺面飛花、雜質(zhì)。表1中兩個風(fēng)機的總裝機功率不小于 5.5kW,能耗較大，考慮在不影響每個吸點風(fēng)量、風(fēng)壓的前提下采取措 施降低風(fēng)機實際消耗總功率。表1粗紗機吹吸風(fēng)機的主要技術(shù)參數(shù)項目數(shù)值上吹吸風(fēng)機風(fēng)量（m3/h）2000風(fēng)壓（kPa）1.2電機轉(zhuǎn)速（r/min ）2900電機功率（kW）1.5車未吸風(fēng)機風(fēng)

4、量（m3/h）2500風(fēng)壓（kPa）1.5電機轉(zhuǎn)速（r/min ）2900電機功率（kW）4吹吸風(fēng)系統(tǒng)運行中的問題上吹吸風(fēng)機的功能未能得到充分利用現(xiàn)有粗紗機上吹吸風(fēng)機均為兩側(cè)吹吸風(fēng)形式，即每側(cè)都有一個吸風(fēng)口和一個吹風(fēng)口。而目前上吸風(fēng)系統(tǒng)運行時僅充分利用了車前的吹風(fēng)口和吸風(fēng)口，而車后的吹風(fēng)口和吸風(fēng)口大多只是空轉(zhuǎn)，未能充分利用，造成的能量損失。上吹吸風(fēng)機與車尾吸風(fēng)機配合運行現(xiàn)狀粗紗機上吹吸風(fēng)機的作用是吸走上清潔絨布刮棉，同時吹吸風(fēng)機吹風(fēng)管向臺面吸點處吹風(fēng)，配合主排塵風(fēng)機吸走下清潔絨布刮棉及臺面塵雜。由于上清潔刮棉、下清潔刮棉以及臺面塵雜不總是在同一時間內(nèi)落下，主排塵吸風(fēng)機連續(xù)運轉(zhuǎn)不能單獨吸走臺面微

5、塵和部分下刮 棉，只有當(dāng)上吹吸風(fēng)機與臺面吸點共同工作時，才能達到清潔效果：在某些時段主排塵風(fēng)機的連續(xù)運行并不能有效清理臺面，造成了電能浪費，增加了企業(yè)的運行成本。正確的做法是當(dāng)刮棉積累到一定量時，利用上吹吸風(fēng)機的另一個吸點且在上吹吸風(fēng)機臺面吹風(fēng)管的共同配 合下吸附臺面的刮棉， 塵雜主排塵風(fēng)機不再行使吸附臺面塵雜的作用，只具有當(dāng)上吹吸風(fēng)機行走到車尾時吸附上吹吸風(fēng)機內(nèi)腔雜物的功能。這樣設(shè)計就能徹底清除塵雜、刮棉，穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量，保持機臺清潔，降低能源消耗 1.2.3上吹吸風(fēng)機的實際運行狀況粗紗機上吹吸風(fēng)機來回連續(xù)運行，一般行走1個來回用時不少于 2min,運行3個來回后在車尾停1.5min ,該運行

6、方式不及間歇運行合理；因為間歇運行既能清除上絨布刮棉， 又能實現(xiàn)與車尾主風(fēng)機配合作用吸走下絨布刮棉及臺面塵雜，而且比連續(xù)運行方式能節(jié)約電能。但現(xiàn)有的粗紗機上吹吸間隔次數(shù)及暫停時間在PLC控制中無法調(diào)節(jié)，從而造成電能浪費。吹吸風(fēng)聯(lián)接工作方式現(xiàn)有粗紗機主排塵風(fēng)機連續(xù)不斷地吸附著整個臺面的塵雜、下刮棉，上吹吸風(fēng)機吸附上刮棉，同時將下刮棉和臺面塵雜一次吹向吸點，配合所有吸點，使部分塵雜、剝棉被車尾主 排塵風(fēng)機吸走，從而共同完成除雜清潔任務(wù)。在這個過程中，只有當(dāng)上吹風(fēng)管走到每個臺面 吸點的位置，兩者配合才能完成清潔任務(wù)，而吹風(fēng)管吹過后及其未走到的地方臺面吸點仍在 不停地工作，主排塵風(fēng)機空轉(zhuǎn)勢必造成了電能

7、的浪費?？紤]采用單個吸點獨立吹吸且配合上吹吸風(fēng)機工作的運行方式，有利于降低主排塵風(fēng)機能耗，節(jié)約了能源并同時保證順利完成預(yù)定的清潔任務(wù)，而產(chǎn)品質(zhì)量不會受到影響。2粗紗機上吹吸風(fēng)機與車尾吸風(fēng)機系統(tǒng)的合理配置吹吸風(fēng)系統(tǒng)的改進思路上吹吸風(fēng)機兩吹點兩吸點的充分利用現(xiàn)有粗紗機車前一吹一吸兩點保持不變，吹風(fēng)管配合機后吸點吸附車面及絨布下刮棉，吸風(fēng)管仍用來吸附上絨布刮棉?，F(xiàn)將上吹吸風(fēng)機車后的一吹一吸兩點也利用起來，車后吹風(fēng)管路可通過設(shè)計用來清潔上吹吸風(fēng)機車身表面、風(fēng)機帶輪及行走輪內(nèi)的塵雜，以減少工人清潔的勞動強度，并減少因塵雜糾纏造成風(fēng)機零部件的損壞。上吹吸風(fēng)機車后新增一吸點，與管狀吸點相配合吸附車面塵雜及下

8、刮棉。原粗紗機臺面距車尾主吸風(fēng)機最遠(yuǎn)處的吸點，負(fù)壓大于0.5kPa,即車面每個吸點的負(fù)壓滿足大于0.5kPa的條件，即能在車前吹風(fēng)點的配合下實現(xiàn)吸點車面和下刮棉塵雜的清除。優(yōu)化設(shè)計后，上吹吸風(fēng)機車后吸點的實測負(fù)壓大于1kPa,約為所需負(fù)壓值的兩倍，足以滿足清潔負(fù)壓的要求。 2.1.2臺面主風(fēng)道及車尾風(fēng)機的改造現(xiàn)有粗紗機的所有吸點都集中于臺面的一根主風(fēng)道上，通過車尾主風(fēng)機直接吸收臺面灰塵及下刮棉，這樣一來沿粗紗機長度方向首尾負(fù)壓不均勻且臺面部分吸點不能單獨起吸附作 用，故必須加大主風(fēng)機功率。改進后的設(shè)計是取消主風(fēng)道，重新設(shè)計獨立的、完全分散的管 狀吸點，通過管路設(shè)計使車后吸點與管狀吸點接觸。當(dāng)上

9、吹吸風(fēng)機行走時，與車面吹風(fēng)點共同作用吸走臺面的塵雜和下刮棉?，F(xiàn)有車尾的吸風(fēng)機只要保證具備能吸走上吹吸風(fēng)機內(nèi)腔雜物的負(fù)壓就可以了。經(jīng)測算，車尾風(fēng)機的功率只要0.75kW就能可以了。上吹吸風(fēng)機及車尾風(fēng)機電氣系統(tǒng)的改進通過修改外圍電路，可使上吹吸風(fēng)機和車尾吸風(fēng)機工作程序如下：吹吸風(fēng)機正常行走時，車尾風(fēng)機停止不工作；當(dāng)吹吸風(fēng)機行走到粗紗機車尾時，觸碰到行程開關(guān)后慣性停止至車尾，車尾吸風(fēng)機延時10s（可調(diào)節(jié)）開啟，吸走上吹吸風(fēng)機內(nèi)腔的雜物。根據(jù)所紡品種的含雜程度，吹吸風(fēng)機停止2-4min后（可調(diào)節(jié)）恢復(fù)上述程序。運行過程中，要確保上吹吸風(fēng)機運行初始、 終點處于車尾位置，車尾吸風(fēng)機上吸管在上吹吸風(fēng)機運行至

10、車尾處時總是與上吹吸風(fēng)機排塵 口接通。上吹吸風(fēng)機上吸點吸附上刮棉，其吹點把臺面塵雜、下刮棉吹向臺面吸點，臺面吸點在吹點的配合下，將雜物吸至上吹吸風(fēng)機內(nèi)腔。吹吸風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計改進后的吹吸風(fēng)系統(tǒng)由新增的吹風(fēng)點與吸風(fēng)點、新增獨立的臺面管狀吸點、車尾風(fēng)機吸點和電氣控制及相關(guān)輔件組成。優(yōu)點是在不影響產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，具有較好的清潔和節(jié)能效果。管路作用及要求粗紗機吹吸風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計示意圖見圖1、圖2,圖l為上吹吸風(fēng)機和管狀吸點及輔助件立面圖，圖2為臺面管狀吸點及輔助件側(cè)面圖。圖1吹吸風(fēng)系統(tǒng)立面圖在圖1中，1為上吹吸風(fēng)機；2為新增表面清潔吹風(fēng)點；3為塵雜排出口 ； 4為新增行走 輪吹風(fēng)點；5為車尾風(fēng)機吹點：6為臺

11、面吹風(fēng)點；7為臺面管狀頂端吸點；8為臺面管狀體與 上吹吸風(fēng)機新增吸點接觸的吸點； 9為風(fēng)機行走軌道；10為新增車后吸點；11為新增帶輪 吹風(fēng)點。在圖2中，1為臺面管狀吸管：2為臺面管狀吸點固定支架；3為結(jié)合件。件上吹吸風(fēng)機上裝若干吹吸風(fēng)點，用于清潔自身和配合臺面吸點完成清潔工作；新增表面清潔吹風(fēng)點的截面設(shè)計成中間矩形、兩側(cè)半圓形，截面積為27060mm；連接風(fēng)機的90彎頭直徑為150mm用于與臺面管狀吸點配合完成臺面清潔工作；塵雜排出口有2個，設(shè)計成橢圓形管，每個橢圓形管的截面積為28020mm；行走輪吹風(fēng)點有 2個，設(shè)計成橢圓形管，截面積均為1960mm；車尾風(fēng)機吹點有3個，設(shè)計成橢圓形管，

12、截面積均為 1960mm,用于清 理帶輪；臺面吹風(fēng)點的管狀吸管直徑為90mm兩個管狀吸管之間中心距離為216mm用于與 臺面頂端吸點及吹吸風(fēng)機新增吸點之間的銜接；臺面管狀頂端吸點的截面形狀為兩端圓形， 中間矩形，截面積為 1100mm；臺面管狀體與上吹吸風(fēng)機新增吸點接觸的吸點的形狀與上吹 吸風(fēng)機吸點形狀、尺寸相同，但頂端截面必須要兩兩緊密相連，以免新增吸風(fēng)點負(fù)壓損失，與上吹吸風(fēng)機新增吸點配合，共同吸附臺面下刮棉及塵雜；風(fēng)機行走軌道的主支架圓管直徑為35mm副支架直徑為 25mm用于支撐臺面管狀吸點；帶輪吹風(fēng)點的直徑為120mm以上所有新管路直徑或截面形狀、尺寸，都是根據(jù)各部分所需風(fēng)量、風(fēng)壓要求

13、進行設(shè)計的；固定支架及結(jié)合件的尺寸規(guī)格是根據(jù)所需承載力及穩(wěn)定性確定的。車尾風(fēng)機的選擇與安裝經(jīng)測算，120錠的粗紗機徹底吸除上吹吸風(fēng)機內(nèi)腔雜物所需的風(fēng)量、風(fēng)壓、轉(zhuǎn)速等指標(biāo)見表2。從表2可知，所需吸風(fēng)風(fēng)壓為0.9kPa ,風(fēng)機功率為0.75kW,功率較原來的 4kW有了較大幅度降低。根據(jù)表2中的數(shù)據(jù)選擇適宜的吸風(fēng)機。表2新型粗紗機車尾風(fēng)機技術(shù)性能參數(shù)項目指標(biāo)風(fēng)量（m3/h）1500風(fēng)壓（kPa）0.9電機功率（）0.75電機轉(zhuǎn)速（r/min）2900原粗紗機車尾箱體和與上吹吸風(fēng)機相接觸的吸風(fēng)嘴保持不變，拆除吸嘴上原有的防漏風(fēng)裝置。由于風(fēng)機葉輪較原風(fēng)機變小，需要在原風(fēng)機安裝位置空心圓加補一圓環(huán)在圓環(huán)

14、上打孔，并用螺栓及螺帽挪固小風(fēng)機。電氣控制系統(tǒng)的改造上吹吸風(fēng)機及車尾吸風(fēng)機電氣控原理見圖3。（1）當(dāng)上吹吸風(fēng)機擋塊撞到行程開關(guān)SQ時，上吹吸風(fēng)機接觸器 KM1斷開，吹吸風(fēng)機電機M1斷電，風(fēng)機慣性運行。（2）將車尾吸風(fēng)機接觸器 KM2改為受車尾上吹吸風(fēng)行程開關(guān)SQ控制，當(dāng)上吹風(fēng)機擋塊撞到行程開關(guān) SQ時，車尾風(fēng)機接觸器 MK2吸合，車尾風(fēng)機電機 M2啟動，時間繼電器 KT1 延時10s停止（時間可調(diào)節(jié)）。（3）上吹風(fēng)機接觸器 KM1失電后，時間繼電器KT2延時2-4min后（時間可調(diào)節(jié)）接觸器 KMI吸合，Ml得電，上吹風(fēng)機再次啟動，如此往復(fù)循環(huán)。圖3吹吸風(fēng)系統(tǒng)電氣控制示意3粗紗機吹吸風(fēng)系統(tǒng)的改

15、進效果和效益3.1上吹吸風(fēng)機臺面吸點和車尾吸風(fēng)機的改進效果增設(shè)吹點和吸點后，風(fēng)機表面較為清潔，行走輪內(nèi)無飛花、雜質(zhì)纏繞，吸點能夠配合臺面吸點吸走臺面的塵雜；臺面吸點能較好地吸走臺面上的塵雜， 臺面更清潔，節(jié)能效果明顯。 3.2上吹吸風(fēng)機節(jié)能效果吹吸風(fēng)電動機裝機容量為1.5kW,經(jīng)實測實際工作電流為2.1A, 1臺粗紗機每天運行時間按20h計算，每天用電量計算如下：原用電量： W吹吸=1.732UIcos X20X6+7.5 + 1000=17.69 kWh現(xiàn)有電量： W吸=1.732UIcos X20X ( 130/250-130/370 ) + 1000 =(11.50-7.77 ) kWh車尾吸風(fēng)機節(jié)能效果粗紗機車尾吸風(fēng)機原裝機容量為4kW5經(jīng)實際測量運行電流為5.1A ,1臺粗紗機每天運行時間按20h計算，每天用電量計算如下：原用電量 W=1.732UIcos X 20+1000=53.7 kWh改進后的粗紗機車尾風(fēng)機原裝機容量為0.75kW,經(jīng)實際測量運行電流為0.6A, 1臺粗紗機每天運行時間按 20h計算，每天用電量計算如下現(xiàn)用電:BW