粗紗機(jī)吹吸風(fēng)系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)

夏春明，程隆棣，邵媛媛

(東華大學(xué)，上海 201620)

粗紗機(jī)吹吸風(fēng)系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)

夏春明，程隆棣，邵媛媛

(東華大學(xué)，上海 201620)

為了進(jìn)一步提高粗紗機(jī)產(chǎn)品質(zhì)量，減少產(chǎn)品疵點(diǎn)，從使用效率、相互配合運(yùn)行、工作方式等方面分析了國(guó)內(nèi)外現(xiàn)代粗紗機(jī)普遍采用的吹吸風(fēng)設(shè)計(jì)模式及其存在的問(wèn)題，針對(duì)現(xiàn)有粗紗機(jī)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(jìn)思路。詳細(xì)介紹了吸吹風(fēng)優(yōu)化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原理，電氣控制系統(tǒng)及車尾風(fēng)機(jī)技術(shù)性能參數(shù)的選擇；對(duì)比了優(yōu)化前后的節(jié)能效果和經(jīng)濟(jì)效益。指出：優(yōu)化設(shè)計(jì)的粗紗機(jī)吹吸風(fēng)系統(tǒng)，通過(guò)改進(jìn)電氣控制、重新設(shè)計(jì)吹吸風(fēng)管路并對(duì)車尾風(fēng)機(jī)進(jìn)行改造，在不影響產(chǎn)品質(zhì)量的前提下提高吹吸風(fēng)效果，節(jié)能效果較明顯。

粗紗機(jī)；吹吸風(fēng)系統(tǒng)；電氣改進(jìn)；管路優(yōu)化；節(jié)能

0 引言

目前，國(guó)內(nèi)外粗紗機(jī)普遍具有自動(dòng)化程度高、紗線質(zhì)量好、產(chǎn)量高等優(yōu)點(diǎn)。為了進(jìn)一步提高產(chǎn)品質(zhì)量，減少產(chǎn)品疵點(diǎn)，現(xiàn)代粗紗機(jī)都配有上吹吸風(fēng)裝置以及臺(tái)面吸風(fēng)裝置，以清除上刮絨布刮棉、下刮絨布刮棉及臺(tái)面塵雜，使機(jī)臺(tái)保持清潔[1]。臺(tái)面吸風(fēng)系統(tǒng)依靠車尾主排塵風(fēng)機(jī)聯(lián)結(jié)，吸點(diǎn)不少于60個(gè)，以電機(jī)功率不小于4 kW的風(fēng)機(jī)連續(xù)不斷吸附臺(tái)面塵雜及下刮棉，且在臺(tái)面吹風(fēng)的配合下才能部分被吸走，這樣不但臺(tái)面不夠清潔，而且使得能耗大，生產(chǎn)成本高。因此，如何達(dá)到清除上清潔絨布刮棉、下清潔絨布刮棉及臺(tái)面雜塵的效果，且使臺(tái)面更清潔、節(jié)約能源更明顯，具有重要的現(xiàn)實(shí)價(jià)值。

1 粗紗機(jī)吹吸風(fēng)系統(tǒng)現(xiàn)狀

1.1 吹吸風(fēng)機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)

粗紗機(jī)吹吸風(fēng)機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)見表1，從表1

表1 粗紗機(jī)吹吸風(fēng)機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)

可知一般粗紗機(jī)吹吸風(fēng)系統(tǒng)包括上吹吸風(fēng)機(jī)和車尾吸風(fēng)機(jī)。上吹吸風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓為1.2 kPa才能吸走上絨布刮棉，車尾風(fēng)機(jī)風(fēng)壓值為1.5 kPa，但因主風(fēng)道上設(shè)有不少于60個(gè)吸點(diǎn)，首末吸點(diǎn)風(fēng)壓差較大，故車尾風(fēng)機(jī)需較大功率才能與上吹吸風(fēng)吹風(fēng)口及臺(tái)面分吸點(diǎn)配合吸走部分臺(tái)面飛花、雜質(zhì)。表1中兩個(gè)風(fēng)機(jī)的總裝機(jī)功率不小于5.5 kW，能耗較大，考慮在不影響每個(gè)吸點(diǎn)風(fēng)量、風(fēng)壓的前提下采取措施降低風(fēng)機(jī)實(shí)際消耗總功率。

1.2 吹吸風(fēng)系統(tǒng)運(yùn)行中的問(wèn)題1.2.1 上吹吸風(fēng)機(jī)未充分利用

現(xiàn)有粗紗機(jī)上吹吸風(fēng)機(jī)均為兩側(cè)吹吸風(fēng)形式，即每側(cè)都有一個(gè)吸風(fēng)口和一個(gè)吹風(fēng)口。而目前上吸風(fēng)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)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，造成較大的能量損失。

1.2.2 上吹吸風(fēng)機(jī)與車尾吸風(fēng)機(jī)配合運(yùn)行現(xiàn)狀

粗紗機(jī)上吹吸風(fēng)機(jī)的作用是吸走上清潔絨布刮棉，同時(shí)吹吸風(fēng)機(jī)吹風(fēng)管向臺(tái)面吸點(diǎn)處吹風(fēng)，配合主排塵風(fēng)機(jī)吸走下清潔絨布刮棉及臺(tái)面塵雜。由于上清潔刮棉、下清潔刮棉以及臺(tái)面塵雜不總是在同一時(shí)間內(nèi)落下，主排塵吸風(fēng)機(jī)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)不能單獨(dú)吸走臺(tái)面微塵和部分下刮棉，只有當(dāng)上吹吸風(fēng)機(jī)與臺(tái)面吸點(diǎn)共同工作時(shí)，才能達(dá)到清潔效果；在某些時(shí)段主排塵風(fēng)機(jī)的連續(xù)運(yùn)行并不能有效清理臺(tái)面，造成了電能浪費(fèi)，增加了企業(yè)的運(yùn)行成本[2]。正確的做法是當(dāng)刮棉積累到一定量時(shí)，利用上吹吸風(fēng)機(jī)的另一個(gè)吸點(diǎn)且在上吹吸風(fēng)機(jī)臺(tái)面吹風(fēng)管的共同配合下吸附臺(tái)面的刮棉、塵雜。主排塵風(fēng)機(jī)不再行使吸附臺(tái)面塵雜的作用，只具有當(dāng)上吹吸風(fēng)機(jī)行走到車尾時(shí)吸附上吹吸風(fēng)機(jī)內(nèi)腔雜物的功能。這樣設(shè)計(jì)就能徹底清除塵雜、刮棉，穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量，保持機(jī)臺(tái)清潔，降低能源消耗。

1.2.3 上吹吸風(fēng)機(jī)實(shí)際運(yùn)行狀況

粗紗機(jī)上吹吸風(fēng)機(jī)來(lái)回連續(xù)運(yùn)行，一般行走1個(gè)來(lái)回用時(shí)不少于2 min，運(yùn)行3個(gè)來(lái)回后于車尾停1.5 min，該運(yùn)行方式不及間歇運(yùn)行合理；因?yàn)殚g歇運(yùn)行既能清除上絨布刮棉，又能實(shí)現(xiàn)與車尾主風(fēng)機(jī)配合作用吸走下絨布刮棉及臺(tái)面塵雜，而其相較連續(xù)運(yùn)行方式能節(jié)約電能[3]。但現(xiàn)有的粗紗機(jī)上吹吸間隔次數(shù)及暫停時(shí)間在PLC控制中無(wú)法調(diào)節(jié)，從而造成電能浪費(fèi)。

1.2.4 吹吸風(fēng)聯(lián)接工作方式

現(xiàn)有粗紗機(jī)主排塵風(fēng)機(jī)高耗能連續(xù)不斷地吸附著整個(gè)臺(tái)面的塵雜、下刮棉，上吹吸風(fēng)機(jī)吸附上刮棉，同時(shí)將下刮棉和臺(tái)面塵雜一次吹向吸點(diǎn)，配合所有吸點(diǎn)，使部分塵雜、剝棉被車尾主排塵風(fēng)機(jī)吸走，從而共同完成除雜清潔任務(wù)。在這個(gè)過(guò)程中，只有當(dāng)上吹風(fēng)管走到每個(gè)臺(tái)面吸點(diǎn)的位置，兩者配合才能完成清潔任務(wù)，而吹風(fēng)管吹過(guò)后及其未走到的地方臺(tái)面吸點(diǎn)仍在不停地工作，主排塵風(fēng)機(jī)空轉(zhuǎn)勢(shì)必造成了電能的浪費(fèi)。考慮采用單個(gè)吸點(diǎn)獨(dú)立吹吸且配合上吹吸風(fēng)機(jī)工作的運(yùn)行方式，有利于降低主排塵風(fēng)機(jī)能耗，節(jié)約了能源并同時(shí)保證順利完成預(yù)定的清潔任務(wù)，而產(chǎn)品質(zhì)量不會(huì)受到影響[4]。

2 粗紗機(jī)上吹吸風(fēng)機(jī)與車尾吸風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的合理配置

2.1 吹吸風(fēng)系統(tǒng)的改進(jìn)思路2.1.1 上吹吸風(fēng)機(jī)兩吹點(diǎn)兩吸點(diǎn)的充分利用

現(xiàn)有粗紗機(jī)車前一吹一吸兩點(diǎn)保持不變，吹風(fēng)管配合機(jī)后吸點(diǎn)吸附車面及絨布下刮棉，吸風(fēng)管仍用來(lái)吸附上絨布刮棉?，F(xiàn)將上吹吸風(fēng)機(jī)車后的一吹一吸兩點(diǎn)也利用起來(lái)，車后吹風(fēng)管路可通過(guò)設(shè)計(jì)用來(lái)清潔風(fēng)機(jī)運(yùn)行所產(chǎn)生于機(jī)身表面和風(fēng)機(jī)帶輪及行走輪內(nèi)的塵雜，以減少工人清潔的勞動(dòng)強(qiáng)度，并減少因塵雜糾纏造成風(fēng)機(jī)零部件的損壞。上吹吸風(fēng)機(jī)車后新增一吸點(diǎn)，通過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)可與設(shè)計(jì)制作的管狀吸點(diǎn)配合吸附車面塵雜及下刮棉。原粗紗機(jī)臺(tái)面距車尾主吸風(fēng)機(jī)最遠(yuǎn)處吸點(diǎn)的負(fù)壓大于0.5 kPa，即車面每個(gè)吸點(diǎn)的負(fù)壓滿足大于0.5 kPa的條件，即能在車前吹風(fēng)點(diǎn)的配合下實(shí)現(xiàn)吸點(diǎn)車面和下刮棉塵雜的清除。優(yōu)化設(shè)計(jì)后上吹吸風(fēng)機(jī)車后吸點(diǎn)的實(shí)測(cè)負(fù)壓大于1 kPa，約為所需負(fù)壓值的兩倍，足以滿足吹吸要求。

2.1.2 臺(tái)面主風(fēng)道及車尾風(fēng)機(jī)的改造

現(xiàn)有粗紗機(jī)的所有吸點(diǎn)都集中于臺(tái)面的一根主風(fēng)道上，通過(guò)車尾主風(fēng)機(jī)直接吸收臺(tái)面灰塵及下刮棉，這樣以來(lái)沿粗紗機(jī)長(zhǎng)度方向首尾負(fù)壓不均勻且臺(tái)面部分吸點(diǎn)不能單獨(dú)起吸附作用，故勢(shì)必要求主風(fēng)機(jī)功率很大才能吸走車面塵雜及下刮棉?，F(xiàn)在的設(shè)計(jì)是取消主風(fēng)道，重新設(shè)計(jì)不少于60個(gè)獨(dú)立的、完全分散的管狀吸點(diǎn)，通過(guò)管路設(shè)計(jì)使車后吸點(diǎn)與管狀吸點(diǎn)接觸。當(dāng)上吹吸風(fēng)機(jī)行走時(shí)，與車面吹風(fēng)點(diǎn)共同作用吸走臺(tái)面的塵雜和下刮棉?，F(xiàn)有車尾的吸風(fēng)機(jī)只要保證具備能吸走上吹吸風(fēng)機(jī)內(nèi)腔雜物的負(fù)壓就可以了。經(jīng)測(cè)算，選用0.75 kW的車尾風(fēng)機(jī)就能滿足風(fēng)量與負(fù)壓的要求。

2.1.3 上吹吸風(fēng)機(jī)及車尾風(fēng)機(jī)電氣系統(tǒng)的改進(jìn)

通過(guò)修改外圍電路，可使上吹吸風(fēng)機(jī)和車尾吸風(fēng)機(jī)工作程序如下：吹吸風(fēng)機(jī)正常行走時(shí)，以往車尾風(fēng)機(jī)總是連續(xù)運(yùn)行，現(xiàn)停止不工作；當(dāng)吹吸風(fēng)機(jī)行走到粗紗機(jī)車尾時(shí)，觸碰到行程開關(guān)后慣性停止至車尾，車尾吸風(fēng)機(jī)開啟并延時(shí)10 s(可調(diào)節(jié))，這時(shí)車尾風(fēng)機(jī)能完全吸走上吹吸風(fēng)機(jī)內(nèi)腔的雜物。根據(jù)所紡品種的含雜程度，停止2 min～4 min后(可調(diào)節(jié))恢復(fù)上述程序運(yùn)行。運(yùn)行過(guò)程中，要確保上吹吸風(fēng)機(jī)運(yùn)行初始、終點(diǎn)處于車尾位置，車尾吸風(fēng)機(jī)上吸管在上吹吸風(fēng)機(jī)運(yùn)行至車尾處時(shí)總是與上吹吸風(fēng)機(jī)排塵口接通。當(dāng)下刮棉成束落于臺(tái)面時(shí)，上吹吸風(fēng)機(jī)隨即開始向車頭方向運(yùn)行。上吹吸風(fēng)機(jī)上吸點(diǎn)吸附上刮棉，其吹點(diǎn)把臺(tái)面塵雜、下刮棉吹向臺(tái)面吸點(diǎn)，臺(tái)面吸點(diǎn)在吹點(diǎn)的配合下，將雜物吸至上吹吸風(fēng)機(jī)內(nèi)腔，該過(guò)程中車尾風(fēng)機(jī)停止運(yùn)行。上吹吸風(fēng)機(jī)運(yùn)行至車頭時(shí)，大部分的上刮棉被上吹風(fēng)機(jī)吸走，大部分臺(tái)面塵雜及下刮棉在上吹吸風(fēng)機(jī)吹點(diǎn)的配合下，也被上吹吸風(fēng)機(jī)吸走。上吹吸風(fēng)機(jī)運(yùn)行至車頭后及時(shí)返回，這樣上剝棉、臺(tái)面塵雜和下剝棉會(huì)被完全清理，上吹吸風(fēng)機(jī)停止至車尾，車尾吸風(fēng)機(jī)開啟運(yùn)行10 s(可調(diào)節(jié))后停止，一個(gè)程序循環(huán)結(jié)束。當(dāng)成束下刮棉再次落于臺(tái)面時(shí)，下一循環(huán)開始；如此往復(fù)地清理機(jī)臺(tái)，而且不會(huì)影響產(chǎn)品質(zhì)量。

2.2 吹吸風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

一個(gè)完整的創(chuàng)新式粗紗機(jī)吹吸風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想，有別于傳統(tǒng)的粗紗機(jī)吹吸風(fēng)系統(tǒng)。它是由上吹吸風(fēng)機(jī)新增吹風(fēng)點(diǎn)與吸風(fēng)點(diǎn)，新增獨(dú)立的臺(tái)面管狀吸點(diǎn)、車尾風(fēng)機(jī)吸點(diǎn)，重新設(shè)計(jì)的電氣控制及相關(guān)輔助件組成。這種吹吸風(fēng)系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)，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。

2.2.1 管路作用及要求

圖1為粗紗機(jī)吹吸風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)圖，圖1a)為上吹吸風(fēng)機(jī)和管狀吸點(diǎn)及輔助件立面圖，圖1b)為臺(tái)面管狀吸點(diǎn)及輔助件側(cè)面圖。

1—原上吹吸風(fēng)機(jī)；2—新增表面清潔吹風(fēng)點(diǎn)；3—上吹吸風(fēng)機(jī)塵雜排出口；4—新增行走輪吹風(fēng)點(diǎn)；5—上吹吸風(fēng)機(jī)車尾風(fēng)機(jī)吹點(diǎn)；6—上吹吸風(fēng)機(jī)臺(tái)面吹風(fēng)點(diǎn)；7—臺(tái)面管狀頂端吸點(diǎn)；8—臺(tái)面管狀體與上吹吸風(fēng)機(jī)新增吸點(diǎn)接觸的吸點(diǎn)；9—上吹吸風(fēng)機(jī)行走軌道；10—新增車后吸點(diǎn)；11—新增行帶輪吹風(fēng)點(diǎn)。a) 上吹吸風(fēng)機(jī)和管狀吸點(diǎn)及輔助件立面圖

1—臺(tái)面管狀吸管；2—臺(tái)面管狀吸點(diǎn)固定支架；3—結(jié)合件。b) 臺(tái)面管狀吸點(diǎn)及輔助件側(cè)面圖圖1 粗紗機(jī)吹吸風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)圖

設(shè)計(jì)說(shuō)明[5]：件1上裝若干吹吸風(fēng)點(diǎn)，用于清潔自身和配合臺(tái)面吸點(diǎn)完成清潔工作；件2截面設(shè)計(jì)成中間矩形、兩側(cè)半圓形，面積為27 060 mm2,用于連接它的90°彎頭直徑為150 mm，用于與臺(tái)面管狀吸點(diǎn)配合完成臺(tái)面清潔工作；件3有2處，設(shè)計(jì)成橢圓形，其每處截面積為2 820 mm2，用于清理風(fēng)機(jī)表面；件4有2處，設(shè)計(jì)成橢圓形，其截面積均為1 960 mm2，用于清潔行走輪；件5有3處，設(shè)計(jì)成橢圓形，其截面積均為1 960 mm2，用于清理帶輪；件6管狀體直徑為90 mm，管狀體兩兩之間中心距離為216 mm，用于與臺(tái)面頂端吸點(diǎn)的連接和吹吸風(fēng)機(jī)新增吸點(diǎn)之間的銜接；件7的截面形狀為兩端圓形、中間矩形，其面積為1 100 mm2；件8的形狀與上吹吸風(fēng)機(jī)吸點(diǎn)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(diǎn)負(fù)壓損失，與上吹吸風(fēng)機(jī)新增吸點(diǎn)配合，共同吸附臺(tái)面下刮棉及塵雜；件9的主支架圓管直徑為35mm，副支架直徑為25 mm，用于支撐臺(tái)面管狀吸點(diǎn)；件10將臺(tái)面管狀吸點(diǎn)固定于支架上；件11的直徑為120 mm，用于配合車尾風(fēng)機(jī)吸點(diǎn)、完成吹吸風(fēng)機(jī)內(nèi)腔清理工作；件12的直徑為100 mm，用于吸附吹吸風(fēng)機(jī)內(nèi)腔雜物；件13的管徑為100 mm，頂端截面為中間矩形、兩側(cè)半圓形，截面積為6 250 mm2，用于將臺(tái)面塵雜下刮棉吹向臺(tái)面吸點(diǎn)；件14用于支承吹吸風(fēng)機(jī)左右行走。以上所有新管路直徑或截面形狀、尺寸，都根據(jù)各部分所需風(fēng)量、風(fēng)壓要求進(jìn)行設(shè)計(jì)；固定支架及結(jié)合件，是根據(jù)所需承載力及穩(wěn)定性確定其尺寸規(guī)格。

2.2.2 管路圖流程說(shuō)明

圖1a)中，單向箭頭指向?yàn)闅饬鞔党龌蛭脒\(yùn)動(dòng)方向，雙向箭頭為吹吸風(fēng)機(jī)運(yùn)行方向[6]。上吹吸風(fēng)機(jī)初始位置處于車尾，先由車尾向車頭行駛，再由車頭運(yùn)行至車尾停止，此兩個(gè)過(guò)程構(gòu)成一個(gè)循環(huán)運(yùn)行程序。上吹吸風(fēng)機(jī)行走過(guò)程中，通過(guò)新增的表面吹風(fēng)點(diǎn)清理表面塵雜，以防上吹吸風(fēng)機(jī)上表面積塵；通過(guò)帶輪吹風(fēng)點(diǎn)在行走過(guò)程中隨時(shí)清理帶輪塵雜，以免帶輪附花損壞；通過(guò)行走輪吹風(fēng)點(diǎn)在行走過(guò)程中隨即清理行走輪塵雜，以免行走輪纏繞致吹吸風(fēng)機(jī)行走不穩(wěn)定。在上吹吸風(fēng)機(jī)行走的過(guò)程中，上吹吸風(fēng)機(jī)原有臺(tái)面吹風(fēng)點(diǎn)把臺(tái)面的塵雜及下刮棉吹向臺(tái)面管體頂端吸點(diǎn)，在上吹吸風(fēng)機(jī)新增吸風(fēng)點(diǎn)足夠的負(fù)壓作用下，通過(guò)臺(tái)面管狀體把塵雜吸入上吹吸風(fēng)機(jī)內(nèi)腔。當(dāng)上吹吸風(fēng)機(jī)行至車尾時(shí)，上吹吸風(fēng)機(jī)車尾風(fēng)機(jī)吸點(diǎn)插入上吹吸風(fēng)機(jī)塵雜排除口，此前停止運(yùn)行的車尾風(fēng)機(jī)啟動(dòng)工作，在車尾風(fēng)機(jī)的負(fù)壓作用下吸走上吹吸風(fēng)機(jī)內(nèi)腔所有雜物，隨后數(shù)秒鐘車尾主吸風(fēng)機(jī)停止運(yùn)行，兩風(fēng)機(jī)停止數(shù)分鐘后上吹吸風(fēng)機(jī)又進(jìn)入下一個(gè)循環(huán)運(yùn)行。

2.2.3 車尾風(fēng)機(jī)的選擇2.2.3.1 技術(shù)參數(shù)

選擇能夠徹底吸除上吹吸風(fēng)機(jī)內(nèi)腔雜物的風(fēng)機(jī)，要求風(fēng)量、風(fēng)壓及轉(zhuǎn)速達(dá)到設(shè)計(jì)要求。表2列出了能夠滿足吸附要求相應(yīng)的參數(shù)。從表2可知所需吸風(fēng)風(fēng)壓為0.9 kPa，而風(fēng)機(jī)功率為0.75 kW，較原風(fēng)機(jī)不小于4 kW而言，功率有了較大幅度降低。

2.2.3.2 車尾風(fēng)機(jī)的安裝

卸去原4 kW的車尾吸風(fēng)機(jī)，在車尾吸風(fēng)箱內(nèi)裝上表2所列電機(jī)功率為0.75 kW和相關(guān)參數(shù)的吸風(fēng)機(jī)；原粗紗機(jī)車尾箱體和與上吹吸風(fēng)機(jī)相接觸的吸風(fēng)嘴保持不變，吸嘴上原有的防漏風(fēng)裝置因無(wú)需使用而全部拆除，這樣也減少了機(jī)件損壞和維護(hù)的次數(shù)；但箱體上原連接車面主風(fēng)道的吸風(fēng)口因吸風(fēng)原理發(fā)生了根本改變、不再使用而封閉。因?yàn)楝F(xiàn)有風(fēng)機(jī)葉輪較原風(fēng)機(jī)變小，故需要在原風(fēng)機(jī)安裝位置空心圓加補(bǔ)一圓環(huán)，在圓環(huán)上打孔并用螺栓及螺帽鉚固小風(fēng)機(jī)，即安裝完畢。

表2 新型粗紗機(jī)車尾風(fēng)機(jī)技術(shù)性能參數(shù)

2.2.4 上吹吸風(fēng)機(jī)、車尾吸風(fēng)機(jī)電氣控制系統(tǒng)改造

上吹吸風(fēng)機(jī)、車尾吸風(fēng)機(jī)電氣控制系統(tǒng)的改進(jìn)方案，具體說(shuō)明如下：① 設(shè)計(jì)成當(dāng)上吹吸風(fēng)機(jī)擋塊撞到行程開關(guān)SQ時(shí),上吹吸風(fēng)機(jī)接觸器KM1斷開,吹吸風(fēng)機(jī)電機(jī)M1斷電,風(fēng)機(jī)慣性運(yùn)行；② 將車尾吸風(fēng)機(jī)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(jī)擋塊撞到行程開關(guān)SQ時(shí),車尾風(fēng)機(jī)接觸器KM2吸合,車尾風(fēng)機(jī)電機(jī)M2啟動(dòng)，時(shí)間繼電器KT1開始延時(shí)10 s停止(時(shí)間可調(diào)節(jié))；③ 上吹風(fēng)機(jī)接觸器KM1失電后,時(shí)間繼電器KT2開始延時(shí)2 min～4 min后(時(shí)間可調(diào)節(jié))接觸器KM1吸合，M1得電，上吹風(fēng)機(jī)再次啟動(dòng),如此往復(fù)循環(huán)。上吹吸風(fēng)機(jī)及車尾吸風(fēng)機(jī)電氣控制原理如圖2所示[7]。

圖2 粗紗機(jī)吹吸風(fēng)系統(tǒng)電氣控制示意

3 粗紗機(jī)吹吸風(fēng)系統(tǒng)的改進(jìn)效果和效益

3.1 上吹吸風(fēng)機(jī)、臺(tái)面吸點(diǎn)和車尾吸風(fēng)機(jī)改進(jìn)效果

通過(guò)對(duì)粗紗機(jī)上吹吸風(fēng)機(jī)增設(shè)吹點(diǎn)和吸點(diǎn)，上吹吸風(fēng)機(jī)表面較原來(lái)清潔，行下頭輪內(nèi)無(wú)飛花、雜質(zhì)纏繞，吸點(diǎn)能夠配合臺(tái)面吸點(diǎn)吸走臺(tái)面的塵雜；臺(tái)面吸點(diǎn)的單獨(dú)設(shè)計(jì)和使用使得現(xiàn)有負(fù)壓大于原集中吸點(diǎn)的負(fù)壓，能較好地吸走臺(tái)面塵雜而使臺(tái)面更清潔，且不少于60根單獨(dú)管狀吸點(diǎn)的設(shè)計(jì)同時(shí)具有很好的節(jié)能效果；車尾吸風(fēng)機(jī)采用0.75 kW的吸風(fēng)機(jī)，能吸走上吹吸風(fēng)機(jī)內(nèi)腔的雜物，與原4 kW風(fēng)機(jī)相較具有明顯的節(jié)能效果；上吹吸風(fēng)機(jī)通過(guò)采用間歇運(yùn)行的方式，既能夠保證各部位的清潔效果，又較連續(xù)運(yùn)行方式節(jié)能。

3.2 上吹吸風(fēng)機(jī)節(jié)能效果

吹吸風(fēng)電動(dòng)機(jī)裝機(jī)容量為1.5 kW，經(jīng)實(shí)測(cè)實(shí)際工作電流為2.1 A，1臺(tái)粗紗機(jī)每天運(yùn)行時(shí)間按20 h計(jì)算，1 d用電量計(jì)算如下：

原用電量：W吹、吸=1.732UIcosφ×20×6÷7.5÷1 000=17.69 kW·h

現(xiàn)用電量：W吹、吸=1.732UIcosφ×20×(130/250～130/370)÷1 000=(11.50～7.77)kW·h

3.3 車尾吸風(fēng)機(jī)節(jié)能效果

粗紗機(jī)車尾吸風(fēng)機(jī)原裝機(jī)容量為4 kW，經(jīng)實(shí)際測(cè)量運(yùn)行電流為5.1 A，1臺(tái)粗紗機(jī)每天運(yùn)行時(shí)間按20 h計(jì)算，1 d用電量計(jì)算如下：

原用電量：W吸=1.732UIcosφ×20÷1 000=53.7 kW·h

改進(jìn)后的粗紗機(jī)車尾風(fēng)機(jī)原裝機(jī)容量為0.75 kW，經(jīng)實(shí)際測(cè)量運(yùn)行電流為0.6 A,1臺(tái)粗紗機(jī)每天運(yùn)行時(shí)間按20 h計(jì)算，1 d用電量計(jì)算如下:

現(xiàn)用電量：W吸=1.732UIcosφ×20×(10/250～10/370)÷1 000=(0.25～0.21)kW·h

3.4 吹吸風(fēng)系統(tǒng)節(jié)能收益估算

基于上述所求數(shù)據(jù)，可知一臺(tái)粗紗機(jī)每天節(jié)約的用電量為：

W吹、吸(改前)+W車尾(改前)-W吹、吸(改后)-W車尾(改后)=17.69+53.7-11.50～7.77-0.25～0.21=(59.64～63.41)kW·h

一臺(tái)粗紗機(jī)一年工作時(shí)間為350 d、若電價(jià)按0.8元/(kW·h)計(jì)，則每臺(tái)粗紗機(jī)一年可節(jié)約電費(fèi)(1.67～1.76)萬(wàn)元。

以上計(jì)算是以按120錠用60根單獨(dú)管狀吸點(diǎn)的粗紗機(jī)吸風(fēng)系統(tǒng)為例，由此可見改進(jìn)后系統(tǒng)確有顯著的節(jié)能收益。若一臺(tái)粗紗機(jī)總錠數(shù)不少于120錠,那么不少于60根單獨(dú)管狀吸點(diǎn)的節(jié)能效果則會(huì)更為突出。

4 結(jié)語(yǔ)

現(xiàn)代粗紗機(jī)在實(shí)際運(yùn)行時(shí)，確實(shí)存在著機(jī)臺(tái)清潔效果不良、能源浪費(fèi)突出的缺點(diǎn)，無(wú)形中增加了企業(yè)的生產(chǎn)成本。筆者對(duì)現(xiàn)有粗紗機(jī)吹吸風(fēng)系統(tǒng)運(yùn)行存在的問(wèn)題進(jìn)行了分析，并提出了改進(jìn)方案。通過(guò)系統(tǒng)改進(jìn)，在不影響產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，提高了塵雜和剝棉的清除效果，并相較原吹吸風(fēng)系統(tǒng)節(jié)能80%以上，具有十分明顯的節(jié)能效果，為企業(yè)降低了生產(chǎn)成本。在國(guó)家提倡節(jié)能、增效的大環(huán)境下，此技術(shù)在老機(jī)除塵改造及新設(shè)備技術(shù)應(yīng)用上具有良好的發(fā)展前景。

[1] 周義德.紡織空調(diào)除塵節(jié)能技術(shù)[M].北京:中國(guó)紡織工業(yè)出版社,2009.

[2] 夏春明.粗紗機(jī)吹吸風(fēng)節(jié)能管路的設(shè)計(jì)[J].上海紡織科技，2011,39(5)：60-61.

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[4] 魏雪梅.紡紗設(shè)備與工藝[M].北京:中國(guó)紡織工業(yè)出版社,2009.

[5] 邱宣懷.機(jī)械設(shè)計(jì)[M].北京:高等教育出版社，2004.

[6] 鄭文緯,吳克堅(jiān).機(jī)械原理[M].7版.南京:東南大學(xué)出版社,2003.

[7] 秦曾湟.電工學(xué)：上冊(cè)[M].北京:高等教育出版社,2002.

Optimized Design of the Ventilation System of the Roving Frame

XIA Chunming,CHENG Longdi,SHAO Yuanyuan

(Donghua University,Shanghai 201620,China)

In order to further improve product quality with less product defects,analysis is done to the ventilation system on the roving frames both at home and abroad regarding the design mode and the existing problems from the use of efficiency,mutual coordination operation,work methods.Considering the problems with the in-service ventilation system such as poor performance with high energy consumption,some modification suggestions are given herewith.Detailed introduction is made to the design principle of the optimized ventilation with system and the blower at the rear section of the frame regarding the specifications.The energy saving effect and economic benefit is compared before and after the optimization.It is pointed out that the optimized design of the roving frame with the improved electrical control,re-designed blowing suction line and the transformation of the rear fan,in the premise of not affecting the quality of products, the ventilation effect is satisfactory with obvious energy saving effect.

roving frame;ventilation system;electrical improvement;pipeline optimization;energy saving

2014-04-29

夏春明(1974—)，男，江蘇南通人，工程師，碩士，主要從事紡織工程研究工作。

TS103.22+6

B

1001-9634(2015)01-0041-05