粗紗機(jī)吹吸風(fēng)系統(tǒng)的改進(jìn)

1、粗紗機(jī)吹吸風(fēng)系統(tǒng)的改進(jìn)夏春明程隆棣邵媛媛（上海東華大學(xué)）摘要：為進(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(chē)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(chē)尾風(fēng)機(jī)進(jìn)行改造，在不影響產(chǎn)品質(zhì)量的前提下 提高了吹吸風(fēng)效果，節(jié)能效果較明顯。關(guān)鍵詞：粗紗機(jī)；吹吸風(fēng)系統(tǒng)；電氣改進(jìn)；管路優(yōu)

2、化；節(jié)能目前，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。臺(tái)面吸風(fēng)系統(tǒng)與車(chē)尾主排塵風(fēng) 機(jī)聯(lián)結(jié)，吸點(diǎn)不少于 60個(gè)，通過(guò)電機(jī)功率不小于 4kW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(tái)面雜塵的效果，使臺(tái)面更清 潔、節(jié)約能源更明顯的改進(jìn)措施，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)狀吹吸風(fēng)機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)粗紗機(jī)吹

3、吸風(fēng)機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)見(jiàn)表1。從表1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(chē)尾吸風(fēng)機(jī)。上吹吸風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓要達(dá)到1.2 kPa才能吸走上絨布刮棉車(chē)，由于主風(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(chē)尾風(fēng)機(jī)需較大功率， 風(fēng)壓要達(dá)到1.5kPa 以上，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 5.5kW,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。表1粗紗機(jī)吹吸風(fēng)機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)項(xiàng)目數(shù)值上吹吸風(fēng)機(jī)風(fēng)量（m3/h）2000風(fēng)壓（kPa）1.2電機(jī)轉(zhuǎn)速（r/min ）2900電機(jī)功率（kW）1.5車(chē)未吸風(fēng)機(jī)風(fēng)

4、量（m3/h）2500風(fēng)壓（kPa）1.5電機(jī)轉(zhuǎn)速（r/min ）2900電機(jī)功率（kW）4吹吸風(fēng)系統(tǒng)運(yùn)行中的問(wèn)題上吹吸風(fēng)機(jī)的功能未能得到充分利用現(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(chē)前的吹風(fēng)口和吸風(fēng)口，而車(chē)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(jī)與車(chē)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

5、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。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(chē)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)的實(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 2min,運(yùn)行3個(gè)來(lái)回后在車(chē)尾停1.5min ,該運(yùn)行

6、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(chē)尾主風(fēng)機(jī)配合作用吸走下絨布刮棉及臺(tái)面塵雜，而且比連續(xù)運(yùn)行方式能節(jié)約電能。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)。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)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(chē)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

7、的浪費(fèi)?？紤]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。2粗紗機(jī)上吹吸風(fēng)機(jī)與車(chē)尾吸風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的合理配置吹吸風(fēng)系統(tǒng)的改進(jìn)思路上吹吸風(fēng)機(jī)兩吹點(diǎn)兩吸點(diǎn)的充分利用現(xiàn)有粗紗機(jī)車(chē)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(chē)面及絨布下刮棉，吸風(fēng)管仍用來(lái)吸附上絨布刮棉。現(xiàn)將上吹吸風(fēng)機(jī)車(chē)后的一吹一吸兩點(diǎn)也利用起來(lái)，車(chē)后吹風(fēng)管路可通過(guò)設(shè)計(jì)用來(lái)清潔上吹吸風(fēng)機(jī)車(chē)身表面、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(chē)后新增一吸點(diǎn)，與管狀吸點(diǎn)相配合吸附車(chē)面塵雜及下

8、刮棉。原粗紗機(jī)臺(tái)面距車(chē)尾主吸風(fēng)機(jī)最遠(yuǎn)處的吸點(diǎn)，負(fù)壓大于0.5kPa,即車(chē)面每個(gè)吸點(diǎn)的負(fù)壓滿足大于0.5kPa的條件，即能在車(chē)前吹風(fēng)點(diǎn)的配合下實(shí)現(xiàn)吸點(diǎn)車(chē)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(chē)后吸點(diǎn)的實(shí)測(cè)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(tái)面主風(fēng)道及車(chē)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(chē)尾主風(fēng)機(jī)直接吸收臺(tái)面灰塵及下刮棉，這樣一來(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，故必須加大主風(fēng)機(jī)功率。改進(jìn)后的設(shè)計(jì)是取消主風(fēng)道，重新設(shè)計(jì)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(chē)后吸點(diǎn)與管狀吸點(diǎn)接觸。當(dāng)上

9、吹吸風(fēng)機(jī)行走時(shí)，與車(chē)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(chē)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，車(chē)尾風(fēng)機(jī)的功率只要0.75kW就能可以了。上吹吸風(fēng)機(jī)及車(chē)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(chē)尾吸風(fēng)機(jī)工作程序如下：吹吸風(fēng)機(jī)正常行走時(shí)，車(chē)尾風(fēng)機(jī)停止不工作；當(dāng)吹吸風(fēng)機(jī)行走到粗紗機(jī)車(chē)尾時(shí)，觸碰到行程開(kāi)關(guān)后慣性停止至車(chē)尾，車(chē)尾吸風(fēng)機(jī)延時(shí)10s（可調(diào)節(jié)）開(kāi)啟，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，吹吸風(fēng)機(jī)停止2-4min后（可調(diào)節(jié)）恢復(fù)上述程序。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(chē)尾位置，車(chē)尾吸風(fēng)機(jī)上吸管在上吹吸風(fēng)機(jī)運(yùn)行至

10、車(chē)尾處時(shí)總是與上吹吸風(fēng)機(jī)排塵 口接通。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。吹吸風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)改進(jìn)后的吹吸風(fēng)系統(tǒng)由新增的吹風(fēng)點(diǎn)與吸風(fēng)點(diǎn)、新增獨(dú)立的臺(tái)面管狀吸點(diǎn)、車(chē)尾風(fēng)機(jī)吸點(diǎn)和電氣控制及相關(guān)輔件組成。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。管路作用及要求粗紗機(jī)吹吸風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)示意圖見(jiàn)圖1、圖2,圖l為上吹吸風(fēng)機(jī)和管狀吸點(diǎn)及輔助件立面圖，圖2為臺(tái)面管狀吸點(diǎn)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(jī)；2為新增表面清潔吹風(fēng)點(diǎn)；3為塵雜排出口 ； 4為新增行走 輪吹風(fēng)點(diǎn)；5為車(chē)尾風(fēng)機(jī)吹點(diǎn)：6為臺(tái)

11、面吹風(fēng)點(diǎn)；7為臺(tái)面管狀頂端吸點(diǎn)；8為臺(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為風(fēng)機(jī)行走軌道；10為新增車(chē)后吸點(diǎn)；11為新增帶輪 吹風(fēng)點(diǎn)。在圖2中，1為臺(tái)面管狀吸管：2為臺(tái)面管狀吸點(diǎn)固定支架；3為結(jié)合件。件上吹吸風(fēng)機(jī)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；新增表面清潔吹風(fēng)點(diǎn)的截面設(shè)計(jì)成中間矩形、兩側(cè)半圓形，截面積為27060mm；連接風(fēng)機(jī)的90彎頭直徑為150mm用于與臺(tái)面管狀吸點(diǎn)配合完成臺(tái)面清潔工作；塵雜排出口有2個(gè)，設(shè)計(jì)成橢圓形管，每個(gè)橢圓形管的截面積為28020mm；行走輪吹風(fēng)點(diǎn)有 2個(gè)，設(shè)計(jì)成橢圓形管，截面積均為1960mm；車(chē)尾風(fēng)機(jī)吹點(diǎn)有3個(gè)，設(shè)計(jì)成橢圓形管，

12、截面積均為 1960mm,用于清 理帶輪；臺(tái)面吹風(fēng)點(diǎn)的管狀吸管直徑為90mm兩個(gè)管狀吸管之間中心距離為216mm用于與 臺(tái)面頂端吸點(diǎn)及吹吸風(fēng)機(jī)新增吸點(diǎn)之間的銜接；臺(tái)面管狀頂端吸點(diǎn)的截面形狀為兩端圓形， 中間矩形，截面積為 1100mm；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)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；風(fēng)機(jī)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(tái)面管狀吸點(diǎn)；帶輪吹風(fēng)點(diǎn)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(jìn)行設(shè)計(jì)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(chē)尾風(fēng)機(jī)的選擇與安裝經(jīng)測(cè)算，120錠的粗紗機(jī)徹底吸除上吹吸風(fēng)機(jī)內(nèi)腔雜物所需的風(fēng)量、風(fēng)壓、轉(zhuǎn)速等指標(biāo)見(jiàn)表2。從表2可知，所需吸風(fēng)風(fēng)壓為0.9kPa ,風(fēng)機(jī)功率為0.75kW,功率較原來(lái)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(jī)。表2新型粗紗機(jī)車(chē)尾風(fēng)機(jī)技術(shù)性能參數(shù)項(xiàng)目指標(biāo)風(fēng)量（m3/h）1500風(fēng)壓（kPa）0.9電機(jī)功率（）0.75電機(jī)轉(zhuǎn)速（r/min）2900原粗紗機(jī)車(chē)尾箱體和與上吹吸風(fēng)機(jī)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(jī)葉輪較原風(fēng)機(jī)變小，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)

14、上打孔，并用螺栓及螺帽挪固小風(fēng)機(jī)。電氣控制系統(tǒng)的改造上吹吸風(fēng)機(jī)及車(chē)尾吸風(fēng)機(jī)電氣控原理見(jiàn)圖3。（1）當(dāng)上吹吸風(fēng)機(jī)擋塊撞到行程開(kāi)關(guān)SQ時(shí)，上吹吸風(fēng)機(jī)接觸器 KM1斷開(kāi)，吹吸風(fēng)機(jī)電機(jī)M1斷電，風(fēng)機(jī)慣性運(yùn)行。（2）將車(chē)尾吸風(fēng)機(jī)接觸器 KM2改為受車(chē)尾上吹吸風(fēng)行程開(kāi)關(guān)SQ控制，當(dāng)上吹風(fēng)機(jī)擋塊撞到行程開(kāi)關(guān) SQ時(shí)，車(chē)尾風(fēng)機(jī)接觸器 MK2吸合，車(chē)尾風(fēng)機(jī)電機(jī) M2啟動(dòng)，時(shí)間繼電器 KT1 延時(shí)10s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延時(shí)2-4min后（時(shí)間可調(diào)節(jié)）接觸器 KMI吸合，Ml得電，上吹風(fēng)機(jī)再次啟動(dòng)，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(jī)吹吸風(fēng)系統(tǒng)的改

15、進(jìn)效果和效益3.1上吹吸風(fēng)機(jī)臺(tái)面吸點(diǎn)和車(chē)尾吸風(fēng)機(jī)的改進(jìn)效果增設(shè)吹點(diǎn)和吸點(diǎn)后，風(fēng)機(jī)表面較為清潔，行走輪內(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)能較好地吸走臺(tái)面上的塵雜， 臺(tái)面更清潔，節(jié)能效果明顯。 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1.5kW,經(jīng)實(shí)測(cè)實(shí)際工作電流為2.1A, 1臺(tái)粗紗機(jī)每天運(yùn)行時(shí)間按20h計(jì)算，每天用電量計(jì)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(chē)尾吸風(fēng)機(jī)節(jié)能效果粗紗機(jī)車(chē)尾吸風(fēng)機(jī)原裝機(jī)容量為4kW5經(jīng)實(shí)際測(cè)量運(yùn)行電流為5.1A ,1臺(tái)粗紗機(jī)每天運(yùn)行時(shí)間按20h計(jì)算，每天用電量計(jì)算如下：原用電量 W=1.732UIcos X 20+1000=53.7 kWh改進(jìn)后的粗紗機(jī)車(chē)尾風(fēng)機(jī)原裝機(jī)容量為0.75kW,經(jīng)實(shí)際測(cè)量運(yùn)行電流為0.6A, 1臺(tái)粗紗機(jī)每天運(yùn)行時(shí)間按 20h計(jì)算，每天用電量計(jì)算如下現(xiàn)用電:BW