广州番禺高勋染整设备制造有限公司 511400
摘要：介绍高温高压纱线染色机的基本特点及失效机理，对检验中发现的高温高压纱线染色机缺陷进行了统计分析，发现裂纹类缺陷最多。介绍了高温高压纱线染色技术及其成套设备，利用脉流冲击染色技术实现了低耗能、低排放的先进染色技术，大幅提高了纱线染色的经济效益，满足了国家对纺织工业节能减排的要求。
关键词：高温高压纱线染色机；晶间腐蚀；新技术
高温高压纱线染色机主要染纯棉、涤纶、腈纶、尼龙、羊毛、涤棉、毛涤、麻棉或各种混纺纱线，配置各种类型纱架，可外染不同形式的纱线，如筒子纱、绞纱丝饼、散毛、毛条、经轴纱、拉链、盘带等漂染处理，是一种适应范围广泛的成品之理想的漂染设备。高温高压纱线染色机采用全不锈钢制造，机械调速具有无噪音、调速方便等优点。
节约劳动用工，提升纱线品质档次，是当前国内棉纺企业十分关注的两个重要问题，它关系到棉纺企业在“十二五”期间能否良性持续发展。由于纺纱是一个劳动密集型行业，用工较多，当前又面临招工难的困扰，部分企业因招不到合适的工人，开机不足，影响企业生产正常运行。但根据许多先进纺纱企业节约用工的经验，除了通过加强各项基础管理与创新、提高员工素质、降低各工序断头、扩大工人看台能力外，积极采用纺纱实用新技术也是节约用工、提升产品质量档次的一项重大举措。
1高温高压纱线染色机基本特点
高温高压纱线染色机的基本特点是：温度控制精度要求高，执行元件多，动作频繁，安全联锁多，既有开关量控制又有模拟量控制。染色工艺各不相同，染液成分复杂，为配置合适的染液可能要加入亚氯酸钠、食盐等，所以又处于酸、碱、水、蒸汽高温高压的恶劣环境中。在高温高压纱线染色机工作时可能存在奥氏体不锈钢+氯离子特定组合，容易产生应力腐蚀开裂。
因此高温高压纱线染色机的主要失效机理为：疲劳失效、应力腐蚀开裂、晶间腐蚀开裂。同时，由于长期使用可能导致安全联锁装置损坏或功能不全，对高温高压纱线染色机的安全性能产生影响。
2目前国内染整行业存在问题
纱线筒子、经轴染色工艺的改进，推动了染色设备的技术进步。但是目前国内外筒子纱染色机状况是：以单纱1kg标准来计量，国外能够做到是1∶6～1∶8，国内染纱机则在1∶7～1∶10。大意味着高能耗，造成企业的成本负担加重。同时，染色大，染色周期长，升温、冷却、漂白和水洗的时间就占整个染色周期的一半以上，并消耗大量的水，加重了生产及污水处理的负担。工艺技术是当今染整设备制造业具有实际意义的研究项目，也是能够给用户带来整体产业经济效益提升的关键技术。
传统筒子纱染色机染色过程中染液浸泡半个纱缸，由于采用了特殊的主循环泵结构，染纱机的染液不浸泡纱锭，可以通过泵的扬程实现染液的低液位循环。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆这样就减少了因为纱线长时间浸泡带来的不利影响，如密度变大，染液循环式时穿透纱层时的阻力变大等。染纱机染色降低的直接结果就是染色过程中水和蒸汽的消耗量减少。
染色机与传统染色机的另一个不同点在于染液流量采用脉流控制。这样可以实现高的循环比数，染纱线穿透速度快，从而可以大大减少工艺时间，而且更容易防范纱线染色过程中的内外层纱线色差、色斑等染色缺陷，实现匀染效果。
3高温高压纱线染色核心技术
高温高压染纱机采用核心技术是：三级叶轮泵的脉动流体染色技术。采用此技术，染液经过三级叶轮泵被提升到30m高压扬程，通过三级泵喷射到纱锭，染液以高速脉流单方向喷射到纱锭，流出纱层循环回纱缸体内，并完成染料对纱锭的上染过程。叶轮泵使染液在纱锭染色循环产生脉动流体动力效应，提高了染液与纱锭之间的染色交换频率，使小染液与纱锭接触并获得动力循环，达到染液不浸泡纱锭染色的1∶3最低。
3.1脉流新工艺及其控制方法
脉流冲击式染色原理方框图。“时间脉冲发生器”由计算机按照随机信号发出脉流信号给控制器，以每分钟改变电机16次冲击脉流波动频率进行染色，这个频率变化是在水位允许范围内产生波动。控制器采用理想参考模型（水位调节规律），与变频电机控制三级叶轮泵，输出脉流冲击波，理想模型与输出脉流（水泵入口水位）比较得到误差，自适应水位监测水的警戒线给出水位参考辨识，调节变频电机转速达到染色工艺的冲击脉流。
染色机理想参考模型是染纱新工艺质量控制规律。根据染色物料分纯棉、人造纤维、化纤等3种选定不同染纱工艺规律。冲击式脉流染色在下进行，染液不浸泡纱锭，减少染料助剂用量；纱锭与染液由于不浸泡在水中，减少了纱锭渗透阻力，加快染色交换速度，利于匀染和缩短染纱时间；染液在脉流作用下冲洗纱锭循环，使纱锭和染液的循环频率可由电机转速控制，这就是冲击式脉流染色原理。
3.2三级叶轮泵技术的改进
染色主循环泵满足：大流量、高扬程、高比转数。采用三级叶轮泵作为筒子纱染色的主循环泵。改进后的三级叶轮泵作为主循环泵能够满足16～22次/min的循环，使得染料在相同时间染色提高上染率，缩短染色时间，提高染色均匀性。
传统的染色运行时压差很稳定，在0.6～1.0bar之间，也不会出现水位波段的明显变化，但是由于液位计的敏感程度影响，染色就存在这种变化，而且染色过程中的压差能达到1.4～1.8bar左右，加料液位过低时压差不会降低，反而还会明显增加。在载量为4kg的纱线染色机运行中，对内压、外压、运行水位做了记录，运行水位变化状态下的压力数据。
4染纱新技术的措施
4.1采用FS一962C系列控制器
用于中长色纱染色用的分散染料是在高温高压纱线染色机上进行染色的。经试验证明：要达到最经济染色的口的，其办法是提高染色温度。在高温状态下纤维可以得到充分澎胀，染色分子受压而向纤维芯层渗透并不断扩散：从染色上色率的测定曲线来看，以染色温度在132：C保持拓分钟为最理想的工艺条件，同时为了防止染料上染太快而造成色花、色差等疵点，分散染料在染色温度升至90二C以后，要求控制在以每分钟上升1度为速度进行。这样，如果直接采用人为控制，往往会使操作人员处于相当紧张状态；又由于供汽量不均，仍旧会发生因升温快慢不一而造成的色花、色差等疵点。目前应用了日本的PS一962C系列控制器，基本解决了由于染色升温和保温的控制不当而造成的色花、色差，同时确保了上车工艺的要求。
4.2接高纱笼和降低
通过与有关单位的共同研制，将原来常规纱笼的高度从850毫米接高到110毫米。由于染物容最扩大，相应缩小，由原来的1：13减少到1：9.6，从而节约了染化料、助剂、能源，并减少了污水排放量，同时也使台班产量比原来提高了35%。经过近半年来的生产，取得了花钱少、收效大的效果，是解决染纱行业增产节约行之有效的途径之一。采用高笼子装纱染色，给操作工装纱带来困难，因此必须增加压纱机予以配套使用，既保证装纱密度均匀，使染纱质量更趋稳定，又减轻了工人的劳动强度。
4.3皂练后处理采用程序控制
纱线在染色后，仍有少量染液残留于纤维表面，形成疏松的不溶性物质（俗称“浮色”），必须通过皂练加以去除。皂练不仅能去除“浮色”，提高染色坚牢度，而且还能促进染料分子的整列度，以增进色纱的鲜艳度，同时也直接影响后道织造工序的经纱及摇纱。采用程序控制进行皂练，确保了工艺上车的皂液温度及皂练和水洗时间。一旦生产过程中出现了蒸汽不足等情况时，由于具有自动等待的功能，故使皂练的周期得到稳定，克服了手控皂练机所带来的皂液温度、皂练时间、水洗时间不一的缺点；对不同产品的要求可以调整程序控制工艺参数。另外，还具有操作简便等优点，欲上按钮，就能按规定的工艺程序自动进行工作，中途若遇故障，旋动开关，机台立即停止运转，一旦故障排除，开机后将仍按原程序继续恢复工作。
结论
在当今能源紧张、水资源日益短缺、环境污染不断恶化的形势下，当务之急是开发研制环保节能一体化的染整设备。染整设备应积极推广新工艺、新技术、新设备，重视实现对水、汽等可循环资源的再利用和对能耗的管理，高温高压纱线染色技术与传统染色技术相比，所需的染料、助剂、水电汽等直接材料均大幅下降，排放的废液也大幅减少，染色工艺效率得到大幅提升，具有明显的经济效益。促进整个染整设备行业的节能效果和替代旧的染整设备，提升市场竞争力。
参考文献
[1]黎嘉球，钟汉如，陈晓辉，等.三级叶轮泵染纱机[J].：2012
[2]黎嘉球，钟汉如，罗湘春.高温脉流染纱机及其控制方法[P].：2013
论文作者:郭桂枝
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第18期
论文发表时间:2017/12/7
标签：染液论文; 纱线论文; 纱锭论文; 高温论文; 高压论文; 染色机论文; 叶轮论文; 《建筑学研究前沿》2017年第18期论文;