耿亞琳，王 勇

（1.明佳科技有限公司，山東泰安 271000；2.泰安市人才交流服務(wù)中心，山東泰安 271000）

1 研究背景

染色工廠中染色機臺添加助劑的傳統(tǒng)做法是人工進行助劑的稱重、計量，并運送助劑加料至染色機化料缸。人工配制助劑的過程中不可避免地會滴落助劑至地面上。人工打掃清理滴落的助劑較困難，且助劑本身具有一定的刺激性氣味，易造成助劑儲存室環(huán)境較為惡劣，不利于配料人員的身心健康；助劑的化學(xué)腐蝕性對配料人員有一定的危害。另外，實際操作中，人工配助劑的計量準確度不容易把控，且人工運送助劑至染色機臺過程中，把助劑弄混倒入其他染色機臺的現(xiàn)象時有發(fā)生，導(dǎo)致染色質(zhì)量的下降。人工在送料過程中，助劑滴落到染色平臺地面上，同樣會造成染色平臺上環(huán)境的惡化。惡劣的勞動環(huán)境造成年輕一代從事該職業(yè)的意愿逐年降低。目前這些工作多由歲數(shù)較大的人員承擔。助劑配送自動化是染色行業(yè)的發(fā)展趨勢之一，也是目前廣大染廠亟需解決的痛點難點之一［1-2］。

隨著印染廠設(shè)備自動化程度的提高，助劑自動配送設(shè)備陸續(xù)上市，受到了市場的歡迎。其中，意大利拉沃公司和荷蘭萬維公司的產(chǎn)品代表了世界先進水平，得到國外染廠的信賴。由于引進成本過高，售后服務(wù)跟不上國內(nèi)染廠的需求，以及國內(nèi)助劑的品質(zhì)較低等問題，其在國內(nèi)的推廣應(yīng)用受到了限制［3］。因此，設(shè)計一種適應(yīng)國情的助劑配送系統(tǒng)具有非常重要的應(yīng)用價值。

2 系統(tǒng)組成

結(jié)合傳統(tǒng)人工配送助劑的工作方式和內(nèi)容，從機械設(shè)計原理出發(fā)，助劑自動配送系統(tǒng)一般由儲存系統(tǒng)、動力系統(tǒng)、管路系統(tǒng)及相應(yīng)的控制系統(tǒng)等組成。常規(guī)助劑的配送流程見圖1，大用量粉體助劑的配送流程見圖2。

圖1 常規(guī)助劑的配送流程圖

圖2 大用量粉體助劑的配送流程圖

2.1 儲存系統(tǒng)

染色常用助劑按輸送性質(zhì)分類分為：常規(guī)自動配送助劑、大用量液體助劑、小用量粉體（含片狀）助劑、大用量粉體助劑等。

常規(guī)自動配送助劑的儲存采取標準的儲存桶，根據(jù)用量一般配置500、1 000 L 等規(guī)格。助劑儲存桶一般有3 個孔，正上方中間的大孔主要用于人工清理儲存桶內(nèi)部，正上方側(cè)置的小孔用于自動上料，正下方中間的小孔用于助劑出料，并通過管路連接到配送系統(tǒng)。液體儲存桶的上料裝置一般采用泵系統(tǒng)，人工將加料管插入原料桶，輸出管路連接儲存桶。助劑儲存桶液位檢測方式根據(jù)用戶要求可以只輸出最高液位和最低液位的開關(guān)量，也可以輸出連續(xù)液位的模擬量。液位的檢測一般采用電容式接近傳感器、浮球式傳感器等類型的傳感器。電容式接近傳感器可以固定在儲存桶外壁檢測內(nèi)部的液位，檢測結(jié)果較為穩(wěn)定，不受助劑品種的影響，一般只檢測最高液位或最低液位。電容式傳感器還有一種固定在儲罐頂部，電容式探桿完全浸入到液體中。探桿的外部封裝特氟龍，耐腐蝕性好，可以輸出連續(xù)模擬量。浮球式傳感器只能檢測高低液位，輸出開關(guān)量。

大用量液體助劑如液堿、雙氧水，腐蝕性較大，一般采用單獨的耐腐蝕儲存罐進行隔離儲存。助劑來料一般通過槽罐車進行加料。這種類型的助劑加料方式主要有兩種：一種是獲取染色機臺加料信號時，通過獨立的管路系統(tǒng)進行加料；另一種是把助劑打進助劑儲存架的標準儲存桶內(nèi)，與前述常規(guī)配送助劑一起進行輸送。

小用量粉體（含片狀）助劑可以在儲存系統(tǒng)附近單獨的化料缸里進行攪拌溶解。攪拌均勻后，通過泵輸送至助劑儲存架的標準儲存桶內(nèi)，以標液的形式進行儲存，并與前述常規(guī)配送助劑一起進行輸送。

有沉淀的助劑采用攪拌器或者循環(huán)攪拌方式進行攪拌。

大用量粉體助劑如元明粉、純堿，一般采用不銹鋼儲存罐或者玻璃鋼儲存罐。儲存罐利用支腿支撐在地面上。根據(jù)染色工廠對粉體助劑的用量不同，元明粉純堿儲存罐容量一般高達10～20 t。儲存罐的上料一般采用斗式提升機、真空上料裝置或者噸包上料裝置［4］。采用斗式提升機時，一般在地面配置上料斗進行上料。上料斗直接與斗式提升機的進料口連接。采用噸包上料方式時，需要配備單獨的起吊裝置。粉體助劑儲存罐的料位一般采用阻旋式料位開關(guān)進行檢測。

2.2 動力輸送系統(tǒng)

助劑儲存桶至泵之間的管路一般采用耐腐蝕塑料管，管路之間的連接采用特種膠粘接的方式。液體助劑桶底部小口連接一個手動球閥，工作時處于常開狀態(tài)。在維護過程中，人工關(guān)閉手動球閥，將助劑存在助劑桶內(nèi)。儲存桶底部通過塑料管連接至聯(lián)閥。聯(lián)閥上每個獨立的閥門與其中一種助劑桶底部相連。聯(lián)閥通過法蘭與轉(zhuǎn)子泵進口進行連接。轉(zhuǎn)子泵出口連接高精度流量計，流量計之后連接管路系統(tǒng)。管路法蘭之間需要加裝耐腐蝕的密封墊。根據(jù)控制系統(tǒng)需求，通過控制聯(lián)閥上每個獨立閥的通斷實現(xiàn)助劑品種的選擇。當前一種助劑計量到需求時，關(guān)閉該路控制閥，再打開后一種助劑的控制閥，依次進行計量輸送。配送完成后打開水路控制閥，用水將助劑推送到染色機臺化料缸，同時將管路沖洗干凈。

粉體助劑在儲存罐底部通過螺旋提升機出料并輸送到化料缸。在化料缸內(nèi)，粉體助劑與熱水攪拌均勻后，通過渣漿泵和管路系統(tǒng)輸送至染色機臺。根據(jù)工藝要求，溶液可以加入染色機臺化料缸、輔缸、主缸3 個位置中的任何一個或多個。泵前后的管路需要緊密固定，防止泵運轉(zhuǎn)過程中管路晃動而導(dǎo)致流量計計量出現(xiàn)偏差。

2.3 管路結(jié)構(gòu)

管路系統(tǒng)主要由管路、彎頭、接頭、支吊架、閥門等組成。助劑一般具有腐蝕性，管路系統(tǒng)除支吊架采用碳鋼噴漆外，均選擇不銹鋼材質(zhì)。彎頭主要用于車間內(nèi)部管路走向拐彎處，一般分為圓弧彎頭和折線彎頭兩種。支吊架主要是將管路系統(tǒng)固定在廠房上，并具有調(diào)節(jié)管路水平度的作用。

根據(jù)助劑系統(tǒng)在廠房內(nèi)布置的位置，管路系統(tǒng)一般分為染色平臺上方布管和染色平臺下方布管。染色機一般是沿染色平臺中心線鏡像布置為兩排。國內(nèi)立式染色機應(yīng)用較為普遍，紗籠一般采用天車進行提取。如果助劑配送系統(tǒng)與染色平臺中心線平行，管路系統(tǒng)需要繞過天車或在染色平臺下方繞行。染色平臺下方布管一般是因為管路系統(tǒng)繞行天車上方時，管路系統(tǒng)長度增加造成助劑輸送時管路壓力損失增大或者施工難度增大。

管路長度一般為6 m。在染色平臺上，染色機之間的距離一般不會超過6 m，故染色平臺上的管路用一段直管和三通分配閥進行連接即可。而從助劑配送系統(tǒng)到染色平臺，管路一般會超過6 m，需要在管路之間進行連接。連接方式主要有焊接和接頭兩種。焊接質(zhì)量受焊接方式和焊工水平影響較大，如圖3 所示。另外也可以選擇采用接頭方式進行管路系統(tǒng)的連接。

圖3 焊接質(zhì)量圖

推薦采用氬弧焊接方式進行焊接。如圖3 所示，圖3a、3b 為氬弧焊接在不背保情況下的焊接質(zhì)量，受焊工操作水平高低的影響，內(nèi)部的焊接質(zhì)量會存在較大的偏差，管路焊接內(nèi)部平整度無法得到保證。圖3c 為氬弧焊接在背保的情況下采用1.6 mm 焊絲，圖3d為氬弧焊接在背保的情況下采用0.8 mm 焊絲。

2.4 控制系統(tǒng)

助劑配送系統(tǒng)一般在獲得加料信號后進行計量輸送。加料信號主要分為兩種：（1）由染色機中央控制系統(tǒng)自動輸出加料信號至助劑配送系統(tǒng)；（2）由人工操作現(xiàn)場機臺附近的電腦發(fā)出加料信號。這兩種信號分別對應(yīng)全自動配送系統(tǒng)和半自動配送系統(tǒng)。另外，后一種加料信號也可以作為全自動配送系統(tǒng)的補充加料信號。

3 總結(jié)

儲存系統(tǒng)采取標準容積的助劑儲存桶集中放置，改善了助劑桶擺放雜亂無章的現(xiàn)狀。動力系統(tǒng)和管路系統(tǒng)主要代替人工計量運送助劑的工作，解決人工計量不準確、加錯料的問題。助劑配送系統(tǒng)的研制，在一定程度上提高了染色質(zhì)量，解決了染色廠部分痛點，具有推廣價值。