平幅连续染色机（热风打底机）的改进与发展
戴家兴
（扬州瑞金机械制造有限公司，江苏 扬州225641）
【摘要】：为了有效地解决织物批量染色中出现左中右色差问题，对原传统染色机的各单元进行了升级改造，并对各单元的环保节能操作方便性等方面作了大的改进。新机型能有效地控制左中右色差，同时大大节约了能源，降低了生产成本，提高了织物色泽，也提高了操作的方便性。 【关键词】：染色 均匀性 节能 消除色差
1、前言
长期以来，进口染整机械一直占据和主导国内市场，国产印染机械无论在设计、制造质量、使用性能、自动化程度等各方面都与进口设备存在较大差距。近几年，特别是“九六”型印染设备的研制开发，使得国产印染设备进入一个快速、全新的发展阶段，国产与进口印染设备的差距正不断缩小，有的已接近甚至达到进口设备的技术水平，国产印染设备在国内的市场占有率不断提高。
随着国际国内能源价格的上涨，国际宏观调控力度的加大，以及印染行业日益特出的减排和环保问题，国产印染设备又面临新一轮的挑战与严峻考验，保持与发展国产印染设备的固有优势，用高新技术改造与提升传统设备，提高自动化程度，加强在线检测和控制手段，节能、环保已成为国产印染机械的发展方向和必由之路。
扬州瑞金机械制造有限公司（原江都市瑞丰印染机械厂）作为国内知名的印染机械专业制造商，其生产的平幅连续染色机深受国内用户的欢迎和好评，同类机型国内市场占有率较高并有大量出口。面对当前国际国内新的形势和产业政策，扬州瑞金机械制造有限公司（原江都市瑞丰印染机械厂）始终坚持以人为本，科技创新的设计理念，紧跟染化料和印染工艺的发展，缩短染色流程，减少污水排放量，增加对色差、烘房温度、湿度的在线检测与控制，提高染色均匀性，减少能耗，不断提高平幅连续染色机的工艺适应性和自动化水平。
下面就我公司生产的平幅连续染色机的用途、各组成单元的结构特点，通过创新改进设计在应用中所取得的理论数据和应有成果，作简要的分析和探讨。
2、平幅连续染色机的主要单元及组成部分
1.1 平幅进布装置 1.2 二辊卧式均匀轧车 1.3 红外线烘燥机 1.4 热风烘燥机 1.5 烘筒烘燥机
1.6 平幅冷却出布部件
3、平幅连续染色机的主要用途
本联合机适用于分散、士林、印地可素、聚酯士林、活性偶氮、酞菁等染料浸轧染液、色酚以及烘干之用。
1、各单元机的主要结构特点及优化改进措施的对比分析 4.1二辊卧式均匀轧车
4.1.1均匀轧车的主要技术要求
均匀轧车是平幅连幅染色机的关键设备之一，均匀轧辊的性能直接影响植物轧液的得色率和均匀性，对减少织物的色差有十分重要的影响。我公司积累多年制造均匀轧车的经验，制造的均匀轧辊精度高，强度好，内腔油压载荷分布均匀，密封装置经特殊结构处理，磨合性能好，油液泄漏量小。油压调节表采用的分度表，更能直观的看出微量油压变化，能更好的调节控制油压，使轧辊压力更加均匀。经众多用户多年使用验证，我公司的均匀轧车各项综合性能居于国内领先水平，完全满足对轧液均匀性和左、中、右色差有严格要求的各类中高档织物的加工要求。 4.1.2 轧槽液位控制装置
配置轧槽液位自动检测装置，从而控制高位槽对轧槽供液管道上的电磁阀，实现均匀轧车轧槽液面高度的准确控制及轧槽的自动加液，达到节约染化料，减少污染液的排放。 4.1.3 轧辊及轧槽的自动冲洗装置
对于小批量、多品种的用户，经常需要换液、换色，清洗附着在轧辊及轧槽上的染液，不仅耗水、费时，而且很难彻底清洗干净，特别是人工清洗难以达到的死角部位，造成染液的交叉污染降低染色质量。我公司的均匀轧车配有多方位、全覆盖的强力冲洗装置，经增压后的高压水流能迅速、彻底的清除轧辊及轧槽内附着的染化料，不仅节约用水，而且能实现快速换色，提高生产效率。 4.1.4 加工过程的动态模拟
准备掌握织物在轧车内的工作状态及加工过程，及时发现和排除可能存在的质量隐患，主要配置了可视的轧车工作过程动态仿真模拟系统，操作人员通过随时配置的显示屏就可以随时掌握以上信息，进行准确的操作处理，减少人为操作失误，提高产品质量及工作效率。 4.2红外线烘燥机
4.2.1红外线烘燥机的工作原理及作用
红外线烘燥机主要是利用红外线照射能穿透到织物内部，使织物内的水分子产生强烈运动和迅速扩散蒸发，达到在短时间内外层同时干燥的目的。红外线烘燥机主要用于织物染色和树脂整理的预烘，减少浸轧分散染料的织物在烘燥过程中产生“泳移”现象，避免浸轧树脂的织物产生表面树脂。
4.2.2常用的红外线烘燥机型式
按热源形式分有电热式和燃气式；按烘房结构分有敞开式和封闭式；按辐射器断电保护形式分有平行移开式和翻转式。
无论是电热式还是燃气式红外线烘燥机，为了达到短时间内快速烘燥的目的，全机的装机功率都很高，耗电、耗气量非常大，所以必须采用合理的机型结构及相应的检测控制措施，从而达到很好的节能效果。下面以我公司设计的电热封闭式节能型红外线烘燥机为例，与普通红外线烘燥机节能效果进行对比分析。 4.2.3封闭式节能型红外线烘燥机的结构机理
我公司新设计的封闭式红外线烘燥机为两布道，共18支电热管式红外线辐射器。由于合理布置了每支辐射器及相邻布道的位置，辐射区上下两辊的中心距为2300mm，两布道的左右中心距离仅为300mm。上部Φ300mm直径导辊既是主动牵引辊，又是两布道的过布辊。全机结构紧凑，整体式箱体结构经机械加工后能实现导辊的快速准确定位，大直径高精度的导辊及较短的上下中心距，能有效避免各类高档轻薄织物因快速受热升温后产生起皱现象，并能部分舒展前道工序加工不当而造成的隐性皱条。
每支辐射器在停机或紧急断电时均可实现90°翻转，使短时间内未能降温的辐射器高温辐射面偏离织物，避免对织物的过度烘燥甚至可能产生的火灾事故。
红外线辐射加热区域被保温门板及隔板全部封闭，与外界冷空气隔断，仅留有进出布口的狭小布道，有效阻止高温辐射能向四周散发。每支辐射器的对面有一块反射板，反射板表面经抛光处理并涂有耐高温的反光漆，使透过织物的辐射光源经反射后对织物进行再次烘燥，提高辐射热能利用效率。 经对敞开式红外线烘燥机布道两侧及进出布口的温度测量，散发温度高达350-400℃；封闭式红外线烘燥机由于四周保温门板的隔热作用，门板表温在100℃以下，进出布口的温度也在300℃左右。经推算并经实际测量统计，封闭式红外线烘燥机能耗仅为敞开式的85％左右。
4.2.4 湿度控制在红外线烘燥机上的运用
实践证明，当织物烘燥到含水率在30-35％时，染化料就不会再产生“泳移”现象，此时，由于织物上含水量较少，织物本身的温度会迅速上升。如继续采用红外线烘燥，不但浪费能源，且易对织物产生损伤。因此，检测并控制红外线辐射区域的湿度及织物本身的含湿率，具有节约能源并保护织物免受灼伤的双重意义。
可以用湿度传感器检测加热区域的湿度并控制排湿风机的排湿量，使加热区域的湿度控制在利用烘燥的最佳值；采用织物湿度控制仪，将经烘燥的织物湿度控制在30-35％左右，并以此来决定织物烘燥的速度及参加工作的辐射器数量，起到提高工效及节能的效果。 4.3 热风烘燥机
4.3.1热风烘燥机的用途
热风烘燥机利用对流传热原理，将热量传递给湿织物，是一种非接触式热风烘燥过程。主要用于热熔染色、树脂整理联合机对织物进行预烘燥之用。其烘后织物手感柔软，表面无极光现象，因而是一种适用性和通用性都十分强的理想热风烘燥机型。 4.3.2 热风烘燥机的常用机型及其发展
近年来，随着织物品种的日益增多，织物档次的不断提高，特别是一种府绸、弹力织物、高支高密织物的使用增多，用户对热风烘燥机适应品种的要求越来越高。
为了顺应这一市场需求的变化，热风烘燥机在机型结构、热源形式、传动及控制方式均作了很多的改进。如烘房导辊直径从 125mm加大至 150mm、180mm，有的用户要求做到 200mm；为少投资而增加烘房容布量，机内主动导辊在原标准8支的基础上可以增至10支；为满足有的用户对织物预烘燥温度有较高要求，热风烘燥机由单一的蒸汽加热，发展为载热油加热或电加热；传动形式也由力矩电机分组传动，发展为单室交流电机集体传动，小功率交流电机分组传动等多种形式；无论是力矩电机传动还是交流电机传动，均可采用变频调速控制，增加调速范围，提高导辊运行同步性，减小织物运行过程中的张力。
随着织物品种的发展变化，也必将会出现更多、更新的机型满足市场发展的需求。 4.3.3 功能性特殊导辊在热风烘燥机上的应用
导辊是热风烘燥机的关键零部件，其质量的好坏直接影响整机的性能，限制加工织物的品种范围及产品档次。
我公司自主研制开发的功能性导辊精度高、强度好、质轻、节能，特殊结构处理的辊体受热后内压膨胀成微橄榄形，补偿由于辊体自重及受织物牵引产生的挠度变形。
功能性导辊的特殊制造工艺及内腔结构，使得热风烘燥机能够满足大多数织物品种的加工要求，即使一些高档织物也不例外，且织物运行精度高，传送张力小。由于辊体质量轻，升温过程蓄能少，升温速度快，节约热能。
4.3.4 特殊结构的喷风盒对避免织物条花及风挡印的作用
某些浸轧敏感性染料的织物，经热风烘燥后会出现隐性条花及风挡印等缺陷，严重影响产品质量。其产生的主要原因是由于喷风口的热风近距离的垂直吹向织物，热风缺少混合和散射的空间，相邻喷风口的风量及温度不能完全均匀、一致。我公司特殊技术制造的喷风盒，通过增设出风口的热风静压及导向挡条，达到改变热风的流向并产生混合静压效果，温度均匀，风量柔和一直的热风平行吹向织物。
经众多用户使用反映，配置该特殊结构喷风盒的热风烘燥机，加工后的织物不但五条花及风挡印的产后，且由于热风均匀而产生织物左、中、右色差的机率也很小，因而该特殊结构是一项结构简单而非常有效的实用新型技术。 4.3.5湿度控制在热风烘燥上的运用
要使织物干燥，不仅取决于传递给织物的热量，还取决于烘房内热空气的含湿量。若烘房的含湿量已大道饱和，即使热风的风量及热量再高，也不可能达到蒸发水分而烘干织物。因此，控制好烘房温度和相对湿度的合适比例关系，就能达到提高烘燥效率，节约能源的目的。具体措施包括：配备烘房排气湿度连续测定和自控装置，自动调节排气风机的排气风速及流量，保证烘房内热空气的相对湿度保持在最利于烘燥而又节能的湿度范围之内；采用烘房温度传感器，控制进入加热器的热源流量，并可控制可变频的转速，调节循环热风的风速及喷风量，保证烘房将织物烘干至与丁的含湿率所需的合适温度。
配置烘房湿度及温度联合检测及自动控制装置的热风烘燥机，热风烘燥效率及热能利用率明显提高，节能、节电效果显著，经现场使用测算，该机比普通型的热风烘燥机综合节能效果达25%以上。 4.4烘筒烘燥机
4.4.1烘筒烘燥机的机型组合
按烘筒直径分目前主要有Φ570mm和Φ800mm两种
按烘筒和立柱数量分有：单柱10烘、单柱12只烘、双柱20只烘等多种组合形式 4.4.2 烘筒烘燥机的作用及其优缺点
烘筒烘燥机主要供纯棉、化纤及其混纺织物平幅烘干之用，是接触式烘燥中应用最噗拜年的一种。它烘燥效率高、占地面积小、机型结构简单、操作维护方便；但由于是高温接触式烘燥，容易烫伤织物表面产生极光印，烘燥后的织物被烫板而较挺括，手感较差，一般均需经后整理提高产品质量及手感。 4.4.3 烘筒烘燥机冷凝水防结措施
烘燥过程中产生的热空气上升后与温度相对较低的烘机顶板相遇，极易冷凝洁水，越聚越多的水珠滴落后再织物上产生斑点而造成疵布。
为消除冷凝滴水对烘燥质量的影响，一般将烘机顶部制成敞开式斜顶结构，保持顶部的通风，大量的湿热蒸气被流通的空气带走而减少了与烘机顶板的接触。斜顶板为内空夹层式，夹层内按适当距离均布通入热蒸气的盘形管路，提高整个顶板内壁的温度，缩小与之接触的热蒸气的相对温度差，减少冷凝水的产生。少量冷凝水由于自身重力较小，将沿斜顶板滚落至机器的边缘而不至滴落在织物上。 4.4.4 烘筒凝洁水的回收
烘筒在工作过程中不断通入饱和蒸汽，其排气端的疏水阀会排出大量清洁的凝结热水，水温都在80℃以上。以往由于对节能及环保问题的重视不够，大多都是将其直接排放，浪费非常大。
现在采用一种凝结水无泵背压回收系统，利用疏水阀阻气产生的背压，将凝结热水输送至水洗槽等需要清洁热水的设备，既有效利用废热能，又节约了水资源，据资料测算，一台30只烘筒的烘机，年可回收凝结水约2736t左右，年节约蒸气417.6t/台，经济效益十分可观。
4.5平幅冷却落布部件
4.5.1 冷却对染色烘干织物质量的影响
经烘筒烘燥机烘干后的织物，表面温度较高，若不经充分冷却而直接落布堆积，处于中间部分的织物由于温度无法散发，染化料在高温状态下极易发生化学反应而变色，使织物产后边中差，特别是一些浸轧敏感性染料的织物色差尤为明显。 4.5.2平幅织物常用的冷却形式及优劣对比
目前，平幅织物冷却通畅采用的方式有水冷却和风冷却两种。
水冷却一般为配置三支直径Φ300mm或两支直径Φ570mm冷水辊。Φ570mm冷水辊由于表面积大，与织物接触面也大，冷却水的利用率相对Φ300mm冷水辊稍高。不论是Φ570mm还是Φ300冷水辊冷却，由于辊体内腔需不断通入冷却水，经热交换后升温的热水就被直接排放，因而耗水量大，冷却成本高，对水资源紧张的地区尤为不适用。
风冷却装置则是借鉴热风烘燥机循环加热原理，循环风机吸入冷空气便可以达到冷却的目的。风冷却装置有自然空气风冷却和空调制冷循环风强制冷却两种形式，主要是针对不同的织物冷却要求及车间工况环境供用户选用。风冷却是一种无接触式冷却，强风均匀穿透织物，冷却效果明显，织物手感好，且节约水资源，因而是一种实用、节约的理想织物冷却方法。
4.5.3落布端织物含湿率的检测控制
织物烘干程度（即回湿率的高低）直接影响产品后加工质量和能源的消耗，因此，在落布端检测织物的相对湿度，防止织物出现烘不干或“过烘”而浪费能源就很有必要。由于车间生产环境中相对湿度是一个变值，因此回湿率要按工艺要求及车间环境湿度的变化实施自动在线检测控制。给出落布回潮率的空置量，从而改变前段烘燥过程中烘房温度、湿度、工艺车速等参数，达到最佳的烘燥效果和节能效果。
2、平幅连续染色机的联机方案和控制措施
以上分析了平幅连续染色机各组成单元机的作用原理、结构特点、改进措施及自动化检测控制手段的应用。作为组成联合机的单元机，除了要具有自身的一些固有特性外，还必须具有联合特性和各单元之间的协调性，才能显现联合机的整体性能，满足加工工艺的要求。
在实践使用过程中，经设备的制造单位和用户单位不断的总结，结合当前节能、环保的迫切要求，平幅连续染色机的功能和配置得到不断的改进和发展。 5.1交流变频调速技术
全机采用交流变频调速，特别是力矩电机传动部件，由于具有了力矩和变频的双重特性，使得全机具有更好的起动、运转和调速性能，各单元内及单元与单元之间具有更好的同步性和更低的传送张力。
据有关资料统计，采用交流变频调速传动技术，能产生10-30%的节电效果，降低机台停机率90%以上，减少日常电气维修费用5倍以上，取得了较好的经济效益。 5.2 按工艺要求优化机型配置
除了4.3.2、4.4.
1、4.5.2介绍多种机型配置外，根据不同织物的烘燥要求和工艺条件，红外线烘燥机也可设计单室或根据需要任意布置辐射器数量；进布端可配置平幅退卷装置，适应卷装织物的染色烘燥要求；落布端可配置平幅折叠落布和平幅成卷两用装置等多种配置形式可供选配。
有的用户为减少机器占地面积。将烘筒烘燥机下两只烘筒改为冷水辊，减少传动单元，缩减机器长度。
5.3合理选用热源控制阀门
除4.4.4介绍的烘筒凝结水无泵背压回收系统外，该系统同样可用于蒸气热源的热风烘燥机加热器凝结水的回收。
接收自动在线检测仪器的指令，精确控制热风烘燥机和烘筒烘燥机蒸气热源的流量，有十分重要的节能降耗意义。一种新型的蒸气薄膜调节阀，能按控制信号要求线性调节蒸气流量直至完全关闭热源，将该阀安装在热风烘燥机和烘筒烘燥机的进气管道上，就可实现对设备的按需供气，减少不必要的能源耗用。 5.4加强设备的绝热保温措施
随着能源矛盾的日益尖锐和特出，机器的节能、降耗指标将成为设备的关键性能要求，以上介绍的很多内容都与节能、降耗问题相关，可以说，任何一点有节能作用的结构和改进措施都值得我们去关注和研究。
如热风烘燥机保温门板填充特殊定制的重量65g/㎡以上的块状岩棉，两层岩棉块之间绝热反光材料，门板内外层板面采用间隔点接触结构，能有效阻止烘房内热能的散失，工作状态下门板的表面温度仅率高于环境温度。
在热风烘燥机的地步与地面间铺设厚度达100mm以上的 珍珠岩保温制品，隔绝地湿气对烘房温度的影响；烘筒烘燥机的进气立柱和底盘与地面也必须进行有效的绝热措施，阻止高温烘筒向地面传导热量。做好上述绝热保温措施，则可大大提高烘燥效率，节约大量能源。
5.5 便捷的清洁维护措施
从红外线烘燥机至烘筒烘燥机的所有辊件表面均喷涂耐高温、防沾色的聚四氟乙烯材料，防止染化料的搭色、沾色，可提高辊件表面清洁效果，减轻清洁工用量，提高工作效率及染色质量。
润滑是设备维护中很重要的一环，实例说明，大部分的设备故障都是由于润滑不良引起的。对于热风烘燥机、烘筒烘燥机等轴承润滑部位相对集中，就可采用润滑液（脂）泵站集中润滑系统，减轻工作量，提高润滑效率，保证机器始终处于良好的润滑状态下运行。
3、结语
平幅连续染色机（热风打底机）作为织物浸轧染色和预烘必不可少的染整设备，已经有了数十年的实用历史。随着织物品种的发展和印染工艺的不断改进，平幅连续染色机在长期的使用实践中也进行了大量的改进和提高，以满足印染业的发展对印染设备不断变化的需求。特别是近年来，随着各种自动在线检测仪器的出现和不断普及，平幅连续染色机的功能也得到不断的完善和发展，自动化水平日益提高。
由此可见，用高新技术改造和提升传统产业，既符合国家技术创新的产业政策，对染整设备制造业也是一项永远不会有终点的研究课题。可以预见，在印染业和染整设备制造业的共同努力下，随着形势的发展，平幅连续染色机必将演变出更多、更优的机型以适应印染行业日益变化的需求。
作为平幅连续染色机的专业制造供应商，扬州瑞金机械制造有限公司（原江都市瑞丰印染机械厂）愿在这一领域进行不断的总结和探索，为广大印染业界用户提供更新、更优的印染机械设备，为名族印染工业的发展进步奉献自己的一点绵薄之力。
参考文献： ① 盛慧英主编《染整机械设计原理》 P188 ② 盛慧英主编《染整机械设计原理》 P188 ③ 陈立秋染整节能降耗的先进工艺装备技术，2006年度江苏印染学术年会论文集 ④ 徐谷昌加强能源管理，达利抓好节能降耗工作，2006年度江苏印染学术年会论文集
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