傳統筒子紗染色機設計中普遍認為,被染物與染液的交換頻率主要取決于染液的循環流量,因此比流量的選取都比較大,而對揚程的選取并不重視。按照這個要求,一般都是選擇混流泵,它的特點是大流量、低揚程。事實上,由于過去的設備在結構上存在較大的缺陷,如頂鎖、換向裝置等容易產生很大的泄漏,形成染液循環短路,所以為了保證一定的染液穿過紗層,不得不將總流量的30%~40%用于補充這部分泄漏。因此,傳統的比流量并沒有反映出實際的比流量。
近年來,通過不斷改進染機結構,大大減少了系統的泄漏量。而另一方面,設備容量的不斷增大,提高了整個系統的阻力。如果按傳統的設計觀念,選擇大比流量雖然沒有大的泄漏量,但會因流量大而增加沿程或局部阻力損失,再加上紗線容量增加而產生的阻力,使得染液循環的整個系統能耗增加。在此情況下,用來克服系統阻力損失的主泵揚程應該達到足夠高,才能保證所需的染液穿透紗層。
筒子紗染色機結構的不斷改進,提高了循環染液的利用率,可以不考慮曾經作為補償泄漏的那部分流量,提高系統總體所需的揚程。這樣不僅可以滿足容量增加而產生系統阻力所需的能耗,同時減少了管路循環系統空間,提高了主循環泵的使用效率。
實踐證明,在保證循環系統有效染液循環率90%以上時,筒子染色機的比流量可以選擇20L/(kg·min)[傳統至少在35L/(kg·min)以上]。由于按此比流量所選取主泵的比轉數小于300,屬于高比轉數的離心泵,因此可以減小主泵進、出口管徑,使得管路中的存水量減少,降低染液浴比。
3 低比流量的應用
由于實際所需的比流量沒有傳統設計的那么大,因此可以在提高染液有效循環率的前提下,降低比流量,并將部分能量用于提高主循環泵的揚程。通過這種參數的改變,可以解決一些實際問題。例如,大容量筒子紗(1000kg以上)、高支高密度筒子紗(密度0.4g/cm3)和經軸紗等,紗層阻力都比較大,若了解了實際比流量,可通過提高主泵揚程來克服整個系統阻力,尤其是穿透紗層的阻力。在實際應用中,只有高比轉數離心泵(區別于混流泵)能夠滿足這種要求。離心泵具有效率高、特性曲線平緩等特點。它的流量和揚程選擇面也比較寬,尤其對大容量筒子染色,能夠提供較高的揚程。
4 采用低比流量的意義
采用低比流量,不僅可以保證染色質量,還可帶來其它好處,具有較大的實際意義。
4.1 降低主泵功率,節省電能,提高工作效率
選擇低比流量和較高揚程后,可以將過去采用的混流泵改為高比轉數(ns=200~300)離心泵,隨之特性曲線也發生了變化。根據葉片離心泵設計理論,在流量-功率特性曲線上,相同條件下離心泵的功率變化比混流泵快。由于現在筒子紗染色機主循環泵電機都采用了交流變頻技術,通過轉速變化,在保證泵效率不變的條件下,可以給出不同的流量和揚程,所以基于離心泵的流量-功率變化特點,可以在不同流量下,充分降低功率消耗。
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