印染助剂自动输配送系统.pdf

李健，刘坚，于广平，郭清达，袁沐坤，廖勇，王志广（广州工业智能研究院，广东广州 511458）摘要：针对纺织印染行业染机助剂输配送过程中自动化程度低、劳动强度大、助剂输送精度较差等难点，重点研究了一种助剂自动输配送系统的清洗控制方法及装置。自动输配送装置包括助剂暂存桶、输料阀、质量流量计、输送管道、管道清洗装置、控制系统等，可有效提高助剂输送精度，缩短管路清洗时间，提高助剂输送效率等。关键词：印染助剂；自动输配送；管道清洗；控制系统中图分类号:TS193文献标志码:A文章编号:1004-0439（2023）08-0006-04Automatic transportation and distribution system ofprinting and dyeing auxiliariesLI Jian,LIU Jian,YU Guangping,GUO Qingda,YUAN Mukun,LIAO Yong,WANG Zhiguang(Guangzhou Industrial Intelligence Research Institute,Guangzhou 511458,China)Abstract:In view of the difficulties such as low automation,high labor intensity,and poor delivery accuracy of auxiliaries in the transportation and distribution of dyeing machine auxiliaries in the textile printing anddyeing industry,a cleaning control method and device for the automatic transportation and distribution systemof auxiliaries was researched.The automatic transportation and distribution device includes the temporary storage barrel of auxiliaries,the feeding valve,the mass flowmeter,the transportation pipeline,the pipeline cleaning device,and the control system,which can effectively improve the transportation accuracy of auxiliaries,reduce the pipeline cleaning time,improve the efficiency of auxiliary transportation,etc.Key words:printing and dyeing auxiliaries;automatic transportation and distribution;pipeline cleaning;control system收稿日期：2023-02-16基金项目：广东省重点领域研发计划项目（2020B0101050001）；广州市“岭南英杰工程”后备人才项目“羊城创新创业领军人才支持计划资助”（2019006）作者简介：李健（1989），男，工程师，硕士，研究方向为纺织印染、环保等行业自动化、信息化、智能化。染色过程是整个纺织印染生产过程的关键环节1-3，其中助剂输送的精确计量及运输效率直接影响染色过程的生产质量和生产效率4-6。目前国内印染企业大多采用人工制定工艺参数和染机助剂配方7-9人工称量和输送，少数企业在前处理工艺的部分环节采用自动化或者半自动化的控制方式和助剂计量输送设备。现有的采用人工助剂称量、运输的方式无法实时掌握物料消耗情况，具有用工多、劳动力成本高10-11；配方的工艺控制不严格，计量输送无法精确控制；无法实现多机台、多点同时化料等问题。在现有的助剂自动计量输送设备12-15中，多种助剂通过一个管道输送，不能同时输送多种助剂；一个管道输送多个类型的助剂，交叉输送多种类型的助剂会增加管道清洗难度和延长清洗时间，输送助剂与清洗管道效率低下。本文提供了一种助剂自动输配送系统的清洗控制方法及装置，以期解决输送助剂与清洗管道效率印染助剂自动输配送系统印 染 助 剂TEXTILE AUXILIARIESVol.40 No.8Aug.2023第40卷第8期2023年8月8期低下的技术问题。1系统介绍1.1助剂输配送系统架构助剂输配送系统是实现助剂精确、自动、高效输送的核心，系统架构具体包括助剂暂存桶、助剂下料阀、助剂输送管道、质量流量计、空气压缩机、清洗水泵、气水冲洗管道、助剂上料阀、染厂车间划分区域助剂储料桶、控制系统等，具体如图1所示。123456789191112131415161718102012348910201918141312117651716151第一助剂暂存桶；2第一助剂下料阀；3第一独立管道；4第一质量流量计；5第一空气压缩机；6第一清洗水泵；7第一气水冲洗管道；8第一助剂上料阀；9第一染厂车间区域的助剂储料桶；10控制系统；11第二助剂暂存桶；12第二助剂下料阀；13第二独立管道；14第二质量流量计；15第二空气压缩机；16第二清洗水泵；17第二气水冲洗管道；18第二助剂上料阀；19第二染厂车间区域的助剂储料桶；20第一染厂车间区域图1印染助剂自动输配送系统架构图1.2助剂暂存桶助剂暂存桶用于存储染色过程中所需助剂，通常包括暂存桶及液位计。助剂通常包括液碱、冰醋酸等腐蚀性强的危险助剂；食毛剂等温度敏感型助剂；柔顺剂、柔软剂等固体物料（输送前需高温搅拌溶解）；双氧水等常温易分解助剂；其他常规液态助剂。其中除食毛剂需用PE桶存储外，其余助剂多采用不锈钢桶存储，桶容积为 12 m3。液位计用于监测液位，液位过低时提醒加料。1.3助剂下料阀助剂下料阀用于控制液态助剂从暂存桶下料至输送管道，阀门开闭由控制系统控制。1.4助剂输送/气水冲洗管道助剂输送/气水冲洗管道用于输送液态助剂以及推挤水，管道大多采用优质不锈钢抛光管，阻力比较小、耐腐蚀。1.5质量流量计助剂输配送系统中助剂计量采用质量流量计，相比于电磁流量计，质量流量计具有适用介质多、测量精度高、可靠性好、维修率低等优点。1.6空气压缩机空气压缩机用于提供压缩空气能源，压缩空气推动管道内的气、水，快速吹扫管道，实现高效清洗管道的目的。1.7清洗水泵助剂被吹扫到对应染缸后，对应输送管道清洗水泵开始工作，用工艺水清洗输送管道内第一次压缩空气未吹扫干净的残留助剂，完成管道的第二次清洗，然后再次用压缩空气对输送管道进行吹扫，使输送管道内残留助剂和水得到再次清理。1.8气水冲洗管道气水冲洗管道用于输送推挤水及压缩空气，管道多采用优质不锈钢抛光管，阻力小、耐腐蚀。1.9助剂上料阀李健，等：印染助剂自动输配送系统7印染助剂40卷助剂上料阀用于控制液态助剂从输送管道上料至染厂车间划分区域助剂储料桶，阀门开闭由控制系统控制。1.10控制系统控制系统主要用于印染助剂自动输配送系统的管控，主要包括：（1）权限管理，管理员权限、工艺员权限、操作员权限；（2）硬件管理，主要完成助剂储存中间桶、上料泵、输送泵、助剂分配输送设备、阀门管路、染缸等硬件设备的定义与分组，便于助剂优化调度，实现信息化管控；（3）工单管理，实现工单的接收与执行，SAP下发排单信息到中控系统，向自动输配送系统提出助剂物料需求，系统根据工单内容自动确定助剂需求，完成助剂输送；（4）工艺运行参数的设定与管理，针对不同助剂、助剂输送的不同阶段对泵的输送能力有不同要求的特点设置泵的运行频率，在满足输送任务的基础上实现节能增效；（5）运行监控，通过系统运行画面监控可视化系统运行过程中的阀门、泵等设备运行参数以及流量、液位等工艺参数。2系统功能实现2.1助剂输配送系统工作流程为了更清晰地阐述本系统的工作流程，现以广东省某纺织印染龙头企业的染色车间为例进行说明。该染色车间包括4个区域、一个公共管道和一个助剂输入单元。其中，助剂输入单元内各助剂的特性、类型相同，且各助剂存储在各自的助剂暂存桶内，各助剂暂存桶分别通过不同的独立管道与公共管道连接；每个公共管道配置一个气水清洗单元；助剂输入单元包括4条独立管道和对应的助剂暂存桶，用于输送相同特性、类型的4种助剂。当控制系统接收到第一染厂车间区域对第一助剂的输送呼叫信号后，通过第一助剂暂存桶所对应的第一独立管道与第一染厂车间区域之间的第一公共管道，将第一助剂输送到第一染厂车间区域，在具体生产过程中包括以下2种工况。（1）当接收到第一染厂车间区域的需求信号后，查询第一染厂车间区域所需的第一助剂，并向第一助剂发送呼叫信号，如果第一染厂车间区域与第一助剂暂存桶所对应的第一独立管道之间的第一公共管道信号为空闲信号时，则可以控制助剂输入单元输送助剂；如果第一公共管道的信号为工作信号时，则可以控制第一独立管道等待输送，直到第一公共管道发送空闲信号。（2）当同时接收到一个以上染厂车间区域的空闲信号后，查询各个染厂车间区域所需的助剂，并向各助剂发送呼叫信号，判断各个染厂车间区域与所需的助剂所对应的独立管道之间的公共管道是否有重复的公共管道，如果没有，则控制全部公共管道向对应的独立管道发送空闲信号，控制助剂输入单元输送助剂；如果有重复的公共管道，则控制重复的公共管道向其中一个独立管道发送空闲信号，向其他独立管道发送工作信号，控制助剂输入单元输送助剂，若公共管道的信号为工作信号，则控制对应独立管道等待输送，直到公共管道发送空闲信号。控制第一助剂暂存桶的第一助剂通过第一助剂下料阀输送到第一独立管道中，以使安装在第一独立管道上的质量流量计对第一助剂进行在线计量，并控制第一助剂经过第一独立管道与第一染厂车间区域之间的第一公共管道输送到第一染厂车间区域的助剂储料桶中；当第一助剂全部输送到助剂储料桶中后，控制第一公共管道发送输送完毕信号。当接收到第一公共管道的输送完毕信号后，控制第一公共管道对应的第一气水清洗单元进行清洗工作，直到第一公共管道清洗完成。输配送系统控制第一气水清洗单元的管道空气压缩机和管道清洗水泵将气水输送到第一公共管道和助剂上料阀进行清洗；当第一公共管道和助剂上料阀清洗完毕后，控制第一公共管道发出清洗完毕信号和空闲信号，控制第一染厂车间区域发出空闲信号。当接收到第一公共管道发出清洗完毕信号和空闲信号后，查询对应独立管道等待输送信号；若有对应独立管道等待输送，则继续向其中一个独立管道发送空闲信号，向其他独立管道发送工作信号，控制助剂输入单元输送助剂，直到没有对应的独立管道等待输送，控制第一公共管道向所有的染厂车间区域发送空闲信号。当接收到第一染厂车间区域发出空闲信号后，查询第一染厂车间区域的需求，若第一染厂车间区域发送需求信号，则再次查询第一染厂车间区域的需求助剂，并向需求助剂发送呼叫信号，直到第一染厂车间区域停止发送需求信号。染厂车间其他区域（第二、第三、第四染厂车间区域）助剂输送过程与第一区域相同。2.2助剂输配送系统优势分析印染助剂自动输配送系统通过设置一个公共管道（其对应的助剂输入单元内各助剂的特性、类型相88期同），优先选择同一类型的助剂作为管道下一次输送的助剂，解决了多种类型的助剂使用同一个助剂输送管道单元输送产生的管路清洗难度大和清洗时间长的问题，降低了管路清洗难度，缩短了清洗时间，提升了管路输送效率。助剂从独立管道、独立管道与染厂车间区域之间的公共管道输送到指定的染厂车间区域，当助剂输送完毕后，每路公共管道都有对应的空气压缩机和管道清洗水泵对公共管道进行清洗，当某一路独立管道和对应的公共管道正在工作或者清洗时，不会影响其他独立管道和其他公共管道的工作，实现了同时输送多种助剂，降低了管路清洗难度，缩短了清洗时间，提高了输送与清洗管道效率。3结论（1）输配送系统通过采用质量流量计等手段可以有效提高助剂配送控制的精度，确保工艺的稳定性和重现性。（2）创新性地提出气水混合吹扫模块，可以有效提高输送管路清洗效率并减低水资源的浪费。（3）通过车间区域划分、助剂暂存桶设置等，可以减少输送管路长度，降低输配送系统建设成本。（4）通过自动化、信息化的手段，可以实现配送过程自动控制，杜绝人为计量误差，降低劳动强度，改善工作环境，降低生产成本等多重目标。参考文献：1宋心远.纺织品染色的过去、现在和未来J.印染,2005,31(9):18-25.2赵雪,朱平,展义臻.生态纺织品染色技术综述J.染料与染色,2007,44(4):23-30.3万晗.效率+质量是纺织染色企业取胜的关键J.纺织服装周刊,2017(40):26-27.4耿亚琳.元明粉、纯碱液态输送技术简介J.染整技术,2017,39(11):48-56.5李亮,柳申洪,向忠,等.流量法印染助剂自动配送系统的设计与实现J.现代纺织技术,2013,21(4):40-44.6王勇,耿亚琳,鹿庆福,等.助剂配送系统在长车印染企业的改造应用J.纺织导报,2016(1):77-78.7章杰.世界纺织印染助剂发展动向J.印染助剂,2005,22(11):1-6.8王祥荣.新型染色助剂的开发与应用初探C/全国纺织化学品免烫、柔软整理剂质量及应用技术研讨会论文集,2007.9刘超.新型染色助剂J.广西纺织科技,2010,39(1):45-46.10汤仪平.基于机械手的液体助剂自动计量与传送系统J.化工自动化及仪表,2017,44(8):754-756.11姜志清.基于 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