第四節(jié) 加料控制系統(tǒng)

隨著染色工藝水平的不斷提高，對加料的控制方式提出了更高的要求。尤其是氣流染色機(jī)的低浴比染色條件，不可能回流或預(yù)留更多的水進(jìn)行化料?；钚匀玖先旧粌H對染料的添加方式有要求，而且對助劑也有不同添加方式的要求。所以，為了滿足這些加料控制要求，目前先進(jìn)的氣流染色機(jī)都配置了比較完善的加料控制系統(tǒng)，可以按照染料的上染和固色規(guī)律進(jìn)行不同曲線（多達(dá)90條）的控制，能夠適應(yīng)各種染料。對于多臺染色機(jī)還可以與中央加料系統(tǒng)相連接，從配料、化料、輸送、分配和計(jì)量添加實(shí)現(xiàn)全自動控制。避免了人為和環(huán)境的影響因素，染色的重現(xiàn)性和一次成功率得到了很大提高。

根據(jù)染色工藝要求，加料系統(tǒng)可采用線性加料，也可采用非線性加料。線性加料往往無法控制上染率，尤其是染淺色，先接觸到染料的織物部分，會過多地吸附染料；而其余部分如果沒有足夠的全過程移染條件，就會得不到應(yīng)有的染色深度。若采用加料過程控制，可以根據(jù)染料的上染規(guī)律，對上染（吸附）階段和固色（反應(yīng)）階段，分別進(jìn)行非線性的染料和助劑的添加，即可保證上染和固色曲線呈直線狀態(tài)，滿足染料對織物的均勻上染。

一、染料和助劑的溶解

染料和助劑通常是在加料桶中進(jìn)行溶解，為了加快溶解速度，配備了自循環(huán)和攪拌循環(huán)。對于聚集性強(qiáng)、不容易溶解的染化料，還采用了強(qiáng)烈的攪拌循環(huán)進(jìn)行化料。氣流染色機(jī)的低浴比染色條件，對染料的溶解度有較大影響，尤其是染深色的染料濃度（owf，%）較高，必須選擇溶解度較高的染料。目前一些先進(jìn)的印染廠采用了集中化料、配料和分配方式，不僅可以更加準(zhǔn)確地控制化料和分配，而且還可減少染料的浪費(fèi)。這對氣流染色機(jī)的低浴比化料來說，無疑是解決了染料的溶解問題。

在機(jī)臺上進(jìn)行溶解染料，溶解用水可以事先在主缸入水時(shí)預(yù)留一部分，也可按照染色浴比入完水后，通過主缸內(nèi)回流一部分水進(jìn)行化料。兩種方法究竟選擇哪一種，應(yīng)根據(jù)具體工藝來確定?；钚匀玖先绻遣捎妙A(yù)加元明粉，那么溶解染料的水應(yīng)該選用新鮮水，而不要用回流水。因回流水中含有元明粉，在加料桶中可能會造成染料的聚集。

二、計(jì)量加料裝置

氣流染色機(jī)的加料系統(tǒng)是控制染色過程中加料的獨(dú)立部分，一般由流量檢測裝置、流量控制閥、加料泵、比例調(diào)節(jié)閥、加料支管等和加料桶組成。染料和助劑可實(shí)現(xiàn)分段、不同速度和時(shí)間的非線性注入控制，并有多條加料工藝曲線供選擇。由于自動計(jì)量加料是受控染色的基本要求，必須通過程序控制，保證各種所需的加料曲線能夠準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)，所以氣流染色機(jī)的加料過程完全是由自動程序完成。一些像咖啡色、紫色、翠綠和艷藍(lán)等敏感色是由多只染料拼色而得，在同一條件下并不表現(xiàn)出相同的上染率，往往因?yàn)榧恿戏椒ú坏卯?dāng)而容易產(chǎn)生色花，而采用計(jì)量加料就可有效地控制染料的均勻上染。這在氣流染色機(jī)的加料中顯得尤為重要。

圖3-15 電磁流量計(jì)

1．流量檢測裝置 在染料的加注過程中，為了精確地控制染料量和加料速度，必須通過流量檢測將信號傳送給電腦，然后由比例調(diào)節(jié)閥按照程序要求進(jìn)行流量控制?？紤]到氣流染色機(jī)的使用條件，一般是采用電磁流量計(jì)，如圖3-15所示，由直接接觸管路染液的傳感器和上端信號轉(zhuǎn)換器兩部分構(gòu)成。它是根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)原理，在與測量管軸線和磁力線相垂直的管壁上安裝了一對檢測電極。當(dāng)導(dǎo)電液體（如水溶液）沿測量管軸線運(yùn)動時(shí)，導(dǎo)電液體切割磁力線產(chǎn)生感應(yīng)電勢。此感應(yīng)電勢由兩個(gè)檢測電極檢出，數(shù)值大小與流量成比例。傳感器將感應(yīng)電勢作為流量信號，傳送到轉(zhuǎn)換器，經(jīng)放大、變換濾波及一系列的數(shù)字處理后，用帶背光的點(diǎn)陣式液晶顯示瞬時(shí)流量和累積流量。轉(zhuǎn)換器輸出4～20mA信號和脈沖信號。

圖3-16 滑板式控制閥

2．流量控制閥及其特性 加料管路中的流量控制閥采用的是滑板式控制閥，如圖3-16所示，其控制精度高，行程短，響應(yīng)速度快。線性和等百分比流量特性的可調(diào)比例為40∶1。其結(jié)構(gòu)是在閥體內(nèi)安裝了兩塊與介質(zhì)流動方向垂直的滑板，滑板上開有相同寬度、不同長度的節(jié)流槽。其中一塊滑板固定在閥體內(nèi)部，另一塊與閥桿相連接可移動，并與固定滑板緊貼。當(dāng)移動滑板時(shí)就會改變?nèi)疽毫魍娣e的大小，從而即可控制染液流量大小。

流量控制閥的流量特性，是在閥兩端壓差保持恒定的條件下，染液經(jīng)調(diào)節(jié)閥的相對流量與其開度之間關(guān)系?？刂崎y的流量特性有線性特性、等百分比特性及拋物線特性三種。等百分比特性的相對行程和相對流量不成直線關(guān)系，在行程的每一點(diǎn)上單位行程變化所引起的流量的變化與此點(diǎn)的流量成正比，流量變化的百分比是相等的。所以它的優(yōu)點(diǎn)是流量小時(shí)，流量變化小；流量大時(shí)，則流量變化大。也就是在不同開度上，具有相同的調(diào)節(jié)精度。線性特性的相對行程和相對流量成直線關(guān)系。單位行程的變化所引起的流量變化是恒定的。流量大時(shí)，流量相對值變化??；流量小時(shí)，則流量相對值變化大。拋物線特性的流量按行程的二次方呈比例變化，大體具有線性和等百分比特性的中間特性。

由上述流量三種特性得知，就其調(diào)節(jié)性能而言，以等百分比的特性為最優(yōu)，其調(diào)節(jié)穩(wěn)定，調(diào)節(jié)性能好，而拋物線特性又比線性特性的調(diào)節(jié)性能好。在實(shí)際應(yīng)用中，可根據(jù)加料的不同要求，選擇其中任何一種流量特性。

3．加料泵 加料泵是加料系統(tǒng)中的關(guān)鍵部件，一般揚(yáng)程較高。其機(jī)械密封由于受到一些未完全溶解染化料顆粒的影響，靜環(huán)容易被損壞。

4.比例調(diào)節(jié)閥 比例調(diào)節(jié)閥有定位器，可控制閥門開度大小，但不能作為截止閥來使用，所以一般在該閥的前面還要設(shè)置一個(gè)截止閥。

5.加料支管 加料管路中有一回液支路，可將主缸中的水回流。如果主缸進(jìn)水時(shí)的浴比沒有扣除化料的水，那么可通過該回液支路向加料桶回液供化料用。

在受控染色過程中，根據(jù)染料的上染和固色特性，對染料、電解質(zhì)和堿劑進(jìn)行計(jì)量控制，可以獲得均勻染色效果。加料過程中，對流量進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測，按照設(shè)定的加料曲線，由電腦和PLC控制比例調(diào)節(jié)閥控制加入量。加料支管如圖3-17所示，采用計(jì)量加料時(shí)，加料桶染液通過A管加入。在該支管上由比例調(diào)節(jié)閥控制。當(dāng)采用直接快速加料時(shí)，染液通過B管加入。

圖3-17 加料支管示意圖

1—流量計(jì) 2—比例調(diào)節(jié)閥 3—截止閥

6.加料桶

傳統(tǒng)的間歇式染色機(jī)通常只配置一個(gè)加料桶作為化料和加料之用，對染色工藝要求不高以及浴比較大的染色加工來說沒有太大問題。隨著染色工藝水平的提高，為了更加有效和精確地控制加料過程，現(xiàn)在一些先進(jìn)的氣流染色機(jī)已配置兩個(gè)甚至三個(gè)加料桶。采用多個(gè)加料桶有以下好處：

（1）化料的桶與加料的桶分開，化料桶的攪拌和濃度不均勻性不會影響加料過程（主要是化料會波動影響計(jì)量精度），化好的料先進(jìn)入加料桶，然后再計(jì)量注入。

（2）助劑與染料分開配制（如多組分纖維采用不同染料），在加注之前互不影響。采用多個(gè)加料桶，對染色工藝是非常有利的，但會增加設(shè)備制造成本。只有在染色工藝要求較高，加工具有較高附加值的產(chǎn)品時(shí)才予以考慮。

（3）有些染色工藝，元明粉或堿劑是分段加入，并且中間有加染料過程。這種情況下最好采用兩個(gè)加料桶，一個(gè)用于染料溶解和加注，另一個(gè)用于元明粉或堿劑。這對加料來說更靈活，相互沒有影響。

圖3-18 加干鹽循環(huán)示意圖

1—主回液管 2—干鹽料桶 3—循環(huán)泵 4—射流器

三、加干鹽裝置

活性染料染色需要消耗大量的鹽（如元明粉或食鹽），溶解比較困難，一次溶解需要大量回液。對于氣流染色機(jī)的低浴比來說，一次無法提供更多的回液。通?？刹捎脛討B(tài)溶解，即邊回流邊進(jìn)料，可以減少一次的回液量。如圖3-18所示，干鹽可放在一個(gè)獨(dú)立的料桶中，通過一個(gè)固—液射流器迅速溶解并注入主回液管與主體染液充分混合，然后再通過主循環(huán)泵進(jìn)入噴嘴與織物接觸。加干鹽裝置對多管氣流染色機(jī)來說非常重要，管數(shù)少的可以不設(shè)置專用的加干鹽裝置，通過加料桶加鹽即可。