自动缫车头索绪蒸汽管路及新茧加茧装置的结构分析

刘季平，卜献鸿，任强胜，李帆，黎纲

(四川省丝绸工程技术研究中心，四川 成都 610031)

自动缫机是生丝加工的关键设备，将蚕茧茧丝抽出集合成生丝。生丝生产是我国传统优势项目，目前我国生产的自动缫丝机代表世界最先进水平。自动缫丝机由车头和车身组成，一般一台缫丝机车身为400绪，每组两端各设一组车头(索理绪机构)。将蚕茧(包括索理绪无绪茧、缫丝落绪茧、煮茧新茧)进行索绪、理绪，使蚕茧成为一茧一丝的正绪茧。索绪质量的高低关系到生丝质量、原料茧耗、生丝产量完成水平。

我国从20世纪50年代开始使用自动缫丝机，但由于当时的科技水平和设备制造能力的限制，自动缫丝机存在很多不足，因此没有得到推广应用。从20世纪90年代初，杭州纺机厂等单位联合研制的D301A投产[1]，拉开了我国自动缫更换立缫的序幕，到20世纪末，立缫淘汰，自动缫得到普及。以杭州纺机厂为代表生产的自动缫丝机也不断进行技术更新，采用变频技术，使缫丝速度达到恒线速，探索周期随着车速变化达到无级变化配置，显著提高了纤度均匀性；采用PLC技术，控制新茧补充量；理绪采用两棱体(或三棱体)精理装置，减少了膨糙茧。设备型号从D301A发展到D301B、飞宇2000型、飞宇2000优选型、新时代、2008型、飞宇领航者。本文通过对索绪蒸汽管路及温控方法、新茧补充频率及补充量方面分析，提出更新设计的设想，以利于提高索绪质量，提升生丝质量，降低原料茧耗。

1 茧丝丝胶特性与“索绪四定”工艺管理

茧丝由丝胶和丝素组成，其中丝胶包裹在丝素外面，比例约占25%。蚕茧丝胶各层膨润和溶解性不一致，一般外层丝胶容易膨润溶失，内层膨润溶失较难。从煮熟茧和落绪茧茧层表面引出绪丝称为索绪。索绪采用的工艺方法为将蚕茧放置到一定温度水中，通过索绪帚与蚕茧相摩擦，引出绪丝。自动缫丝机的索绪通过索绪机自动完成，理绪人工适当辅助。由于蚕茧内外层丝胶含量不同以及丝胶溶解的难易程度不同，还有就是蚕茧的外层有缩皱，到内层基本消失，新茧索绪明显容易，因此新旧茧的索绪工艺要求是不同的。索绪是自动缫设备与工艺管理极其重要的项目。

2 现有的索绪工艺路线及设备结构分析

2.1 新时代型号以前的管路结构

自动缫索绪过程中，模仿立缫索绪，不同新旧的茧子，在不同的温区加入到索绪锅，索绪锅的温度从高到低，通过机械设备保证了新旧茧索绪所需要的温度和时间。高低温温差在5 ℃～8 ℃左右，通过索绪锅底部的蒸汽孔管、盲管配置得到温差工艺要求。2008型号以前的管路结构：索绪锅内，设置内外孔管各一根，紧贴索绪锅璧，使用不锈钢材料，开 Φ1.8 mm的眼孔，根据温度要求开孔，一般高温区开孔密度高，新茧补充以后密度低，如图1所示。

图1 索绪蒸汽孔管、盲管示意

盲管采用紫铜管，提高散热能力，设置在内外孔管中间；孔管的眼孔喷射蒸汽时将索绪锅中的水向上翻滚，推动蚕茧与索绪帚接触，摩擦起绪，如图2所示。有部分设备，内孔管通过电磁阀控制，但索绪需要的是持续能量，而电磁阀是开/闭两种状态，并且仅控制了内孔管，极易造成温度不均，因此多数工厂拆除不用。设备设置有总汽阀、分汽阀，总汽阀一般通过人工调节，分汽阀根据原料性能及工艺要求进行开启大小，一般盲管全开，孔管开部分或全开，然后将总汽阀调至一定蒸汽压力，一般0.06～ 0.12 MPa左右。

图2 蒸汽孔管反射示意

2.2 飞宇领航者蒸汽管路结构

飞宇领航者索绪管道做了较大结构改动，如图3所示。主要有几点变化:一是孔管、盲管采用锥形接头，通过螺丝紧固，便于拆卸清洁工作，特别是方便孔管眼孔堵塞清理；二是在高温区(理绪无绪加茧到新茧补充前)取消盲管，只有外孔管和头部孔管，并且头部孔管采用 “U”结构，增加受热面积。三是在低温区(新茧补充到索绪提茧斗)设置盲管、外孔管和尾部孔管。

图3 领航者缫丝机车头管道实物示意

2.3 新茧补充结构与索绪茧量的控制

索绪锅中的茧量补充有三部分组成：索理绪无绪茧量、缫丝落绪茧量和新茧补充，依次进入索绪锅内进行索绪。这三部分蚕茧性能不一样，以中内层茧为多，因此这部分蚕茧先进入索绪锅，索绪温度要高及时间更长，有利于茧丝丝胶的膨润和适当溶失，使蚕茧能够索绪成功。新茧索绪是蚕茧外层，容易起绪，因此索绪温度及时间要低要短，通过机械结构设计确定不同补充蚕茧的位置，获得相应的温度和时间。其中索理绪无绪茧量、缫丝落绪茧量相对稳定，索绪锅内茧量的控制，主要是通过新茧加茧多少来控制。

2000型以前的设备，新茧补充设置：开/关，开的状态持续补充新茧；关的状态为关闭新茧补充。目前的设备，匀采用PLC程序控制，设置了新茧补充周期与新茧补充时间来确保新茧补充装置加茧频率[3]，通过屏幕设置来完成新茧量。设置手动/自动模式，手动模式下新茧一直补充，自动模式下新茧补充量在设置周期内，补充时间加茧，其余时间不加茧。

新茧补充的装置机构从2008型机后进行了更新设计，但新茧补充周期及每次加茧量并没有变化。

3 现有结构存在的问题

(1)索绪锅蒸汽管路布置不精确。在实际生产中，索绪锅要求温度前高后低，由于管道设计结构不合理，蒸汽在管道里的速度为20～40 m/s，孔管开孔的蒸汽能量不能达到工艺要求的温差，往往高温区达到温度要求，低温区温度又严重偏高，如果高温区温度降低，在低温区索绪困难。通过孔管的眼孔疏密来拉开温差，实现困难。多数企业索绪尾端温度偏高，绪丝量增加，增大茧耗。

盲管的作用是将水加热到一定程度并提高水温的均匀性，孔管的蒸汽将水继续加热至沸腾，根据工艺要求确定高温区水沸腾后的气泡大小。生产实践证明：在索绪锅如果关闭盲管或盲管疏水阀出现故障，在索理绪时膨糙茧明显增多、缫丝时万米吊糙增加。领航者型设备在高温区取消盲管有增加類节的风险。

(2)新茧补充存在每次量多、加茧量频率低的问题。在一个加茧周期内，新茧补充的粒数等于加茧频率乘每次加茧粒数。新茧补充是通过提斗将新茧补充到索绪锅内，每次补充量约20粒左右，补充的频率是通过设置参数，一般补充时间占补充周期时间的20%～30%，由于新茧的加入不是粒状状态(缫丝落绪茧通过分离机，由传送带呈粒状加入索绪锅，属于粒状供茧)，因此每次新茧的加入都会导致温度的较大幅度变化、蚕茧在索绪锅内自由度降低，容易堵塞。而索绪过程中，要求温度相对稳定，这样蚕茧受热均匀，丝胶膨润才能达到均匀，使茧丝的胶着力得到均匀下降，蚕茧起绪，提高索绪效率、降低茧耗、减少膨糙茧发生的机率。

(3)温度控制有缺陷。温控部通过电磁阀控制单根索绪孔管(内孔管)，在索绪过程中，需要持续不断稳定的蒸汽热能，而电磁阀采取开/闭方式，显然这种方法不太适宜。

综合上述问题，在索绪中温控区域的温度很难控制在一定工艺范围，加之总汽压的波动，需要人工不断调节蒸汽汽压，索绪四定的温度、茧量在实际生产中难以控制，造成丝辫粗不均匀、理绪锅加茧处正绪茧量极难控制在100粒左右，大量的清丝变成条吐；索绪锅茧量高低起伏变化，新旧茧搭配不均，产生茧丝類节增多等问题。最终影响生丝清洁、洁净、抱合成绩，增大茧耗。

4 索绪蒸汽管路及新茧补充改进方法

(1)划分高温区、低温区，提高温度及温差的稳定性。将索绪锅的划分为高、低温区，并设计相应的蒸汽管道，分段进行控制。在工艺上采用盲管全开，提高索绪内的温度的均匀性，通过分段控制的孔管控制索绪锅的温差，满足不同类型蚕茧索绪所需要的热能，提高索绪效率，减少膨糙茧产生的机率。

(2)温度采用PLC程序控制，使蒸汽能量持续稳定。目前的设备采用电磁阀局部控温、手动控制总汽阀的方法，实现索绪温度的控制。索绪过程中蚕茧是连续不断进入索绪锅，需要的能量也要求连续不断，因此电磁阀这种开/闭方式不适合索绪蒸汽控制。采用程序控制电动阀，无级开闭的方法能够满足索绪锅内蚕茧需要的能量，实现温度的精确控制，减少操作工的劳动强度。

(3)新茧补充采用提高加茧频率、减少每次加茧量。增加辅助装置，控制每次加茧茧量，提高加茧频率，防止温度突变影响索绪效率。在总茧量不变的情况下，还能够大幅提高新旧茧搭配比例，从而提高生丝清洁、洁净、抱合成绩；减少正绪茧在加茧口的数量，降低茧耗。