智能化羽绒水洗、脱水加工设备技术研究

夏春　刘静　王书满　韩翔

摘  要：本项目主要是以鸭鹅等畜禽类羽毛为主原料清洗和脱水设备的技术研究，项目集成先进制造与新材料等技术开发应用，突出智能高效与安全环保技术特征，有效解决国内国际市场中羽绒水洗、脱水加工技术瓶颈问题，实现项目技术成果转化，开发出新的羽绒水洗、脱水加工工艺和新装置。

关键词：羽绒水洗;脱水机

目前国内羽绒水洗、脱水加工技术存在诸多问题亟待改进，特别是资源浪费和现代化的安全生产问题。

“智能化羽绒水洗、脱水加工设备技术研究” 项目，既可很好地克服当前高耗水、高耗能、高污染的缺陷，解决制约羽绒加工行业发展的环境和安全生产问题，又可以节约资源，提高羽绒品质，实现羽绒洗脱加工的智能化、规模化、产业化发展，极大地提高生产效率，同时化解经济发展和环境保护的两难问题，满足社会和相关行业发展需求，带动养殖等相关产业的蓬勃发展。

1、研究开发内容

本项目主要研究以鸭鹅等畜禽类羽毛为主原料清洗和脱水的设备技术，集成先进制造与新材料等技术开发应用，突出智能高效与安全环保技术特征，有效解决国内国际市场中羽绒水洗、脱水加工技术瓶颈问题，实现项目技术成果转化，开发出新的羽绒水洗、脱水加工工艺和新装置。

1.1、羽绒前道水洗处理工艺技术研究，节能、节水、减排

研究内容包含原毛初洗和水洗机清洗工艺。前期研究获得爆气冲击水洗技术，开发的搅拌棒加爆气冲击装置应用于原毛水洗混凝土池，大大提高洗毛效率。

研究设计应用回水循环利用装置、设计应用污水处理装置，实现节能、节水，减少排放。

1.2、羽绒水洗、脱水加工新工艺技术研究，提高效率、保障安全生产

研究现有羽绒水洗、脱水加工工艺流程，重点对脱水环节开展实验，了解掌握两种不同脱水机结构、材料、转速、离心力、动力、震动和出毛工艺相关技术参数，建立单元模型，分析现有羽绒水洗、脱水工序设备不匹配和生产能力不均衡问题，均衡各环节生产能力和设备利用率，优化整合羽绒水洗、脱水工艺路线，提出保障安全生产的工艺技术方案，测算出合理的工艺技术参数用于新型洗脱装置设计。

2、高效羽絨水洗、脱水加工设备技术方案与设计

项目利用原有小型全自动高效智能羽绒洗脱机专利技术，实现了滚筒式无搅拌洗毛、脱水、检测、出料于一体化。进一步对目前市场上有代表性水洗、脱水机的结构、材料、功能部件、工作效率、控制测量与反馈等方面进行深入研究，借鉴东北大学汽车车辆等大型设备的设计经验方法，重点研究分析羽绒脱水装置的动力和转动部件技术数据，优化传动与控制技术方案，提出智能化洗脱装置实现方案和技术设计。解决现有洗脱一体机生产能力与水洗机不匹配的问题，均衡产能，优化羽绒水洗和脱水工艺流程，提高加工效率一倍以上，实现水洗、脱水工艺自动化、智能化，实现节能、节水、节约人力，同时保障安全生产、减少排放。

3、智能化问题研究，提高精准度、降低操作难度

传统的水洗、脱水机械自动化程度较低，操作复杂，并且存在参数采集不精确，控制不稳定等缺点，影响洗脱机械的使用寿命和洗涤效果。开发设计智能洗脱机控制系统， 采用新算法和控制策略，使洗脱机运行速度更加平稳，控制更加精确，对水位、水温、转速、流量、浊度、风量、湿度、操作点位、功率、控制频率等参数精准选择，从而提高洗脱机的控制性能，提高了洗涤效果，保障了操作安全;同时优化整合羽绒水洗、脱水全部工艺流程，采用可编程序控制器（PLC）、PID自动控制、变频控制技术、多种传感测量与控制等技术，改进和优化羽绒水洗、脱水加工工艺，革新传统的羽绒水洗、脱水加工模式，形成智能化的高效节能环保的羽绒洗脱加工新工艺及相应的自动化成套设备。人机交互界面更加友好，大大降低了操作难度。

4、重点解决的关键技术问题：

4.1、针对羽绒洗脱加工安全问题，首先解决当前脱水机出毛安全问题，深入研究脱水机的结构、加工效率、控制和测量反馈等技术内容，重点分析羽绒脱水装置的转动部件技术数据，提出脉冲振动松毛技术方案，有效解决出毛难题;其二是针对羽绒水洗、脱水加工流程操作复杂带有安全隐患问题，研发全自动高效智能洗脱机，滚筒式无搅拌洗毛、脱水、检测、出料一体化，实现水洗、脱水加工全程自动化;采用全变频调速、可变程序控制器、触摸屏、传感器等先进的工控技术，实现成套设备智能化，改善了人机对话环境，保障安全生产。

4.2、针对羽绒水洗、脱水加工生产效率低问题，首先是在羽绒原毛初洗阶段，选用机械搅拌+喷气冲击新工艺将羽绒原毛内的油脂和污物快速分离并有效排出，提高水洗效率，减少环境污染;其二是针对羽绒水洗、脱水工艺不匹配问题，研发洗毛、脱水、检测、出料一体化工艺方法，一次投料增加一倍，实现自动化流水作业。

5、项目的特色和创新之处

本项目主要基于绿色设计理念，研究开发新工艺、新机构，采用可编程序控制器（PLC）、PID自动控制、变频控制技术、电磁控制技术、电磁减震技术、多种传感器等前沿工控技术，改进和优化羽绒水洗、脱水加工工艺，革新传统的羽绒水洗、脱水加工模式，均衡衔接羽绒水洗、脱水加工工艺流程，形成智能化的高效节能环保的羽绒洗脱加工新工艺及相应的设备，保障安全生产、节约资源、减少排放。该项目具有智能化、高效、节能、安全环保等优点，主要创新之处如下：

5.1、本研发获得爆气冲击水洗等专利技术，开发的搅拌棒加爆气冲击装置用于原毛水洗池，大大提高洗毛效率;项目设计回水循环利用装置，有效节约水资源、减少污水排放。

5.2、是通过改进羽绒初洗、清洗、漂洗、脱水工艺，实现水洗、脱水速率的均衡一致，实现工艺流水化，原毛一次投料300-400kg，提高生产效率一倍，进一步提高羽绒品质和出毛率。

5.3、是集成新技术改进主要功能机构设计，在脱水出毛环节采用脉冲松毛技术，实现出毛自动化和整个工艺流程自动化、智能化;采用全变频调速、可变程序控制器、触摸屏、传感器等先进的工控技术，整机控制技术实现自动化、智能化，有效解决人员操作安全生产问题;借鉴汽车制造技术采用自适应在减震避震系统;在转动控制部件选择电磁控制。

6、结束语

本项目解决传统羽绒洗脱加工工艺低效率和设备安全性问题，均衡羽绒水洗、脱水工艺流程，实现羽绒洗脱全流程自动化、智能化。促进羽绒加工行业的绿色、环保、节能、高效发展，带动屠宰业、养殖业、服装业、外贸业的良性协同发展。

总体来看，该项目的智能化、高效、节能、安全环保优点具有显著的技术示范作用，将提升我国羽绒加工行业的整体技术水平，提升在国际市场的竞争力，促进我国羽绒、服装、寝具等产品的出口创汇。

参考文献

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作者简介：

夏春，1985-12-10，男，汉、江苏省徐州市丰县、本科学历、工程师、主要研究方向：机电系统设计及控制技术。