纺丝机排风系统优化实验研究_薛祥东.pdf

2023年2月第1期国内某企业目前纺丝机经技术改进后实现了一锭多丝生产技术。在此技术下，每台纺丝机产量提高了3倍，但在原生产车间内，废气浓度随之大幅度增加。虽然已大力加强纺丝车间排风系统的改造，但在原单缸丝的基础上废气浓度仍然较高，员工工作环境较差。在车间排风系统研究中，胡浩等1采用在车间上方送入空气，下方设置排气的方式，解决了传统的上吸式排风带来的有害气体上流经过工人呼吸带的问题，有效排除了下沉的有害气体；段春霞2为解决难以第一时间发现排风系统故障的问题，设计了基于PLC的车间排风系统，在生产过程中毒气超标便会报警，提升了企业生产的安全系数；张艳芬等3对汽车涂装车间工位室体循环风利用方案进行了阐述，论证了工位室体循环风利用技术可行性；夏忠等4设计了一套变频备用控制系统，有效解决了车间喷漆室排风系统故障频繁、维修时间长等问题。为更加理想地排放纺丝机内的废气，现提出环境改造纺丝机排风优化方案，改造七纺区，对排风系统进行更加完善的改造，进一步排走纺区内高浓度的废气，改善员工的作业环境。1排风系统优化方案改善纺区环境的排风系统优化方案为：在现有纺丝机排风主管不做大改变的前提下把原有的上排风结构改变，对上中排风连接主管位置进行调整，在下排风处增加单独的风机及管道进行排风。方案不会影响原有的生产技术。七纺区改进指标如表1所示。表1七纺区改进指标表（均值）现对某纺丝机原有排风系统进行优化，主要形成4项优化思路。1.1增加排风量新增4台风机，分别是风量为56739m3h的1台、风量为21000m3h的3台，风量为56739m3h的风机单独排七纺区某单号机台的下排风、风量为21000m3h的3台风机单独排某纺丝机的上排风。1.2排风管优化下排风机出来的排风主管为1200mm的玻璃钢风管，每台车分1根支管，大小为800mm1200mm的PVC风管。风机与主风管安装在墙壁外，主管延伸到39号机台处，并在尾端密封。每根支管在机台中部往机头和机尾分开，中间6个区风管大小为280mm、头尾4个区风管大小为200mm，在上机台处加1个插板阀，方便调节风量。上排风机出来的排风主管为500mm700mm玻 璃 钢 风 管，2台 车 分1根 大 小 为400mm700mm的PVC风管。每个区安装1个开口为240mm900mm的上排风，并加碟阀，连接在支管上。风机与主风管安装在墙壁外，1#-15#机台共用1台风纺丝机排风系统优化实验研究薛祥东1，胡光忠1，张玉剑2，卢 伟2，吴程程2，沈 强2，陈志梁3（1.四川轻化工大学 机械工程学院,四川 宜宾644000；2.宜宾海丝特纤维有限公司,四川 宜宾644600；3.宜宾丝丽雅股份有限公司,四川 宜宾644600）摘要：随着科学技术的不断创新与发展，纺丝机产能已经得到大幅提升。纺丝机运转过程中产生的大量废弃气体是纺区空气污染的主要来源。部分老旧纺区排风系统的废气排放效果不佳，导致纺区内空气污染严重，所以对现有排风系统进行优化，以改善纺区内的空气品质。研究通过改进防护窗、排风管等关键部件对纺区排风系统进行优化并进行对比实验验证。排风系统优化前后废气排放浓度及风压、风速、风量等数据表明：该优化方案能有效提高纺区空气品质，改善员工的作业环境。关键词：纺丝机；排风系统优化；废弃气体；实验验证Doi：10.3969/j.issn.2095-0101.2023.01.006中图分类号：TQ340.6文献标识码：A文章编号：2095-0101（2023）01-0018-03收稿日期：2022-10-01基金项目：四川省科技厅项目（2020ZHCG0005）资助第一作者：薛祥东（1999），男，四川成都人，四川轻化工大学机械工程学院硕士研究生，研究方向为机械设计及其理论。科研与生产CS2浓度/（mgL-1）落丝时CS2浓度/（mgL-1）排风量/（m3h）改进前44.0764.794227.696改进后36454400182023年2月第1期机，17#-31#机台共用1台风机，33#-39#机台共用1台风机。主管穿墙而过，支管在上机台处加1个空气碟阀，方便调节风量。1.3圆桶排风优化改进原有圆桶与圆桶托盘，安装新式圆桶排风盒。全部连接在新增加的下排风主管上。1.4机体密封优化安装新的机顶板，做成伞型结构，落丝时只打开所在操作区域的插板阀，其余插板阀保持关闭。每2个区为一组进行机台隔断密封。在捻面竖直方向增加隔断导轨，把原有的10个区分成5个区间，把1个区间的两端墙板处密封。把20台车原有的捻面防护窗改为推拉塑钢防护窗。整台车更换新式防水圈。2新排风系统试验研究对优化后的排风系统进行实验研究，具体实验方案与结果分析如下。2.1实验方案2.1.1圆桶排风优化方案原来纺丝机圆桶排风为单排排风口，且排气口较小，排风使用同一个出口，其单区排风量只有80m3h，如图1所示。图1改造前圆桶排风布局图优化后排风改为内外排排风，共4个排风口，同时增加排风口面积，减少了锭与锭之间的干扰，如图2所示。图2改造后圆桶排风布局图2.1.2增加排风量方案新增下排风风机，单台排风量增加2500m3h；增加强排风风机，单区落丝时排风量达到15000m3h。2.1.3排风管优化方案纺丝机原有2根排风主管，纺面中排风、下排风共用1根主管，上排风、捻面中排风（仅限精确排风项目改造后机台）共用1根主管。如图3所示。图3排风管道调整图排风调整方案：增加排风管道，另外单独设立下排风管；增加强排排风管道，并进行单区控制，将捻面中排风并入强排风管；原有排风管道单独设立为上排风和纺面中排风（排风量增加）。2.1.4机体密封优化方案对其余部分进行了优化，具体方案为：电锭与托盘之间的间隙增加了橡胶密封罩，防止离心缸内大量废气溢散到纺区内；捻面以2个区为单位进行隔断，使得强排时单位面积排风量较大；捻面防护窗改为塑钢左右推拉防护窗，既耐腐蚀又提高了密封性能；机底酸浴槽背板处进行密封，隔断捻面和纺面。2.2实验结果分析2.2.1机台数据检测在检测开始前的20min核实防护窗全部关闭；每次检测有3个点位；检测记录表中有详细数据，本文所列数据为多次检测的平均值，已排除较异常数据；分时间段对七纺区的改造区域与未改造区域的CS2气体浓度作对比检测。机台CS2气体浓度检测数据对比图如图4所示。图4机台CS2气体浓度检测数据对比图（单位：mg/L）二纺区、四纺区CS2气体浓度检测数据如表2所示。科研与生产192023年2月第1期表2 CS2气体浓度检测从图4和表2所示的8组检测数据可以知道七纺区优化后的CS2气体浓度均值为34.49mg/L，比优化前的CS2气体浓度均值44.07 mg/L降低了21.7%；结合表2和表3数据可以看出七纺区优化后的CS2气体浓度均低于二纺区、四纺区的CS2气体浓度。从图4可以看出实验机台在改新型防护窗后，增加了机台密封性。2.2.2开启强排作对比检测检测机台共有3个区，各区单独检测，每区检测3个点，各检测点垂直距离为20cm，检测时间均为开窗约30s后做检测。开启强排落丝时CS2气体浓度检测数据如表3所示。表3开启强排落丝时CS2气体浓度检测从这几次检测情况看实验机台在开启强排后区间气体浓度均值为39.32mg/L，比未开强排时的气体浓度均值64.79mg/L降低了39.3%。2.2.3机台新增下排风风压、风速、风量检测检测说明：均采用排风管道上开孔检测，以下数据为多台车检测的平均值。机台下排风主管检测数据如表4所示。表4机台下排风主管检测数据（均值）各机台下排风检测数据如表5所示，数据为检测平均值（共检测15台车）。从检测数据可知，风量的上下 波 动 比 较 小，机 台 新 增 下 排 风 的 风 量 平 均 为2278.22m3h。表5各机台下排风检测数据（均值）2.2.4机台原上排风、中下排风风压、风速、风量检测实验区域检测数据如表6所示。对比区域检测数据如表7所示。表6实验区域检测数据（均值）表7对比区域检测数据（均值）表6、表7中的数据为检测8台车所得的平均值，从整体检测情况看实验区域与对比区域的风量差异不大；但从检测记录表数据可知个别机台由于整体管道布局存在差异，风量有较大偏差。3结语为快速有效地排出纺区内的废气，改善纺区空气质量，本文主要在纺丝机排风桶、排风管道、排风机和机体密封4个关键部件做了改进。根据实验数据可知，该改进方案取得如下主要成效：实验区域CS2气体浓度为34.49mg/L，相较对比区域的浓度降低了21.7%，同时均低于二纺区、四纺区的浓度；开启强排后区间CS2气体浓度为39.32mg/L，比未开强排时的浓度降低了39.3%；风量的上下波动比较小，机台新增下排风的风量平均为2278.22m3h。参考文献1胡浩,林凯平,张志杰.某油漆生产车间上进风方式排风系统效果评价J.职业卫生与应急救援,2015,33(6):448-449.2段春霞.PLC在车间排风系统中的应用J.办公自动化,2018,23(17):58-61.3张艳芬,李飞,甘正升,等.浅析汽车涂装车间工位室体送排风节能减排设计J.汽车实用技术,2020,44(15):206-208.4夏忠,彭晴霄.涂装车间喷漆室送排风系统故障快速解决方案J.中国设备工程,2020(1):76-77.科研与生产检测日期二纺区浓度/（mgL-1）四纺区浓度/（mgL-1）3月20日38.70845.206检测日期开强排+护窗/（mgL-1）仅开防护窗/（mgL-1）2月27日38.0071.393月31日38.1562.603月17日41.8060.38检测日期风压/Pa风速/（ms-1）风量/（m3h）3月2日7510.843950检测日期风压/Pa风速/（ms-1）风量/（m3h）3月2日63.010.202267.004月7日63.510.332289.43上排风中下排风风压/Pa风速/（ms-1）风量/（m3h）风压/Pa风速/（ms-1）风量/（m3h）63.7510.0254532.90444.258.53843.36上排风中下排风风压/Pa风速/（ms-1）风量/（m3h）风压/Pa风速/（ms-1）风量/（m3h）57.259.354227.69643.58.43786.8420