溢流染色机最佳运行水位确定与控制方法与流程

本发明提出用于溢流染色机染色过程的最佳运行水位确定与控制方法，属于印染设备。

背景技术：

1、目前国内织物印染行业普遍地采用溢流染色设备，以用于各类纯棉、纯涤、涤棉、氨纶等针织坯布的前后处理及染色，特别对高附加值的新合纤及超细纤维染色尤为适宜，同时也可作为织物的煮炼、漂白、预缩、碱减量等加工。

2、溢流染色机是间歇式染整工程中用途颇为广泛的一种机型。无论进口机还是国产机都在涤纶及其混纺织物的染整工程中发挥了各自的积极作用。由于溢流染色机几乎能对绝大多数梭织、针织物都能进行染色加工，无论是出口的、内销的大多数纺织品都是从溢流染色机上染出来的。溢流染色机的工作原理是将染液从染槽底部通过主泵抽出，送至热交换器加热，再进入染槽前端溢流槽中。溢流槽内平行装有两根或多根下倾溢流管。织物由主动导布辊及染液溢流带动进行循环。

3、织物印染是一个复杂过程，受多个因素影响，并且多种因素相互耦合、共同作用，染色质量较难控制，影响溢流染色机染色质量的主要因素较多，如染液及加入方式、染色温度、盐和碱剂的种类、用量及加入方式、染色时间、染液浴比等。染色工艺对染液的色泽浓度、加入时间、温度必须符合工艺要求，否则将会产生色差、缸差、着色不匀等次品。

4、现有技术的溢流染色过程中，染织物经过提布轮、喷嘴、导布管和染槽形成的环路不断的循环运动以达到连续染色目的。在保证染色质量的前提下，如何控制用水量以节约用料、用水、用电、用汽等当前急需解决的主要问题。现有染色工艺用水量较大且不加控制，染色浓度不够，就增加染料和助剂进行调解，为达到较好的染色效果，需要较大的浴比，不但能耗大、生产成本高，而且要花费更多的财力处理大量的印染废水。

5、有鉴于此，特提出本专利申请。

技术实现思路

1、本发明所述的溢流染色机最佳运行水位确定与控制方法，在于解决现有技术存在的问题而提出一种新型染色最佳运行水位的确定与控制手段，以期在印染过程中能够根据印染工艺对染色剂浴比的要求、依据溢流染色机的结构与原理，实现对最佳运行水位确定与控制方法进行建模与过程控制，从而实现兼顾染液色泽浓度满足工艺要求、达到织物上色的均一性与稳定性，同时显著地节约用水、用电、用汽量，提高染色效率与降低生产成本。

2、为实现上述设计目的，所述溢流染色机最佳运行水位确定与控制方法，包括以下执行过程：

3、1)、低于内壁水量的确认过程

4、设染色剂料缸的半径为r3，则加入的水量为v0：

5、

6、上式中，v0为水位达到染槽底部需要加入的水量，单位为m3；

7、r3为料缸半径，单位为m；

8、h为料缸液位减少量，单位为m；

9、p2为料缸液位计指示值，单位为％；

10、2)、运行时充满管路与相关设备用水量的确认过程

11、向染槽1中加入足够的水，测得染槽中的水量v3；

12、启动主泵，使水在溢流染色机中循环流动，当工作稳定时染槽中的水量为v4；

13、运行时充满管路与相关设备用水量v5为：

14、v5＝v3-v4                                   (18)

15、3)、主泵最低水位确定过程

16、向染槽加足够的水；启动主泵，使水在溢流染色机中循环流动；

17、当工作稳定后，打开排水阀，当主泵刚刚出现水量不足时关闭排水阀，记录此时染槽中的水量v6；

18、4)、染织物含水量确认过程

19、向染槽加足够的水，记录染槽中的水量为v7；

20、启动主泵、导布轮，使水在溢流染色机中循环流动；保持运行状态，使被染织物在染槽中得到充分浸泡；

21、当工作稳定时，停止主泵和导布轮，经过一段时间记录此时染槽中的水量v8，则运行时染织物的含水量v9为：

22、v9＝v7-v8                                     (19)

23、5)、最佳水位运行控制过程

24、计算水位达到染槽底部需要加入的水量v0、充满管路与相关设备的用水量v5、保证运行时最低用水量v6、染织物含水量v9之和，该计算结果为保证运行的最低用水量；

25、以上述保证运行的最低用水量为最佳水位与用水量数值，按此最低用水量在染槽中注入水、确定此时的液位；

26、按工艺要求进行染色，当液位小于上述用水量时，打开补水阀进行补水；当液位大于上述用水量时，关闭补水阀；

27、以此循环，染色过程始终运行在最佳水位状态下。

28、进一步地，还包括有下述建立染槽液位与染液量的数学模型：

29、设定在染槽的底部敷设有一层半径为r2的四氟管，实际用水量应除去四氟管的体积v1，则有：

30、

31、上式中，c为四氟管被染液淹没的部分长度，单位为m；

32、r1为四氟管弧的半径，单位为m；

33、则四氟管的截面积为：

34、

35、上式中，s4为四氟管截面积，单位为m2；

36、r2为四氟管的半径，单位为m；

37、四氟管弧的半径为：

38、r1＝r-r2                                         (10)

39、假定在染槽的底部敷设有一层半径为r2的四氟管且共有n根，则有：

40、

41、四氟管在染槽底部的体积为：

42、

43、上式中，n为敷设四氟管根数；

44、v1为四氟管在染槽底部被染液浸没的体积，单位为m3；

45、当染槽液位为h时的实际水量为：

46、

47、上式中，v2为染槽中染液的实际体积，单位为m3；

48、由此可以得出，液位计的指示值与染槽液位的关系。

49、进一步地，设定液位计测量最大液位为hymax，对应液位计的指示值100％，测量最小液位为“0”，对应液位计的指示值0％，设液位计指示为p，则实际液位高度为hy为：

50、hy＝p·hymax/100                                    (14)

51、采用染槽液位计测量染槽的液位，安装时，染槽液位计的“零”刻度与染槽的底部平齐，因此染槽的实际液位与染槽液位计的测量液位相差染槽的壁厚；

52、依据公式(14)则有：

53、h＝hy-τ＝p·hymax/100-τ                           (15)

54、上式中，hy为液位计测量的液位，单位为m；

55、τ为染槽材质的壁厚，单位为m。

56、如上所述，所述溢流染色机最佳运行水位确定与控制方法具有的优点是，能够在满足染色工艺要求的前提下，实现染色剂用量更少、更节能。一方面，通过确定在印染过程中染织物的含水量、管道和相关设备的用水量、保证主泵运行的最低用水量等确定的染槽液位，实现在运行过程中实时地监测，有效地保证染液的色泽浓度能够满足工艺要求、达到织物上色均一性和稳定性的指标。另一方面，依据设备结构和设备运行状态，能够保证主泵正常运行最小的用水量，采用染色剂料缸液位校准染槽零位，染槽水量的多少通过测量染槽液位数值的大小用数学模型计算以便于实际运行时的控制。因此，本技术能够实现染色过程中的系统运行最小用水量，相应地减少染色剂、水、电、汽等材料用量，后续处理印染废水显著地减少，极大地节约了溢流染色的总体运营与生产成本。