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新型高壓紡絲空調(diào)機組的研制

作者:CEO 時間:2022-12-23

信息摘要:在化纖生產(chǎn)的紡絲過程中,需要空調(diào)機組向紡絲機提供具有一定溫/濕度、風(fēng)量和潔凈度的空氣,以確保從紡絲機噴絲板擠壓下的絲束能夠在一定的時間內(nèi)冷卻成型。實踐表明:空調(diào)機組能否提供滿足生產(chǎn)工藝要求的空氣將對產(chǎn)品質(zhì)量產(chǎn)生很大的影響。在短纖生產(chǎn)過程中,為了確保能夠向絲束提供性質(zhì)均勻的工藝性空氣(確保所有絲束具有相同的冷卻效果),紡絲機生產(chǎn)商通常將環(huán)吹頭(

新型高壓紡絲空調(diào)機組的研制

新型高壓紡絲空調(diào)機組的研制

  在化纖生產(chǎn)的紡絲過程中,需要空調(diào)機組向紡絲機提供具有一定溫/濕度、風(fēng)量和潔凈度的空氣,以確保從紡絲機噴絲板擠壓下的絲束能夠在一定的時間內(nèi)冷卻成型。實踐表明:空調(diào)機組能否提供滿足生產(chǎn)工藝要求的空氣將對產(chǎn)品質(zhì)量產(chǎn)生很大的影響。

  

  在短纖生產(chǎn)過程中,為了確保能夠向絲束提供性質(zhì)均勻的工藝性空氣(確保所有絲束具有相同的冷卻效果),紡絲機生產(chǎn)商通常將環(huán)吹頭(空氣由此送出)阻力設(shè)計得很大,這樣可以達(dá)到兩個目的:⑴、促使生產(chǎn)線上所有環(huán)吹頭內(nèi)的靜壓盡可能保持一致,確保所有環(huán)吹頭送風(fēng)均勻;⑵、每個環(huán)吹頭氣腔內(nèi)靜壓均勻一致,保證環(huán)吹頭四周送風(fēng)均勻。基于這種需要,德國紐馬格公司最近研制了一種新型紡絲生產(chǎn)線,并已出口到我國。該生產(chǎn)線要求空調(diào)機組的送風(fēng)壓力達(dá)到10000Pa才能保證環(huán)吹頭的送風(fēng)量達(dá)到設(shè)計要求,因此研制新型高壓紡絲空調(diào)設(shè)備已十分必要。二00二年我們承接了高壓紡絲空調(diào)機組的研制任務(wù)。

  二、研制高壓紡絲空調(diào)機組的必要性

  一般紡絲空調(diào)機組配置模式如下:將室外空氣進(jìn)行溫度、濕度和過濾處理,最后由通風(fēng)機將處理后的空氣直接送入送風(fēng)管道,這種空調(diào)機組的配置模式對于送風(fēng)壓力低于3000Pa是可行的,也是國內(nèi)比較成功的經(jīng)驗,但對于送風(fēng)壓力大于10000Pa,通過我們的分析,一般情況下是不能滿足生產(chǎn)工藝要求的。

  例如我們?yōu)槟彻狙兄频母邏杭徑z空調(diào)與紐馬格公司紡絲生產(chǎn)線配套(48個紡絲位),其生產(chǎn)工藝要求空調(diào)機組的送風(fēng)必須達(dá)到下列要求:送風(fēng)量70000m3/h,溫度1821±0.5℃,濕度7580±3%,壓力10000±50Pa,潔凈度:歐洲標(biāo)準(zhǔn)F8。

  根據(jù)紡絲機對送風(fēng)參數(shù)的要求,我們經(jīng)過詳細(xì)計算發(fā)現(xiàn):空調(diào)機組通風(fēng)機溫升高達(dá)13.5℃。根據(jù)此計算結(jié)果,不難發(fā)現(xiàn):空調(diào)機組若按照常規(guī)模式配置將存在很嚴(yán)重的設(shè)計缺陷,因為要滿足送風(fēng)溫度要求必須使進(jìn)入通風(fēng)機前的空氣溫度達(dá)到4.57.5℃(1821-13.5=4.57.5),然而,冷凍機供水溫度一般為7℃,因此,空調(diào)機組所配置的表冷器根本不可能將空氣處理到這樣低的溫度。即使采取其他低溫冷媒,表冷器能夠?qū)⒖諝馓幚淼剑矗耽湥罚怠娴臓顟B(tài),但由于風(fēng)機溫升及風(fēng)機本身的結(jié)構(gòu)也決定了不能滿足送風(fēng)濕度和潔凈度要求。

  三、工藝方案設(shè)計

  為了解決新型紡絲生產(chǎn)線用空調(diào)機組由于風(fēng)機溫升而引發(fā)的溫度、濕度、潔凈度等一系列問題,需要重新確定其配置模式。經(jīng)過認(rèn)真研究分析,新型高壓紡絲空調(diào)機組必須解決以下問題:⑴、空氣經(jīng)風(fēng)機后所產(chǎn)生的溫升必須消除;⑵、溫度變化將導(dǎo)致濕度變化,必須對濕度進(jìn)行調(diào)整;⑶、風(fēng)機在裸露狀態(tài)下運轉(zhuǎn),不潔凈凈的空氣會進(jìn)入機殼,同時,風(fēng)機本身在運轉(zhuǎn)過程中也會產(chǎn)塵,因此,必須對風(fēng)機出口后的空氣進(jìn)行過濾。

  據(jù)上所述,在配置空調(diào)機組時應(yīng)該將部分溫/濕度處理設(shè)備及過濾設(shè)備設(shè)置在通風(fēng)機出風(fēng)口后方,以達(dá)到對空氣進(jìn)行二次處理的目的,從而保證空調(diào)機組送風(fēng)溫/濕度和潔凈度滿足生產(chǎn)工藝要求??照{(diào)機組主要功能段配置為:初效過濾段-加熱段-表冷段-切換段-中效過濾段-亞高效過濾段-切換段-出風(fēng)段-風(fēng)機段-進(jìn)風(fēng)段-表冷段-加濕段-加熱段-亞高效過濾段-加濕段-送風(fēng)段。

  四、高壓紡絲空調(diào)機組研制目標(biāo)

  在提出上述工藝方案后,我們認(rèn)為空調(diào)機組在結(jié)構(gòu)設(shè)計上應(yīng)有所創(chuàng)新,不能墨守成規(guī)。具體目標(biāo)為:⑴、結(jié)構(gòu)設(shè)計必須經(jīng)濟合理;⑵、安全可靠,箱體必須具有一定的剛度和強度,能夠承受不小于12500Pa的正壓;⑶、外形必須美觀;⑷、漏風(fēng)率必須得到控制;⑸、機組運行過程中能更換過濾器且對系統(tǒng)影響降低到最低限度;⑹、須解決線纜及進(jìn)出水管穿越壁板密封問題;⑺、應(yīng)充分考慮正壓箱體框架加工及安裝的工藝性,其設(shè)計應(yīng)模塊化;⑻表面防腐性能應(yīng)達(dá)到系統(tǒng)工藝要求等。

  為了實現(xiàn)上述目標(biāo),我們提出了空調(diào)機組結(jié)構(gòu)解決方案:

 ?、趴照{(diào)機組正壓箱體采用雙層結(jié)構(gòu),內(nèi)層為承壓密封層,外層為保溫裝飾層。內(nèi)層為框架結(jié)構(gòu),采用焊接加工工藝,并確保內(nèi)層平面平整和密封。外層為保溫板,安裝于內(nèi)層框架外表面,這樣確保空調(diào)機組的保溫性能和外形美觀。

 ?、瓶照{(diào)機組正壓箱體框架主骨架采用性能比較高的冷彎內(nèi)卷邊槽鋼,承壓層采用冷軋薄鋼板,通過合理分塊(模塊)及設(shè)置加強筋拉筋,使框架各方向受力均勻且互相抵消,同時使每個骨架及承壓板簡化成等跨距的連續(xù)梁及一般的間支梁,方便計算,并且利用其相應(yīng)的公式驗算其強度剛度。

 ?、菫榱吮WC箱體框架的密封,使漏風(fēng)率降低到最低限度,承壓層薄鋼板與骨架連接、框架模塊現(xiàn)場組裝全部采用焊接連接,同時對框架與內(nèi)部功能段零件連接注重密封性能。

 ?、葯z修門采用雙門結(jié)構(gòu),確保機組美觀和密封性能。檢修門分為內(nèi)外兩重門。內(nèi)門為高強度保溫內(nèi)開門,門鉸鏈采用特殊的浮動結(jié)構(gòu)使門板密封面與相應(yīng)的支撐面能夠均勻接觸,密封件均勻變形,同時也保證門板周邊間隙均勻,確保機組運行時門板不異形變形、不漏風(fēng)。外門為塑鋼外開門,不承受機組壓力,起保溫和裝飾作用。

  ⑸過濾器的更換:負(fù)壓部分通過切換功能段進(jìn)行;正壓部分在亞高效過濾段設(shè)置靜壓箱,靜壓箱內(nèi)設(shè)置充/泄壓裝置,通過對靜壓箱內(nèi)的壓力平衡,便于人員進(jìn)出正壓箱體更換過濾器。切換段及靜壓箱的設(shè)置,避免了過濾器更換時送風(fēng)壓力的波動,把對系統(tǒng)的影響降低到最低程度。

 ?、试谙潴w內(nèi)部將所有線纜匯集并由一根總管穿越機組箱體壁板,從而保證了空調(diào)機組箱體的美觀,并最大限度地減少了漏風(fēng)點。

  ⑺由于正壓框架為現(xiàn)場整體焊接結(jié)構(gòu),為達(dá)到系統(tǒng)所要求的表面性能,其內(nèi)表面防腐不能采用常規(guī)的處理方式,應(yīng)采用粘接防腐層的方法來進(jìn)行防腐處理。

  五、高壓空調(diào)機組驗證試驗

  在確立了機組的解決方案后,我們根據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計的放大/縮小理論,按研制機組的1/4截面尺寸制作了模擬樣機,便于進(jìn)行結(jié)構(gòu)及相關(guān)的工藝試驗,通過試驗來發(fā)現(xiàn)并解決空調(diào)機組設(shè)計及機組運行過程中結(jié)構(gòu)與工藝的相關(guān)技術(shù)難題;模擬機組高壓運行時過濾器更換的可行性;同時通過試驗來驗證強度剛度計算的準(zhǔn)確性。

  為了使樣機能準(zhǔn)確反映空調(diào)機組實際運行工況,我們對樣機的試驗作了必要的策劃,試驗程序與試驗內(nèi)容嚴(yán)格按照空調(diào)機組實際運行工況的要求執(zhí)行,試驗內(nèi)容如下:

 ?、畔潴w耐壓強度——用目測和卷尺測量的方法,確定空調(diào)機組在高壓狀態(tài)下箱體變形,并與理論及要求值比較;

 ?、葡潴w漏風(fēng)情況——在箱體外側(cè)縫隙處采用泡沫水涂刷,檢查是否漏風(fēng);

  ⑶在機組運行狀態(tài)下,模擬正壓部分更換過濾器的可行性—通過充/泄壓裝置對靜壓箱空間充/泄壓,驗證該裝置的使用性能。

  試驗結(jié)果與分析如下:

 ?、艠訖C箱體變形:我們對樣機框架中一受力較大的骨架變形作了測試,結(jié)果如下,實測值小于理論值是因為為方便計算,在計算時對一些有利因素沒有考慮所致,測試結(jié)果表明我們的理論計算是準(zhǔn)確可靠的,能夠指導(dǎo)空調(diào)機組的結(jié)構(gòu)設(shè)計;表中允許值為跨距的1/400mm。

 ?、瓶照{(diào)機組箱體外側(cè)表面基本無明顯漏風(fēng)現(xiàn)象,但在一些角部及內(nèi)部零件與框架螺栓連接處有輕度漏風(fēng),須在實際操作中加以注意并消除。

 ?、菢訖C檢修門經(jīng)受12500Pa壓力后,無明顯變形,開關(guān)自如,證明其設(shè)計是切實可行的。

 ?、仍谡龎海ǎ保玻担埃埃校幔┻\行狀態(tài)下,通過對模擬靜壓箱的充/泄壓,證明在不停機狀態(tài)下,對空調(diào)箱內(nèi)部的過濾器進(jìn)行更換完全可行,且對系統(tǒng)無明顯影響。

  通過對高壓空調(diào)機組模擬樣機的設(shè)計、生產(chǎn)、安裝及測試,我們認(rèn)為:研制滿足新型紡絲生產(chǎn)線工藝要求的高壓空調(diào)機組技術(shù)問題完全可以解決,但在實際設(shè)計生產(chǎn)中還須注意以下幾點:

 ?。薄⒊袎喊迮c主骨架的焊接結(jié)構(gòu)應(yīng)改變,由塊式結(jié)構(gòu)改為板式(平板),減少焊接工作量,降低漏風(fēng)率,同時改善框架內(nèi)部平整度。

  2、內(nèi)部零件與框架連接的密封問題應(yīng)引起重視,在實際運行過程中此處可能是最大漏風(fēng)點。

  六、結(jié)論

  2002年6月,我們?yōu)槟秤脩舭瓷鲜鲆笤O(shè)計并生產(chǎn)的兩套高壓空調(diào)機組一次性調(diào)試成功。目前,兩套空調(diào)機組(含自動控制系統(tǒng))運行穩(wěn)定,溫/濕度、壓力、潔凈度各項指標(biāo)均達(dá)到了設(shè)計要求,為新型紡絲生產(chǎn)線的正常生產(chǎn)創(chuàng)造了條件。國內(nèi)首臺高壓紡絲空調(diào)機組的成功運行,再次體現(xiàn)了我們設(shè)計方案的合理性,同時也為我們設(shè)計生產(chǎn)高壓紡絲空調(diào)機組積累了豐富經(jīng)驗。繼首批兩套空調(diào)機組的設(shè)計成功,近兩年,我們?yōu)閲鴥?nèi)多家用戶的進(jìn)口紡絲生產(chǎn)線設(shè)計了相同類型的空調(diào)機組,均取得了圓滿成功。

  參考文獻(xiàn)

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