随着纺纱设备技术水平的提高，一对一细络联主机设备被大量应用。细纱络筒设备直接相连，需要设置于同一车间。但细纱和络筒生产过程对车间温湿度有不同的要求，给车间空调系统设计带来了新的问题。本研究针对一对一细络联设备的特点，以1 824锭细纱机配置42锭络筒机设备为例，从工序温湿度要求、空调系统设计、车间环境控制、运行管理等方面进行分析探讨，以达到在满足现代纺纱工艺设备高速高效运行的同时，车间环境的控制更有利于提高设备生产效率和成纱产品质量。1 车间温湿度要求1.1　细纱工序细纱工序将粗纱通过牵伸、加捻、卷绕制成管纱，是纺纱工序的关键工序。在加工过程中，保持粗纱的回潮率、退绕过程的放湿状态、牵伸加捻工作区温湿度，对纺纱效率和纱线质量十分重要。一般要求粗纱进入细纱工序要保持外干内湿的放湿状态，保持粗纱纤维束柔而不黏、摩擦力小、静电小、易加工的状态［1］。在细纱工序生产过程中除合理工艺配置外，对车间环境的温湿度、加工产品的回潮率、吸放湿状态等因素有较高的要求。细纱工序温度过高，易造成纤维棉蜡融化，黏性增加，回潮率降低，摩擦因数减小，纤维发涩，纤维缠绕胶辊和罗拉，断头增加；同时，还会使粗纱回潮率下降产生静电，纤维平直度下降，纤维抱合力变差，纱线强力降低，断头率上升，生产效率下降［2］。车间温度过低，棉蜡易硬化，润滑作用降低，纤维变硬，牵伸阻力增加，也会使断头率增加。为保证车间正常生产，细纱车间温度应保证在26 ℃~32 ℃之间［3］。实际上由于细纱车间发热量很大，有大量的余热，很多企业为了稳定生产环境，冬夏季车间温度均维持在30 ℃~33 ℃。细纱工序相对湿度过高，难以保持粗纱外干内湿的状态，易造成纤维黏连，摩擦力增加，粗纱断头增加，罗拉胶辊表面发黏，纤维缠绕胶辊罗拉，胶辊黏附飞花，牵伸不良，粗节纱多，条干不匀；同时，钢领钢丝圈发涩，摩擦力增加，断头增多，影响生产。车间相对湿度过低，会产生静电，使纤维不平直，条干恶化，纤维不能紧密抱合，形成松纱，增加成纱毛羽，棉纱强力下降，断头增多，生产效率下降。因此细纱工序相对湿度的控制原则是有利于粗纱放湿状态的形成，维护加工区合适的相对湿度有利于纤维牵伸、加捻、卷绕，是整个车间环境控制的关键。根据不同工艺的要求，细纱工序相对湿度常年应稳定在55%~60%，纱线回潮率应稳定在6.5%~7.0%之间［4］。1.2　络筒工序纱线在络筒过程中，卷绕成形对纱线的高温摩擦作用，使其有吸热放湿的趋势，再加上络筒的高速运行，检测元件动作灵敏，需要提高纱线的回潮率增加纱线强力。保持一定的相对湿度，有利于清除纱庛，减少毛羽和飞花，减少断头。由于络筒设备相比细纱设备发热量小，车间温度稍低，再加上纱线已经成形，车间温度的影响较小。因此络筒工序的相对湿度是环境控制的重点。络筒工序相对湿度过小会使成纱强力下降，断头增加，加工过程中毛羽增加，车间飞花增多。相对湿度过大，机件表面黏花、变涩，缠绕、断头增加，还会造成电子清纱器误切率增高，影响生产效率和产品质量，同时会使操作工人感到闷热难忍，影响工作情绪，进而影响到整体生产效率。因此，为了稳定生产，络筒工序的温度控制宜比细纱车间略低，相对湿度控制应该比细纱车间高。一般络筒工序的常年温度宜控制在27 ℃~30 ℃，相对湿度宜控制在65%~70%之间，纱线回潮率宜控制在7.0%~7.5%。2 细络联车间环境控制设计由于细络联设备将细纱络筒两工序紧密连接整合并放置在同一车间，车间空间不便于进行有效分隔。由上述分析可知，两个工序的生产过程对车间温湿度的要求不同。采用常规的空调系统，很难有效形成温度、相对湿度的分区。虽然现代化细络联设备对车间环境的适应性增强，但采用相同或相近温湿度参数，对两个工序的生产加工、产品质量和生产效率仍会有较大的影响。为此，需对细络联车间空调环境控制设计进行分析研究，采用有效措施，以满足两个工序各自温湿度要求。由于纺纱车间夏季空调的主要原则是稳定细纱工序相对湿度为恒定值，保证温度不高于某个数值，而络筒工序是保证较高的相对湿度，适当兼顾车间温度。因此，细络联车间环境控制设计原则应为：在确保细纱温湿度的同时，对络筒工序采用稳定相对湿度、增加回潮率。2.1　控制络筒车间水蒸气分压力，提高纱线回潮率络筒工序由于纱线在卷绕过程中的高速摩擦，纱线回潮率会有所下降。要使纱线回潮率上升，先需详细分析络筒生产过程中环境各因素对纱线回潮率的影响。影响纱线回潮率的因素有车间温度、相对湿度、工作区风速和工作区水蒸气分压力，其中水蒸气分压力的大小决定水蒸气的传递方向，水蒸气会从压力高的地方向压力低的地方传递。由于细纱工序生产出的纱线已经有一定的回潮率，在络筒工序为了使回潮率增加，根据水蒸气分子的运动规律，络筒工序的水蒸气分压力必须要高于细纱工序。这给我们指明了络筒车间温湿度、纱线回潮率控制的方向。通过对焓湿图的分析得出细纱络筒工序温湿度和水蒸气分压力关系，如表1所示。湿空气水蒸气分压力和空气含湿量有对应关系［5］，表1中采用空气含湿量来间接表示水蒸气分压力大小。.T001表1车间温湿度和空气含湿量的对应关系温度/℃相对湿度/%空气含湿量/（g·kg-1）细纱工序络筒工序细纱工序络筒工序细纱工序络筒工序292855~6065~6813.9~15.215.5~16.3302955~6065~6814.7~16.116.5~17.3313055~6065~6815.6~17.117.5~18.3323155~6065~6816.5~18.118.5~19.4从表1可以看出，要保证络筒工序的水蒸气分压力（空气含湿量）不小于细纱车间，车间温度不宜比细纱车间低太多，细纱工序设定的相对湿度越高（如60%），络筒工序设定的相对湿度越低（如65%），两工序相差的温度应该越小。反之，两工序温度差可以增大。只有这样才有利于保持络筒工序纱线的吸湿状态，提高纱线的回潮率。2.2　络筒工序的环境控制为了保证络筒工序温湿度参数维持正常生产，并有利于水蒸气向纱线渗透，空调系统设计需从以下几个方面进行改进。2.2.1　采用热平衡技术，保证络筒工序的温度由于新型细络联设备设置于一个车间，根据前述两个工序的温湿度要求差异，需要采用整个车间热平衡方法维持络筒区域的温湿度参数。具体做法是：在夏季由于络筒成包区域的发热量小于细纱车间，需要减少络筒空调的冷冻水供应量，使络筒的喷水温度高于细纱工序空调的喷水温度。按照细纱工序运行的温湿度参数，适当提高络筒空调的机器露点，控制络筒工序的车间温湿度参数；冬季则采用细纱车尾的工艺排风，回用至络筒空调室，适当提高络筒空调的回风温度，提高机器露点，稳定络筒工序温度，提高相对湿度，确保络筒工序温湿度参数对应的空气含湿量大于细纱车间的空气含湿量。2.2.2　维持络筒工序区域的空气压力由于细纱络筒置于同一个车间，为保证络筒区域温湿度稳定，宜控制络筒区域相对细纱区域空气压力差为正值，这样需要适当增加络筒空调的送风量，并加大细纱区域的回风量，使整个车间形成一个压力从络筒到细纱由高到低的趋势。在保证细纱正常生产的前提下，有利于保证络筒工序的高相对湿度，高空气含湿量环境的形成。2.2.3　采用低速厚气流空气幕分隔针对细络联设备纱管转运装置的特点，转运装置有一定的长度（长度超过4 m），该装置区域不对纱线进行加工，对环境温湿度和气流的要求不严，这为两工序采用低速厚气流空气幕分隔提供了便利。文献［6］指出，宽厚度低风速的空气幕射流能起到很好的隔绝室内外热质交换的作用。工程上为了制造和安装的方便，常采用条形空气幕组合。空气幕带宽度越宽，空气幕带的隔热效果越好。但喷口宽度增加到一定值，空气幕隔热的改善效果非常有限。工程上常采用喷口宽度不大于60 mm的两个条形空气幕组合，具体宽度数值应根据工程实际情况加以优化。文献［7］指出，采用低速厚气流空气幕带对精梳和粗纱工序之间进行隔断有一定的效果，距离空气幕带中心3 m处相对湿度趋于稳定。当空气幕设计长度45 m，采用双列0.03 m×0.80 m喷口，列宽0.30 m，喷口纵向间距0.20 m，空气幕风管设在车间吊顶下方，出风口高度3.4 m时，可以实现两侧相对湿度相差5个百分点以上的效果。新型细络联细纱机与络筒机连接处用于纱管转移的设备长度超过4 m，期间不对纱管进行加工，对温湿度的要求相对不高，这就为在该区域上方专门设置低速厚气流空气幕带，对细纱和络筒两工序进行温湿度分隔提供了条件。3 工程运用和效果分析3.1　设计参数针对某现代化细络联纺纱项目，设计规模10.57万锭，采用LR9型细纱机（1 824锭）58台，QPRO 型自动络筒机（42锭）细络联58台，细纱车间设计8套空调室，设计送风量1.752×106 m3/h，设计回风量1.712×106 m3/h，络筒成包车间设计2套空调室，设计送风量6.712×105 m3/h，设计回风量6.08×105 m3/h。采用热风回用技术，保证冬季络筒车间温湿度，细纱络筒之间采用低速厚气流空气幕带隔离技术，在细纱络筒设备连接处上方设置单独的送风管道，隔离两工序之间的温湿度参数，实现细纱络筒两工序分区空调的目的。络筒车间送回风比例1∶0.9，细纱车间送回风比例1∶0.98，使车间压力综合平衡，实现细络联车间络筒工序气流向细纱迁移的目的。空气幕分隔风道布置于细纱机和络筒机连接处上方，采用和络筒工序相同的送风参数。考虑到车间美观、风管制作安装等问题，分隔风道设置于吊顶内，空气幕风口和吊顶平齐，每节风管长1 800 mm。空气幕带设计参数：每节风管为一组，设置4个喷口，共分为39组。喷口尺寸600 mm×50 mm，喷口纵向间距300 mm，喷口2列，列宽400 mm，喷口设计最高速度7.3 m/s，采用专用送风机送风，设计送风量1.23×105 m3/h，送风机全压635 Pa，送风参数采用络筒工序空调送风机器露点送风。细纱工序空调系统夏季设计温度32 ℃，相对湿度57%，络筒工序空调系统夏季设计温度29 ℃，相对湿度65%。3.2　运行效果分析该工程运行两年来，为确保分隔空气幕带气流稳定，空气幕带送风机采用恒压工频送风，其他送回风机采用变频送回风自动控制，运行效果能够达到细纱、络筒工序温湿度要求。运行中为保证车间气流的流动趋势，综合控制细纱络筒工序送回风机频率，在保证整个车间正压的基础上，形成气流由络筒向细纱区域流动的趋势。为验证空气幕带的分隔效果，运行期间对空气幕带分隔效果进行了测试比较，采用不同的喷口风速，调节空气幕风机频率，比较空气幕带的隔断效果和车间气流运动趋势对棉纱回潮率的影响，对细纱机中部、细纱机车尾、络筒机头部、络筒机车尾等部位布置测量点。运行参数检测数据比较如表2所示。其中，以甲、乙、丙、丁、戊依次表示细纱机中部测量点、细纱机车尾测量点、络筒机头部测量点、络筒机车尾测量点和成包区测量点。.T002表2不同喷口风速时各监测点温湿度和成纱回潮率实测值喷口风速/（m·s-1）温度/℃相对湿度/%成纱回潮率/%甲乙丙丁戊甲乙丙丁戊332.132.931.530.528.556545862656.8432.132.831.230.128.556556165686.9531.932.630.529.628.457566366697.1631.832.330.229.328.258576567707.1731.832.229.828.928.258576667717.2从表2中不同喷口风速时的测试数据可以看出，空气幕带喷口风速对细纱络筒区域的温湿度影响明显，喷口风速提高，细纱车尾、络筒机车头部位均呈现温度降低，相对湿度升高，而且络筒机头部和细纱机车尾部测量点的相对湿度差别逐步增大，络筒机车头车尾相对湿度差别减小，说明分隔效果明显。进一步分析，在本工程喷口设置和几何尺寸的情况下，当喷口速度大于5 m/s时，细纱机车尾、细纱机车中部位温度差小于0.6 ℃，相对湿度差不大于1个百分点；细纱机车尾和络筒机头部测量点平均温度差不小于1.5 ℃，平均相对湿度差不小于6个百分点；络筒机车尾车头部位平均温度差小于1 ℃，相对湿度差小于2个百分点。成纱回潮率逐步提高并趋于稳定，说明环境分隔与控制已经基本达到要求。4 结束语细络联车间由于细纱、络筒工序对温湿度有不同的要求，故采用不同的空调室送风。如果不采用有效分隔，会造成络筒工序区域温度高，相对湿度低，不利于络筒的高效生产，也会使纱线回潮率降低。细纱、络筒工序的温湿度差别控制，确保了络筒工序的空气含湿量大于细纱工序空气的含湿量，对提高纱线回潮率较为有利。采用在细纱、络筒机连接处上方设置低速厚气流空气幕带，对两工序的温湿度进行有效分隔，当两列喷口尺寸600 mm×50 mm，喷口纵向间距300 mm，列宽400 mm，喷口风速大于5 m/s时，可实现两工序平均温度差不小于1.5 ℃，平均相对湿度差不小于6个百分点的效果。对稳定细纱车间温湿度，提高络筒工序的相对湿度和生产效率，提高纱线回潮率有较大的帮助。为保证络筒工序的温湿度参数，提高纱线回潮率，整个车间的气流流动趋势宜控制为由络筒工序向细纱工序流动。