第四节 加料控制系统

随着染色工艺水平的不断提高，对加料的控制方式提出了更高的要求。尤其是气流染色机的低浴比染色条件，不可能回流或预留更多的水进行化料。活性染料染色不仅对染料的添加方式有要求，而且对助剂也有不同添加方式的要求。所以，为了满足这些加料控制要求，目前先进的气流染色机都配置了比较完善的加料控制系统，可以按照染料的上染和固色规律进行不同曲线（多达90条）的控制，能够适应各种染料。对于多台染色机还可以与中央加料系统相连接，从配料、化料、输送、分配和计量添加实现全自动控制。避免了人为和环境的影响因素，染色的重现性和一次成功率得到了很大提高。

根据染色工艺要求，加料系统可采用线性加料，也可采用非线性加料。线性加料往往无法控制上染率，尤其是染浅色，先接触到染料的织物部分，会过多地吸附染料；而其余部分如果没有足够的全过程移染条件，就会得不到应有的染色深度。若采用加料过程控制，可以根据染料的上染规律，对上染（吸附）阶段和固色（反应）阶段，分别进行非线性的染料和助剂的添加，即可保证上染和固色曲线呈直线状态，满足染料对织物的均匀上染。

一、染料和助剂的溶解

染料和助剂通常是在加料桶中进行溶解，为了加快溶解速度，配备了自循环和搅拌循环。对于聚集性强、不容易溶解的染化料，还采用了强烈的搅拌循环进行化料。气流染色机的低浴比染色条件，对染料的溶解度有较大影响，尤其是染深色的染料浓度（owf，%）较高，必须选择溶解度较高的染料。目前一些先进的印染厂采用了集中化料、配料和分配方式，不仅可以更加准确地控制化料和分配，而且还可减少染料的浪费。这对气流染色机的低浴比化料来说，无疑是解决了染料的溶解问题。

在机台上进行溶解染料，溶解用水可以事先在主缸入水时预留一部分，也可按照染色浴比入完水后，通过主缸内回流一部分水进行化料。两种方法究竟选择哪一种，应根据具体工艺来确定。活性染料如果是采用预加元明粉，那么溶解染料的水应该选用新鲜水，而不要用回流水。因回流水中含有元明粉，在加料桶中可能会造成染料的聚集。

二、计量加料装置

气流染色机的加料系统是控制染色过程中加料的独立部分，一般由流量检测装置、流量控制阀、加料泵、比例调节阀、加料支管等和加料桶组成。染料和助剂可实现分段、不同速度和时间的非线性注入控制，并有多条加料工艺曲线供选择。由于自动计量加料是受控染色的基本要求，必须通过程序控制，保证各种所需的加料曲线能够准确实现，所以气流染色机的加料过程完全是由自动程序完成。一些像咖啡色、紫色、翠绿和艳蓝等敏感色是由多只染料拼色而得，在同一条件下并不表现出相同的上染率，往往因为加料方法不得当而容易产生色花，而采用计量加料就可有效地控制染料的均匀上染。这在气流染色机的加料中显得尤为重要。

图3-15 电磁流量计

1．流量检测装置 在染料的加注过程中，为了精确地控制染料量和加料速度，必须通过流量检测将信号传送给电脑，然后由比例调节阀按照程序要求进行流量控制。考虑到气流染色机的使用条件，一般是采用电磁流量计，如图3-15所示，由直接接触管路染液的传感器和上端信号转换器两部分构成。它是根据法拉第电磁感应原理，在与测量管轴线和磁力线相垂直的管壁上安装了一对检测电极。当导电液体（如水溶液）沿测量管轴线运动时，导电液体切割磁力线产生感应电势。此感应电势由两个检测电极检出，数值大小与流量成比例。传感器将感应电势作为流量信号，传送到转换器，经放大、变换滤波及一系列的数字处理后，用带背光的点阵式液晶显示瞬时流量和累积流量。转换器输出4～20mA信号和脉冲信号。

图3-16 滑板式控制阀

2．流量控制阀及其特性 加料管路中的流量控制阀采用的是滑板式控制阀，如图3-16所示，其控制精度高，行程短，响应速度快。线性和等百分比流量特性的可调比例为40∶1。其结构是在阀体内安装了两块与介质流动方向垂直的滑板，滑板上开有相同宽度、不同长度的节流槽。其中一块滑板固定在阀体内部，另一块与阀杆相连接可移动，并与固定滑板紧贴。当移动滑板时就会改变染液流通面积的大小，从而即可控制染液流量大小。

流量控制阀的流量特性，是在阀两端压差保持恒定的条件下，染液经调节阀的相对流量与其开度之间关系。控制阀的流量特性有线性特性、等百分比特性及抛物线特性三种。等百分比特性的相对行程和相对流量不成直线关系，在行程的每一点上单位行程变化所引起的流量的变化与此点的流量成正比，流量变化的百分比是相等的。所以它的优点是流量小时，流量变化小；流量大时，则流量变化大。也就是在不同开度上，具有相同的调节精度。线性特性的相对行程和相对流量成直线关系。单位行程的变化所引起的流量变化是恒定的。流量大时，流量相对值变化小；流量小时，则流量相对值变化大。抛物线特性的流量按行程的二次方呈比例变化，大体具有线性和等百分比特性的中间特性。

由上述流量三种特性得知，就其调节性能而言，以等百分比的特性为最优，其调节稳定，调节性能好，而抛物线特性又比线性特性的调节性能好。在实际应用中，可根据加料的不同要求，选择其中任何一种流量特性。

3．加料泵 加料泵是加料系统中的关键部件，一般扬程较高。其机械密封由于受到一些未完全溶解染化料颗粒的影响，静环容易被损坏。

4.比例调节阀 比例调节阀有定位器，可控制阀门开度大小，但不能作为截止阀来使用，所以一般在该阀的前面还要设置一个截止阀。

5.加料支管 加料管路中有一回液支路，可将主缸中的水回流。如果主缸进水时的浴比没有扣除化料的水，那么可通过该回液支路向加料桶回液供化料用。

在受控染色过程中，根据染料的上染和固色特性，对染料、电解质和碱剂进行计量控制，可以获得均匀染色效果。加料过程中，对流量进行实时检测，按照设定的加料曲线，由电脑和PLC控制比例调节阀控制加入量。加料支管如图3-17所示，采用计量加料时，加料桶染液通过A管加入。在该支管上由比例调节阀控制。当采用直接快速加料时，染液通过B管加入。

图3-17 加料支管示意图

1—流量计 2—比例调节阀 3—截止阀

6.加料桶

传统的间歇式染色机通常只配置一个加料桶作为化料和加料之用，对染色工艺要求不高以及浴比较大的染色加工来说没有太大问题。随着染色工艺水平的提高，为了更加有效和精确地控制加料过程，现在一些先进的气流染色机已配置两个甚至三个加料桶。采用多个加料桶有以下好处：

（1）化料的桶与加料的桶分开，化料桶的搅拌和浓度不均匀性不会影响加料过程（主要是化料会波动影响计量精度），化好的料先进入加料桶，然后再计量注入。

（2）助剂与染料分开配制（如多组分纤维采用不同染料），在加注之前互不影响。采用多个加料桶，对染色工艺是非常有利的，但会增加设备制造成本。只有在染色工艺要求较高，加工具有较高附加值的产品时才予以考虑。

（3）有些染色工艺，元明粉或碱剂是分段加入，并且中间有加染料过程。这种情况下最好采用两个加料桶，一个用于染料溶解和加注，另一个用于元明粉或碱剂。这对加料来说更灵活，相互没有影响。

图3-18 加干盐循环示意图

1—主回液管 2—干盐料桶 3—循环泵 4—射流器

三、加干盐装置

活性染料染色需要消耗大量的盐（如元明粉或食盐），溶解比较困难，一次溶解需要大量回液。对于气流染色机的低浴比来说，一次无法提供更多的回液。通常可采用动态溶解，即边回流边进料，可以减少一次的回液量。如图3-18所示，干盐可放在一个独立的料桶中，通过一个固—液射流器迅速溶解并注入主回液管与主体染液充分混合，然后再通过主循环泵进入喷嘴与织物接触。加干盐装置对多管气流染色机来说非常重要，管数少的可以不设置专用的加干盐装置，通过加料桶加盐即可。