良種軋花生產(chǎn)線的特點及棉籽控制箱的設(shè)計

■ 王澤武 李 偉

〔鄭州棉麻工程技術(shù)設(shè)計研究所，河南鄭州450004〕

良種軋花生產(chǎn)線的特點及棉籽控制箱的設(shè)計

■ 王澤武 李 偉

〔鄭州棉麻工程技術(shù)設(shè)計研究所，河南鄭州450004〕

棉種的優(yōu)劣關(guān)系著廣大棉農(nóng)的切身利益，國家對棉種的管理有著嚴(yán)格的程序和標(biāo)準(zhǔn)，近幾年，更是加大了產(chǎn)、學(xué)、研聯(lián)合的力度，對棉種的培育進(jìn)行了深入的研究，雜交出了多個優(yōu)秀棉品種。高質(zhì)量的棉種是棉農(nóng)增收和以棉花生產(chǎn)為主要支柱產(chǎn)業(yè)的新疆兵團(tuán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的必要條件。

育種技術(shù)不斷進(jìn)步，制種的第一道工藝即獲取棉籽的工藝也應(yīng)與時俱進(jìn)。筆者調(diào)研的很多新建良種廠均采用了大型、高度自動化、配備400型打包機的新型軋花生產(chǎn)線。根據(jù)制種的行業(yè)特點，在獲取棉籽的過程中要盡量減少對棉籽的損傷。除了控制破損率外，還要使剝絨后的單粒棉籽表面均勻留有7%的殘絨。我國目前大部分使用的是硫酸脫絨工藝。一批棉籽的殘絨值越穩(wěn)定，下道工序的硫酸脫絨在酸度值配比一定時，越不易出現(xiàn)對棉籽的灼損和脫不凈的現(xiàn)象，硫酸脫絨后種子整齊一致性高。

加工棉種的軋花生產(chǎn)線不能簡單復(fù)制加工皮棉的軋花生產(chǎn)線的工藝與設(shè)備。筆者舉以下具有代表性的良種企業(yè)軋花生產(chǎn)線的例子與普通軋花生產(chǎn)線進(jìn)行分析對比。

1 某大型良種企業(yè)的基本配置情況

2 與普通軋花工藝的對比分析

和軋花企業(yè)不同，良種企業(yè)的主要產(chǎn)品是種子，而皮棉、棉短絨則是副產(chǎn)品。軋花企業(yè)首先要保證皮棉的質(zhì)量，其次是產(chǎn)量；良種企業(yè)的軋花生產(chǎn)是要保證得到表面均勻覆蓋7%短絨和破損率低的棉籽，皮棉的質(zhì)量、產(chǎn)量要服從棉籽的質(zhì)量。

調(diào)研中發(fā)現(xiàn)，種子企業(yè)的軋花生產(chǎn)線（如圖1）雖然在設(shè)備配置、工藝布局上看似和普通軋花線無大的區(qū)別，但是經(jīng)過深入了解后發(fā)現(xiàn)還是存在差異，主要是剝絨機的配型和工藝運用的不同。普通軋花工藝中的剝絨理念是“頭道少剝，二道多剝、三道剝光”，幾乎不考慮破籽率；而良種企業(yè)在剝絨工藝中，選配了五成新的鋸片并放松剝絨機抱合板，為了避免因鋸片太鋒利、棉卷抱合太緊以及轉(zhuǎn)速太快造成棉籽過多的破損，盡量將破損率控制在3%以下并留存7%左右的毛棉籽含絨量。

良種行業(yè)在剝絨工藝中對剝絨機的運用無疑是正確的，但對剝絨機與軋花機的聯(lián)接還需進(jìn)一步研究。

2.1 普通軋花工藝的剝絨機配臺計算

2臺MY168-17軋花生產(chǎn)線，其剝絨機的配置設(shè)計如下。

2臺MY168-17軋花生產(chǎn)線加工后的皮棉正常產(chǎn)量3 000~4 000 kg，按籽棉衣分38%計算，籽棉正常處理量為8~10.5 t。根據(jù)經(jīng)驗每生產(chǎn)1 t皮棉會產(chǎn)生1.6 t棉籽，所以2臺MY168-17軋花生產(chǎn)線每小時能產(chǎn)生4.8~6.4 t棉籽。

MR-160剝絨機頭道棉籽處理量不小于4 t/h，2臺的處理量不小于8 t/h。按照2臺即能滿足生產(chǎn)線要求計算：二道剝絨機的籽棉處理量0.8~1 t，按軋花生產(chǎn)線6.4 t最大棉籽量與二道剝絨機最小處理量相除可得8臺。三道剝絨機的籽棉處理量1~1.2 t，按軋花生產(chǎn)線6.4 t最大棉籽量與三道剝絨機最小處理量的關(guān)系可得需配6臺（此時已被剝?nèi)?、2道絨，實際最大棉籽量低于6.4 t）。所以2臺MY168-17軋花生產(chǎn)線剝絨機（共16臺）的配置為2、8、6，即頭道2臺，二道8臺，三道6臺。此種配臺方式也符合了“頭道少剝，二道多剝、三道剝光”的剝絨理念。

2.2 普通軋花剝絨機配臺工藝與良種行業(yè)的區(qū)別

良種企業(yè)的特點是軋后的棉籽只剝二道絨，而不剝?nèi)澜q以減小對種子的傷害并留有7%的短絨率。例如圖1所示良種軋花生產(chǎn)線工藝中剝絨機（共10臺）是4、6配車，即頭道4臺，二道6臺。

2.2.1頭道絨剝絨機配臺工藝的區(qū)別

圖1所示良種企業(yè)的生產(chǎn)線剝絨機是4、6配車，一道絨配備4臺，是普通軋花線一道絨產(chǎn)能的2倍。為了符合良種企業(yè)低破籽率的要求，一道絨配置4臺可降低每臺剝絨機的生產(chǎn)負(fù)荷，降低鋸片輥筒的轉(zhuǎn)速（圖2、3）。

2.2.2二道絨剝絨機配臺工藝的區(qū)別

圖1所示良種生產(chǎn)線的二道絨配的是6臺剝絨機，與普通軋花二道絨配8臺相比少了2臺。由于破籽率與產(chǎn)量、鋸片輥速度成反比（圖3），因此，圖1所示生產(chǎn)線二道絨配置明顯偏少。為了降低棉籽的破籽率，二道絨配置的偏少成了此工藝的瓶徑，影響軋花機的產(chǎn)量。

3 良種工藝目前存在的缺點

二道絨配置的偏少限制了軋花機的產(chǎn)量，增加了生產(chǎn)成本。

剝絨機與軋花機的連接存在問題：2臺MY168-17軋花生產(chǎn)線在生產(chǎn)中開箱時，棉籽產(chǎn)量會劇減50%。二道絨剝絨機受棉籽供應(yīng)量變化大的影響（即使鋸軸電流減小，喂籽輥加快轉(zhuǎn)速也不起作用），不能加工出棉籽表面均勻一致的7%短絨，這將導(dǎo)致硫酸浸種時不好掌握濃度，降低了種子的品質(zhì)。

4 良種廠針對以上缺點所做的改進(jìn)措施

在良種工藝生產(chǎn)線上剝絨機配臺數(shù)量一定要多于普通軋花生產(chǎn)線的配置。

針對剝絨機喂料波動大的問題，目前良種廠家的應(yīng)對措施主要有以下2種方式。

4.1 產(chǎn)量不變的情況下增加軋花機的數(shù)量

為了解決剝絨機與軋花機的銜接問題，有的良種加工廠采用了在同樣產(chǎn)量情況下增加軋花機數(shù)量的方法來彌補。4臺中型軋花機的產(chǎn)量和2臺大型軋花機的產(chǎn)量很接近，4臺中型軋花機用在良種生產(chǎn)線中有一定的優(yōu)點：即2臺大型軋花機若有1臺臨時開箱，棉籽量會銳減50%，這樣對剝絨生產(chǎn)線影響很大，甚至需停車待料。而4臺中型軋花機有1臺臨時開箱，棉籽量減少25%，對剝絨生產(chǎn)線影響小一些。目前一些良種廠基于節(jié)能及降低基建、設(shè)備、人員投資的考慮，大部分選用的是類似圖1的2臺大型生產(chǎn)線。

4.2 軋花機的棉籽到剝絨機之間設(shè)“緩沖區(qū)”

有的良種廠為了能給剝絨機穩(wěn)定喂籽，建立了棉籽“緩沖區(qū)”。一般是將剝絨機單獨放在另一處車間，軋花機產(chǎn)生的棉籽通過提升機和上絞龍輸送至剝絨車間堆放，達(dá)到一定儲存量后，再經(jīng)過提升機和上絞龍輸送至各個頭道剝絨機，形成原料的穩(wěn)定喂給，使棉籽卷穩(wěn)定，得到穩(wěn)定均勻含絨率的棉籽。這個辦法雖然行之有效但是也存在一定的缺點：1.生產(chǎn)線不連續(xù)，自動化水平低導(dǎo)致效率低；2.輸送棉籽時至少多經(jīng)歷了一套提升機和上絞龍輸送裝置，使棉籽破損率提高；3.占地面積大，基礎(chǔ)投資大；4.生產(chǎn)成本高。

5 棉籽控制箱的設(shè)計

5.1 設(shè)計目的

為了實現(xiàn)連續(xù)化生產(chǎn)并達(dá)到降成本、保質(zhì)量的目的，需要在軋花機和剝絨機之間增加棉籽的“緩沖區(qū)”。也就是需設(shè)計針對良種企業(yè)需要的“棉籽控制箱”，使其達(dá)到“蓄水池”的作用。通過穩(wěn)定棉籽供給量來保證剝絨機棉籽卷的穩(wěn)定，從而得到穩(wěn)定的含殘絨7%的棉籽。

5.2 設(shè)計對象

針對良種企業(yè)最具有代表的2臺大型軋花機生產(chǎn)線進(jìn)行設(shè)計。

5.3 設(shè)計思路

2臺MY168-17每小時能產(chǎn)生4.8~6.4 t棉籽。生產(chǎn)中軋花機開箱時對棉籽供應(yīng)量影響最大，而軋花機開箱又是在軋花生產(chǎn)中經(jīng)常碰到的情況。常見的在生產(chǎn)中軋花機開箱的情況有：1.正常待機；2.開機前、停機；3.生產(chǎn)中處理肋條塞花、籽棉卷停轉(zhuǎn)、處理火情、清除大的雜質(zhì)、換肋條等；4.鋸片鉤拉棉籽卷負(fù)荷大、超過設(shè)定的電流值時，電氣自動保護(hù)，停止給棉并開前箱；5.皮棉清理機發(fā)生塵籠停轉(zhuǎn)、彈性給棉羅拉碰觸限位超時等情況，由電氣聯(lián)鎖控制使軋花機前箱開箱；6.集棉機堵棉，打包機打包速度跟不上或故障時，均需軋花機前箱開箱迅速轉(zhuǎn)成待機狀態(tài)；7.其它的原因，如生產(chǎn)線發(fā)生火情、排籽絞龍故障、軋花機后的管道堵棉等，也需軋花機在第一時間立即開箱。由以上可看出，除了第6、7兩種情況發(fā)生的頻率較低，3、4、5的情況很常見，一般處理時間10 min左右。在生產(chǎn)中，一般2臺同時開箱的狀況較少，所以設(shè)計思路以1臺開箱10 min，棉籽控制箱能正常供料為目標(biāo)。由于毛棉籽容重300～400 kg/m3，軋花機每10 min的（圖1）最大毛棉籽產(chǎn)量約有1 t，因此，棉籽控制箱的容積至少需2.5 m3，能至少預(yù)先儲存1 t的棉籽。在1臺軋花機開箱時，棉籽控制箱還是輸出2臺軋花機的棉籽量，以保證穩(wěn)定供給。

5.4 設(shè)計說明

由軋花機產(chǎn)生的棉籽經(jīng)斗式提升機喂入本棉籽控制箱（如圖4所示）。本棉籽控制箱落籽出口位于剝絨機的上絞龍上（如圖5所示）。棉籽控制箱的喂籽羅拉15勻速轉(zhuǎn)動，將棉籽均勻喂給剝絨機的上絞龍，再由剝絨機的上絞龍分別喂給4臺一道剝絨機。

當(dāng)棉籽在箱體內(nèi)處于中限位光電5的位置時，由電氣控制喂籽羅拉15和一道剝絨機給籽羅拉開始運行，剝絨工作開始。中限位光電5到下限位光電10的箱體經(jīng)計算可儲存約1 t的棉籽，在生產(chǎn)中單臺軋花機的開箱（棉籽量銳減50%）小于10 min時，棉籽控制箱提供給剝絨機的喂給量不會有任何影響；當(dāng)軋花機長時間非正常停車時，棉籽在箱體中的位置線會隨著喂籽羅拉15的排出而下降。當(dāng)棉籽下降至下限位光電10時，由電氣控制一道剝絨機的撥籽輥停轉(zhuǎn)，此時雖然鋸片輥還在轉(zhuǎn)，但是已經(jīng)處在停機待料的狀態(tài)了。當(dāng)軋花機重新工作，棉籽位置到中限位光電5時，一道剝絨機的撥籽輥啟動進(jìn)行工作。根據(jù)設(shè)計計算，正常生產(chǎn)時棉籽位置線會在中限位光電5的位置上下浮動，保持動態(tài)的平衡。上限位光電4是預(yù)防棉籽過多溢出箱體時設(shè)置的安全限位，當(dāng)棉籽遮蔽住上限位光電4時，軋花機開箱暫停工作，等棉籽下降至中限位光電5時再開始工作，這種情況出現(xiàn)的次數(shù)不多。棉籽控制箱的傳動若發(fā)生問題：如喂籽羅拉15停轉(zhuǎn)，則會使棉籽積聚導(dǎo)致上限位光電4起作用。本棉籽控制箱喂籽羅拉15由含變頻電機的減速機8帶動，變頻電機可根據(jù)一道剝絨機的鋸片輥總電流的變化跟蹤調(diào)節(jié)喂給量。

5.5 應(yīng)用優(yōu)點

設(shè)備投資少、含自動化控制設(shè)計，特別適用于生產(chǎn)線；在生產(chǎn)線中占的空間很小，也能方便地增加在老的生產(chǎn)線中；棉籽控制箱因結(jié)構(gòu)、傳動簡單，幾乎不用人工維護(hù)。耗能少，根據(jù)計算每小時耗電僅為0.75 kW。

避免了軋花系統(tǒng)的波動對剝絨系統(tǒng)的干擾，使軋花系統(tǒng)不受剝絨系統(tǒng)的制約而能充分發(fā)揮最大效能。剝絨系統(tǒng)的穩(wěn)定保證了下道硫酸浸種的種子質(zhì)量，同時棉籽控制箱的自動化設(shè)計能降低工人勞動強度、提高生產(chǎn)線的效率、縮短加工工期，為企業(yè)降低成本。

本棉籽控制箱對棉籽沒有任何傷害，并且上箱體1由網(wǎng)孔板構(gòu)成，在使用中落下的棉籽之間的氣體透過網(wǎng)孔板排出箱體，使箱體內(nèi)的棉籽勻?qū)?，同時也排出潮氣、利于通風(fēng)，保持種子干燥。

在制種工藝中，不一批的棉種若有混雜會造成親本純度降低，因此，每次換品種時必須將機內(nèi)、絞龍殼內(nèi)所殘留的棉籽清除干凈。相比上絞龍，棉籽控制箱則更容易進(jìn)行清理。

6 結(jié)束語

綜上所述，把棉籽控制箱應(yīng)用于良種軋花生產(chǎn)線是提高生產(chǎn)效率、保證棉種質(zhì)量的有效方法。